本文轉載自立創商城，作者白羊座超越

一、項目功能介紹

此項目是為輔助汽車通訊電子行業人員調試LIN通訊邏輯和測試產品而設計。

在汽車電子通訊行業，用到LIN通訊的功能模塊可能包括雨量傳感器、雨刮開關、前大燈、座椅位置馬達、壓力傳感器、車門的后視鏡、窗戶控制等這些對通訊速度要求不高（和CAN通訊相比）的產品。車廠需要根據不同使用場景協調所有車身傳感器和執行器運行不同邏輯，在整車設計驗證階段，車廠會分解不同的任務和通訊信號，然后下發給對應的供應商，供應商需要根據上下節點通訊設備的理論設計來針對性調試自己家設備的邏輯，而此時，就會用到LIN通訊相關的調試設備來模擬上下節點的LIN命令。

本項目旨在提供一種對于調試和測試LIN設備較為方便和友好的嵌入式設備，且設計和生產成本控制較低。設備的方便性體現在設備小型化，手持即可，并且集成12V電池可充電設計。友好性體現在有直觀的按鍵和屏幕顯示進行交互，使用簡單，學習成本很低，對于需要頻繁調試LIN通訊邏輯的工作效率很高。

二、項目屬性

項目為近期設計驗證，首次公開且為原創。

三、開源協議

GPL 3.0

四、硬件部分

4.1本設備的原理圖

PCB，3D外殼和面板全部用立創EDA設計，硬件設定的需求如下：

a. 支持LIN2.1通訊功能。

b. 設備在室內使用12V電源外部供電，保證全天可靠工作。

c. 設備在室外使用電池續航4小時，電池既給本身供電，也給從機供電，工作功耗平均大概4.5W（12V，375mA）。

d. 有ADC分壓電路，設備自己能檢測正極和負極之間電壓。

e. 有屏幕顯示設備主機和從機信號狀態。

f. 有按鍵能方便切換自身信號狀態。

g. 能在2個月內的業余時間完成，因為我7月底才開始有想法設計這個項目，近期工作出差又較多。

考慮到開發周期并不充裕，還要給軟件設計留有時間，所以單元電路基本都是采用幾種較為成熟的方案來驗證實際效果是否可行。目前電路和PCB設計驗證過程修改過幾次，下面我將遇到過的問題，解決方法和需要注意的地方介紹一下。

4.2電路主要為以下幾個部分

4.2.1 供電電路設計，12V轉5V，5V轉3.3V電路如下圖

此部分電路變更過2次，第1次直接使用12V轉3.3V的AMS1117，驗證后發現發燙比預想嚴重，手摸上去無法承受的那種燙，手邊沒有溫度檢測儀，沒測具體溫度，設計之前也大概了解LDO在壓差較大并且帶有較大負載的情況下會發熱，但沒想到100多毫安就能這么燙，所以后續改成兩次降壓。

第2次電路和下面截圖這種方案唯一的區別就是12V轉5V芯片使用的也是AMS1117系列，LDO在PCB位置打孔和開窗加快散熱后，溫度已經能接受，但搜到的幾款AMS1117輸入電壓要求都在18V以下，本設備常規使用時供電電壓在9V~16V，但考慮到設備在極端測試時，會有16V到20V供電的場景，所以換成如圖中CJ7805。最大輸入電壓可以到35V，在PCB上增加LDO周圍鋪銅填充面積，同樣打孔和開窗后，溫度可以接受，手摸上去可以感受到發熱，但不至于燙手。

圖中可以看到有兩路保險絲，是因為在第一版PCB到手后調試過程發生過短路，板子上LDO，MCU和LIN等芯片全部燒毀，為避免之后在發生此類情況，增加了這兩路保險，第一路是保險絲是單板調試時使用，能承受最大電壓16V，保持電流100mA跳閘電流250mA，第二路保險絲是全場景工作時使用，能承受最大電壓60V，保持電流500mA，跳閘電流1A。增加的保險絲也確實在我后來的幾次調試中發揮了重要作用，所以就保留了下來，根據實際負載情況，用跳線帽選擇其中一路。

4.2.2 LIN通訊電路設計如下圖

參照芯片手冊典型應用設計，其中2號SLP_N引腳用來控制芯片休眠和喚醒，高電平正常工作模式，低電平休眠，指導手冊里SLP_N和MCU引腳相連，這樣可以控制LIN芯片休眠和喚醒。本項目設備開機就是要使用LIN通訊，所以沒有LIN芯片休眠需求，就接高電平了，注意不能懸空。

