其中，USBH为USB接口，PC机的USB口提供的电压为5V±5%，电流最小为100mA，最大为500mA。PIC18F2550正常工作时应提供的电源范围为4.2V～5.5V，如果选用PIC18LF2550，电源范围可拓宽至2.6V～5.5V，实际测试中，本电路消耗的电流仅为50mA。因此，无论是笔记本电脑还是台式机，其USB口提供的电源都能够保证该电路正常工作。
　　图2中信号RC1/FT、RC0/CS、RC6/TX 和RC7/RX连接至光隔回路，以实现PC机的USB口和LIN总线的电源隔离。其中，RC1/FT为LIN总线故障侦测端口，通过该端口，ATA6625（LIN接口芯片）将LIN总线的状态传送到PIC18F2550，以指明当前LIN总线是处于故障状态，还是处于总线退出或空闲状态。RC0/CS为LIN总线收发器的片选端。RC6/TX为LIN总线收发器的发送数据端。RC7/RX为LIN总线收发器的接收数据端。为改善光隔的耦合波形，在输入端RC1/FT和RC7/RX上都加入了1kΩ的上拉电阻。
3.3 与LIN总线接口部分的硬件设计
　　与LIN总线接口部分电路如图3所示。图3中，ATA6625为LIN收发器^[2]，其设计符合LIN 2.0规范和SAEJ2602标准，该芯片的ESD稳定性高于6kV。ATA6625还包括一个超低压降型稳压器，稳压器的输出为5V，电流可达50mA，可为应用方案中的MCU和其他芯片提供电源，能有效降低系统的成本。

　　图3中，LINH为LIN总线接口，V_bat由12V蓄电池供电。D3和D4防止保护蓄电池过载。LIN总线端的电源与PC机的USB端口是隔离的。LIN总线收发器和单片机之间通过光耦PS9701进行数据交换。当本节点为主节点时，接上1kΩ电阻R13以提高总线的驱动能力；当本节点为从节点时，应去掉此电阻。
　　由于LIN收发芯片的RX管脚和FAULT管脚驱动能力有限，不能直接驱动PS9701，因此，在LIN收发器至光隔驱动回路上添加了74LVC2G04反相器。
3.4 两套电源系统隔离部分的硬件设计
　　为了防止PC机的USB接口的损坏，在PC机的5V电源和汽车蓄电池的供电系统之间加入了光电隔离,其电路如图4所示。考虑到LIN总线的波特率上限为20Kb/s，电路中采用了PS9701高速光隔,该光电隔离上升时延仅为50ns。

4 LIN总线和USB总线通信转换的软件设计
　　USB-LIN接口的总体程序设计框图如图5所示，整个程序分为主程序和中断服务程序两部分。其中，LIN总线的主任务状态机在定时中断服务程序中实现，从任务状态机在LIN总线的上升沿中断服务程序中实现。

　　USB-LIN接口的数据缓冲区的设计如图6所示，主要包括LIN端数据交换、USB端的数据交换以及LIN端用户缓冲区与USB端用户缓冲区之间的数据解析和交换。

4.1 LIN总线的软件实现
　　LIN总线软件部分包括网络管理的实现、主/从任务状态机的实现^[3]、调度表和信息绑定表的更新等。其中，主任务只分布在主节点上，而从任务分布在所有的节点上。LIN2.0协议规定了主/从任务的状态转移图^[3]。主任务的核心工作是产生正确的报文头，报头传输是报文传输的引导，其传输机制基于时间调度表，调度表规定了帧传送的顺序和两帧间的时间间隔。LIN主任务的调度原理如图7所示。其中，定时器1作为调度的时间片定时器，设定为1ms；定时器0作为帧超时定时器，其设定依赖于节点的时钟频率和通信的波特率。

