LIN總線系統(tǒng)簡析

1、LIN總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)為什么引入為什么引入LINLIN總線？總線？任務要求：任務要求：1.熟悉LIN總線系統(tǒng)的功用、結構組成及主要元件；2.理解LIN總線系統(tǒng)的工作原理；3.能識讀和分析LIN總線系統(tǒng)電路；4.能分析LIN總線系統(tǒng)的波形；5.能根據相關資料確定LIN總線的技術參數；6.能分析LIN總線的故障；7.能主動與學習小組成員溝通，與教師和同學建立良好的人際關系。一、一、LINLIN總線概述總線概述1.LIN1.LIN總線的含義總線的含義LINLIN（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network）即局部連接網絡，）即局部連接網絡

2、，也被稱也被稱為為“局域網子系統(tǒng)局域網子系統(tǒng)”，即，即LINLIN總線是總線是CANCAN總線網絡下的子系統(tǒng)，總線網絡下的子系統(tǒng)，車車上各個上各個LINLIN總線系統(tǒng)之間的數據交換是由控制單元通過總線系統(tǒng)之間的數據交換是由控制單元通過CANCAN數據數據總線實現的總線實現的LINLIN總線是一種輔助的串行通信總線網絡，多用于不需要總線是一種輔助的串行通信總線網絡，多用于不需要CANCAN總總線的帶寬和多功能的場合線的帶寬和多功能的場合，LINLIN的目標是為現有汽車網絡（例的目標是為現有汽車網絡（例如如CANCAN總線）提供輔助功能總線）提供輔助功能LINLIN典型的應用是車上傳感器和執(zhí)行器的

3、聯(lián)網，典型的應用是車上傳感器和執(zhí)行器的聯(lián)網，LINLIN屬于汽車上屬于汽車上的的A A級網絡。級網絡。2.LIN2.LIN總線的特點總線的特點（1 1）工作方式：）工作方式：LINLIN總線為總線為單主單主/ /多從多從方式；方式；CANCAN總線為總線為多主或主多主或主/ /從從方式。方式。（2 2）數據傳輸線：）數據傳輸線：LINLIN總線為總線為單線單線傳輸；傳輸；CANCAN總線為總線為雙線雙線傳輸。傳輸。（3 3）工作電壓：）工作電壓：LINLIN總線為總線為12V12V；CANCAN總線為總線為5V5V。（4 4）傳輸速率：）傳輸速率：LINLIN總線最高為總線最高為20kb/s2

4、0kb/s，屬于屬于低速總線（低速總線（A A類）類）；CANCAN總線最高總線最高為為1Mb/s1Mb/s，應用于汽車上的屬于，應用于汽車上的屬于中速（中速（B B類）、高速（類）、高速（C C類）類）。（5 5）傳輸距離：）傳輸距離：LINLIN總線最長為總線最長為40m40m；CANCAN總線最長為總線最長為10km10km。（6 6）LINLIN總線無需總線無需仲裁仲裁；CANCAN總線采用總線采用非破壞性仲裁技術非破壞性仲裁技術。（7 7）傳輸的數據長度：）傳輸的數據長度：LINLIN總線總線一幀信息中數據長度為一幀信息中數據長度為2 2、4 4或或8B8B；CANCAN總線為總線為

5、一一幀信息中數據長度為幀信息中數據長度為0 08B8B。（8 8）標識符的位數：）標識符的位數：LINLIN總線有總線有6 6位位標識符；標識符；CANCAN總線有總線有1111位或位或2929位位標識符。標識符。（9 9）節(jié)點數：）節(jié)點數：LINLIN總線一般不超過總線一般不超過1616個個；CANCAN總線最多總線最多110110個個。（1010）傳輸線的顏色：）傳輸線的顏色：LINLIN總線主色為總線主色為紫色紫色；CANCAN總線主色為總線主色為橙色橙色。LIN總線的優(yōu)點：總線的優(yōu)點：（1 1）在在LINLIN系統(tǒng)中，加入新節(jié)點時，不需要其它從節(jié)點作任何軟件或硬件的改動系統(tǒng)中，加入新節(jié)