4.2.3 編碼旋鈕和輕觸按鍵電路設計如下圖

目前設備只用到輕觸按鍵，編碼旋鈕是為了給以后其他交互需求預留。原理圖很簡單，這里需要注意的是，選擇MCU檢測按鍵的引腳時，一定要確認對應引腳是支持輸入模式的。

4.2.4 LCD屏幕接口電路如下圖

圖中LCD底座接口為了使用立創商城編號C5329587的顯示屏，商城截圖如下，最后幾個庫存被我全買了，不知道商城多久會補貨，淘寶上也有線序和通訊型號一樣的LCD可以選購，插到PCB上顯示功能正常，但是尺寸有差異，和本項目一起設計的3D外殼可能會不匹配。

此部分電路設計需要注意的是LCD是3.3V供電，LCD的通訊引腳支持的最大電壓也是3.3V，所以MCU的供電也要選擇3.3V。

至于圖中LCD右側支撐件是為了保證屏幕安裝到PCB上面后，兩端高度一樣，所以在PCB上對應位置放置一個沒有任何連接的接插件。這里需要注意的是，選擇MCU與LCD通訊的引腳時，一定要確認引腳是支持輸出模式的。

4.2.512V電池充放電電路設計如下圖

圖中充放電管理IC用的是CM1033-DS。是一款專用于 3 串鋰/鐵電池或聚合物電池包的充放電保護芯片，串聯3節1500mAH以上的18650電池，能滿足設備續航需求。圖中網絡標識12V和12V_02連接是一個滑動開關，上述LDO電路中有具體連接方式，LIN通訊電路里也有用到。

4.2.6MCU主控選用瑞薩RL78系列型號R5F10BGGLFB

此型號是瑞薩RL78/F13系列的車規級芯片。

4.2.7 ADC檢測電路如下圖

實際電池正極12V_02和GND之間的電壓=VOLTAG*15，受限于分壓電阻精度和電源電壓波動，最終值預計會有0.3V的誤差。作為輔助設備，此功能只是用來評估設備大概電池電量，已經夠用。

4.2.8預留TTL串口輸出調試接口

五、軟件部分

封面圖片是調試LCD成功后先顯示了這次比賽的官方圖片。因為這張圖片占用ROM空間達23K多，為了給需求功能代碼保留足夠ROM空間，此張圖片僅用來單獨做展示。

為了方便說明，功能演示視頻里只用了兩個設備，一個主機和一個從機，只選用了兩個容易理解的參數。演示軟件也是在此基礎上進行的裁剪和調整。實際應用時一個主機會和多個從機通訊，然后主機根據不同從機的參數綜合判斷，執行不同的邏輯。

