汽車單片機教案8

1、 課 堂 教 案 教師：劉楊 科目：汽車單片機技術(shù) 題目第四章 第一節(jié) CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)第二節(jié) LIN總線系統(tǒng)班級汽檢課型專業(yè)基礎(chǔ)課教法面授教具板書課時2教學(xué)目的目標掌握CAN總線系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式，熟悉CAN總線的數(shù)據(jù)類型，熟悉高速和低速CAN總線。掌握LIN總線的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式。 教學(xué)重點熟悉CAN和LIN總線系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式教學(xué)難點CAN總線系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)傳輸方式教學(xué)內(nèi)容與程序一、 課前提問二、 引題，新課引入三、 課后小結(jié)四、 作業(yè)布置作業(yè)教材 P1141-8教 案 附 頁第一節(jié) CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)一、CAN總線概述 CAN是控制器局域網(wǎng)（Controller A

2、rea Network）的簡稱。 最初是德國博士（Bosch）公司為汽車的監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。這種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議在應(yīng)用上由于可采用雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維作為通訊介質(zhì)，因此又稱“控制器局域網(wǎng)總線”，常用CAN-BUS（Controller Area Network-BUS），即CAN總線表示。 CAN是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。CAN總線的概念和特征 （1）多主工作方式：網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點（電控單元）均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈

3、活，且無需節(jié)點地址等節(jié)點信息。 （2）數(shù)據(jù)的標識符和優(yōu)先權(quán)：標識符是各節(jié)點發(fā)送不同報文中的特定信息，標明所發(fā)數(shù)據(jù)的“身份”和優(yōu)先權(quán)，標識符的二進制數(shù)越小，優(yōu)先權(quán)越高。如發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和車速信號的標識符是不同的，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號的二進制數(shù)小，優(yōu)先權(quán)高。高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送，低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)后發(fā)送。高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到發(fā)送。 （3）CAN采用非破壞性總線性仲裁技術(shù)：當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。尤其是在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況。 （4）報文：CAN總線上

4、的報文以不同報文幀格式發(fā)送，但長度受到限制。當總線空閑時，任何一個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點都可以發(fā)送報文。 （5）信息路由：各節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)信息是以廣播形式在CAN總線上發(fā)布，數(shù)據(jù)信息中不含站地址，由接收節(jié)點根據(jù)報文的標識符判斷是否接收這幀信息，有用接受，無用不處理。因此CAN系統(tǒng)擴展時，不用對任何節(jié)點的軟件和硬件作改變，可以直接在CAN總線上增加節(jié)點。 （6）遠程數(shù)據(jù)請求：需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以通過發(fā)送遠程幀，請求另一節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。回應(yīng)節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)幀與請求數(shù)據(jù)的遠程幀有相同的標識符命名。 （7）仲裁：只要總線空閑，任何節(jié)點都可以向總線發(fā)送報文。如果有兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送報文，就會引起總線訪問碰

5、撞。通過使用標識符的逐位仲裁可以解決碰撞。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同標識符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時發(fā)送時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。 （8）總線狀態(tài)：總線有“顯性”和“隱性”兩個狀態(tài)，“顯性”對應(yīng)邏輯“0”，“隱性”對應(yīng)邏輯“1”。總線上不是“0”，就是“1”。 （9）故障界定： CAN節(jié)點能區(qū)分瞬時擾動引起的故障和永久性故障。故障節(jié)點會被關(guān)閉。 （10）應(yīng)答：接收節(jié)點對正確接收的報文給出正確應(yīng)答，對錯誤的報文進行錯誤應(yīng)答，使發(fā)送節(jié)點重新發(fā)送。 （11）通信距離：CAN在低速率5Kbps時，通信距離可達10公里；在高速率1Mbps時通信距離可達40米。 （12）節(jié)點數(shù)：CAN總線是同

6、時可以連按許多單元的網(wǎng)絡(luò)。從理論上講，可以連接的節(jié)點數(shù)是無限的；但實際可以連接的單元數(shù)將受總線延遲時間與電負荷的限制。當降低通信速度時，可以連接較多的單元；當提高通信速度時，可以連接的單元數(shù)量將減少。CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達110個。 （13）通信介質(zhì)：CAN的通信介質(zhì)可為雙鉸線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。    （14）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。 （15）采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低；每幀信息都有CRC效驗及其他檢錯措施，保證數(shù)據(jù)出錯率極低。二、 CAN總線系統(tǒng)的組成 1

