lin總線技術(shù)分析

1、1LIN總線：用于車體控制的總線標(biāo)準(zhǔn)總線：用于車體控制的總線標(biāo)準(zhǔn)v1 概述v2 LIN數(shù)據(jù)傳輸v3 LIN在汽車中的應(yīng)用2022-7-4121 概述vLIN(Local Interconnect Network)是一種低是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，布式電子系統(tǒng)控制，LIN 的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)車網(wǎng)絡(luò)(例如例如 CAN 總線總線)提供輔助功能。因此，提供輔助功能。因此，LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需要總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需要 CAN 總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，比如智能總線的帶寬和多功能的

2、場(chǎng)合，比如智能傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊。傳感器和制動(dòng)裝置之間的通訊。2022-7-423v本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)是一種用于汽車中分布電汽車中分布電子系統(tǒng)的新型低成本串行通訊系統(tǒng)子系統(tǒng)的新型低成本串行通訊系統(tǒng)，它是現(xiàn)有汽車多重傳輸網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。補(bǔ)充。LIN瞄準(zhǔn)一些低端應(yīng)用，在這些應(yīng)用中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊成本都必須大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高帶寬和多功能。LIN相對(duì)于CAN的成本節(jié)省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)成本和無需在從屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。 2022-7-434vLIN實(shí)現(xiàn)了一種具有成本效益的智能傳感器和執(zhí)行器的通訊方式。這種通訊是基于串行通訊接口(SC

3、I)數(shù)據(jù)格式、單宿主/多從概念、單線12V總線和沒有穩(wěn)定時(shí)間基的節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘同步。低端多路通訊的汽車標(biāo)準(zhǔn)不久前才出現(xiàn)。采用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商及其供應(yīng)商能以非常經(jīng)濟(jì)的方式創(chuàng)建、實(shí)現(xiàn)和處理復(fù)雜的分層化多路復(fù)用系統(tǒng)。 2022-7-445LIN總線成本低的原因vLIN相對(duì)于CAN的成本節(jié)省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)成本和無需在從屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。這些優(yōu)點(diǎn)是以較低的帶寬和受局限的單宿主總線訪問方法為代價(jià)的。 2022-7-456LIN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)vlin網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成。主節(jié)點(diǎn)主任務(wù)從任務(wù)主節(jié)點(diǎn)主任務(wù)從任務(wù)從節(jié)點(diǎn)1從任務(wù)從節(jié)點(diǎn)n從任務(wù)2022-

4、7-467v除了宿主節(jié)點(diǎn)的命名之外，LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)設(shè)置的任何信息。我們可以在不要求其它從屬節(jié)點(diǎn)改變硬件和軟件的情況下向LIN 中增加節(jié)點(diǎn)。 2022-7-478LIN節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)LIN線路接口采用+UARTLINRXTXLIN節(jié)點(diǎn)通信媒介（銅線）LINUART集成在微控制器部件中Lin節(jié)點(diǎn)擁有線路接口（LIN標(biāo)準(zhǔn)）以便同其他LIN電控單元之間處理信息數(shù)據(jù)。還有一部分是協(xié)議控制器（集成在微控制器中）。2022-7-489通訊概念通訊概念vLIN包含一個(gè)宿主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的從屬通訊任務(wù)，而宿主節(jié)點(diǎn)還包含一個(gè)附加的宿主發(fā)送任務(wù)。在實(shí)時(shí)

5、LIN中，通訊總是由宿主任務(wù)發(fā)起的。v宿主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含同步中斷、同步字節(jié)和消息識(shí)別碼的消息報(bào)頭。從屬任務(wù)在收到和過濾識(shí)別碼后被激活并開始消息響應(yīng)的傳輸。響應(yīng)包含兩個(gè)、四個(gè)或八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和一個(gè)檢查和(checksum)字節(jié)。報(bào)頭和響應(yīng)部分組成一個(gè)消息幀。 2022-7-4910vLIN總線是單線，通過從電池正極Vbat的端接電阻向?qū)Ь€或總線供電?？偩€收發(fā)器是ISO 9141標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)。該總線可以采用兩個(gè)互補(bǔ)的邏輯電平：接近于地的電壓顯性值(dominant value)表示邏輯“0”，電壓接近于電池供電電壓的隱性值(recessive value)表示邏輯“1”。v該總線的端接部分使

