一種基於lin總線的信號隔離方法和裝置製造方法
2023-05-08 06:50:31
一種基於lin總線的信號隔離方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種基於LIN總線的信號隔離方法和裝置。其中，該方法在LIN網絡中的主節點和從節點之間接入一個LIN信號隔離裝置，通過該LIN信號隔離裝置對主節點和從節點之間的通信信號進行路由分配，使得只有需要響應的裝置才能接收到有效信號，而不需要響應的裝置接收無效信號，此外，LIN信號隔離裝置可檢測主從節點之間的通信狀態，並根據檢測結果動態進入低功耗模式和正常工作模式。本發明的方案在保證各設備原有功能不改變的情況下，實現了有效信號的路由分配以及有效信號的模擬發送；同時還能檢測設備的通信狀態，並根據檢測結果動態進入低功耗模式和正常工作模式，以達到節能效果。
【專利說明】一種基於LIN總線的信號隔離方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號處理領域，具體地涉及一種基於LIN總線的信號隔離方法和裝置。
【背景技術】
[0002]隨著LIN (Local Interconnect Network)總線通信技術的日漸成熟,越來越多的車載設備在應用LIN總線。其中使用較多的就是面板與主機之間的按鍵信息傳輸。在車載導航售後改裝市場上，兼容原車的面板操作是非常實用的功能。但是目前售後市場中的產品，有的方案使用總線併入的方式，這種方式會導致新加入主機與原車主機之間存在通信競爭問題。例如，在加裝主機導航界面下，按下原車面板下一曲按鍵按下事件，原車主機和加裝主機都可檢測到下一曲按鍵按下事件，兩個設備都會響應。當用戶有的方案使用替換原車設備的方式，雖然可以避免通信競爭問題，但是無法保持原車原本的功能。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種既能避免通信競爭，又能保持原設備功能的基於LIN總線的信號隔離方案。
[0004]為了解決上述問題，本發明提供一種基於LIN總線的信號隔離方法，該方法包括如下步驟:
LIN總線網絡中，在主節點和從節點之間接入一個LIN信號隔離裝置；
LIN信號隔離裝置與主節點之間進行數據通信；
LIN信號隔離裝置判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點；
LIN信號隔離裝置根據信號路由設置，判斷發送給從節點或主節點的數據路由方式；LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備，所述加裝設備為與主節點或從節點存在通信競爭的設備。
[0005]優選地，LIN信號隔離裝置通過與主節點之間通信的數據幀格式判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點。
[0006]優選地，所述LIN信號隔離裝置根據信號路由設置，判斷發送給從節點或主節點的數據路由方式的具體方法為:LIN信號隔離裝置根據與主節點之間通信的信號類型，查詢路由表，得到發送給從節點或主節點的數據路由方式。
[0007]優選地，所述LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備的具體方法為:根據所述查詢得到的發送給從節點或主節點的數據路由方式，對於不需要進行響應的節點設備，將接收到的信號更改為無效信號後發送給不需要響應的節點設備，對於需要響應的節點設備，將信號直接發送給需要響應的節點設備。
[0008]優選地，所述加裝主機可以模擬實現主節點或從節點的功能，發送信號給相應的從節點或主節點。
[0009]優選地，所述LIN信號隔離裝置同步與主節點通信的消息幀ID和ID發送序列，接收到一幀主節點發送的消息，立即啟動一幀相同ID的消息幀與從節點進行通信。
[0010]優選地，所述LIN信號隔離裝置檢測主從節點設備的LIN通信狀態，若檢測到LIN通信停止，則進入休眠狀態；若檢測到LIN通信開始，則恢復工作狀態；且當所述LIN信號隔離裝置在休眠狀態時，若檢測到來自從節點或主節點設備的喚醒信號，則喚醒相應的主節點或從節點設備，使整個LIN總線網絡進入正常通信狀態。
[0011]本發明為了解決上述技術問題，還提供了一種基於LIN總線的信號隔離裝置，該裝置包括:
數據流向判斷模塊，用於根據與主節點通信的數據幀格式判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點；
路由查詢模塊，用於根據與主節點之間通信的信號類型，查詢路由表，得到發送給從節點或主節點的數據路由方式；
數據轉發模塊，用於根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備，所述加裝設備為與主節點或從節點存在通信競爭的設備。
