LIN技術(shù)規(guī)范及在汽車中的應(yīng)用PPT課件

1、第十章 LIN 技術(shù)規(guī)范及在汽車中的應(yīng)用 第七節(jié) 振蕩器容差 第八節(jié) 位定時要求和同步過程 第九節(jié) 總線驅(qū)動器/接收器 第十節(jié) 應(yīng)用舉例 第十一節(jié) 常見問題分析 上一頁第1頁/共96頁第一節(jié) 簡介 LIN是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN網(wǎng)絡(luò)將價格低廉的LIN收發(fā)器掛在普通串行口，再配以LIN驅(qū)動軟件就可以構(gòu)成LIN節(jié)點。LIN總線為單主節(jié)點/多從節(jié)點模式，從節(jié)點無須價格較高的石英或瓷片振蕩器，物理總線為低成本的單線。典型的LIN總線應(yīng)用是汽車的聯(lián)合裝配單元控制，如車門、方向盤、座椅、空調(diào)、照明燈、溫度傳感器和交流發(fā)電機(jī)等。LIN 總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)，

2、在不需要CAN 總線的寬帶和多功能的場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。下一頁返回第2頁/共96頁第一節(jié) 簡介 LIN 的主要特性如下： （1）低成本，基于通用UART 接口，幾乎所有單片機(jī)都具備LIN 必須的硬件： （2）極少的信號線即可實現(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9141規(guī)定； （3）傳輸速率最高可達(dá)20Kbps; （4）單主控制其/多從設(shè)備模式，無需仲裁機(jī)制； （5）從節(jié)點不需晶振或陶瓷振蕩器就能實現(xiàn)自同步，節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本； （6）保證信號傳輸?shù)难舆t時間； （7）不需要改變LIN 從節(jié)點的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。 （8）通常一個LIN 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)

3、點數(shù)目小于12個，共有64個標(biāo)志符。上一頁 下一頁返回第3頁/共96頁第一節(jié) 簡介 這種低成本的串行通訊式和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)由LIN 協(xié)會制定成標(biāo)準(zhǔn)。制定LIN規(guī)范的目的是根據(jù)ISO/OSI 參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層實現(xiàn)任何兩個LIN設(shè)備的互相兼容。LIN的標(biāo)準(zhǔn)化將為汽車制造商以及供應(yīng)商在研發(fā)、應(yīng)用、操作系統(tǒng)中降低成本。LIN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)歷了若干個版本如：LIN 1.2 ，LIN 1.3 ，。 LIN 標(biāo)準(zhǔn)包括傳輸協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范、開發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口。LIN在硬件和軟件上保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互操作性并有可預(yù)測EMC 的功能。上一頁 下一頁返回第4頁/共96頁第一節(jié)

4、 簡介 LIN 規(guī)范包括了三個主要部分：一是LIN 協(xié)議規(guī)范部分介紹LIN 的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；二是LIN 配置語言描述部分介紹LIN配置語言描述部分介紹LIN 配置文件的格式，LIN配置文件用于配置整個網(wǎng)絡(luò)作為OEM和不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的供應(yīng)商之間的通用接口，同時可作為開發(fā)和分析工具的一個輸入；三是LIN API 部分介紹了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口。 LIN 規(guī)范可以實現(xiàn)開發(fā)和設(shè)計工具之間的無縫連接并提高了開發(fā)的速度增強了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。LIN 規(guī)范的范圍如圖10-1的虛線框部分。本書只對LIN 的協(xié)議規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)介紹，LIN 配置語言描述和API不進(jìn)行詳細(xì)介紹，感興趣的讀者可以參考相關(guān)手冊。上一

5、頁 下一頁返回第5頁/共96頁第一節(jié) 簡介 雖然LIN最初的設(shè)計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)，但在工業(yè)自動化傳感器總線、大眾消費電子產(chǎn)品中也有著廣泛的應(yīng)用市場。 LIN協(xié)議規(guī)范目的是根據(jù)ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，實現(xiàn)任何兩個LIN設(shè)備的互相兼容。使用這個規(guī)范的任何設(shè)備都受到知識產(chǎn)權(quán)法律保護(hù)。 LIN是一個值得投資的總線通信，它不要求有CAN的帶寬和多功能性。線驅(qū)動器接收器的規(guī)范遵從ISO9141 標(biāo)準(zhǔn)，而且EMI性能有所提高。上一頁返回第6頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 LIN協(xié)議有下面特性： （1）單主機(jī)多從機(jī)組織，即沒有總線仲裁； （2）保證信號傳輸?shù)难舆t時間； （3）可選的

6、報文楨長度2、4和8字節(jié)； （4）配置的靈活性； （5）帶時間同步的多點廣播接收，從機(jī)節(jié)點無需石英或陶瓷諧振器； （6）數(shù)據(jù)校驗和的安全性和錯誤檢測； （7）檢測網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點； （8）使用最小成本的半導(dǎo)體元件小型貼片單芯片系統(tǒng)。下一頁返回第7頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 在圖10-2中，OSI參考模型的LIN 分層結(jié)構(gòu)顯示如下： （1）物理層定義了信號如何在總線媒體上傳輸，本規(guī)范中定義了物理層的驅(qū)動器/接收器特性。 （2） MAC（媒體訪問控制子層）是LIN協(xié)議的核心，它管理從LLC子層接收到的報文，也管理發(fā)送到LLC子層的報文，MAC子層由故障界定這個管理實體監(jiān)控。 （3） LLC（邏輯