6、用1k(在宿主節(jié)點(diǎn))和30k(在從屬節(jié)點(diǎn))的上拉電阻。從屬節(jié)點(diǎn)的端接電容通常為220pF。2022-7-41011 如上文所述，LIN網(wǎng)絡(luò)基于主從節(jié)點(diǎn)構(gòu)架而形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主節(jié)點(diǎn)需要向從節(jié)點(diǎn)發(fā)出周期性的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)結(jié)果由從節(jié)點(diǎn)反饋給主控制器。其中周期根據(jù)事件檢測(cè)的實(shí)時(shí)性要求而設(shè)定。 如圖二所示，LIN的信號(hào)由一個(gè)由主任務(wù)提供的標(biāo)頭（Header）和由從任務(wù)處理的響應(yīng)部分（Response）構(gòu)成。標(biāo)頭包含一個(gè)13位的同步間隔字段（Synch Break Field）、一個(gè)由主任務(wù)產(chǎn)生的同步字段（Synch Field），以及一個(gè)辨識(shí)字段（Identifier Field）。其中每一個(gè)字節(jié)字段

7、都以串行位元組方式發(fā)送，起始位的第一位為“0”，而終止位為“1”。由主任務(wù)執(zhí)行的信號(hào)標(biāo)頭會(huì)依整個(gè)LIN叢集的進(jìn)度表決定每個(gè)信號(hào)的傳輸時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性及避 免網(wǎng)絡(luò)超載的危險(xiǎn)。在LIN網(wǎng)絡(luò)中只有主節(jié)點(diǎn)采用晶體振蕩器來為系統(tǒng)提供精確的基本時(shí)鐘，此時(shí)鐘會(huì)嵌入上述的同步字段中，讓從任務(wù)能與主節(jié)點(diǎn)時(shí)序同步。LIN信號(hào)的響應(yīng)部分包含一個(gè)數(shù)據(jù)域位（Data Filed），長(zhǎng)度為2 / 4 / 8個(gè)字節(jié)，和一個(gè)長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)的驗(yàn)證字段（Checksum Field）。 LIN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 2022-7-41112圖二圖二LIN信號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖信號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖2022-7-41213 LIN總線中數(shù)據(jù)

8、借助報(bào)文幀來傳輸，報(bào)文幀由報(bào)文頭和響應(yīng)組成。 報(bào)文頭只能由主機(jī)任務(wù)發(fā)送，它包括同步間隔場(chǎng)、同步場(chǎng)和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)三個(gè)部分。同步間隔場(chǎng)為至少13個(gè)連續(xù)的顯性位（低電平），它標(biāo)志著一個(gè)報(bào)文幀的開始。其后為同步場(chǎng)，同步場(chǎng)邏輯值為0 x55，從機(jī)節(jié)點(diǎn)利用同步場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)的同步。標(biāo)識(shí)符場(chǎng)緊跟在同步場(chǎng)之后，長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)。標(biāo)識(shí)符場(chǎng)中低6位為標(biāo)識(shí)符位，共可組成64個(gè)標(biāo)識(shí)符，其中60個(gè)用作一般報(bào)文傳輸、兩個(gè)用作診斷幀、一個(gè)用作用戶定義幀、一個(gè)留作LIN擴(kuò)展用。標(biāo)識(shí)符后兩位為奇偶校驗(yàn)位。 標(biāo)識(shí)符指出當(dāng)前幀的內(nèi)容，從機(jī)節(jié)點(diǎn)據(jù)此來確定自己是否應(yīng)該對(duì)當(dāng)前幀做出響應(yīng)、做出何種響應(yīng)。2.LIN數(shù)據(jù)傳輸2022-7-413

9、14 響應(yīng)由從機(jī)任務(wù)發(fā)送，它由數(shù)據(jù)場(chǎng)和校驗(yàn)和場(chǎng)組成。數(shù)據(jù)場(chǎng)由報(bào)文幀所攜帶的數(shù)據(jù)組成，長(zhǎng)度為一到八個(gè)字節(jié)。報(bào)文幀的最后為校驗(yàn)和場(chǎng)，長(zhǎng)度為一字節(jié)，LIN1.3及其以前的規(guī)范版本中規(guī)定校驗(yàn)和場(chǎng)僅對(duì)數(shù)據(jù)場(chǎng)作校驗(yàn)，稱為傳統(tǒng)校驗(yàn)和，LIN2.0規(guī)范中規(guī)定校驗(yàn)和場(chǎng)校驗(yàn)范圍包括數(shù)據(jù)場(chǎng)和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)，稱為增強(qiáng)校驗(yàn)和。 一個(gè)完整的報(bào)文幀如圖所示。圖 LIN報(bào)文幀 2022-7-41415 LIN信息傳輸過程信息傳輸過程 LIN從機(jī)向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)示如圖所示，整個(gè)過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。從機(jī)向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù) 2022-7-41516 LIN主機(jī)向兩個(gè)或兩個(gè)以上的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)如圖所示，整個(gè)過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。主機(jī)向兩個(gè)或

