一种基于lin总线的信号隔离方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种基于LIN总线的信号隔离方法和装置。其中，该方法在LIN网络中的主节点和从节点之间接入一个LIN信号隔离装置，通过该LIN信号隔离装置对主节点和从节点之间的通信信号进行路由分配，使得只有需要响应的装置才能接收到有效信号，而不需要响应的装置接收无效信号，此外，LIN信号隔离装置可检测主从节点之间的通信状态，并根据检测结果动态进入低功耗模式和正常工作模式。本发明的方案在保证各设备原有功能不改变的情况下，实现了有效信号的路由分配以及有效信号的模拟发送；同时还能检测设备的通信状态，并根据检测结果动态进入低功耗模式和正常工作模式，以达到节能效果。
【专利说明】一种基于LIN总线的信号隔离方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，具体地涉及一种基于LIN总线的信号隔离方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着LIN (Local Interconnect Network)总线通信技术的日渐成熟,越来越多的车载设备在应用LIN总线。其中使用较多的就是面板与主机之间的按键信息传输。在车载导航售后改装市场上，兼容原车的面板操作是非常实用的功能。但是目前售后市场中的产品，有的方案使用总线并入的方式，这种方式会导致新加入主机与原车主机之间存在通信竞争问题。例如，在加装主机导航界面下，按下原车面板下一曲按键按下事件，原车主机和加装主机都可检测到下一曲按键按下事件，两个设备都会响应。当用户有的方案使用替换原车设备的方式，虽然可以避免通信竞争问题，但是无法保持原车原本的功能。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种既能避免通信竞争，又能保持原设备功能的基于LIN总线的信号隔离方案。
[0004]为了解决上述问题，本发明提供一种基于LIN总线的信号隔离方法，该方法包括如下步骤:
LIN总线网络中，在主节点和从节点之间接入一个LIN信号隔离装置；
LIN信号隔离装置与主节点之间进行数据通信；
LIN信号隔离装置判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点；
LIN信号隔离装置根据信号路由设置，判断发送给从节点或主节点的数据路由方式；LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备，所述加装设备为与主节点或从节点存在通信竞争的设备。
[0005]优选地，LIN信号隔离装置通过与主节点之间通信的数据帧格式判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点。
[0006]优选地，所述LIN信号隔离装置根据信号路由设置，判断发送给从节点或主节点的数据路由方式的具体方法为:LIN信号隔离装置根据与主节点之间通信的信号类型，查询路由表，得到发送给从节点或主节点的数据路由方式。
[0007]优选地，所述LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备的具体方法为:根据所述查询得到的发送给从节点或主节点的数据路由方式，对于不需要进行响应的节点设备，将接收到的信号更改为无效信号后发送给不需要响应的节点设备，对于需要响应的节点设备，将信号直接发送给需要响应的节点设备。
[0008]优选地，所述加装主机可以模拟实现主节点或从节点的功能，发送信号给相应的从节点或主节点。
[0009]优选地，所述LIN信号隔离装置同步与主节点通信的消息帧ID和ID发送序列，接收到一帧主节点发送的消息，立即启动一帧相同ID的消息帧与从节点进行通信。
[0010]优选地，所述LIN信号隔离装置检测主从节点设备的LIN通信状态，若检测到LIN通信停止，则进入休眠状态；若检测到LIN通信开始，则恢复工作状态；且当所述LIN信号隔离装置在休眠状态时，若检测到来自从节点或主节点设备的唤醒信号，则唤醒相应的主节点或从节点设备，使整个LIN总线网络进入正常通信状态。
[0011]本发明为了解决上述技术问题，还提供了一种基于LIN总线的信号隔离装置，该装置包括:
数据流向判断模块，用于根据与主节点通信的数据帧格式判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点；
路由查询模块，用于根据与主节点之间通信的信号类型，查询路由表，得到发送给从节点或主节点的数据路由方式；