5.1本設備的軟件使用瑞薩官方編譯工具

CS+ for CC (RL78,RX,RH850)設計，硬件調試工具使用瑞薩官方下載器E2_Lite。軟件設定的需求如下：

a. 主機有發送LIN數據幀和接收LIN數據幀的任務。

b. 從機有接收LIN數據幀和回復LIN數據幀的任務。

c. 有計時器任務。

d. 有檢測按鍵任務。

e. 有屏幕刷新任務。

f. 有ADC檢測任務，顯示正極和負極之間電壓值。

g. 上述每個功能任務被調用時持續阻塞時間不能超過10毫秒。

5.2從機軟件幾個任務設計思路如下

5.2.1 檢測按鍵key任務

key.c代碼

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SYS_Key_Task  comm_Key;                                       /*結構體變量定義*/
/*按鍵檢測任務*/
void Comm_Key_Task(void)
{
switch( comm_Key.mode )                                   /*comm_Key.mode:任務狀態值*/
{
case ST_Check_Key_first:                                /*第1步：實時檢測按鍵狀態*/
if( (0 == KEY_01 )||(0 == KEY_02 )||(0 == KEY_03 )||(0 == KEY_04 )||(0 == KEY_05 )||(0 == KEY_06 )||(0 == BUTTON_01 )||(0 == BUTTON_02 )||(0 == BUTTON_03 ) )
{
comm_Key.time = 0;
comm_Key.mode = ST_Check_Key_second;         /*檢測到任一按鍵按下，切換comm_Key.mode的值進入ST_Check_Key_second狀態*/
}
break;
case ST_Check_Key_second:                             /*第2步：延時后再次檢測，即按鍵去抖*/
if( comm_Key.time >= 20 )                          /*去抖時間20毫秒*/
{
comm_Key.mode = 0;                         /*避免后續無出口進入此狀態的無線循環，先設置初始值，如果確實有按鍵，則會重新修改此值*/
comm_Key.time = 0;
if( KEY_01 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_01;     /*確認按鍵K1被按下，切換comm_Key.mode的值進入ST_Confirm_Key_01狀態*/
}
if( KEY_02 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_02;     /*同上*/
}
if( KEY_03 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_03;
}
if( KEY_04 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_04;
}
if( KEY_05 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_05;
}
if( KEY_06 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Key_06;
}
if( BUTTON_01 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Button_01;    /*確認按鍵B1被按下，切換comm_Key.mode的值進入ST_Confirm_Button_01狀態*/
}
if( BUTTON_02 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Button_02;    /*同上*/
}
if( BUTTON_03 == 0 )
{
comm_Key.mode = ST_Confirm_Button_03;
}
}
break;
case ST_Confirm_Key_01:                            /*按鍵K1按下后邏輯*/
LIN_config.Num_00 = LIN_config.Num_00 + 1;      /*LIN_config.Num_00的值就是雨刷開關的參數*/
if( LIN_config.Num_00 >= 2 )                    /*LIN_config.Num_00=0,雨刷開關參數=關; LIN_config.Num_00=1,雨刷開關參數=開;*/
{
LIN_config.Num_00 = 0;                    /*LIN_config.Num_00的值超出范圍后，賦初值*/
}
comm_Key.mode = ST_Check_End;                /*按鍵K1按下邏輯處理結束，切換comm_Key.mode的值進入ST_Check_End狀態*/
break;
case ST_Confirm_Key_02:                            /*按鍵K2按下后邏輯*/
LIN_config.Num_01 = LIN_config.Num_01 + 1;      /*LIN_config.Num_01的值就是雨量大小的參數*/
if( LIN_config.Num_01 >= 4 )                    /*LIN_config.Num_01=0,雨量參數=無雨; LIN_config.Num_01=1,雨量參數=小雨;*/
{                                           /*LIN_config.Num_01=2,雨量參數=中雨; LIN_config.Num_01=3,雨量參數=大雨;*/
LIN_config.Num_01 = 0;
}
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Key_03:                 /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Key_04:                 /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Key_05:                 /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Key_06:                 /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Button_01:                /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Button_02:                /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Confirm_Button_03:                /**/
comm_Key.mode = ST_Check_End;
break;
case ST_Check_End:                               /*按鍵按下后等待松開的邏輯*/
if( (1 == KEY_01 )&&(1 == KEY_02 )&&(1 == KEY_03 )&&(1 == KEY_04 )&&(1 == KEY_05 )&&(1 == KEY_06 )&&(1 == BUTTON_01 )&&(1 == BUTTON_02 )&&(1 == BUTTON_03 ) )
{
comm_Key.mode = ST_Check_Key_first;       /*只有按鍵松開后，才會進入下一次按鍵檢測，能避免按鍵連擊*/
}
break;
default:
comm_Key.mode = ST_Check_Key_first;
break;
}
}
key.h代碼
/*狀態機預設的枚舉變量*/
enum{
  ST_Check_Key_first,
  ST_Check_Key_second,
  ST_Confirm_Key_01,
  ST_Confirm_Key_02,
  ST_Confirm_Key_03,
  ST_Confirm_Key_04,
  ST_Confirm_Key_05,
  ST_Confirm_Key_06,
  ST_Confirm_Button_01,
  ST_Confirm_Button_02,
  ST_Confirm_Button_03,
  ST_Check_End
};
/*按鍵宏定義*/
#define KEY_01  P3_bit.no2
#define KEY_02  P7_bit.no0
#define KEY_03  P7_bit.no1
#define KEY_04  P7_bit.no3
#define KEY_05  P14_bit.no0
#define KEY_06  P0_bit.no0
#define BUTTON_01  P6_bit.no3
#define BUTTON_02  P6_bit.no2
#define BUTTON_03  P6_bit.no1
/*任務狀態相關結構體*/
typedef struct 
{
  uint8_t  time;
  uint8_t  mode;
}SYS_Key_Task;
/*結構體變量聲明*/
extern SYS_Key_Task  comm_Key;
/*任務函數*/
void Comm_Key_Task(void);

5.2.2 屏幕刷新任務

LCD驅動基礎代碼資料，可以從本屏幕的廠家 HS(漢昇)得到，此屏幕的立創商品編號C5329587。從網上其他論壇或者網購平臺也容易下載到此屏幕用到的ST7789芯片資料。下面對應用層做一些說明：