7、鏈路控制子層）涉及報文濾波和恢復(fù)管理的功能。上一頁 下一頁返回第8頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 1.報文 在總線上發(fā)送的信息，有長度可選的固定格式。每個報文幀都包含2、4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)以及3字節(jié)的控制、安全信息。總線的通訊由單個主機(jī)控制。每個報文幀都用一個分隔信號起始，接著是一個同步場和一個標(biāo)識符場，這些都由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。從機(jī)任務(wù)則是發(fā)回數(shù)據(jù)場和校驗場（見圖10-3）。 通過主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)，數(shù)據(jù)可以被主機(jī)控制單元發(fā)送到任何從機(jī)控制單元。相應(yīng)的主機(jī)報文ID可以觸發(fā)從機(jī)-從機(jī)的通信。上一頁 下一頁返回第9頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 2.信息路由 LIN 系統(tǒng)中，節(jié)點不使用有關(guān)系統(tǒng)配置的

8、任何信息，除了單主機(jī)節(jié)點的命名。 （1）系統(tǒng)的靈活性：不需要改變?nèi)魏纹渌麖臋C(jī)節(jié)點的軟件或硬件，就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)中添加節(jié)點。 （2）報文路由：報文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義最大的標(biāo)識符數(shù)量是64，其中4個保留用于專用的通訊，譬如軟件升級或診斷。 （3）多播：由于引入了報文濾波的概念，任何數(shù)目的節(jié)點都可以同時接收報文，病同時對此報文做出反應(yīng)。上一頁 下一頁返回第10頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 3.位速率 最大的波特率是20Kb/s, 它是由單線傳輸媒體的EMI 限制決定。最小的波特率是1 Kb/s,可以避免和實際設(shè)備的超時周期沖突。 為使用低成本的LIN 器件，

9、建議使用表10-1中的位速率： 4.單主機(jī)無仲裁 只有包含主機(jī)任務(wù)的控制器節(jié)點可以傳輸報文頭，一個從機(jī)任務(wù)對這個報文頭做出響應(yīng)，由于沒有仲裁過程，如果多于一個從機(jī)回應(yīng)，則將產(chǎn)生錯誤。這種情況下的錯誤界定可由用戶按照應(yīng)用要求指定。上一頁 下一頁返回第11頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 5安全性 （1）錯誤檢測： 監(jiān)控，發(fā)送器比較總線“應(yīng)當(dāng)”的值和“現(xiàn)在”的值； 數(shù)據(jù)場的校驗和以256為模并取反，將MSB的進(jìn)位加到LSB上； 標(biāo)識符場的雙重奇偶校驗保護(hù)。 （2）錯誤檢測的性能 發(fā)送器可以檢測到所有的本地錯誤； 對整個協(xié)議的錯誤有很高的錯誤檢出率。 6.錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間 單主機(jī)的概念中不允許進(jìn)行直接

10、的錯誤標(biāo)定。錯誤在本地被檢測到，并用診斷的形式請求。 上一頁 下一頁返回第12頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 7故障界定 LIN節(jié)點可以區(qū)分短時擾動和永久故障，它還能對故障做出合適的本地診斷和采取合適的行動。 8.連接 LIN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的最大數(shù)量不僅由標(biāo)識符的數(shù)量限制，也由總線的物理特性限制。 建議：LIN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量不應(yīng)超過16.否則，節(jié)點增加將減少網(wǎng)絡(luò)阻抗，會導(dǎo)致環(huán)境條件變差，禁止無錯誤的通訊。每一個增加的節(jié)點都可以減少網(wǎng)絡(luò)阻抗（約130k）。 網(wǎng)絡(luò)中總的“電”線（通訊導(dǎo)線）長度應(yīng)少于或等于40m。 總線端電阻典型值：主機(jī)節(jié)點是1 k，從機(jī)節(jié)點是30 k。上一頁 下一頁返回第13頁/共96頁

11、第二節(jié) 基本概念 9.單通道 總線有一個傳送位的單通道。從這里數(shù)據(jù)可以獲得數(shù)據(jù)的重新同步信息。 10.物理層 物理層是一條單線，每個節(jié)點通過上拉電阻線于總線，電源從汽車電源網(wǎng)獲得（VBAT），和上拉電阻串聯(lián)的二極管可以防止電子控制單元（ECU）在本地電池掉電的情況下通過總線上電（圖10-4）。 信號的波形由EMI和時鐘同步的要求定義。 11.總線值 總線有兩個互補的邏輯值：“顯性”或“隱形”。相應(yīng)的位值和電壓值如表10-2所示。上一頁 下一頁返回第14頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 12.應(yīng)答 正確接收報文后的應(yīng)答過程在LIN協(xié)議中沒有定義。主機(jī)控制單元檢查由主機(jī)任務(wù)初始化的報文和由它自己的從機(jī)