数据转发模块，用于根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备，所述加装设备为与主节点或从节点存在通信竞争的设备。
[0012]优选地，所述数据转发模块具体地用于根据所述查询得到的发送给从节点或主节点的数据路由方式，对于不需要进行响应的节点设备，将接收到的信号更改为无效信号后发送给不需要响应的节点设备，对于需要响应的节点设备，将信号直接发送给需要响应的节点设备。
[0013]优选地，所述基于LIN总线的信号隔离装置还包括检测唤醒模块，用于检测主从节点设备的LIN通信状态，以及检测是否存在来自从节点或主节点的唤醒信号。
[0014]本发明提供的基于LIN总线的信号隔离方案能够在主节点和从节点之间实现一定的信号隔离，使得相应的接收节点按照隔离后的信号指示进行响应，既保持了各设备节点原有的功能，又避免了设备节点之间的通信竞争。此外，该LIN信号隔离装置还能根据主节点设备和从节点设备之间实际的通信状态动态进入低功耗模式和正常工作模式，达到了节能的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是现有技术中原车主机、原车面板以及加装主机之间的连接示意图。
[0017]图2是本发明实施例中增加LIN信号隔离装置后原车主机、原车面板、加装主机以及LIN信号隔离装置之间的连接结构示意图。
[0018]图3是本发明实施例中LIN信号隔离装置的电路设计示意图。
[0019]图4是本发明实施例中LIN信号隔离装置与原车主机和原车面板的通信过程示意图。
[0020]图5是本发明实施例中LIN信号隔离装置对原车主机发送给原车面板的信号进行检测以及信号路由分配的过程。
[0021]图6是本发明实例中LIN信号隔离装置对原车面板发送给原车主机的信号进行检测以及信号路由分配的过程。
[0022]图7是本发明实例中LIN信号隔离装置唤醒原车主机和原车面板的示意图。
[0023]图8是本发明LIN信号隔离装置的内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]以加装主机(例如:车载导航系统)的原车面板操作为例:
图1示出了增加LIN信号隔离装置前现有的原车主机、原车面板和加装主机之间的连接结构示意图，原车主机、原车面板和加装主机之间为基于LIN总线的连接结构。
[0026]图2示出了本发明中增加LIN信号隔离装置后原车主机、原车面板、加装主机以及LIN信号隔离装置之间的连接结构示意图，如图2所示，LIN信号隔离装置连接于原车主机和原车面板之间，该连接方式使原车主机和原车面板之间完成物理隔离。此外，LIN信号隔离装置可检测所有原车面板、原车主机和加装主机的信号，也可控制所有发送给原车面板、原车主机和加装主机的信号。
[0027]图3示出了本发明实施例中LIN信号隔离装置的硬件电路设计方式。MCU需要连接LIN收发器的Rx和Tx、LIN收发器控制口以及LIN收发器唤醒检测线。其中LIN收发器的Rx和Tx与MCU的串口相连，LIN收发器控制口与MCU的通用1 口相连，LIN收发器唤醒检测线与MCU的中断引脚相连。如需隔离一路LIN总线，则增加I对LIN收发器电路，隔离N路LIN总线，则需要增加N对LIN收发器电路，以此类推。
[0028]图4示出了本发明实例中LIN信号隔离装置与原车主机，原车面板的通信过程，在该过程中实现对原车主机和原车面板信号的路由。其中，步骤“Receive Protect ID”示出了 LIN信号隔离装置接收到原车主机发出的LIN报文帧头，根据Protect ID可以判断当前通信帧是原车主机发送给原车面板，还是原车面板发送数据给原车主机。步骤“Checksuml/CheckSum2”示出了 LIN信号隔离装置与原车主机完成一帧LIN通信，此时立即将该帧的帧头发送给原车面板，以保持原车主机和原车面板的通信时序同步。“Rx Data Buf I”示出了LIN信号隔离装置接收到原车主机发送给原车面板的数据。“Rx Data Buf 2”示出了 LIN信号隔离装置接收到原车面板发送给原车主机的数据。“Tx Data Buf I”示出了 LIN信号隔离装置对原车面板发送给原车主机的数据进行路由，其具体为:a:发送原车面板数据给原车主机，发送无效信号给加装主机；b:发送无效信号给原车主机，发送原车面板数据给加装主机；c:发送原车面板数据给原车主机，发送原车面板数据给加装主机；d:发送加装主机的有效信号给原车主机。“Tx Data Buf 2”示出了 LIN信号隔离装置对原车主机发送给原车面板的数据进行路由，其具体为:a:发送原车主机数据给原车面板，发送无效信号给加装主机；b:发送无效信号给原车面板，发送原车主机数据给加装主机；c:发送原车主机数据给原车面板,发送原车主机数据给加装主机；d:发送加装主机数据给原车面板。“CheckSum 2”示出了 LIN信号隔离装置对于原车主机连接状态的检测。“Check Sum 3”示出了LIN信号隔离装置对于原车面板连接状态的检测。若LIN信号隔离装置连续5秒检测到原车主机和原车面板断开通信，则LIN信号隔离装置进入低功耗模式，使能对原车面板唤醒信号的检测，使能对原车主机唤醒信号的检测，以便在原车主机或者原车面板重新工作时，唤醒LIN信号隔离装置，确保整个网络可正常工作。