刷新屏幕數據是很耗時的，本項目的芯片IO刷新一次整個屏幕數據（320*240），大概需要1.3秒，所以上電后先把固定顯示的內容刷新出來，然后只刷新實時變動的參數，這也是普遍做法。為了保證任務被調用時持續阻塞時間不能超過10毫秒，刷新完其中一個參數就先退出本任務，執行完其他任務再刷新下一個參數，以此類推。

LCD固定顯示內容如下：

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void Init_Lcd_Interface_Chinese(void)
{
  int Show=0;
  LCD_Fill(0,0,LCD_W,LCD_H,LGRAYBLUE);                                             /*刷新整個屏幕填充色*/
  LCD_ShowChinese(0,  0, "本從機回復參數主機下發指令",RED,WHITE,16,0);
  LCD_ShowChinese(0, 35, "雨刷開關參數：",RED,WHITE,16,0);
  LCD_ShowChinese(0, 70, "雨量大小參數：雨",RED,WHITE,16,0);
  LCD_ShowChinese(0, 105, "雨刷運動指令：",RED,WHITE,16,0);
  LCD_ShowString( 0, 195, "__________________________",   RED,LGRAYBLUE,12,0);   /*電池電壓值不屬于通訊參數，通過橫線區分開*/
  LCD_ShowChinese(0, 210, "本機電池電壓：",RED,WHITE,16,0);
  LCD_ShowString(144,210, "V",RED,WHITE,16,0);
  for(Show=0;Show<20;Show++)
 ? ?{
 ? ? ? ?LCD_ShowString(152, ?Show*12,"|",RED,LGRAYBLUE,16,0); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*主機和從機參數通過中線分開*/
 ? ?}
 ? ?LCD_WR_REG(0x29);
}


LCD刷新任務


void Comm_Updata_Lcd_Task(void)
{
switch( comm_Lcd_Task.mode )
{
case ?0x00: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/**/
if( LIN_config.Num_00 == 0 )
{
LCD_ShowChinese(112, 35, ?"關",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_00 == 1 )
{
LCD_ShowChinese(112, 35, ?"開",RED,WHITE,16,0);
}
comm_Lcd_Task.mode = comm_Lcd_Task.mode + 1;
break;
case ?0x01: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/**/
if( LIN_config.Num_01 == 0 )
{
LCD_ShowChinese(112, 70, ?"無",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_01 == 1 )
{
LCD_ShowChinese(112, 70, ?"小",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_01 == 2 )
{
LCD_ShowChinese(112, 70, ?"中",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_01 == 3 )
{
LCD_ShowChinese(112, 70, ?"大",RED,WHITE,16,0);
}
comm_Lcd_Task.mode = comm_Lcd_Task.mode + 1;
break;
case ?0x02: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /**/
if( LIN_config.Num_02 == 0 )
{
LCD_ShowChinese(288, 105, ?"靜止",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_02 == 1 )
{
LCD_ShowChinese(288, 105, ?"慢速",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_02 == 2 )
{
LCD_ShowChinese(288, 105, ?"中速",RED,WHITE,16,0);
}
else if( LIN_config.Num_02 == 3 )
{
LCD_ShowChinese(288, 105, ?"快速",RED,WHITE,16,0);
}
comm_Lcd_Task.mode = comm_Lcd_Task.mode + 1;
break;
case ?0x03: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/**/
comm_Lcd_Task.mode = 0; ? ? ? ? ? ? ? ?/*所有參數刷新一輪，返回第一個參數重新開始*/
break;
case ?0x10: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*英文界面*/
Init_Lcd_Interface_English();
comm_Lcd_Task.mode = 0;
break;
case ?0x11: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*中文界面*/
Init_Lcd_Interface_Chinese();
comm_Lcd_Task.mode = 0;
break;
default:
comm_Lcd_Task.mode = 0;
break;
}
}

5.2.3 ADC檢測任務

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uint16_t buffer_abc;
void Comm_Adc_Task(void)
{
switch( comm_Adc.mode )
{
case 0x00:                 /**/
R_ADC_Get_Result(&buffer_abc);     /*VOLTAG引腳的ADC值放入變量buffer_abc*/
comm_Adc.voltag = ((float)buffer_abc*3300/1024)*15;   /*分壓電阻15倍*/
comm_Adc.voltag = comm_Adc.voltag/1000;           /*mV轉換成V*/
comm_Adc.mode = comm_Adc.mode + 1;
break;
case 0x01:                 /**/
if( comm_Adc.time >= 2000 )              /*每隔2秒更新一次電壓值*/
{
comm_Adc.time = 0;
LCD_ShowFloatNum1(112, 210,comm_Adc.voltag,3,RED,YELLOW,16);
comm_Adc.mode = 0;
}
break;
case0x02:                 /**/
break;
default:
break;
}
}