6、點時，不需要其它從節(jié)點作任何軟件或硬件的改動（3 3）從節(jié)點不需振蕩器就能實現同步，節(jié)省了多從控制器部件的硬件成本從節(jié)點不需振蕩器就能實現同步，節(jié)省了多從控制器部件的硬件成本（4 4）基于通用基于通用UARTUART接口，幾乎所有微控制器都具備接口，幾乎所有微控制器都具備LINLIN必需的硬件必需的硬件，價格低廉、價格低廉、結構簡單結構簡單（2 2）整個網絡的配置信息只包含在主節(jié)點中，從節(jié)點可以自由地接入或脫離網整個網絡的配置信息只包含在主節(jié)點中，從節(jié)點可以自由地接入或脫離網絡而不會影響網絡中的通信絡而不會影響網絡中的通信LINLIN的網絡結構的網絡結構1.LIN1.LIN總線的網絡結構總線的

7、網絡結構一個一個主節(jié)點主節(jié)點，主節(jié)點，主節(jié)點可以執(zhí)行主可以執(zhí)行主任務任務（引起（引起LIN網絡通信）網絡通信）也可也可以執(zhí)行從任務，總線上的信息傳以執(zhí)行從任務，總線上的信息傳送由主節(jié)點控制。送由主節(jié)點控制。主節(jié)點主節(jié)點連接在連接在CAN數據總線上數據總線上多個從節(jié)點，多個從節(jié)點，從節(jié)點只能執(zhí)行從任務。從節(jié)點只能執(zhí)行從任務。二、二、LINLIN總線的結構原理總線的結構原理（1 1）主節(jié)點（主控制單元）主節(jié)點（主控制單元） A6L A6L轎車轎車LINLIN總線內部組成示意圖總線內部組成示意圖用于空調控制用于空調控制用于前部用于前部車頂模塊車頂模塊LIN總線主控單元總線主控單元監(jiān)控數據傳遞及其速率

8、監(jiān)控數據傳遞及其速率，發(fā)送信息標題發(fā)送信息標題主控制單元的軟件內已設定了一個周期，這個周期用于主控制單元的軟件內已設定了一個周期，這個周期用于決定何時將哪些信息發(fā)決定何時將哪些信息發(fā)送到送到LIN數據總線上多少次數據總線上多少次該控制單元在該控制單元在LIN數據總線與數據總線與CAN總線之間起溝通作用總線之間起溝通作用（“翻譯翻譯”），它是，它是LIN總總線系統(tǒng)中唯一與線系統(tǒng)中唯一與CAN數據總線相連的控制單元數據總線相連的控制單元通過通過LIN主控制單元主控制單元進行進行與之相連的與之相連的LIN從控制單元的從控制單元的自診斷自診斷（1 1）主節(jié)點（主控制單元）主節(jié)點（主控制單元）（2 2）

9、從節(jié)點（從控制單元）從節(jié)點（從控制單元） 奧迪奧迪A6LA6L轎車轎車CANCAN、LINLIN總線與從控制器示意圖總線與從控制器示意圖LINLIN總線從控制器總線從控制器（2 2）從節(jié)點（從控制單元）從節(jié)點（從控制單元）傳感器傳感器執(zhí)行元件執(zhí)行元件控制單元控制單元ECU大眾邁騰轎車大眾邁騰轎車的舒適的舒適CAN總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)LIN總線總線ECU-雨刷電雨刷電機控制單元機控制單元傳感器傳感器-雨滴雨滴+光強傳感器光強傳感器傳感器傳感器-車輛車輛傾斜傳感器傾斜傳感器執(zhí)行元件執(zhí)行元件-報警喇叭報警喇叭LIN總線總線（2 2）從節(jié)點（從控制單元）從節(jié)點（從控制單元）（2 2）從節(jié)點（從控制單元）從

10、節(jié)點（從控制單元）接收、傳遞或忽略與從主接收、傳遞或忽略與從主節(jié)點節(jié)點接收到的接收到的主任務（起始報文主任務（起始報文/信息標題信息標題）相關的數據相關的數據可以通過一個可以通過一個“叫醒叫醒”信號，喚醒主信號，喚醒主節(jié)點節(jié)點。檢查所接收數據總量檢查所接收數據總量和和所發(fā)送數據的總量。所發(fā)送數據的總量。同主同主節(jié)點節(jié)點的同步字節(jié)保持一致。的同步字節(jié)保持一致。只能按照主只能按照主節(jié)點節(jié)點的要求同其他的要求同其他從節(jié)點從節(jié)點進行數據交換。進行數據交換。 注意：注意：只有當只有當LIN主主節(jié)點節(jié)點發(fā)送出發(fā)送出主任務（起始報文或信息主任務（起始報文或信息標題標題）后，后，從節(jié)點從節(jié)點才會反應。才會反應

