RT1170 LIN driver development and stack porting

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功能需求

RT117X系列MCU在汽车和工业类产品中有广泛应用，有很多客户对LIN通讯有需求，RT1176有12路独立的LPUART接口，最大支持的波特率能支持到20M，而且每一路都支持Break发送和中断接收，可以用来配合定时器实现LIN的主机和从机通讯。但是目前RT117X的EVK板没有放置LIN的收发器，SDK也没有相关LIN的示例代码和LIN协议栈支持，所以本示例目的是移植KW36工程中的LIN 2.1版本的代码到RT1176 EVK板子上，在硬件上通过跳线将LIN Master主节点和 Slave从节点的LPUART TX/RX线连接到FRDM-KW36板载的LIN收发器TJA1027上，分别实现LIN 2.1版本协议栈在Master和Slave节点的通讯功能验证，同时还需支持Auto Baud Rate自动波特率调整。为客户做二次开发或者移植用户自己的LINstack提供底层驱动，提高开发效率。

代码包软件

• RT1176 LIN Master节点代码：RT1170_LIN_Porting_Demo_Master.7z
• RT1176 LIN Slave节点代码(支持自动波特率
• RT1170_LIN_Porting_Demo_Slave_with_Auto_Baud_Rate.7z
• 配置FRDM-KW36板载LIN 收发器的代码: KW36_LIN_PHY_Board_Init.7z
  

硬件Setup

• MIMXRT1170-EVK： 2pcs，分别用作LIN Master节点和Slave节点。
• FRDM-KW36：2pcs， 分别用作Master节点的收发器，和 Slave节点的收发器
  

下图是系统连接，2块RT1170 EVK板分别和2块FRDM-KW36板通过Arduino接口连接在一起，然后将两块KW36之间的LIN收发器通过 J13 连接在一起，需要使用外部12V adapter为FRDM-KW36供电，否则板上的LIN收发器无法工作。特别强调的是，如果需要使能自动波特率检测的话，还需要将Slave节点RT1176 Arduino接口的J9-Pin2引脚连接到RT1176 Arduino接口的J9-Pin12引脚，作为Timer 脉冲捕捉的输入，即可完成系统硬件的setup。

软件Setup：

在以上硬件连接完成后，按照如下步骤下载对应软件：

- Step1: 下载KW36_LIN_PHY_Board_Init.7z代码到两块FRDM-KW36板子上；

 该代码中主要实现两个功能：第1个拉高板子的PTC5引脚，唤醒LIN收发器TJA1027。第2个将PTA18引脚配置成disable高阻状态。如果该引脚作为GPIO输出或者LPUART TX功能，会导致LIN slave回应数据出错(bit位丢失或者错误)。究其原因猜测应该是短路导致，当这个引脚作为GPIO输出或者LPUART TX功能，内部会有上拉，当RX1176 TX引脚输出Low时，由于电路上没有串联电阻(板子上使用的0Ω)，会导致引脚上出现大电流。尤其是第2个点，花费了很多时间去查这个问题，从波形去看，是有数据输出的，但只是数据不对，很具有迷惑性。当然如果客户是自己打的板子，板子上已经有LIN收发器就不需要这一步，直接跳到Step2即可。

- Step2: 下载RT1170_LIN_Porting_Demo_Master.7z代码到作为Master节点的IMRT1176-EVK板；

- Step3: 下载RT1170_LIN_Porting_Demo_Slave_with_Auto_Baud_Rate.7z代码到作为Slave节点的IMRT1176-EVK板，如果需要使能自动波特率调整，需要配置宏linUserConfigSlave.autobaudEnable = true; 代码中默认是打开的。

实验结果

打开两个IMRT1176-EVK板串口，波特率配置115200，单击RT1176 Master节点上的按键SW7，便可以启动Master节点开始发送数据，通讯波形和串口打印信息如下两张图所示。

 