12、任務(wù)接收的報文的一致性。如果不一致，主機(jī)任務(wù)可以改變報文的進(jìn)度表。 如果從機(jī)檢測到不一致，從機(jī)控制器將保持這個信息并將它用診斷信息的形式向主機(jī)控制單元請求。診斷信息可按普通報文幀的形式進(jìn)行發(fā)送。 13.命令幀和擴(kuò)展幀 4個8字節(jié)響應(yīng)的標(biāo)識符被保留用作特殊的報文幀：兩個命令幀和兩個擴(kuò)展幀。上一頁 下一頁返回第15頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 兩個命令幀都包括8字節(jié)響應(yīng)，可以用于從主機(jī)向從機(jī)節(jié)點（或相反）上載和下載數(shù)據(jù)。 保留兩個擴(kuò)展幀標(biāo)識符，用于將用戶定義的報文格式和以后的LIN格式嵌入到現(xiàn)在的LIN協(xié)議中，而不需要改變當(dāng)前的LIN規(guī)范。 14.睡眠模式/喚醒 為了減少系統(tǒng)的功耗，LIN節(jié)點可以

13、進(jìn)入沒有任何內(nèi)部活動和被動總線驅(qū)動器的睡眠模式。睡眠模式時，總線呈隱性。 任何總線活動或任何總線節(jié)點的內(nèi)部條件都將結(jié)束（喚醒）睡眠模式。一旦節(jié)點被內(nèi)部喚醒，基于喚醒符號的過程將給主機(jī)通報這一消息，喚醒幀是一個不變的顯性位序列。 喚醒后內(nèi)部的活動將重新啟動，MAC子層將等待系統(tǒng)振蕩器穩(wěn)定。從機(jī)節(jié)點則在重新參與總線通訊前等待，直到（自己）和總線活動同步（等待顯性的同步間隔）。上一頁 下一頁返回第16頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 15.時鐘恢復(fù)和SCI同步 每個報文幀都由一個同步間隔起始，接著是同步場，這個同步場在幾倍的位定時長度中包含了5個下降沿。這個長度可以測量，而且可以用于計算從機(jī)節(jié)點內(nèi)部定時

14、。 同步間隔幀將使能丟失了同步的從機(jī)節(jié)點識別同步場。 16.振蕩器容差 位定時的要求允許在有容差的從機(jī)節(jié)點上使用預(yù)設(shè)定的在片振蕩器（參看表10-3）。主機(jī)節(jié)點的時鐘由石英或陶瓷諧振器發(fā)生，而且是“頻率中心點”。上一頁返回第17頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 一、報文幀 報文傳輸是由報文幀的格式形成和控制。報文幀由主機(jī)任務(wù)向從機(jī)任務(wù)傳送同步和標(biāo)識符信息，并將一個從機(jī)任務(wù)的信息傳送到所有其他從機(jī)任務(wù)。主機(jī)任務(wù)位于主機(jī)節(jié)點內(nèi)部，它負(fù)責(zé)報文的進(jìn)度表、發(fā)送報文頭（HEADER）.從機(jī)任務(wù)位于所有的（即主機(jī)和從機(jī)）節(jié)點中，其中一個（主機(jī)節(jié)點或從機(jī)節(jié)點）發(fā)送報文的響應(yīng)（RESPONSE）. 下一頁返回第18頁

15、/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 一個報文幀（如圖10-5）是由一個主機(jī)節(jié)點發(fā)送的報文頭和一個主機(jī)或從機(jī)節(jié)點發(fā)送的響應(yīng)組成。報文幀的報文頭包括一個同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）、一個同步場（SYNCH FIELD和一個標(biāo)識符場。報文幀的響應(yīng)（RESPONSE）則由3個到9個字節(jié)場組成：2、4或8字節(jié)的數(shù)據(jù)場（DATA FIELD）和一個校驗和場（CHECKSUM FIELD）.字節(jié)場由字節(jié)間空間分隔，報文幀的報文頭和響應(yīng)是由一個幀內(nèi)響應(yīng)空間分隔。最小的字節(jié)間空間和幀內(nèi)響應(yīng)空間是0.上一頁 下一頁返回第19頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 1字節(jié)場（BYTE fileds） 字節(jié)場的格式

16、（如圖10-6）就是通常的“SCI”或”“UART”串行(8N1編碼)。每個字節(jié)場的長度10個定時（BIT TIME）.起始位（START BIT ）是一個“顯性”位，它標(biāo)志著字節(jié)場的開始。接著是8個數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低位，停止位（STOP BIT）是一個“隱形”位，它標(biāo)志著字節(jié)場的結(jié)束。 2 .報文頭場（HEADER FILELDS） (1)同步間隔（SYNCHRONISATION BREAK）. 為了能清楚楚識別報文幀的開始，報文幀的第一個是一個同步間隔（Synch break）.同步間隔場是由主機(jī)任務(wù)發(fā)送。它使所有的從機(jī)任務(wù)與總線時鐘信號同步。上一頁 下一頁返回第20頁/共96頁第三節(jié)

17、報文傳輸 同步間隔場有兩個不同的部分（如圖10-7）。第一個部分是由一個持續(xù)TSYNBRK或更長時間（即最小是TSYNBRK，不需要很嚴(yán)格）的顯性總線電平。接著的第二部分是最少持續(xù)TSYNDEL時間的隱性電平作為同步界定符。第二個場允許用來檢測下一個同步場（SYNCHFIELD）的起始位。 最大的間隔和界定符時間沒有精確的定義，但必須符合整個報文頭THEAD_MAX 的總體時間預(yù)算。 同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）的位定時規(guī)范以及從機(jī)控制單元對此的估計值是考慮LIN網(wǎng)絡(luò)中允許的時鐘容差而得出的結(jié)果。 上一頁 下一頁返回第21頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 如果顯性電平持續(xù)的時間