　　程序设计中涉及到调度表NormalTable和信息绑定表L_HandleList。处理句柄handle实现了这两个重要表的联络。调度表给出了每个帧的时间片，主任务根据该表循环启动帧的传输。调度表包括：帧的处理句柄handle、帧的PID和该帧的时间片。调度表只保存在主节点之中。
　　信息绑定表L_HandleList定义了一个节点对接收到的具有某个特定PID的帧的响应方式，绑定表将PID和本地的数据缓冲区进行了绑定，从而实现了主节点对从节点缓冲区的直接操作，或者实现了对从节点上的物理量的直接操作。主从节点上都保存有绑定表，依据此表可知道某个信息的长度、流向和存放在本地的位置，以决定是否接收此信息，或是否响应此信息的召唤和相应方式。
　　程序中，L_HandleList为结构型数组，包括：(1)帧的数据流向，分为接收和发送两种模式；(2)帧数据在本节点中的存储指针；(3)响应帧的长度，不包括校验场；(4)用于配置的消息ID；(5)PID的存储指针。其中，第(4)项和第(5)项用于为从节点中的某个帧分配PID。每个节点都保存有各自的信息绑定表，最多可保存20组。
　　调度表NormalTable和信息绑定表L_HandleList都保存在PIC18F2550的EEPROM中，这两个表通过PC机的USB口进行更新。
　　LIN驱动程序主要实现以下七个重要的API函数。
　　(1) void l_ifc_init_MyLinIfc(void)，对本节点的LIN总线驱动程序进行初始化。
　　(2) unsigned int l_ifc_read_status_MyLinIfc，返回LIN驱动器的状态。
　　(3) void l_ifc_wake_up_MyLinIfc(void)，请求LIN总线唤醒。
　　(4) void l_ifc_goto_sleep_req_MyLinIfc，强制命令LIN总线上的从节点进入睡眠状态。
　　(5) unsigned char ld_AssignFrameID(l_u8 *l_NAD)，给指定的帧分配PID。
　　(6) void l_ifc_rx_MyLinIfc(void)，根据本节点的配置处理整个数据交换，包括数据收发、传输超时处理和校验等。如果节点为主节点，则依据主/从任务状态机实现主/从任务的功能；如果节点为从节点，则只需依据从任务状态机实现从任务的功能。
　　(7) unsigned char l_ifc_pid_to_handle(void)，根据给定的PID，指定该PID的帧对应的处理句柄，从而在信息绑定表中查找该帧的处理方法。
4.2 USB总线的软件实现
　　PIC18F2550的USB接口可采用通用模式或者CDC模式^[4]与PC机进行数据交换。虽然通用模式拥有全速USB速率，但是PC机端的驱动程序实现起来较为复杂。USB-LIN接口中处理的是低速的LIN通信，不需要1Mb/s以上的通信速率。因此，单片机中的USB接口不采用通用模式，而采用CDC模式。
　　在CDC模式下，CDC子类实现虚拟串口通信的协议^[4]。由于大部分的操作系统都带有支持CDC类的设备驱动程序，可自动识别CDC类的设备，因此在PC机端可不用编写USB的驱动程序，只需将接口视为虚拟串口即可。单片机的USB口工作于CDC模式时，最高的通信速率为1Mb/s，完全可以满足LIN总线数据交换的要求。
　　Microchip为PIC18F2550提供了完整的USB/CDC类固件，主要实现以下API函数^[5]。
　　(1) void putrsUSBUSART(const rom char *data)，将字符串从程序存储区写到USB端口。
　　(2) void putsUSBUSART(char *data)，将字符串从数据存储区写到USB端口。
　　(3) void mUSBUSARTTxRom(rom byte *pData, byte len)，将一个特定长度的字符串从程序存储区中写到USB端口。
　　(4) void mUSBUSARTTxRam(byte *pData, byte len)，将一个特定长度的字符串从数据存储区中写到USB端口。
　　(5) BOOL mUSBUSARTIsTxTrfReady(void)，检查CDC类是否有更多的数据要发送。
　　(6) byte getsUSBUSART(char *buffer, byte len)，将数据从USB/CDC缓冲区中拷贝到用户缓冲区。
　　(7) byte mCDCGetRxLength(void)，获得从USB/CDC缓冲区中拷贝到用户缓冲区的数据的实际长度。此函数紧跟在getsUSBUSART之后调用。
　　在调用putrsUSBUSART、putsUSBUSART、mUSBUSAR-TTxRam和mUSBUSARTTxRom之前，先要调用mUSBUSA
RTIsTxTrfReady检查固件是否准备好发送数据到USB口，调用getsUSBUSART时要求目标缓冲区的长度要大于USB/CDC缓冲区的长度。
　　本文给出了LIN接口与USB接口转换的设计方案，介绍了基于LIN总线和USB总线的接口芯片的通信转换的硬件设计，并给出了软件设计方法。该方案已经用于BCM模块的测试和LIN 网络协议的教学培训中，具有一定的实用价值。