10、兩個(gè)以上的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)2022-7-41617 從機(jī)和從機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)如圖所示，整個(gè)過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。從機(jī)和從機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)2022-7-417183 LIN在汽車中的應(yīng)用v現(xiàn)以車門LIN網(wǎng)絡(luò)為例介紹LIN總線設(shè)計(jì)的一般方法。v車門控制LIN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及其在車門上的布置如右圖所示，該網(wǎng)絡(luò)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)、后視鏡從機(jī)節(jié)點(diǎn)、搖窗機(jī)從機(jī)節(jié)點(diǎn)、門鎖從機(jī)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。 車門控制LIN網(wǎng)絡(luò)2022-7-41819v主機(jī)節(jié)點(diǎn)采集本地各控制開關(guān)的狀態(tài)并接受CAN總線上的遠(yuǎn)程信息，據(jù)此產(chǎn)生控制指令，并將指令轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)IN報(bào)文幀通過LIN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相應(yīng)從機(jī)節(jié)點(diǎn)，從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收到與自己相關(guān)的報(bào)文幀后對(duì)報(bào)文幀進(jìn)行拆封、解讀，

11、然后根據(jù)獲得的指令控制相應(yīng)的執(zhí)行器動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車門各部件的控制。同時(shí)，在需要時(shí)從機(jī)節(jié)點(diǎn)分別將其控制部件所處狀態(tài)反饋給主機(jī)節(jié)點(diǎn)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)再將該狀態(tài)信息通過指示燈或喇叭提供給駕駛員或通過CAN總線發(fā)送給其他控制單元。主機(jī)節(jié)點(diǎn)也作為本LIN網(wǎng)絡(luò)與上層CAN網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)。 a.主機(jī)節(jié)點(diǎn) b.從機(jī)節(jié)點(diǎn) LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn) CAN/LIN網(wǎng)關(guān)2022-7-41920 主機(jī)節(jié)點(diǎn)主要由控制器、電源、控制按鈕、LIN接口、CAN接口和指示燈幾部分組成。v后視鏡從機(jī)節(jié)點(diǎn)主要由控制器、電源、LIN接口、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行器如后視鏡調(diào)整電機(jī)、除霜加熱器等組成。a.主機(jī)節(jié)點(diǎn) b.從機(jī)節(jié)點(diǎn) CAN/LIN網(wǎng)

12、關(guān)2022-7-42021LIN總線系統(tǒng)實(shí)例：鏡子總線系統(tǒng)實(shí)例：鏡子v鏡子功能可被集成到一個(gè)或更多個(gè)LIN從屬節(jié)點(diǎn)上。這些功能包括：鏡子上下、進(jìn)出馬達(dá)控制；加熱；水坑燈；轉(zhuǎn)向燈；減少刺眼現(xiàn)象(電鍍彩色鏡，ECM)等。v帶CAN接口和USART/增強(qiáng)USART的高性能8位控制器應(yīng)能滿足宿主節(jié)點(diǎn)的需求。存儲(chǔ)器需求和封裝尺寸要求取決于軟件功能、CAN軟件堆棧和硬件I/O需求。在這個(gè)例子中，從屬節(jié)點(diǎn)功能可由低性能8位控制器實(shí)現(xiàn)。2022-7-42122LIN網(wǎng)絡(luò)在車鏡控制上的應(yīng)用2022-7-42223LIN和系統(tǒng)要求和系統(tǒng)要求v那么LIN是如何滿足對(duì)低功耗、低系統(tǒng)成本、功能增加甚至減少汽車總重量的要求呢？v首先它可以方便地用軟件實(shí)現(xiàn)LIN協(xié)議，該協(xié)議不需要單片機(jī)給予過多的硬件支持，通過使用一個(gè)簡(jiǎn)單的USART或增強(qiáng)型USART就可以實(shí)現(xiàn)。USART支持諸如自動(dòng)波特率檢測(cè)等功能，這意味著在LIN應(yīng)用中可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的8位單片機(jī)。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是LIN在協(xié)議層不需要復(fù)雜的操作系統(tǒng)，不多的軟件開銷還使得設(shè)計(jì)人