18、比在協(xié)議中定義的普通顯性位序列（這里是0 x00場有9個顯性位）還要長，此時認(rèn)為這是一個同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）.如果這個間隔超出了用從機(jī)位定時測量的間隔TSBRKTS,則從機(jī)節(jié)點將檢測到一個間隔（見表10-4）。這個“閥值”是由從機(jī)節(jié)點的最大本地時鐘頻率得楚。基于精確的本地時基，閥值TSBRKTS 被指定了兩個值。 同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）的顯性電平長度至少為TSYNBRK (可以更長)，這個時間是用主機(jī)位定時來測量。最小值應(yīng)根據(jù)連接從機(jī)節(jié)點指定的最小本地時鐘頻率所要求的閥值而得出。上一頁 下一頁返回第22頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 （2）同

19、步場（SYNCH FIELD）.同步場包含了時鐘的同步信息，同步場的格式是“0 x55”,表現(xiàn)在8個位定時中有5個下降沿（即“隱形”跳變到“顯性”的邊沿）（見圖10-8）。同步的過程在本章第八節(jié)中定義。 （3）標(biāo)識符場（IDENTIFIER FIELD）.標(biāo)識符場定義了報文的內(nèi)容和長度。其中，內(nèi)容是由6個標(biāo)識符位和兩個ID奇偶校驗位（ID PARITY bit ）表示，如圖10-9。標(biāo)識位的第4和第5位（ID4和ID5）定義了報文的數(shù)據(jù)場數(shù)量NDATA(見表10-5)。這將把64個標(biāo)識符分成4個小組，每組16個標(biāo)識符，這些標(biāo)識符分別 有2、4和8個數(shù)據(jù)場。上一頁 下一頁返回第23頁/共96頁第

20、三節(jié) 報文傳輸 3.響應(yīng)場（RESPONSE FIELD） 根據(jù)應(yīng)用，如果信息和控制單元無關(guān)，則報文的響應(yīng)場（數(shù)據(jù)、校驗和）可以不需要處理，如不知道或錯誤的標(biāo)識符。在這種情況下，校驗和的計算可以忽略（參見第十一節(jié)）。 （1）數(shù)據(jù)場（DATA FIELD）.數(shù)據(jù)場通過報文幀傳輸，由多個8位數(shù)據(jù)的字節(jié)場組成。傳輸由LSB開始（如圖10-10）。 （2） 校驗和場（CHECKSUM FIELD）. 校驗和場是數(shù)據(jù)場所有字節(jié)的和的反碼，如圖10-11所示。校驗和按“帶進(jìn)位加”(ADDC)方式計算，每個進(jìn)位都被加到本次結(jié)果的最低位（LSB）.這就保證了數(shù)據(jù)字節(jié)的可靠性。所有數(shù)據(jù)字節(jié)的和的補碼與校驗和字節(jié)

21、和必須是“0 xFF”.上一頁 下一頁返回第24頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 二、保留的標(biāo)識符 1、命令幀標(biāo)識符（Command frame indentifier） 保留的兩個命令幀標(biāo)識符用于主機(jī)向所有總線成元服務(wù)廣播普通命令請求。它的幀結(jié)構(gòu)和普通的8位報文幀（見圖10-12）相同，只由保留的標(biāo)識符來區(qū)別。 “0 x3C”ID場=0 x3C;ID0,1,6,7=0;ID2,3,4,5=1 是一個主機(jī)請求幀，和 “0 x3D”ID場=0 x7D;ID1,7=0;ID 0,2,3,4,5,6=1 是一個從機(jī)響幀。上一頁 下一頁返回第25頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 標(biāo)識符“0 x3C”是一個“主

22、機(jī)請求幀”（MasterReq）,它可以從主機(jī)向從機(jī)節(jié)點發(fā)送命令和數(shù)據(jù)。標(biāo)識符“0 x3D”是一個 “從機(jī)響應(yīng)幀”（SlaveResp）,它觸發(fā)一個從機(jī)節(jié)點（由一個優(yōu)先的下載幀編址）向主機(jī)節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。 保留第一個數(shù)據(jù)場為0 x000 x7F的命令幀，其用法由LIN協(xié)會定義。用戶可以分配剩下的命令幀。 命令幀的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)：D7位=0保留使用；D7位=1自由使用。上一頁 下一頁返回第26頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 2.睡眠模式命令 睡眠模式命令用于將睡眠模式廣播到所有的總線節(jié)點。在完成這個報文后，一直到總線上出現(xiàn)喚醒信號結(jié)束睡眠模式前，將沒有總線活動。睡眠模式命令是第一個數(shù)據(jù)字節(jié)0 x00

23、的下載命令。 3.擴(kuò)展幀標(biāo)識符 保留的兩個擴(kuò)展幀標(biāo)識符允許在不改變現(xiàn)有LIN規(guī)范的情況下，在LIN協(xié)議中嵌入用戶定義的報文格式或以后的LIN格式。這就保證了LIN從機(jī)可以向上兼容以后的LIN協(xié)議修訂辦。上一頁 下一頁返回第27頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 擴(kuò)展幀用保留的標(biāo)識符場區(qū)別： “0 x3E” ID場=0XFE; ID1,2,3,4,5,6,7=1 是用戶定義的擴(kuò)展幀，和 “0 x3F” ID場=0 xBF; ID6=0; ID0,1,2,3,4,5, 7=1 是以后的LIN 擴(kuò)展幀。 標(biāo)識符“0 x3E”(標(biāo)識符場=“0Xfe”)表示一個用戶定義的擴(kuò)展幀，它可以被自由使用。標(biāo)識符“0

