基于有限狀態機在LIN總線開發中的應用

圖1 車身控制系統結構圖

　　該車身控制系統包括車燈模塊、車門模塊、車內模塊、控制面板模塊和儀表盤模塊，分別完成對相應負載的控制和監測，同時通過CAN總線完成數據交換。其中車燈模塊和車門模塊基于CAN/LIN總線以分布式的形式實現。本文重點論述的是LIN協議的實現。

　　LIN協議分析和狀態機的設計

　　有限狀態機是由一組狀態、一個起始狀態、輸入以及將輸入與當前狀態轉換為下一個狀態的轉換函數所組成，它是一個特殊的有向圖，包括一些狀態節點和連接這些狀態的有向弧。對特定的狀態機而言，首先要建立一些有效的狀態，然后設計相應的算法完成狀態的轉換。

　　一個完整的LIN幀由間隔場、同步場、PID、數據場以及校驗和場組成，LIN協議驅動器要實現的便是依序完成間隔場和同步場的檢測、ID的發送和接收、數據場字節的發送和接收，最后完成校驗。狀態機形式與LIN協議數據鏈路層規范的定義相吻合，可以通過建立相應的狀態來描述相應的場從而描述整個 LIN幀，且可以通過監控當前狀態，按照當前接收到的字節切換其狀態，從而以狀態轉換的方式依序完成各個場的發送和接收。設計以下幾個狀態：IDLE、BREAK、SYNBYTE、 IDENTIFY、TRANCEIVE和 CHECKS UM，設置標志位state反映LINdriver的狀態，idle，pendin g，succe ss，當處于LIN正確通訊的中間狀態時，state=pending，當LIN通訊失敗，state=idle，當完成一次完整的LIN通訊，state=success。

　　狀態的監控和轉換是在UART接收中斷服務程序中實現的。因為LIN總線采用單根線通信，UART外接 LIN物理層收發器，所以當UART發送的總線數據和接收到的總線數據一樣時，UART接收到的數據便是UART發送的數據，在接收中斷服務程序中完成狀態轉換算法，如圖2。通過判斷當前狀態和接收到的數據切換LINdriver的狀態，同時更新標志位。

　
圖2 LIN協議狀態機

　　軟件設計

　　軟件設計流程如圖3所示。首先進行初始化，主要包括UART模塊的初始化和I/O腳初始化，設置波特率，使能接收中斷，設置LIN物理層收發器相應I/O腳方向及電平，然后在UART接收中斷服務程序中以狀態機的形式完成LIN通訊。下面結合LIN幀結構和 LINdriver的狀態轉換對該狀態機算法進行闡述。