LIN總線歷史

1996年Volvo與Volcano通訊為Volvo S80系列開發(fā)了一種基于UART/SCI的Volcano Lite協(xié)議。

1997年，Motorola與Volvo、Volcano合作改進Volcano Lite協(xié)議，以滿足各種不同的需求，并且制定可以支持各種半導體產(chǎn)品的開發(fā)標準。

1998年12月，Audi、BMW、VW、Benz也加入進來，由此形成了LIN協(xié)會。并在1999年7月發(fā)布了第一版LIN協(xié)議。

什么是LIN總線

LIN是Local Interconnect Network的縮寫，是基于UART/SCI的低成本串行通信協(xié)議，通常用于車門、雨刮器、車燈等對通信速率要求不高的器件，主要是出于節(jié)約成本考慮。

在汽車上LIN網(wǎng)絡在汽車中一般不獨立存在，通常會與上層CAN網(wǎng)絡相連，形成CAN-LIN網(wǎng)關節(jié)點。

LIN總線拓撲

LIN總線拓撲為單線總線，應用于一主多從?？偩€電平為12V，速率最高為20kbps。由于物理層限制，一個LIN網(wǎng)絡最多可連接16個節(jié)點，通常不超過12個，且主節(jié)點有且僅有一個。

主節(jié)點包含主機任務和從機任務，從節(jié)點只包含從機任務。

LIN報文幀包括幀頭（hearder）與應答（response）兩部分。主機負責發(fā)送至幀頭；從機負責接收幀頭并作出解析，然后決定是發(fā)送應答，還是接收應答或不回復。

幀頭包括同步間隔段、同步段以及 PID(受保護 ID) 段，應答包括數(shù)據(jù)段和校驗和段，其中值 “ 0為顯性電平 ” (Dominant)，值“ 1為隱性電平 ” (Recessive)，總線上實行 “線-與” 。

下圖幀間隔為幀之間的間隔；應答間隔為幀頭和應答之間的間隔；字節(jié)間間隔包括同步段和受保護 ID段之間的間隔、數(shù)據(jù)段各字節(jié)間之間的間隔以及數(shù)據(jù)段最后一個字節(jié)和校驗和段之間的間隔。下面對幀頭和應答的各部分進行詳細說明。

1、同步間隔段
同步間隔段是由同步間隔和同步間隔段間隔符組成，同步間隔至少 持續(xù) 13 位的顯性電平 ，同步間隔段間隔符是至少持續(xù)1位的隱性電平。

由于幀中所有的間隔或總線空閑都應該保持隱性電平，且任何段都不會出現(xiàn)大于9位的隱性電平，因此同步間隔可以標志幀的起始。

2、同步段 

LIN 同步以下降沿為判斷標志， 同步端采用字節(jié) 0x55(01010101b)。從機節(jié)點可以不采用高精度時鐘，由此帶來的與主節(jié)點的時鐘偏差，通過同步段來調(diào)整。

3、受保護 ID 段
受保護 ID 段的前 6 位叫作幀 ID，加上兩個奇偶校驗位后稱作受保護 ID。奇偶校驗位的計算如下所示，其中⊕為異或， 為取非。

另外依據(jù)不同的幀ID，將幀分為不同的類別，需要注意的是從機的應答幀為一個完整的幀，與幀結構中的“應答”不同。

4、數(shù)據(jù)段 

數(shù)據(jù)段可以包含1-8個字節(jié)，其中包含有兩種數(shù)據(jù)類型，信號（singal）和診斷消息（diagnostic messages）。信號由信號攜帶幀傳遞，診斷消息由診斷幀傳遞。其發(fā)送順序從最低字節(jié)開始，DATA1。

另外協(xié)議中沒有顯示數(shù)據(jù)長度信息，數(shù)據(jù)長度是由系統(tǒng)設計者根據(jù)幀ID事先約定好的。并且總線上的數(shù)據(jù)是以廣播的形式發(fā)送的，各從節(jié)點根據(jù)需求接收，對于響應而言，通常只有一個發(fā)布節(jié)點，否則就會出現(xiàn)錯誤。事件觸發(fā)幀例外，可能出現(xiàn)0,1，多個發(fā)布節(jié)點。