[0029]图5示出了 LIN信号隔离装置根据加装主机对信号路由状态进行设置，对原车主机发送给原车面板的数据进行信号路由，每个信号独立一种路由设置。根据路由设置有4不同的路由方式:a:实现原车面板能检测原车主机发出的信号，加装主机不能检测原车主机发出的信号；b:实现原车面板不能检测原车主机发出的信号，加装主机能检测原车主机发出的信号；c:实现原车面板和加装主机均能检测到原车主机发出的信号；d:实现加装主机模拟原车主机发送有效信号给原车面板；其中上述4种不同的信号路由方式分别与4种不同的接收信号类型相对应，LIN信号隔离装置在实际操作中可以根据与原车主机进行通信的信号类型通过查询路由表的方式得到当前通信数据的路由方式，如图5所示，信号类型与路由方式的对应关系为:A — a, B — b, C — c, D — d。
[0030]图6不出了 LIN信号隔尚装置根据加装主机对信号路由设置状态,对原车面板发送给原车主机的数据进行信号路由，每个信号独立一种路由设置。根据路由设置共有4种不同的路由方式:a:实现原车主机能检测到原车面板有效信号，加装主机不能检测原车面板有效信号；b:实现原车主机不能检测原车面板的信号，加装主机能检测原车面板的信号；c:实现原车主机和加装主机都能检测到原车面板信号；d:实现加装主机模拟原车面板发送有效信号给原车主机；其中上述4种不同的信号路由方式分别与4种不同的接收信号类型相对应，LIN信号隔离装置在实际操作中可以根据与原车主机进行通信的信号类型通过查询路由表的方式得到当前通信数据的路由方式，如图6所示，信号类型与路由方式的对应关系为:A — a, B — b, C — c, D — d。
[0031]图7示出了 LIN信号隔离装置兼容原车主机唤醒原车面板和原车面板唤醒原车主机的实现方法。在LIN信号隔离装置检测到与原车主机和原车面板不再进行通信后，LIN信号隔离装置进入低功耗模式，如果检测到来自原车主机的唤醒信号，LIN信号隔离装置恢复正常工作，并使能LIN收发器，发送Break信号给原车面板，实现LIN信号隔离装置兼容原车主机唤醒原车面板；如果检测到来自原车面板的唤醒信号，LIN信号隔离装置恢复正常工作，并使能LIN收发器，发送Break信号给原车主机，实现LIN间信号隔离装置兼容原车面板唤醒原车主机。
[0032]图8示出了本发明中LIN信号隔离装置的结构示意图，如图所示，该装置包括: 数据流向判断模块，用于根据与主节点通信的数据帧格式判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点；
路由查询模块，用于根据与主节点之间通信的信号类型，查询路由表，得到发送给从节点或主节点的数据路由方式；
数据转发模块，用于根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备，所述加装设备为与主节点或从节点存在通信竞争的设备。
[0033]优选地，所述基于LIN总线的信号隔离装置还包括检测唤醒模块，用于检测主从节点设备的LIN通信状态，以及检测是否存在来自从节点或主节点的唤醒信号。
[0034]实施例:
原车主机(例如:CD机)在LIN网络中作为主节点，原车面板作为从节点，当对面板进行操作时，若当前期望只实现加装主机，即车载导航的功能，而不实现原车主机的功能，则在对面板进行操作时，只期望加装主机进行响应，而原车主机不会响应，为了达到该效果，可以设计方法如下:
在原车主机和原车面板之间设置LIN信号隔离装置，LIN信号隔离装置接收到原车主机发出的LIN报文帧头，根据Protect ID判断当前通信为原车面板发送数据给原车主机，LIN信号隔离装置与原车主机完成一帧LIN通信，此时LIN信号隔离装置立即将该帧的帧头发送给原车面板，以保持原车主机和原车面板的通信时序同步，LIN信号隔离装置接收到原车面板发送给原车主机的数据，LIN信号隔离装置根据当前通信的信号类型查询预先设置的路由表，由于当前期望只有加装主机进行响应，所以信号类型为B，根据路由表查询结果可知，其所对应的路由方式为b，LIN信号隔离装置根据查询得到的信号路由方式一方面将从面板接收的信号直接发送给加装主机，另一方面将上述从面板的接收信号更改为无效信号后发送给原车主机。