7、電控單元ECU（1）輸入電路 輸入電路用來接收來自傳感器和控制開關(guān)的輸入信號，并將輸入信號轉(zhuǎn)換為單片機可接收的數(shù)字信號。如果輸入信號是模擬信號，那么輸入電路里還含有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D轉(zhuǎn)換），將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。如冷卻液溫度傳感器的信號是模擬信號，需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。（2）輸出電路 輸出電路將單片機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換能驅(qū)動執(zhí)行器的功率信號，因此輸出電路包括放大驅(qū)動電路。因為大部分執(zhí)行器是模擬執(zhí)行器，所以首先要將單片機輸出的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換為模擬信號。（3）單片機單片機在工業(yè)控制技術(shù)中也常稱為微控制器。目前，汽車電控單元使用的單片機是汽車專用增強型單

8、片機，是針對汽車較為復(fù)雜的震動、高溫、低溫和惡劣的電磁環(huán)境而設(shè)計的。有的汽車單片機芯片內(nèi)已包含A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和其他專用電路，有的甚至將CAN控制器也合成在一起。（4）CAN控制器 獨立的CAN控制器是基于單片機控制的、專用于執(zhí)行CAN總線通信協(xié)議的獨立數(shù)字集成電路芯片。也有將單片機與CAN控制器合成的芯片也稱為CAN控制器。接口管理邏輯電路：解釋來自CPU的命令，控制內(nèi)部尋址，向CPU提供中斷信息和狀態(tài)信息。管理發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。 發(fā)送緩沖器：儲存并緩沖發(fā)送到CAN總線上的完整報文。 驗收過濾器：將接收到的標識符和內(nèi)設(shè)寄存器中的內(nèi)容進行比較，以決定是否接收整個報文。如果比較的結(jié)果為真，則

9、報文被采用。 接收緩沖器：儲存和緩沖從驗收過濾器向CPU傳送的報文。 CAN核心模塊：按CAN通信協(xié)議，控制發(fā)送緩沖器和CAN總線之間的數(shù)據(jù)流，對CAN總線上的信號進行仲裁、填充、錯誤檢測和錯誤處理等功能。 （5）光電隔離電路 光電隔離電路以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路進行電氣隔離，因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處。 （6）CAN收發(fā)器 CAN收發(fā)器由CAN接收器、CAN發(fā)送器和差分轉(zhuǎn)換處理電路組成。 單片機的數(shù)據(jù)信號為用正邏輯信號，經(jīng)CAN發(fā)送器中的差分放大器轉(zhuǎn)換為雙向的差分信號傳送到總線上。差分信號以負邏輯信號形式表示數(shù)據(jù)。 2

10、CAN數(shù)據(jù)傳輸線 汽車上CAN數(shù)據(jù)傳輸線大都是雙絞線，分為CAN高電平數(shù)據(jù)線和低電平數(shù)據(jù)線，即CAN-H線和CAN-L線，這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)能夠同時讀寫總線。雙絞線具有較強的抗干擾能力。 3CAN終端電阻 CAN兩端都接一個120的電阻器，即連接在雙絞線的兩端，終端電阻可防止信號在傳輸線終端被反射并以回波的形式返回，影響數(shù)據(jù)的正確傳送。三、CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸 1. CAN總線的廣播式傳輸 CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸像一個電話會議，如圖4-8所示。一個電話用戶（電控單元）將數(shù)據(jù)“講入”網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”這個數(shù)據(jù)，對于這個數(shù)據(jù)感興趣的電控單元就會利用數(shù)據(jù)，而其他控制單元則選擇忽略。在該網(wǎng)絡(luò)中

11、，任一控制單元都既可發(fā)送數(shù)據(jù)，又可接收數(shù)據(jù)。 CAN總線與其它通信網(wǎng)的不同之處是報文傳送中不包含目標地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)報文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標識符過濾報文，該收的收下，不該收的棄而不用。其好處是可在線上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收。 2.CAN總線系統(tǒng)防干擾措施及原理汽車在使用過程中，電火花、電磁線圈開關(guān)、移動電話和發(fā)送站、電焊機等電磁設(shè)備發(fā)出的電磁波都會影響或破壞CAN的數(shù)據(jù)傳送。為了防止數(shù)據(jù)在傳送時受到干擾，CAN總線采用較多的防干擾措施。 （1）雙絞線的抗外電磁干擾作用 (2) 差分信號和差分式接收器的抗干擾作用 (3) 其他防干擾措施：除以上防干擾措施外，還有光電隔離