11、。2.LIN2.LIN總線系統(tǒng)的物理結構總線系統(tǒng)的物理結構主節(jié)點主節(jié)點從節(jié)點從節(jié)點節(jié)點數為什么節(jié)點數為什么不能太多？不能太多？（2）受總線物理特性的限制受總線物理特性的限制節(jié)點數越多節(jié)點數越多網絡網絡阻抗阻抗越越低低（并聯(lián)）（并聯(lián)），會發(fā)生通信故障。，會發(fā)生通信故障。LIN系統(tǒng)每系統(tǒng)每增加一個節(jié)點大約使網絡阻抗降低增加一個節(jié)點大約使網絡阻抗降低3。（1）受標識符長度的限制受標識符長度的限制二極管的作用？二極管的作用？當當VBAT為低時（本地節(jié)點斷電或斷路等）防止為低時（本地節(jié)點斷電或斷路等）防止LIN總線驅動節(jié)點的電源線總線驅動節(jié)點的電源線，從而，從而大大增加總線負載大大增加總線負載3.LIN

12、3.LIN總線的信號總線的信號 隱性電平：隱性電平：如果無信息發(fā)送到如果無信息發(fā)送到LIN數據總線上數據總線上（總線空閑）（總線空閑）或者發(fā)送到或者發(fā)送到LIN數據總線上數據總線上的是一個隱性位的是一個隱性位顯性電平顯性電平接近于接近于0V隱性電隱性電平平12V 顯性電平：顯性電平：當傳輸當傳輸顯性位顯性位時時，發(fā)送控制單元內的收發(fā)，發(fā)送控制單元內的收發(fā)器將器將LIN數據總線數據總線接地接地。注意：注意：收發(fā)器的型號收發(fā)器的型號不同，顯性平有差異不同，顯性平有差異（1 1）信號波形）信號波形（2 2）信號傳遞的安全性）信號傳遞的安全性在隱性電平和顯性電平的收發(fā)時，通過在隱性電平和顯性電平的收發(fā)

13、時，通過預先設定公差預先設定公差來保證數據傳輸的穩(wěn)定性來保證數據傳輸的穩(wěn)定性為了能在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收的允許電壓值要稍高一些為了能在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收的允許電壓值要稍高一些發(fā)送信號電壓必須滿足發(fā)送信號電壓必須滿足顯顯性電平性電平小小于電源電壓的于電源電壓的20% 發(fā)送信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的發(fā)送信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的80% 接收接收信號電壓信號電壓必須必須滿足滿足顯顯性電平性電平小小于電源電壓的于電源電壓的40% 接收接收信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的60% 4.LIN4

14、.LIN總線的信息格式總線的信息格式報文幀報文幀起始報文起始報文（信息標題）（信息標題）和應答和應答（回應（回應/信息內容）兩信息內容）兩部分構成。部分構成。起始報文（信息標題）起始報文（信息標題）由由LIN主節(jié)點（主主節(jié)點（主控制單元）發(fā)送，控制單元）發(fā)送，LIN總線的通信由此引起總線的通信由此引起應答（回應應答（回應/信息內容）信息內容）由由LIN主節(jié)點（主主節(jié)點（主控制單元）或從節(jié)點（從控制單元）發(fā)送控制單元）或從節(jié)點（從控制單元）發(fā)送（1）起始報文（信息標題）起始報文（信息標題）由由LIN主控制單元按周期發(fā)送，主控制單元按周期發(fā)送，由由同步同步暫停暫停區(qū)、同步分界區(qū)、同步區(qū)、識別區(qū)區(qū)、

15、同步分界區(qū)、同步區(qū)、識別區(qū)構成構成同步同步暫停區(qū)暫停區(qū)至少為至少為13位位的的顯顯性位。性位。同步分界區(qū)同步分界區(qū)至少為一位隱性至少為一位隱性位位。同步區(qū)同步區(qū)由由0101010101這個二進制位序構成這個二進制位序構成，所有的所有的LIN從控從控制單元通過這個二進制位序來與制單元通過這個二進制位序來與LIN主控制單元進行匹配（同步）。主控制單元進行匹配（同步）。識別區(qū)識別區(qū)識別區(qū)的長度為識別區(qū)的長度為8位（二進制的），頭位（二進制的），頭6位是回應信息識別位是回應信息識別碼和數據區(qū)的個數。后兩位是校驗位，用于檢查數據傳遞是否有錯誤。碼和數據區(qū)的個數。后兩位是校驗位，用于檢查數據傳遞是否有錯誤