24、x3F”(標(biāo)識符場=“0XBE”)直接保留給以后的LIN (和CAN 協(xié)議中的標(biāo)準(zhǔn)幀切換到擴(kuò)展幀相比較)擴(kuò)展版本，現(xiàn)在還不能使用。 標(biāo)識符后面可以跟隨任意數(shù)量的LIN 字節(jié)場（見圖10-13）。這里沒有定義幀的長度、通訊概念（甚至可以 是多主機(jī)）和數(shù)據(jù)內(nèi)容。ID場的長度編碼對這兩個幀不起作用。 從機(jī)接收擴(kuò)展幀標(biāo)識符，但如果不使用它的內(nèi)容，則必須忽略所有的后續(xù)LIN字節(jié)區(qū)直到接收到下一個同步間隔（SYNCH BREAK）上一頁 下一頁返回第28頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 三、報文幀的長度和總線睡眠檢測 報文幀用一個同步間隔場作為起始，用校驗和場作為結(jié)束。報文幀中的字節(jié)場用字節(jié)間空間和幀內(nèi)響應(yīng)空

25、間分隔。字節(jié)間空間和幀內(nèi)響應(yīng)空間的長度沒有定義，只限制了整個報文幀的長度。最小的幀長度TFRAME_MIN是傳輸一個幀所需要的最小時間（字節(jié)間空間和幀間響應(yīng)空間是0）。最大的幀長度TFRAME_MAX 是允許傳輸一個幀的最大時間。時間值如表10-6所示。它們由數(shù)據(jù)場字節(jié)NDATA的數(shù)量決定，并不包括系統(tǒng)固有的（如物理上）信號延時。 如果從機(jī)檢測到總線在TTIME_OUT中沒有活動，它會假設(shè)總線處于睡眠模式。這也可能是由于睡眠報文被破壞。上一頁 下一頁返回第29頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 四、喚醒信號 總線的睡眠模式可以通過任何節(jié)點發(fā)生一個喚醒信號來中。喚醒信號可以通過任何從機(jī)任務(wù)發(fā)送，但只有

26、總線以前處于睡眠模式且節(jié)點內(nèi)部請求被掛起時才有效。 喚醒信號是字符“0 x80”.當(dāng)從機(jī)不和主機(jī)節(jié)點同步時，信號可以比精確的時鐘源信號拉長15%或縮短15%。主機(jī)可以檢測到字符“0 x80”,并作為一個有效的數(shù)據(jù)字節(jié)， “0Xc0”、“0 x80”或0 x00”都可以。第一個場由TWUSIG的顯性位序列給出，即8個顯性位（包括起始位）。接著的第二個場是持續(xù)了至少TWUDEL 的隱性喚醒界定符，即至少4個位定時（包括停止位和一個隱性暫停位）如圖10-14所示。上一頁 下一頁返回第30頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 在喚醒信號發(fā)送到總線上后，所有的節(jié)點都運行啟動過程，并等待主機(jī)任務(wù)發(fā)送一個同步間隔和

27、同步場。如果在喚醒信號超時（TIME-OUT AFTER WAKEUP SIGNAL）時間內(nèi)沒有檢測到同步場，請求第一個喚醒信號的節(jié)點將再一次發(fā)送一個新的喚醒信號，但這種情況將不超過3次，然后喚醒信號的傳輸將被3個間隔超市(TIMEOUT AFTER THREE BREAKS )掛起，見表10-7和第十一節(jié)。只有內(nèi)部喚醒請求掛起的節(jié)點才允許重新發(fā)送喚醒信號，在3個間隔超時后再重新發(fā)送3個喚醒信號，此后就可以決定是否要停止重新發(fā)送。 如果沒有其他的節(jié)點，位定時Tbit 參照主機(jī)節(jié)點的SCI 波特率見本章第九節(jié)。上一頁返回第31頁/共96頁第四節(jié) 報文濾波及確認(rèn) 一 、報文濾波 報文濾波是基于整個

28、標(biāo)識符。必須通過網(wǎng)絡(luò)配置來確認(rèn)：每一個從機(jī)任務(wù)對應(yīng)一個傳送標(biāo)識符。 二、報文確認(rèn) 如果直到幀的結(jié)尾都沒有檢測到錯誤，這個報文對發(fā)送器和接收器都有效。 如果報文發(fā)生錯誤，則主機(jī)和從機(jī)任務(wù)都認(rèn)為報文沒有發(fā)送。 注意：主機(jī)和從機(jī)任務(wù)在發(fā)送和接收到一個錯誤報文時所采取的行動并沒有在協(xié)議規(guī)范中定義。像主機(jī)重新發(fā)送或從機(jī)的后退操作都由應(yīng)用的要求來決定，而且要在應(yīng)用層中說明。 在總線上傳送的事件信息也可能丟失，而且這個丟失不能被檢測到。 返回第32頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理 一、錯誤檢測 這里共定義了5個不同的報文錯誤類型。產(chǎn)生錯誤的原因見第十一節(jié)。 1.位錯誤 向總線發(fā)送一個位的單元同時也在監(jiān)控總