12、電路和軟件處理等措施。 四、CAN總線的數(shù)據(jù)類型 CAN總線所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)又稱為報文，是按一幀一幀的傳送，每幀數(shù)據(jù)有一組二進制數(shù)或數(shù)字脈沖組成，這組二進制數(shù)按功能又分為一段一段的，每一段稱為幀的域或場。 CAN總線所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀4種類型。 CAN的幀有兩種不同的幀格式，不同之處為識別符的長度不同：具有11位識別符的幀稱之為標準幀；而含有29位識別符的幀為擴展幀。CAN報文有以下4個不同的幀類型： 1數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀的功能是將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳到接收器。數(shù)據(jù)幀由開始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、安全域、應(yīng)答域、結(jié)束域7個不同的域組成。 (1)開始域 標志數(shù)據(jù)幀的起始，僅由一個

13、“顯性”（即0）位組成，帶有約5V的電壓的l位被送入CAN高位傳輸線，帶有約0V電壓的1位被送入CAN低速傳輸線。開始域由控制芯片完成。 (2)仲裁域 仲裁域包括標識符和遠程發(fā)送請求位（RTR）。識別符代表數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)，標準格式下標識符的長度為1l位，這些位按ID.10ID.O的順序發(fā)送，最低位是ID.O。7個高位(ID.10ID.4)必須不能全是“隱性”。在標準幀里，識別符后是遠程發(fā)送請求位（RTR），該位若為“顯性”（即0），代表發(fā)送的信息是數(shù)據(jù)；若為“隱性”（即1）代表發(fā)送的信息是數(shù)據(jù)請求。 (3)控制域 控制域由6個位組成，其中4位是數(shù)據(jù)長度代碼，即數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)量，另兩位作為擴展用的保

14、留位。所發(fā)送的保留位必須“顯性”。控制域供接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳來的所有信息。接收器接收和認可所有由“顯性”和“隱性”的任意組合在一起的位。 (4)數(shù)據(jù)域 數(shù)據(jù)域由數(shù)據(jù)幀發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，可以為O8個字節(jié)，每字節(jié)包含了8個位，所以數(shù)據(jù)幀最大為64個位。 （5)安全域 安全域用來檢測傳遞數(shù)據(jù)中的錯誤。CAN系統(tǒng)用于電噪聲很大的環(huán)境，這個環(huán)境中的數(shù)據(jù)最容易丟失或破壞。CAN協(xié)議提供了5種錯誤檢測和修正的方法，因此如果數(shù)據(jù)被破壞，它能夠檢測出來，而且網(wǎng)絡(luò)中的所有的電控單元都會忽略這個數(shù)據(jù)。這5種錯誤檢測類型分別為位錯誤、填充錯誤、校驗( CRC)錯誤、形式錯誤、應(yīng)答錯誤。 位錯誤：各控制單元在發(fā)

15、送位的同進時也對總線進行監(jiān)視。如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相符合，則在此位時間里檢測到一個位錯誤。 填充錯誤：如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。 校驗錯誤：校驗序列包括發(fā)送器的校驗計算結(jié)果，接收器計算校驗的方法與發(fā)送器相同。如果接收器的計算結(jié)果與接收到校驗序列的結(jié)果不相符，則檢測到一個校驗錯誤。 形式錯誤：當一個同定形式的域含有1個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤。 應(yīng)答錯誤：只要在應(yīng)答間隙期間所監(jiān)視的位不為“顯性”，則發(fā)送器會檢測到一個應(yīng)答錯誤。 (6)應(yīng)答域 應(yīng)答域用來反映接收器通知發(fā)送器是否已經(jīng)正確接收到數(shù)據(jù)。當接收器正確地接

16、收到有效的數(shù)據(jù)，接收器就會在應(yīng)答間隙期間內(nèi)向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”位以應(yīng)答，而應(yīng)答界定符始終是“隱性”位。 如果檢查到錯誤，接收器立即通知發(fā)送器，發(fā)送器然后再發(fā)送一次數(shù)據(jù)，直到該數(shù)據(jù)被準確接收為止，但從檢測到錯誤到下一數(shù)據(jù)的傳送開始為止，發(fā)送時間最多為29個位的時間。 (7)結(jié)束域 結(jié)束域標志著數(shù)據(jù)報告結(jié)束，由7個“隱性”位組成。這是顯示錯誤并重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機會。2遠程幀 CAN總線上電控單元的數(shù)據(jù)發(fā)布，有兩種基本形式。 第一種形式是按設(shè)定或需要主動發(fā)布，例如制動信號，當踩剎車時ABS電控單元就會主動發(fā)布，發(fā)動機電控單元接受后就會立即調(diào)控發(fā)動機轉(zhuǎn)速由高速降為低速。 第二種形式是受請求后發(fā)