上述從機的幾個軟件任務設計思路，在主機軟件任務設計里也類似，不再贅述。下面給出其他兩段代碼來說明：LIN初始化代碼，其實這部分代碼從瑞薩官網和技術支持那里也可以得到，需要一些LIN通訊基礎知識。

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void RLIN_Master_Init(void)
{
LCHSEL = 0x00;     /* Selects RLIN0 */
PER2 |= 0x04;     /* Enable input clock supply RLIN0*/
LINCKSEL=0x00;     /* selects the fclk=32MHz clock to RLIN0.*/
LWBR0 = 0x01;     /* b0=1, LIN2.0 or 2.1; Prescaler Clock Selcet 1/1; bit sampling count select 0000 : 16 sampling. */ 
LBRP00 = 0x67;     /*  fa:0X67=103D, Baud rate= 32M/ (103+1)*16= 19230 bps fb:9615bps  fc:2403bps */
LBRP01 = 0x5F;     /*  fd:10416bps*/
LIN0RVCIF = 0U;    /* Clear Reception interrupt request signal */
LIN0TRMIF = 0U;    /* Clear Transmission interrupt request signal */
LIN0WUPIF = 0U;    /* Clear Wake up interrupt request signal */
LIN0IF  = 0U;    /* Clear LIN or LIN Status interrupt */
LIN0RVCMK = 0U;    /* interrupt reception servicing enable */
LIN0TRMMK = 0U;    /* interrupt transmission servicing enable */
LIN0WUPMK = 0U;    /* interrupt wake up servicing enable */
LIN0MK  = 0U;    /* interrupt Status servicing enable */
LIE0 |= 0x0F;    /* Enable successful response/wake-up reception interrupt, enable all interrupt*/
LEDE0 |= 0x8F;    /* Enable error detection */
/* Header format setting*/
LMD0 =  0x10;     /*  b0b1=00: LIN master mode ; b3b2=00: fa=LIN sysclock; b4=1:transmission interrupt,sucessful reception interrupt...; b5=0: The noise filter is enable.*/
LBFC0 =  0x15;     /* b3-b0=0101: transmission break width 18Tbits; b5b4=01: break delimiter 2Tbit*/
LSC0 =  0x11;     /* b2-b0=001:inter-byte space 1bit or Response space 4bit; b5b4=01: inter-byte space 1Tbit;*/
LWUP0 =  0x30;     /* b7-b4=0100: Wake-up Transmission low width 4 bits.*/
LIDB0 &= 0x00;     /* Clear the ID buffer */
ISC  =  0x00;     /* INTP11 pin input signal is set as external interrupt input*/
LINCKSEL|=0x10;     /* Enable RLIN0 engine clock supply,*/
}

主機處理從機參數邏輯：

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void LIN_received(void)
{
/* Processing received LIN data */
LIN_config.Num_09 = Master_RxData1[0];  /*接收的雨刷開關參數*/
LIN_config.Num_10 = Master_RxData1[1];  /*接收的雨量大小參數*/
if(LIN_config.Num_09 == 1 )            /*開關參數：開*/
{
if( LIN_config.Num_10 == 0 )       /*雨量參數：無雨*/
{
LIN_config.Num_02 = 0;      /*雨刷運動指令：靜止*/
}
else if( LIN_config.Num_10 == 1 )   /*雨量參數：小雨*/
{
LIN_config.Num_02 = 1;      /*雨刷運動指令：慢速*/
}
else if( LIN_config.Num_10 == 2 )   /*雨量參數：中雨*/
{
LIN_config.Num_02 = 2;      /*雨刷運動指令：中速*/
}
else if( LIN_config.Num_10 == 3 )   /*雨量參數：大雨*/
{
LIN_config.Num_02 = 3;      /*雨刷運動指令：快速*/
}
}
else
{
LIN_config.Num_02 = 0;           /*雨刷運動指令：靜止*/
}
}

六、大賽LOGO驗證

手工焊接前PCB正面（打樣時選擇了基礎庫SMT）

PCB背面

全部焊接后正面

背面

3D外殼+面板組裝后

立創EDA設計界面截圖