29、線。當(dāng)監(jiān)控到的位的值和發(fā)送的位的值不同時，則在這個位定時檢測到一個位錯誤。 2.校驗和錯誤 所有數(shù)據(jù)字節(jié)的和的補碼與校驗和字節(jié)之和不是“0 xFF”時，則檢測到一個校驗和錯誤（見本章第三節(jié)中校驗和場）。下一頁返回第33頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理3.標(biāo)識符奇偶錯誤標(biāo)識符的奇偶錯誤（即錯誤的標(biāo)識符）不會被標(biāo)出。通常，LIN 從機(jī)節(jié)點不能區(qū)分一個未知但有效的標(biāo)識符和一個錯誤的標(biāo)識符。然而，所有的從機(jī)節(jié)點都能區(qū)分ID場中8位都已知的標(biāo)識符和一個已知但錯誤的標(biāo)識符。4.從機(jī)不響應(yīng)錯誤如果任何從機(jī)任務(wù)在發(fā)送SYNCH 和標(biāo)識符場時，在最大長度時間 TFRAME_MAX(見本章第三節(jié))中沒有完成報文

30、幀的發(fā)送，則產(chǎn)生一個不響應(yīng)錯誤。上一頁 下一頁返回第34頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理5.同步場不一致錯誤當(dāng)從機(jī)檢測到同步場的邊沿在給出的容差外，則檢測到一個同步場不一致的錯誤（見節(jié)）。6.沒有總線活動如果在接收到最后一個有效信息后，在TTIMEOUT (見本章第三節(jié))的時間內(nèi)沒有檢測到有效的同步間隔場或字節(jié)場，則檢測到一個沒有總線活動條件。二、錯誤標(biāo)定LIN協(xié)議不標(biāo)定檢測到的錯誤。錯誤由每個總線節(jié)點標(biāo)記而且可以被本章第六節(jié)中“錯誤標(biāo)定”所描述的故障界定過程訪問。上一頁返回第35頁/共96頁第六節(jié) 故障界定 故障界定的概念主要定位與使主機(jī)節(jié)點可以處理盡量多的錯誤檢測、錯誤恢復(fù)和診斷。故障界

31、定主要基于系統(tǒng)的要求，它除了一些很小的特征外都不是LIN 協(xié)議的一部分?？赡艿腻e誤原因及故障界定過程請參看第十一節(jié)。 1.主機(jī)控制單元 主機(jī)控制單元要檢測下面的錯誤狀況： （1）主機(jī)任務(wù)發(fā)送：當(dāng)回讀自己的發(fā)送時，在同步或標(biāo)識符字節(jié)檢測到一個位錯誤或標(biāo)識符奇偶錯誤。 （2）主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)接收：當(dāng)從總線期望或讀一個數(shù)據(jù)時，檢測到一個從機(jī)不響應(yīng)錯誤或校驗和錯誤。下一頁返回第36頁/共96頁第六節(jié) 故障界定2.從機(jī)控制單元任何從機(jī)控制單元要檢測以下的錯誤情況：（1）從機(jī)任務(wù)發(fā)送：當(dāng)回讀自己的發(fā)送時，在數(shù)據(jù)或校驗和場有位錯誤。（2）從機(jī)任務(wù)接收：當(dāng)從總線讀值時，檢測到一個標(biāo)識符奇偶錯誤和一個校

32、驗和錯誤。當(dāng)從總線上讀值時，在會檢測到一個從機(jī)不響應(yīng)錯誤當(dāng)一個從機(jī)期望從另外一個從機(jī)（由標(biāo)識符決定）接收報文，但在報文幀的最大長度TFRAME_MAX(見表10-5)的時間內(nèi)總線上沒有有效的報文，則產(chǎn)生錯誤，而且這個錯誤類型會被檢測到。但當(dāng)從機(jī)不準(zhǔn)備接收報文（由標(biāo)識符決定），它就不需要檢測到這個錯誤。當(dāng)在給出的容差（見本章第十節(jié)）中沒有檢測到同步場的邊沿，則檢測到一個同步字節(jié)不一致錯誤。上一頁返回第37頁/共96頁第七節(jié) 振蕩器容差 在片時鐘發(fā)生器使用內(nèi)部校準(zhǔn)時，可以使頻率容差比15%更好。這個精度足以在報文流中檢測到同步間隔如表10-3所示。接著，使用同步場的精細(xì)校準(zhǔn)可以確保適當(dāng)?shù)亟邮蘸桶l(fā)送

33、報文。在考慮操作中的溫度影響以及電壓飄逸的情況下，在片振蕩器要在其余報文中保持穩(wěn)定。返回第38頁/共96頁第八節(jié) 位定時要求和同步過程 一、位定時要求 如果沒有其他情況，本文檔中的所有位時間都參考主機(jī)節(jié)點的位定時。 二、同步過程 同步場的模式是“0 x55”,同步過程是基于模式下降沿之間的時間量度。下降沿在2、4、6和8位時間有效，可以簡單地計算基本位時間Tbit，如圖10-15所示。 建議測量起始位和第7位下降沿之間的時間，并將得到的值除8（即將二進(jìn)制的定時器值向LSB右移3位），將最低位四舍五入，校正即得到結(jié)果。返回第39頁/共96頁第九節(jié) 總線驅(qū)動器/接收器 一、總體配置 總線驅(qū)動器/接