代码移植的几个难点

1. LIN通讯协议栈的调度流程的理解，包括Wakeup段，Break段，Sync段，PID段，Data段的状态切换和跳转，每个段的超时监测和错误处理，其核心思想有两个：一个在于LIN的RX引脚要不断去monitor TX引脚的状态，然后去切换状态机，具体调度的流程在后文会详细介绍，这里不展开。第二个是准确获取在每个段的定时器时间，尤其是超时超过一个overflow周期的情况，需要对timerGetTimeIntervalCallback0函数有理解。

2. 自动波特率调整功能的支持，该功能的原理是测量SYNC段的8个脉冲的脉宽，如果每个脉宽差异在2%范围内，再根据脉冲宽度去判断对应的波特率。在原来KW36的代码中是使用TPM的Overflow中断来作为计时，Edge中断来触发，而RT1176没有TPM，只能使用Qtimer (Qtimer功能上要更强于TPM)，但是不巧的是Qtimer不支持Overflow中断(参见芯片ERRATA 050194)，所以只能使用compare中断来实现类似的功能，而原有的计时定时计算都是基于overflow的，因此就需要对定时器部分的代码做大范围的更改。

应用中考虑到timerGetTimeIntervalCallback0函数在自动波特率调整时和超时监测处理时的一致性，最好使用同一个Timer的同一个channel，这就需要这个Timer既支持普通的定时中断模式，又支持input capture功能。对于TPM来说，是无法实现的因为两次在寄存器配置上时互斥的, 参见下图。幸运的是Qtimer支持这个feature，只是需要根据SDK代码做些配置

前面提到，需要QTimer支持input capture功能, 触发信号是LPUART_RX引脚的信号，需要硬件loop到Qtimer支持的硬件引脚上，对于KW36来说，只需要把这两个物理引脚连接在一起即可，但对RT1176来说, 只有这一步还不行，还需要对XBAR进行配置，将Qtimer的TIMER 1的触发引脚(合计有4个物理引脚)Link到QTIMER对应的Channel上，因为RT1176有4个QTimer，每个Qtimer有4个通道，标称的Qtimer trigger pin有4个，那具体哪个pin触发哪个QTimer的哪个通道，是需要配置的。如果客户没有使用过XBAR配置起来有难度，还好MCUXpresso config tool支持配置，可以简便的完成配置。示例代码和触发关系如下，如果实际硬件使用的物理引脚有区别，需要对应修改。

RT的XBAR功能非常强大，或许可以不使用外部的物理连线，直接将Qtimer的出发引脚的信号直接在内部Loop到LPUART_RX引脚，这样就更加灵活，此处只提供一个思路，不再进一步延伸。

IOMUXC_GPR->GPR15 = ((IOMUXC_GPR->GPR15 &
(~(IOMUXC_GPR_GPR15_QTIMER4_TRM1_INPUT_SEL_MASK | IOMUXC_GPR_GPR15_QTIMER4_TRM2_INPUT_SEL_MASK)))/*Mask bits to zero which are setting*/
| IOMUXC_GPR_GPR15_QTIMER4_TRM1_INPUT_SEL(0x00U) /*QTIMER4 TMR1 input select: 0x00U*/
| IOMUXC_GPR_GPR15_QTIMER4_TRM2_INPUT_SEL(0x00U) /*QTIMER4 TMR2 input select: 0x00U*/
);

4. 在状态机切换和超时以及错误处理过程中，经常会看到两种模式Sleep模式和Idle模式，区别是什么呢？

LIN_LPUART_GoToSleepMode: 函数会关闭Break中断，RX接收中断，帧错误中断，保留RX边沿
中断;
LIN_LPUART_GotoIdleState 函数会打开Break中断，RX接收中断，帧错误中断，关闭RX边沿中
断;

实际通讯波形

Master作为Subscribe角色时，发送Header，由Slave发送Respone

Master作为PUBLIC角色时，同时发送Header，以及Respone

按照调度表依次发送LI0_lin_configuration_RAM数组定义的PID数据

 static uint8_t LI0_lin_configuration_RAM[LI0_LIN_SIZE_OF_CFG]= {0x00, 0x30, 0x33, 0x36,
0x2D, 0x3C, 0x3D ,0xFF}; 

Qtimer准确读取wake up信号的脉冲宽度

Slave使能Auto baud rate后读取到的每个脉冲宽度数据

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