[0012]優選地，所述數據轉發模塊具體地用於根據所述查詢得到的發送給從節點或主節點的數據路由方式，對於不需要進行響應的節點設備，將接收到的信號更改為無效信號後發送給不需要響應的節點設備，對於需要響應的節點設備，將信號直接發送給需要響應的節點設備。
[0013]優選地，所述基於LIN總線的信號隔離裝置還包括檢測喚醒模塊，用於檢測主從節點設備的LIN通信狀態，以及檢測是否存在來自從節點或主節點的喚醒信號。
[0014]本發明提供的基於LIN總線的信號隔離方案能夠在主節點和從節點之間實現一定的信號隔離，使得相應的接收節點按照隔離後的信號指示進行響應，既保持了各設備節點原有的功能，又避免了設備節點之間的通信競爭。此外，該LIN信號隔離裝置還能根據主節點設備和從節點設備之間實際的通信狀態動態進入低功耗模式和正常工作模式，達到了節能的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是現有技術中原車主機、原車面板以及加裝主機之間的連接示意圖。
[0017]圖2是本發明實施例中增加LIN信號隔離裝置後原車主機、原車面板、加裝主機以及LIN信號隔離裝置之間的連接結構示意圖。
[0018]圖3是本發明實施例中LIN信號隔離裝置的電路設計示意圖。
[0019]圖4是本發明實施例中LIN信號隔離裝置與原車主機和原車面板的通信過程示意圖。
[0020]圖5是本發明實施例中LIN信號隔離裝置對原車主機發送給原車面板的信號進行檢測以及信號路由分配的過程。
[0021]圖6是本發明實例中LIN信號隔離裝置對原車面板發送給原車主機的信號進行檢測以及信號路由分配的過程。
[0022]圖7是本發明實例中LIN信號隔離裝置喚醒原車主機和原車面板的示意圖。
[0023]圖8是本發明LIN信號隔離裝置的內部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例，基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0025]以加裝主機(例如:車載導航系統)的原車面板操作為例:
圖1示出了增加LIN信號隔離裝置前現有的原車主機、原車面板和加裝主機之間的連接結構示意圖，原車主機、原車面板和加裝主機之間為基於LIN總線的連接結構。
[0026]圖2示出了本發明中增加LIN信號隔離裝置後原車主機、原車面板、加裝主機以及LIN信號隔離裝置之間的連接結構示意圖，如圖2所示，LIN信號隔離裝置連接於原車主機和原車面板之間，該連接方式使原車主機和原車面板之間完成物理隔離。此外，LIN信號隔離裝置可檢測所有原車面板、原車主機和加裝主機的信號，也可控制所有發送給原車面板、原車主機和加裝主機的信號。
[0027]圖3示出了本發明實施例中LIN信號隔離裝置的硬體電路設計方式。MCU需要連接LIN收發器的Rx和Tx、LIN收發器控制口以及LIN收發器喚醒檢測線。其中LIN收發器的Rx和Tx與MCU的串口相連，LIN收發器控制口與MCU的通用1 口相連，LIN收發器喚醒檢測線與MCU的中斷引腳相連。如需隔離一路LIN總線，則增加I對LIN收發器電路，隔離N路LIN總線，則需要增加N對LIN收發器電路，以此類推。
[0028]圖4示出了本發明實例中LIN信號隔離裝置與原車主機，原車面板的通信過程，在該過程中實現對原車主機和原車面板信號的路由。其中，步驟「Receive Protect ID」示出了 LIN信號隔離裝置接收到原車主機發出的LIN報文幀頭，根據Protect ID可以判斷當前通信幀是原車主機發送給原車面板，還是原車面板發送數據給原車主機。步驟「Checksuml/CheckSum2」示出了 LIN信號隔離裝置與原車主機完成一幀LIN通信，此時立即將該幀的幀頭髮送給原車面板，以保持原車主機和原車面板的通信時序同步。「Rx Data Buf I」示出了LIN信號隔離裝置接收到原車主機發送給原車面板的數據。「Rx Data Buf 2」示出了 LIN信號隔離裝置接收到原車面板發送給原車主機的數據。「Tx Data Buf I」示出了 LIN信號隔離裝置對原車面板發送給原車主機的數據進行路由，其具體為:a:發送原車面板數據給原車主機，發送無效信號給加裝主機；b:發送無效信號給原車主機，發送原車面板數據給加裝主機；c:發送原車面板數據給原車主機，發送原車面板數據給加裝主機；d:發送加裝主機的有效信號給原車主機。「Tx Data Buf 2」示出了 LIN信號隔離裝置對原車主機發送給原車面板的數據進行路由，其具體為:a:發送原車主機數據給原車面板，發送無效信號給加裝主機；b:發送無效信號給原車面板，發送原車主機數據給加裝主機；c:發送原車主機數據給原車面板,發送原車主機數據給加裝主機；d:發送加裝主機數據給原車面板。「CheckSum 2」示出了 LIN信號隔離裝置對於原車主機連接狀態的檢測。「Check Sum 3」示出了LIN信號隔離裝置對於原車面板連接狀態的檢測。若LIN信號隔離裝置連續5秒檢測到原車主機和原車面板斷開通信，則LIN信號隔離裝置進入低功耗模式，使能對原車面板喚醒信號的檢測，使能對原車主機喚醒信號的檢測，以便在原車主機或者原車面板重新工作時，喚醒LIN信號隔離裝置，確保整個網絡可正常工作。
