LIN(Local Interconnect Network)总线

Posted 2021-09-01 bobuddy

1、简介
1）LIN(Local Interconnect Network)总线是基于UART/SCI(通用异步收发器/串行接口)的低成本串行通讯协议。主要用于网络宽带、性能没有过高要求的汽车功能模块：如车窗，天窗等模块。
2） LIN网络在汽车中一般不独立存在，通常会与上层CAN网络相连，形成CAN-LIN网关节点。

 

3）LIN总线采用的是单线传输形式，应用了单主机多从机的概念，总线电平一般为12V，传输速率最高限制为20kbps。由于物理层的限制，一个LIN网络最多可以连接16个节点 。

4）从机任务不能直接向总线发送数据，需要接收到主节点发送的帧头后，根据帧头所包含的信息来判断是否回复响应。

2、特点
1）网络由一个主节点与若干个从节点构成
2）使用LIN总线可以大幅度削减成本
3）传输具有确定性，传播时间可以提前计算
4）为了限制EMC的强度，LIN协议规定最大传输速率为20kbps
5）LIN总线提供信号的配置、处理、识别和诊断功能

3、隐性电平和显性电平
其中值“0”为显性电平、“1”为隐性电平。其实为“与”的操作：
1）当总线有至少一个节点发送显性电平时，总线呈现显性电平
2）所有节点均发送隐性电平或者不发送信息时，总线呈隐性电平
3）帧中的所有间隙或者总线空闲时总线均保持隐性电平状态

4、LIN报文帧结构

 

1）LIN报文帧包括帧头（hearder）与应答（response）两部分。主机负责发送至帧头；从机负责接收帧头并作出解析，然后决定是发送应答，还是接收应答或不回复
2）帧头结构包括同步间隔段、同步段、PID段(受保护ID)段，应答部分包括数据段与效验和段。
a.同步间隔段:
1、所有节点均发送隐性电平或者不发送信息时，总线呈隐性电平
2、同步间隔段可以标志一个帧的开始
3、同步间隔段的间隔符至少为1位隐性电平

 

b.同步段:
LIN同步以下降沿为判断标志，采用字节0x55(01010101)进行同步

 

c.PID（帧ID）:
LIN总线根据帧ID号的不同，把报文分为信号携带帧、诊断帧、保留帧。帧ID的取值范围为0x00~0x3f总共64个。

d.数据段:
1、包含1-8个字节，其中包含有两种数据类型，信号(singal)和诊断消息(diagnostic messages)
2、协议中并没有规定哪一部分显示数据长度码的信息(这点与CAN总线不同)，数据的内容与长度均是由系统设计者根据帧ID事先约定好的
3、低字节先发，低位先发。如果某信号长度超过1个字节采用低位在前的LSB方式发送（小端）

 

 

e.效验和段
效验和段是为了对帧传输内容进行效验。效验分为标准型效验与增强型效验

5、LIN总线波形
1） 帧头总是由主机节点发送，当主机节点同时发送数据时，整个帧全部由主机节点发送
2）当从机节点发送数据时，帧头部分由主机节点发送，应答部分由从机节点发送

 

 

 

6、LIN总线报文帧类型
1）无条件帧(Unconditional Frame)
无任何发送条件，标识符(ID)为0到59(0x3B)，由主任务发出报头，一个任务响应，一个或多个任务接收
2）事件帧(Event Frame)
3）诊断帧(Diagnostic Frames)
用来传输诊断或配置信息，一般包含8个字节。
60(0x3C)：主节点请求(request)帧
61(0x3D)：从节点响应(reponse)帧
4）零星帧(Sporadic Frame)
5）保留帧(Reserved Frame)

7、调度表
1）负责调度网络各报文发送的顺序
2）为每帧报文分配发送时隙（slot）
3）发送时隙：报文可以被发送的时间，不同报文的发送时隙可能不同
4）调度表在网络系统设计阶段确定，使得LIN通信具有可预测性

8、睡眠与唤醒
1）睡眠指令只有主节点可以发送，从节点在接到睡眠指令之后，也可以选择不进入睡眠状态而继续工作，这根据应用层协议而定
2）在一个处于睡眠状态的LIN网络中，任何一个节点都可以发送唤醒信号。唤醒信号是一个250us(在20Kbit/s波特率下的0x0F)到5ms(在1Kbit/s波特率下的0x0F)的显性电平