LIN總線概述

LIN（Local Interconnect Network）總線是本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，由LIN聯(lián)盟公司提出的一種大量應(yīng)用于汽車的串行通信協(xié)議。LIN總線主要應(yīng)用于性能要求不高（最高速率20Kbps），成本敏感的場(chǎng)景。

LIN 總線應(yīng)用框圖

圖1 LIN應(yīng)用框圖

圖1為典型的LIN總線拓?fù)洌琇IN主機(jī)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)通過LIN收發(fā)器接入LIN總線進(jìn)行通信，LIN總線為單根信號(hào)線。一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)最多可以連接16個(gè)節(jié)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)LIN總線一般作為CAN總線的子總線來使用（包含LIN總線主機(jī)節(jié)點(diǎn)的ECU，同時(shí)具有CAN總線接口，作為CAN節(jié)點(diǎn)掛在CAN總線上）。

LIN總線接口信號(hào)

表1 LIN接口信號(hào)

LIN主/從機(jī)節(jié)點(diǎn)接口信號(hào)定義類似UART。TXD/RXD信號(hào)經(jīng)過收發(fā)器轉(zhuǎn)換為滿足協(xié)議電平標(biāo)準(zhǔn)的LIN信號(hào)。LIN邏輯0，稱為顯性電平（VOL《0.2*VDD，VIL《0.4*VDD），LIN邏輯 1，稱為隱形電平（VOH》0.8*VDD，VIH》0.6*VDD）。一般地VDD為12V。

LIN總線幀格式

圖2 LIN總線幀格式

如圖2所示，LIN總線幀由多個(gè)域組成：

間隔域：幀起始標(biāo)志，14bit長(zhǎng)度。由13bit顯性電平和1bit隱性電平組成。該域是LIN幀結(jié)構(gòu)中唯一不滿足UART字節(jié)幀要求的域。

同步域：同步域?yàn)?x55。滿足UART字節(jié)幀要求，先發(fā)1bit Start隱性電平，然后從低位開始發(fā)送0x55，再以Stop顯性電平結(jié)束。總線上10bit，傳輸一字節(jié)信息。

保護(hù)標(biāo)識(shí)域：Protected ID總共8bit（注：本文后續(xù)在描述各域位寬時(shí)均省去Start/Stop bit），其中6bit Identifier，2bit奇偶校驗(yàn)位組成{P［1:0］，ID ［5:0］}。Identifier ID［5:0］分為四類：0~59，信號(hào)承載幀；60~61，診斷幀；62，保留，用于用戶自定義；63，保留，用于協(xié)議未來擴(kuò)展。奇偶校驗(yàn)P［1:0］：P0=ID0⊕ID1⊕ID2⊕ID4，P1=~（ID1⊕ID3⊕ID4⊕ID5）。

數(shù)據(jù)域：一個(gè)LIN幀可以承載1到8字節(jié)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，字節(jié)序?yàn)榈妥止?jié)先發(fā)

Checksum域：幀校驗(yàn)域。檢驗(yàn)范圍分兩種情況：經(jīng)典校驗(yàn)（LIN1.3），僅數(shù)據(jù)域進(jìn)行校驗(yàn)校驗(yàn)；增強(qiáng)校驗(yàn)（LIN2.0），校驗(yàn)保護(hù)標(biāo)識(shí)域和數(shù)據(jù)域。對(duì)于Identifier為60和61時(shí)（診斷幀），采用經(jīng)典校驗(yàn)。Checksum計(jì)算方法：inverted eight bit sum with carry，對(duì)保護(hù)的字節(jié)按照字節(jié)依次進(jìn)行加法運(yùn)算，若某次計(jì)算和有進(jìn)位，則取和的低8位加1繼續(xù)計(jì)算加下一個(gè)保護(hù)字節(jié)，直到把所有保護(hù)字節(jié)都計(jì)算完成，再對(duì)最后的數(shù)據(jù)進(jìn)行取反，既完成inverted eight bi sum with carry計(jì)算。舉例：采用經(jīng)典校驗(yàn)，假如幀中包含四字節(jié)數(shù)據(jù)：0xFF，0xAA，0x55，0x00。計(jì)算步驟如下：Step1，對(duì)前兩個(gè)字節(jié)相加，0xFF+0xAA=0x1A9。Step2，有進(jìn)位，取低8位加1，0xA9+1=0xAA。Step3，繼續(xù)加下一個(gè)字節(jié)0x55，0xAA+0x55=0xFF。Step4，繼續(xù)加下一個(gè)字節(jié)0x00，0xFF+0x00=0xFF。Step5，取反，~0xFF=0x0。

LIN總線幀類型

無條件幀：Identifier取值范圍0~59，LIN協(xié)議中最常用的幀類型。無條件幀有三種應(yīng)用：1）主機(jī)查詢從機(jī)狀態(tài)，主機(jī)發(fā)送幀頭部分，從機(jī)發(fā)送響應(yīng)部分。2）主機(jī)向從機(jī)發(fā)布信息，幀頭/響應(yīng)部分均為主機(jī)發(fā)送。3）從機(jī)間通信，主機(jī)發(fā)送幀頭信息，從機(jī)1響應(yīng)，從機(jī)2收聽。

事件觸發(fā)幀：時(shí)間觸發(fā)幀的Identifier取值范圍也是0~59，同無條件幀不同的是，事件觸發(fā)幀的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)與Identifier相同。因此事件觸發(fā)幀最多僅能承載7字節(jié)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。事件觸發(fā)幀主要用于不常發(fā)生的事件查詢，比如查詢汽車的四個(gè)車門開關(guān)狀態(tài)。如果使用無條件幀即需要四個(gè)無條件幀，這樣比較浪費(fèi)帶寬。采用事件觸發(fā)幀廣播式查詢就能節(jié)省帶寬，若無車門開關(guān)變化，則不進(jìn)行響應(yīng)。當(dāng)同時(shí)有多個(gè)車門發(fā)生變化時(shí)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行了響應(yīng)，就會(huì)產(chǎn)生沖突。主機(jī)識(shí)別到?jīng)_突發(fā)生時(shí)，則會(huì)再使用四個(gè)無條件幀進(jìn)行一次查詢。

偶發(fā)幀：Identifier取值范圍也是0~59。偶發(fā)幀是主機(jī)節(jié)點(diǎn)在同一幀時(shí)隙中當(dāng)自身信號(hào)發(fā)生變化時(shí)向總線啟動(dòng)發(fā)送的幀。當(dāng)存在多個(gè)關(guān)聯(lián)的應(yīng)答信號(hào)變化時(shí)，通過預(yù)先設(shè)定的的優(yōu)先級(jí)來仲裁。

診斷幀：診斷幀分為主請(qǐng)求幀（Identifier=60）和從響應(yīng)幀（Identifier=61）。主要用來傳輸診斷信息和配置信息。

用戶定義幀：Identifier為62。用戶定制幀，可以承載各種類型信息。

保留幀：Identifier為63。未進(jìn)行定義，未來擴(kuò)展用。
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