[0029]圖5示出了 LIN信號隔離裝置根據加裝主機對信號路由狀態進行設置，對原車主機發送給原車面板的數據進行信號路由，每個信號獨立一種路由設置。根據路由設置有4不同的路由方式:a:實現原車面板能檢測原車主機發出的信號，加裝主機不能檢測原車主機發出的信號；b:實現原車面板不能檢測原車主機發出的信號，加裝主機能檢測原車主機發出的信號；c:實現原車面板和加裝主機均能檢測到原車主機發出的信號；d:實現加裝主機模擬原車主機發送有效信號給原車面板；其中上述4種不同的信號路由方式分別與4種不同的接收信號類型相對應，LIN信號隔離裝置在實際操作中可以根據與原車主機進行通信的信號類型通過查詢路由表的方式得到當前通信數據的路由方式，如圖5所示，信號類型與路由方式的對應關係為:A — a, B — b, C — c, D — d。
[0030]圖6不出了 LIN信號隔尚裝置根據加裝主機對信號路由設置狀態,對原車面板發送給原車主機的數據進行信號路由，每個信號獨立一種路由設置。根據路由設置共有4種不同的路由方式:a:實現原車主機能檢測到原車面板有效信號，加裝主機不能檢測原車面板有效信號；b:實現原車主機不能檢測原車面板的信號，加裝主機能檢測原車面板的信號；c:實現原車主機和加裝主機都能檢測到原車面板信號；d:實現加裝主機模擬原車面板發送有效信號給原車主機；其中上述4種不同的信號路由方式分別與4種不同的接收信號類型相對應，LIN信號隔離裝置在實際操作中可以根據與原車主機進行通信的信號類型通過查詢路由表的方式得到當前通信數據的路由方式，如圖6所示，信號類型與路由方式的對應關係為:A — a, B — b, C — c, D — d。
[0031]圖7示出了 LIN信號隔離裝置兼容原車主機喚醒原車面板和原車面板喚醒原車主機的實現方法。在LIN信號隔離裝置檢測到與原車主機和原車面板不再進行通信後，LIN信號隔離裝置進入低功耗模式，如果檢測到來自原車主機的喚醒信號，LIN信號隔離裝置恢復正常工作，並使能LIN收發器，發送Break信號給原車面板，實現LIN信號隔離裝置兼容原車主機喚醒原車面板；如果檢測到來自原車面板的喚醒信號，LIN信號隔離裝置恢復正常工作，並使能LIN收發器，發送Break信號給原車主機，實現LIN間信號隔離裝置兼容原車面板喚醒原車主機。
[0032]圖8示出了本發明中LIN信號隔離裝置的結構示意圖，如圖所示，該裝置包括: 數據流向判斷模塊，用於根據與主節點通信的數據幀格式判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點；
路由查詢模塊，用於根據與主節點之間通信的信號類型，查詢路由表，得到發送給從節點或主節點的數據路由方式；
數據轉發模塊，用於根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備，所述加裝設備為與主節點或從節點存在通信競爭的設備。
[0033]優選地，所述基於LIN總線的信號隔離裝置還包括檢測喚醒模塊，用於檢測主從節點設備的LIN通信狀態，以及檢測是否存在來自從節點或主節點的喚醒信號。
[0034]實施例:
原車主機(例如:CD機)在LIN網絡中作為主節點，原車面板作為從節點，當對面板進行操作時，若當前期望只實現加裝主機，即車載導航的功能，而不實現原車主機的功能，則在對面板進行操作時，只期望加裝主機進行響應，而原車主機不會響應，為了達到該效果，可以設計方法如下:
在原車主機和原車面板之間設置LIN信號隔離裝置，LIN信號隔離裝置接收到原車主機發出的LIN報文幀頭，根據Protect ID判斷當前通信為原車面板發送數據給原車主機，LIN信號隔離裝置與原車主機完成一幀LIN通信，此時LIN信號隔離裝置立即將該幀的幀頭髮送給原車面板，以保持原車主機和原車面板的通信時序同步，LIN信號隔離裝置接收到原車面板發送給原車主機的數據，LIN信號隔離裝置根據當前通信的信號類型查詢預先設置的路由表，由於當前期望只有加裝主機進行響應，所以信號類型為B，根據路由表查詢結果可知，其所對應的路由方式為b，LIN信號隔離裝置根據查詢得到的信號路由方式一方面將從面板接收的信號直接發送給加裝主機，另一方面將上述從面板的接收信號更改為無效信號後發送給原車主機。