34、收器是一個ISO9141標(biāo)準(zhǔn)的增強設(shè)備。它包括雙向LIN 總線，這個雙向總線連接每個節(jié)點的驅(qū)動器/接收器，并通過一個終端電阻和一個二極管連接到電池節(jié)點的正極VBAT（見圖10-16）。二極管可以在“丟失電池”（掉電）的情況下，阻止ECU從總線不受控制的上電。 注意：LIN 規(guī)范ECU 的外部電氣連接電壓作為參考電壓，而不是將ECU 內(nèi)部電壓作為參考電壓。當(dāng)設(shè)計LIN 的收發(fā)器電路時，特別要考慮二極管的反向極性寄生電壓降。下一頁返回第40頁/共96頁第九節(jié) 總線驅(qū)動器/接收器 二、信號規(guī)范 LIN 物理層的電氣直流參數(shù)和端電阻值分別見表10-8和表10-9. 注意：由于在一個集成的電阻、二極管網(wǎng)

35、絡(luò)中沒有寄生的電流通路。所以要在總線和ECU 內(nèi)部電壓（Vsup）之間形成一條寄生電流通道（圖10-17）。如通過ESD 元件。 LIN 物理層的電氣AC交流參數(shù)見表10-10，定時參數(shù)見圖10-18中定義。上一頁 下一頁返回第41頁/共96頁第九節(jié) 總線驅(qū)動器/接收器 三、線的特性 總線信號上升和下降的最大旋轉(zhuǎn)率實際上由典型總線收發(fā)器控制的旋轉(zhuǎn)率限制。上升信號的最小旋轉(zhuǎn)率由RC 時間常數(shù)給定。因此，總線的電容應(yīng)保持非常低，使波形大的非對稱性。主機(jī)模塊選擇的電容要比從機(jī)模塊大，這樣可以作為不同數(shù)量的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)變量的：“緩沖器”。整個總線的電容CBUS 可以用下式算出： CBUS=CMASTER+

36、n *CSLAVE +CLINE* LENBUS (10-3) 表10-11 給出線的特性和參數(shù)。上一頁 下一頁返回第42頁/共96頁第九節(jié) 總線驅(qū)動器/接收器 四、ES/EMI 的符合條件 半導(dǎo)體物理層設(shè)備必須遵守IEC1000-4-2:1995的要求，保護(hù)不受人體放電損壞最小的放電電壓級是2000V. 注意：在ECU連接器的汽車應(yīng)用中，要求的ESD 電壓級可達(dá)8000V.上一頁返回第43頁/共96頁第十節(jié) 應(yīng)用舉例 典型的LIN 總線應(yīng)用是汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門、方向盤、座椅、空調(diào)、照明燈、溫度傳感器、交流發(fā)電機(jī)等、對于這些成本比較敏感的單元，LIN 可以使那些機(jī)械元件，如只能傳感器、

37、制動器或光敏器件得到較廣泛的使用。這些元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡(luò)中，并得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。在LIN 現(xiàn)實的系統(tǒng)中，通常將模擬信號量用數(shù)字信號量所替換，這將十總線性能優(yōu)化。 在一下的汽車電子控制系統(tǒng)中使用LIN來實現(xiàn)，將得到非常完美的效果。 車頂：溫度傳感器、光敏傳感器、信號燈控制和汽車頂篷。 車門:車窗玻璃、中樞鎖、車窗玻璃開關(guān)和吊窗提手。下一頁返回第44頁/共96頁第十節(jié) 應(yīng)用舉例 車頭：傳感器和小電機(jī)。 方向盤：方向控制開關(guān)、擋風(fēng)玻璃上的擦拭裝置、方向燈、無線電、空調(diào)、座椅、座椅控制電機(jī)和轉(zhuǎn)速傳感器。 盡管LIN最初的設(shè)計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)但LIN也可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化

38、傳感器總線、大眾消費電子產(chǎn)品中。 圖10-19是PHILIPS 半導(dǎo)體公司基于CAN/LIN 總線提出的汽車車身網(wǎng)絡(luò)層解決方案。從圖中可以看到。藍(lán)色較粗線代表CAN 總線，它連接了傳動裝置控制單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元等。紅色較細(xì)線代表LIN 總線，由LIN 總線構(gòu)成的LIN 網(wǎng)絡(luò)作為CAN 網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設(shè)備。上一頁返回第45頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 一、報文序列的舉例 1周期性的報文傳輸 總線上通常的報文傳輸如下所示： 它可以預(yù)知最差情況的定時。下一頁返回第46頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 2.總線喚醒過程

39、在睡眠模式中，沒有總線活動。任何從機(jī)節(jié)點可以發(fā)送一個喚醒信號中止睡眠模式。在普通的情況下，主機(jī)節(jié)點會用一個同步間隔啟動報文的發(fā)送:上一頁 下一頁返回第47頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 如果主機(jī)節(jié)點沒有響應(yīng)，從機(jī)將最多再發(fā)送2次喚醒信號。然后，喚醒嘗試將在某段時間內(nèi)掛起，直到它恢復(fù)：上一頁 下一頁返回第48頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 二、ID場有效值表 ID 均有效值如表10-12所示。 三、校驗和計算舉例 假設(shè)報文幀有4個字節(jié)，則由：Data0=0 x4A; Datal=0 x55; Data2=0 x93; Data3=0Xe5, 如表10-13檢驗和計算。 得出：校驗和是0