[0035]本发明所提供的基于LIN总线的信号隔离方法能够在保留原有设备功能的前提下，根据加装主机对LIN信号隔离装置的信号路由设置使得只有需要响应的设备才能收到有效信号，而不需要响应的设备只能接收到无效信号。本方法能够广泛应用于车载影音娱乐系统和导航系统中，比如能够克服在对车载面板进行操作时，原车CD机和加装导航主机同时响应而存在通信竞争的缺陷。本发明的方案在保证各设备原有功能不改变的情况下，实现了有效信号的路由分配以及有效信号的模拟发送；同时还能检测设备的通信状态，并根据检测结果动态进入低功耗模式和正常工作模式，以达到节能效果。
[0036]以上所述实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: LIN总线网络中，在主节点和从节点之间接入一个LIN信号隔离装置； LIN信号隔离装置与主节点之间进行数据通信； LIN信号隔离装置判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点； LIN信号隔离装置根据信号路由设置，判断发送给从节点或主节点的数据路由方式； LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备，所述加装设备为与主节点或从节点存在通信竞争的设备。
2.如权利要求1所述的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述LIN信号隔离装置通过与主节点之间通信的数据帧格式判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点。
3.如权利要求1的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述LIN信号隔离装置根据信号路由设置，判断发送给从节点或主节点的数据路由方式的具体方法为:LIN信号隔离装置根据与主节点之间通信的信号类型，查询路由表，得到发送给从节点或主节点的数据路由方式。
4.如权利要求1的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备的具体方法为:所述LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式，将接收到的信号更改为无效信号后发送给不需要响应的节点设备，同时将接收到的信号直接发送给需要响应的节点设备。
5.如权利要求1的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述加装主机可以模拟实现主节点或从节点的功能，发送信号给相应的从节点或主节点。
6.如权利要求1的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述LIN信号隔离装置同步与主节点通信的消息帧ID和ID发送序列，接收到一帧主节点发送的消息，立即启动一帧相同ID的消息帧与从节点进行通信。
7.如权利要求1的基于LIN总线的信号隔离方法，其特征在于，所述LIN信号隔离装置检测主从节点设备的LIN通信状态，若检测到LIN通信停止，则进入休眠状态；若检测到LIN通信开始，则恢复工作状态；且当所述LIN信号隔离装置在休眠状态时，若检测到来自从节点或主节点设备的唤醒信号，则唤醒相应的主节点或从节点设备，使整个LIN总线网络进入正常通信状态。
8.一种基于LIN总线的信号隔离装置，其特征在于，该装置包括: 数据流向判断模块，用于根据与主节点通信的数据帧格式判断当前通信为主节点发送数据给从节点还是从节点发送数据给主节点； 路由查询模块，用于根据与主节点之间通信的信号类型，查询路由表，得到发送给从节点或主节点的数据路由方式； 数据转发模块，用于根据所述数据路由方式发送相应的数据给从节点和/或加装设备，或者LIN信号隔离装置根据所述数据路由方式发送相应的数据给主节点和/或加装设备，所述加装设备为与主节点或从节点存在通信竞争的设备。
9.如权利要求8所述的基于LIN总线的信号隔离装置，其特征在于，所述数据转发模块具体地用于根据所述查询得到的发送给从节点或主节点的数据路由方式，将接收到的信号更改为无效信号后发送给不需要响应的节点设备，同时将接收到的信号直接发送给需要响应的节点设备。
10.如权利要求9所述的基于LIN总线的信号隔离装置，其特征在于，所述基于LIN总线的信号隔离装置还包括检测唤醒模块，用于检测主从节点设备的LIN通信状态，以及检测是否存在来自从节点或主节点的唤醒信号。
【文档编号】H04L12/40GK104184796SQ201410349513
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】胡彪, 张皓, 麦志伟, 彭飞, 梁婷艳 申请人:惠州市德赛西威汽车电子有限公司