[0035]本發明所提供的基於LIN總線的信號隔離方法能夠在保留原有設備功能的前提下，根據加裝主機對LIN信號隔離裝置的信號路由設置使得只有需要響應的設備才能收到有效信號，而不需要響應的設備只能接收到無效信號。本方法能夠廣泛應用於車載影音娛樂系統和導航系統中，比如能夠克服在對車載面板進行操作時，原車CD機和加裝導航主機同時響應而存在通信競爭的缺陷。本發明的方案在保證各設備原有功能不改變的情況下，實現了有效信號的路由分配以及有效信號的模擬發送；同時還能檢測設備的通信狀態，並根據檢測結果動態進入低功耗模式和正常工作模式，以達到節能效果。
[0036]以上所述實施例僅表達了本發明的優選的實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟: LIN總線網絡中，在主節點和從節點之間接入一個LIN信號隔離裝置； LIN信號隔離裝置與主節點之間進行數據通信； LIN信號隔離裝置判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點； LIN信號隔離裝置根據信號路由設置，判斷發送給從節點或主節點的數據路由方式； LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備，所述加裝設備為與主節點或從節點存在通信競爭的設備。
2.如權利要求1所述的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述LIN信號隔離裝置通過與主節點之間通信的數據幀格式判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點。
3.如權利要求1的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述LIN信號隔離裝置根據信號路由設置，判斷發送給從節點或主節點的數據路由方式的具體方法為:LIN信號隔離裝置根據與主節點之間通信的信號類型，查詢路由表，得到發送給從節點或主節點的數據路由方式。
4.如權利要求1的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備的具體方法為:所述LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式，將接收到的信號更改為無效信號後發送給不需要響應的節點設備，同時將接收到的信號直接發送給需要響應的節點設備。
5.如權利要求1的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述加裝主機可以模擬實現主節點或從節點的功能，發送信號給相應的從節點或主節點。
6.如權利要求1的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述LIN信號隔離裝置同步與主節點通信的消息幀ID和ID發送序列，接收到一幀主節點發送的消息，立即啟動一幀相同ID的消息幀與從節點進行通信。
7.如權利要求1的基於LIN總線的信號隔離方法，其特徵在於，所述LIN信號隔離裝置檢測主從節點設備的LIN通信狀態，若檢測到LIN通信停止，則進入休眠狀態；若檢測到LIN通信開始，則恢復工作狀態；且當所述LIN信號隔離裝置在休眠狀態時，若檢測到來自從節點或主節點設備的喚醒信號，則喚醒相應的主節點或從節點設備，使整個LIN總線網絡進入正常通信狀態。
8.一種基於LIN總線的信號隔離裝置，其特徵在於，該裝置包括: 數據流向判斷模塊，用於根據與主節點通信的數據幀格式判斷當前通信為主節點發送數據給從節點還是從節點發送數據給主節點； 路由查詢模塊，用於根據與主節點之間通信的信號類型，查詢路由表，得到發送給從節點或主節點的數據路由方式； 數據轉發模塊，用於根據所述數據路由方式發送相應的數據給從節點和/或加裝設備，或者LIN信號隔離裝置根據所述數據路由方式發送相應的數據給主節點和/或加裝設備，所述加裝設備為與主節點或從節點存在通信競爭的設備。
9.如權利要求8所述的基於LIN總線的信號隔離裝置，其特徵在於，所述數據轉發模塊具體地用於根據所述查詢得到的發送給從節點或主節點的數據路由方式，將接收到的信號更改為無效信號後發送給不需要響應的節點設備，同時將接收到的信號直接發送給需要響應的節點設備。
10.如權利要求9所述的基於LIN總線的信號隔離裝置，其特徵在於，所述基於LIN總線的信號隔離裝置還包括檢測喚醒模塊，用於檢測主從節點設備的LIN通信狀態，以及檢測是否存在來自從節點或主節點的喚醒信號。
【文檔編號】H04L12/40GK104184796SQ201410349513
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】胡彪, 張皓, 麥志偉, 彭飛, 梁婷豔 申請人:惠州市德賽西威汽車電子有限公司