40、x19；校驗字節(jié)是0 xE6,是校驗和取反。 接收的節(jié)點可以使用相同的加法機(jī)制檢查數(shù)據(jù)和校驗字節(jié)的一致性。校驗和與校驗字節(jié)之和必須等于0Xff.上一頁 下一頁返回第49頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 四、報文錯誤的原因 下面的錯誤機(jī)制可以導(dǎo)致報文的損壞： 1.接地電壓的本地擾動 接收器的本地接地電壓比發(fā)送器低，因此接收節(jié)點將顯性的總線電平（邏輯電平是“0”）認(rèn)為是隱性（邏輯電平是“1”）或無效。輸入信號的電平比顯性信號電平的有效范圍高。產(chǎn)生地電壓偏移的原因有多種。如在對地連接的寄生電阻上留過很傲的負(fù)載電流等。 通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。上一頁 下一頁返回第50頁/共96頁

41、第十一節(jié) 常見問題分析2.電源電壓的本地擾動接收器的本地電源電壓比發(fā)送器的高，因此接收節(jié)點將隱性的總線電平（邏輯電平是“1”）認(rèn)為是顯性（邏輯電平是“0”）或無效。輸入信號的電平比隱性電平的有效范圍低。本地電壓上升的原因有多種，如內(nèi)部電子電壓的二極管-電容電壓緩沖等。如果網(wǎng)絡(luò)中有電壓降，電容會暫時保持接收器內(nèi)部電源電壓，因而比發(fā)送器內(nèi)部電壓電壓高。通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。3.總線信號的總體電子擾動總線上的電壓可以被如電磁干涉等因素擾動，此時的邏輯總線值是不正確的?？梢酝ㄟ^發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平檢測這個擾動。上一頁 下一頁返回第51頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 4.不同步

42、時基 如果從節(jié)點和主機(jī)節(jié)點的時基有顯著的偏離，則在定義的位定時窗口中不會采樣輸入的數(shù)據(jù)位或發(fā)送輸出的數(shù)據(jù)位。 通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。發(fā)送的從機(jī)將正確接收收到自己的報文，但主機(jī)或其他從機(jī)將接收到用“錯誤的頻率”。發(fā)送的不正確報文。 五、故障界定的建議 特殊的故障界定并不是LIN協(xié)議規(guī)范的一部分。在執(zhí)行故障界定時，建議使用下面的過程：上一頁 下一頁返回第52頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析1.主機(jī)控制單元（1）主機(jī)任務(wù)發(fā)送：在回讀自己的發(fā)送可以檢測到同步字節(jié)或標(biāo)識符字節(jié)的位錯誤。主機(jī)控制單元通過增加主機(jī)發(fā)送錯誤計數(shù)器（MasterTransmitErrorCounter）來

43、保存任何發(fā)送錯誤的軌跡。當(dāng)發(fā)送同步或標(biāo)識符場被本地?fù)p壞時，計數(shù)器每次都加8.當(dāng)兩個場回讀都正確時，計數(shù)器每次都減1（不低于0）。如果計數(shù)器的值超過C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD(假設(shè)總線上有重大的擾動)，應(yīng)用層將執(zhí)行錯誤處理過程。（2）在主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)發(fā)送：在回讀自己的發(fā)送時可以檢測到數(shù)據(jù)場或校驗和場的位錯誤。上一頁 下一頁返回第53頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析（3）在主機(jī)控制單元中的從機(jī)任務(wù)接收。當(dāng)從總線上讀或等待一個數(shù)據(jù)時，可以檢測到從機(jī)不響應(yīng)錯誤或校驗和錯誤。主機(jī)控制單元通過增加網(wǎng)絡(luò)中每個可能的從機(jī)節(jié)點所提供的主機(jī)接收錯誤計數(shù)器（Mas

44、ter Receive Error Counter）來保存任何傳輸錯誤的軌跡。當(dāng)沒有接收到有效的數(shù)據(jù)場或校驗和場，計數(shù)器每次都加8.當(dāng)兩個場都正確接收時，計數(shù)器每次都減1（不低于0），故障定的錯誤變量如表10-14所示。如果計算器的值超過C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD（假設(shè)連接的從機(jī)節(jié)點不正常工作），應(yīng)用層將執(zhí)行錯誤處理過程。上一頁 下一頁返回第54頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析2.機(jī)控制單元（1）從機(jī)任務(wù)發(fā)送。當(dāng)回讀自己的傳輸時可以檢測到數(shù)據(jù)場和校驗和場的位錯誤。（2）從機(jī)任務(wù)接收。從總線上讀值可檢測校驗和錯誤。如果檢出和錯誤，從機(jī)將錯誤計數(shù)器加8，并假設(shè)如果這是僅由特殊節(jié)點（可被主機(jī)檢測到）產(chǎn)生的一個報文，則其他的發(fā)送節(jié)點損壞。如果所有的報文看起來都像是損壞，則假設(shè)它自己的接收器電路有錯誤。如果正確接收到報文，錯誤計數(shù)器每次都減1.如果