LIN總線概述

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

LIN 總線應用框圖

圖1 LIN應用框圖

圖1為典型的LIN總線拓撲，LIN主機和從機節(jié)點通過LIN收發(fā)器接入LIN總線進行通信，LIN總線為單根信號線。一個LIN網(wǎng)絡最多可以連接16個節(jié)點。實際應用時LIN總線一般作為CAN總線的子總線來使用（包含LIN總線主機節(jié)點的ECU，同時具有CAN總線接口，作為CAN節(jié)點掛在CAN總線上）。

LIN總線接口信號

表1 LIN接口信號

LIN主/從機節(jié)點接口信號定義類似UART。TXD/RXD信號經(jīng)過收發(fā)器轉(zhuǎn)換為滿足協(xié)議電平標準的LIN信號。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總線幀由多個域組成：

間隔域：幀起始標志，14bit長度。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：同步域為0x55。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?？偩€上10bit，傳輸一字節(jié)信息。

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

數(shù)據(jù)域：一個LIN幀可以承載1到8字節(jié)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時，字節(jié)序為低字節(jié)先發(fā)

Checksum域：幀校驗域。檢驗范圍分兩種情況：經(jīng)典校驗（LIN1.3），僅數(shù)據(jù)域進行校驗校驗；增強校驗（LIN2.0），校驗保護標識域和數(shù)據(jù)域。對于Identifier為60和61時（診斷幀），采用經(jīng)典校驗。Checksum計算方法：inverted eight bit sum with carry，對保護的字節(jié)按照字節(jié)依次進行加法運算，若某次計算和有進位，則取和的低8位加1繼續(xù)計算加下一個保護字節(jié)，直到把所有保護字節(jié)都計算完成，再對最后的數(shù)據(jù)進行取反，既完成inverted eight bi sum with carry計算。舉例：采用經(jīng)典校驗，假如幀中包含四字節(jié)數(shù)據(jù)：0xFF，0xAA，0x55，0x00。計算步驟如下：Step1，對前兩個字節(jié)相加，0xFF+0xAA=0x1A9。Step2，有進位，取低8位加1，0xA9+1=0xAA。Step3，繼續(xù)加下一個字節(jié)0x55，0xAA+0x55=0xFF。Step4，繼續(xù)加下一個字節(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。無條件幀有三種應用：1）主機查詢從機狀態(tài)，主機發(fā)送幀頭部分，從機發(fā)送響應部分。2）主機向從機發(fā)布信息，幀頭/響應部分均為主機發(fā)送。3）從機間通信，主機發(fā)送幀頭信息，從機1響應，從機2收聽。

事件觸發(fā)幀：時間觸發(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車門開關狀態(tài)。如果使用無條件幀即需要四個無條件幀，這樣比較浪費帶寬。采用事件觸發(fā)幀廣播式查詢就能節(jié)省帶寬，若無車門開關變化，則不進行響應。當同時有多個車門發(fā)生變化時，多個節(jié)點同時進行了響應，就會產(chǎn)生沖突。主機識別到?jīng)_突發(fā)生時，則會再使用四個無條件幀進行一次查詢。

偶發(fā)幀：Identifier取值范圍也是0~59。偶發(fā)幀是主機節(jié)點在同一幀時隙中當自身信號發(fā)生變化時向總線啟動發(fā)送的幀。當存在多個關聯(lián)的應答信號變化時，通過預先設定的的優(yōu)先級來仲裁。

診斷幀：診斷幀分為主請求幀（Identifier=60）和從響應幀（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。未進行定義，未來擴展用。
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