16、。標識符標識符（6位）位）給出的是這個信息給出的是這個信息的意義或特征，而的意義或特征，而不是這個信息傳送不是這個信息傳送的地址。的地址。（2）應答（回應應答（回應/信息內容）信息內容）由由LIN主節(jié)點（主控制單元）或從節(jié)點（從主節(jié)點（主控制單元）或從節(jié)點（從控制單元）發(fā)送，由控制單元）發(fā)送，由數據場數據場和和校驗場校驗場組成組成數據場數據場由由2B、4B或或8B的數據組成。的數據組成。每個數據區(qū)是每個數據區(qū)是10個個二進制位二進制位，其中一位是，其中一位是顯性起始位顯性起始位，一個是包含，一個是包含信息的字節(jié)信息的字節(jié)和一個和一個隱性停止位隱性停止位。起始位和停止位是用于再同步，從而避。起始

17、位和停止位是用于再同步，從而避免傳遞錯誤的。免傳遞錯誤的。校驗場校驗場1個字節(jié)，由數據場的數個字節(jié)，由數據場的數據求和取反碼生成據求和取反碼生成帶有從控制單元回應的信息：帶有從控制單元回應的信息：該回應由該回應由LIN從控制單元來發(fā)送。從控制單元來發(fā)送。LIN主控制單主控制單元通過元通過信息信息標題內的標志符要求標題內的標志符要求LIN從控制單元從控制單元發(fā)送數據。發(fā)送數據。帶有主控制單元命令的信息：帶有主控制單元命令的信息：該回應由該回應由LIN主控制單元來發(fā)送。主控制單元來發(fā)送。LIN主控制單主控制單元通過元通過信息信息標題內的標志符要求標題內的標志符要求LIN從控制單元使用包含在回應內的

18、數據。從控制單元使用包含在回應內的數據。兩種信息：兩種信息：5.LIN5.LIN總線的數據傳輸過程總線的數據傳輸過程 LIN總線的數據傳遞流程總線的數據傳遞流程 一個一個LINLIN總線的子系統(tǒng)總是由主系統(tǒng)發(fā)送相應的信息標題要求時，它才向總線的子系統(tǒng)總是由主系統(tǒng)發(fā)送相應的信息標題要求時，它才向LINLIN總線發(fā)送數據。所發(fā)送的數據可供每個總線發(fā)送數據。所發(fā)送的數據可供每個LINLIN數據總線控制單元接收。數據總線控制單元接收。 LIN- LIN-信息信息1 1表示主系統(tǒng)要求子系統(tǒng)表示主系統(tǒng)要求子系統(tǒng)1 1提供數據；提供數據； LIN- LIN-信息信息2 2表示主系統(tǒng)要求子系統(tǒng)表示主系統(tǒng)要求子

19、系統(tǒng)2 2提供數據；提供數據； LIN LIN信息信息3 3表示主系統(tǒng)為子系統(tǒng)發(fā)送數據，比如主系統(tǒng)向子系統(tǒng)表示主系統(tǒng)為子系統(tǒng)發(fā)送數據，比如主系統(tǒng)向子系統(tǒng)2 2發(fā)送數據。發(fā)送數據。5.LIN5.LIN總線的數據傳輸過程總線的數據傳輸過程奧迪奧迪A6轎車空調系統(tǒng)的轎車空調系統(tǒng)的LIN系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖（1）帶有子反饋的空調裝置帶有子反饋的空調裝置LIN信息傳遞流程信息傳遞流程從控制從控制單元單元向向LINLIN總線反饋溫度總線反饋溫度信號信號和鼓風機實際轉速信號和鼓風機實際轉速信號從控制從控制單元單元向向LIN總線反饋溫度信號總線反饋溫度信號和鼓風機實際轉速信號和鼓風機實際轉速信號帶有從控制單元回應

20、的信息，帶有從控制單元回應的信息，LIN從控制單元會根據識別碼給這個回應提供信息從控制單元會根據識別碼給這個回應提供信息 空調裝置在空調裝置在LINLIN總線系統(tǒng)上發(fā)送總線系統(tǒng)上發(fā)送信息信息標題標題查詢制冷劑溫度查詢制冷劑溫度和和鼓風機實轉速鼓風機實轉速 傳感器傳感器G395G395讀取標題，檢修轉換，然后將當時的制冷劑溫度值放到讀取標題，檢修轉換，然后將當時的制冷劑溫度值放到LILI系統(tǒng)上。系統(tǒng)上。 制冷劑溫度制冷劑溫度和鼓風機實際轉速和鼓風機實際轉速被空調裝置識別。被空調裝置識別。（2）帶有主反饋的空調裝置帶有主反饋的空調裝置LINLIN信息傳遞流程信息傳遞流程主控制主控制單元單元向向LI