5、效驗和段

校驗和段是對幀中所傳輸?shù)膬?nèi)容進行校驗 ，分為標準型效驗與增強型效驗。采用標準型還是增強型是由主機節(jié)點管理，發(fā)布節(jié)點和收聽節(jié)點根據(jù)幀ID來判斷采用哪種效驗和。

幀的類型

1、無條件幀
無條件幀是具有單一發(fā)布節(jié)點，無論信號是否發(fā)生變化，幀頭都被無條件應答的幀。 

如上圖幀ID=0x30應答部分的發(fā)布節(jié)點為從機節(jié)點1，收聽節(jié)點為主機節(jié)點，應用在從機節(jié)點向主節(jié)點報告信號狀態(tài)；幀ID=0x31中，應答部分為主機節(jié)點，收聽部分為從機節(jié)點，應用在主機節(jié)點向從機節(jié)點發(fā)送消息；幀ID=0x32中應答部分的發(fā)送節(jié)點為從機節(jié)點2，收聽節(jié)點為從機節(jié)點1，應用與從機節(jié)點之間的通信。

2、事件觸發(fā)幀 

事件觸發(fā)幀是主機節(jié)點在一個幀間隙中查詢各從機節(jié)點的信號是否發(fā)生變化時使用的幀。當存在多個發(fā)布節(jié)點時，通過沖突解決進度表來解決沖突。

當從機節(jié)點信息狀態(tài)沒有發(fā)生變化的時候，從機節(jié)點可以不應答主機發(fā)出的幀頭；當有多個節(jié)點信息同時發(fā)生變化的時候，同時應答事件觸發(fā)幀頭會造成總線的沖突。當主機節(jié)點檢測到?jīng)_突時，便會查詢沖突解決進度表來依次向各個節(jié)點發(fā)送無條件幀（無條件幀只有能1個節(jié)點應答）來確定從機節(jié)點的信息狀態(tài)。

與事件觸發(fā)幀關聯(lián)的多個無條件幀需要滿足以下5個條件：

1、數(shù)據(jù)段所包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)等長；

2、使用相同的效驗與類型；

3、數(shù)據(jù)段的第一個字節(jié)為該無條件幀的受保護ID，這樣才能夠知道應答是哪個關聯(lián)的無條件幀發(fā)送出來的；

4、由不同的從機節(jié)點發(fā)布；

5、不能與時間觸發(fā)幀處于同一個進度表中。

3、偶發(fā)幀

偶發(fā)幀時主節(jié)點在同一幀間隙中當自身信號發(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，通過事先定義的優(yōu)先級進行仲裁。其出現(xiàn)的情況主要有三種：

1、當關聯(lián)的無條件幀沒有信號發(fā)生變化，該間隙保持沉默；

2、當其中一個關聯(lián)的無條件幀包含的信號發(fā)生了變化，則發(fā)送該關聯(lián)的無條件幀的應答部分 ；

3、當兩個或兩個以上關聯(lián)的無條件幀包含的信號發(fā)生變化，則按照事先定義的優(yōu)先級進行發(fā)送。

4、診斷幀
診斷幀包括主機請求幀和從機應答幀，主要用于配置、識別和診斷。主機請求幀ID=0x3c，應答部分的發(fā)布節(jié)點為主機節(jié)點；從機應答幀ID=0x3d，應答部分的發(fā)布節(jié)點為從機節(jié)點。數(shù)據(jù)段規(guī)定為8個字節(jié)，一律采用標準效驗和。

5、保留幀 

保留幀的幀 ID 為 0x3E 和 0x3F，為將來擴展用。

進度表

進度表是幀的調(diào)度表，規(guī)定了總線上幀的傳輸次序以及傳輸時間。進度表位于主機節(jié)點，主機任務根據(jù)應用程需要進行調(diào)度。進度表可以有多個，一般情況下，輪到某個進度表執(zhí)行的時候，從該進度表的入口處開始執(zhí)行，到進度表的最后一個幀時，如果沒有新的進度表啟動則返回到當前進度表的第一個幀開始執(zhí)行；也有可能在執(zhí)行到某個進度表時發(fā)生中斷，跳到另一個進度表后再返回，如事件觸發(fā)幀就是一個典型的例子。