21、NLIN總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)發(fā)送發(fā)送鼓風機轉速信號鼓風機轉速信號主控主控單元單元向向LIN總線系統(tǒng)發(fā)送總線系統(tǒng)發(fā)送鼓風機轉速信號鼓風機轉速信號帶有主控制單元命令的信息帶有主控制單元命令的信息，LIN主控制單元會提供回應。根據識別碼的情況，主控制單元會提供回應。根據識別碼的情況，相應的相應的LIN從控制單元會使用這些數據去執(zhí)行各種功能。從控制單元會使用這些數據去執(zhí)行各種功能。 空調裝置在空調裝置在LINLIN總線系統(tǒng)上發(fā)送總線系統(tǒng)上發(fā)送信息信息標題標題調節(jié)新鮮空氣鼓風機的等級。調節(jié)新鮮空氣鼓風機的等級。 空調裝置發(fā)送所希望的鼓風機等級?？照{裝置發(fā)送所希望的鼓風機等級。 新鮮空氣鼓風機讀取信息，相應地

22、控制鼓風機。新鮮空氣鼓風機讀取信息，相應地控制鼓風機。6.LIN6.LIN總線的數據傳輸方式總線的數據傳輸方式（1）主一從主一從方式方式由主節(jié)點到一個或多個從節(jié)點由主節(jié)點到一個或多個從節(jié)點；由一個從由一個從節(jié)點到主節(jié)點節(jié)點到主節(jié)點或到主節(jié)點再到或到主節(jié)點再到其他從節(jié)點。其他從節(jié)點。主一從通信模式將大部分調度操作轉移到主節(jié)點上，從而簡化其他節(jié)點操作。主一從通信模式將大部分調度操作轉移到主節(jié)點上，從而簡化其他節(jié)點操作。LIN從節(jié)點硬件大幅減少，甚至可能減少為單個狀態(tài)設備。從節(jié)點硬件大幅減少，甚至可能減少為單個狀態(tài)設備。主節(jié)點能夠同時與所有節(jié)點通信，信息和要求的主節(jié)點能夠同時與所有節(jié)點通信，信息和要

23、求的ID數量都大大減少數量都大大減少這種通信方法速度緩慢，這種通信方法速度緩慢，LIN節(jié)點很難及時地接收和處理數據，并選擇性地節(jié)點很難及時地接收和處理數據，并選擇性地將它傳輸給其他節(jié)點。將它傳輸給其他節(jié)點。（2）從從一從一從方式方式通信信號在從節(jié)點之間傳播，而不經過主通信信號在從節(jié)點之間傳播，而不經過主節(jié)點或者通過主節(jié)點廣播消息到網絡中的所有的從節(jié)點。節(jié)點或者通過主節(jié)點廣播消息到網絡中的所有的從節(jié)點。響應速度響應速度提高提高各個從節(jié)點的時鐘源未知，因此各個從節(jié)點的時鐘源未知，因此，從節(jié)點將數據傳輸到網絡時，數從節(jié)點將數據傳輸到網絡時，數據可能發(fā)生漂移據可能發(fā)生漂移主節(jié)點不顯示從一從通信已經失效主節(jié)點不顯示從一從通信已經失效7.LIN7.LIN總線數據傳輸的順序總線數據傳輸的順序（1）LIN 主控制單元的軟件內已設定了一個順序，主控制單元的軟件內已設定了一個順序，LIN主控制單元就按這個主控制單元就按這個順序將信息標題發(fā)送至順序將信息標題發(fā)送至LIN總線上總線上（2）常用的信息會多次傳遞。常用的信息會多次傳遞。（3） LIN主控制單元的環(huán)境條件可能會改變信息的順序。如：點火開關接主控制單元的環(huán)境條件可能會改變信息的順序。如：點火開關接通通/關閉；自診斷已激活關閉；自診斷已激活/未激活；停車燈接通未激活；停車燈接通/關閉。關閉。三、三、LINLIN總線在實車上的應用總