17、布，例如A電控單元需要B電控單元的數(shù)據(jù)，A電控單元先發(fā)布請求信號，這個請求信號的數(shù)據(jù)形式就是遠程幀。CAN總線上的所有電控單元都可接受到這個遠程幀，并對遠程幀中的標識符進行識別，需要則接受，不需要則不處理。在對各電控單元編程時，已設(shè)定B電控單元接受這個遠程幀，并隨即發(fā)布A電控單元所需要的數(shù)據(jù)。3錯誤幀 任何電控單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀。錯誤幀的功能是對所發(fā)送的數(shù)據(jù)進行錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。錯誤幀由兩個不同的域組成，第一個域為不同控制單元提供錯誤標志的疊加，第二個域是錯誤界定符。 (1)錯誤標志 有兩種形式的錯誤標志： 主動錯誤標志，它由六個連續(xù)顯性位組成。 被動錯誤標志，它由六個

18、連續(xù)隱性位組成，它可由其它CAN控制器的顯性位改寫。 (2)錯誤界定 錯誤界定符由8個隱性位組成。傳送了錯誤標志以后，每一節(jié)點就發(fā)送一個隱性位，并一直監(jiān)視總線直到檢測出一個隱性位為止。然后就開始發(fā)送其余7個隱性位。 錯誤標志包括主動錯誤標志和被動錯誤標志兩種形式。 檢測到錯誤條件的“錯誤主動”控制單元通過發(fā)送主動錯誤標志以指示錯誤。 4過載幀 過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。接收器在電路尚未準備好或在間歇域期間檢測到一個“顯性”位時，會發(fā)送過載幀，以延遲數(shù)據(jù)的傳送。過載幀包括過載標志和過載界定符兩個域。5幀間空間 數(shù)據(jù)幀或遠程幀與其前面幀的隔離是通過幀間空間實

19、現(xiàn)的，無論其前面的幀為何類型。 所不同的是過載幀與錯誤幀之前沒有幀間空間，多個過載幀之間也不是由幀間空間隔離的。 幀間空間包括間歇域和總線空閑的域?？偩€空閑域的長度是任意的。只要總線被認定為空閑，等待發(fā)送信息的控制單元就會訪問總線。五、電控單元數(shù)據(jù)的收發(fā) 除了命令和請求信息外，汽車的一些基本狀態(tài)信息（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車輪轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度等）是大部分控制單元必須獲取的數(shù)據(jù)，控制單元采用廣播式向總線發(fā)送。如果在同一時刻所有控制單元都向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，將發(fā)生總線數(shù)據(jù)沖突，此時，CAN協(xié)議用標識符識別數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)的總線仲裁。 六、高速和低速CAN總線 CAN總線按數(shù)據(jù)傳輸速度分為為兩種，高速CAN總線和低速

20、CAN總線。高速CAN總線適用于速率為250 Kbit/s到1 Mbit/s，協(xié)議誕生之日起就存在。 低速CAN總線產(chǎn)生較晚，速率不超過125 Kbit/s。主要具有容錯功能，因此其協(xié)議在硬件和軟件上有所改進。 1.高速CAN總線 （1）高速CAN總線的信號高速CAN總線的差分電壓信號如圖4-10所示。CAN-H線上傳送的信號和CAN-L線上傳送信號的相位正好是相反的。電壓水平的數(shù)值如圖中所示，是標準化的。 （2）高速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 高速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器如圖4-11所示，其接收器為單一的差分放大器，電路簡單，如果出現(xiàn)故障，即時中斷通信，沒有容錯功能和診斷電路。 收發(fā)器判斷高速

21、CAN總線的電平及邏輯信號見表4-4。 以下7種情況中，只有兩種情況在物理層容錯范圍內(nèi)，其他幾種情況，網(wǎng)絡(luò)是不能運行的，并且各個電控單元之間也不可以實現(xiàn)通信： CAN-H線與地線短路，無法運行； CAN-H線與電源正極短路時，CAN-L線在物理層容錯范圍內(nèi)，差分放大器可以接受并放大信號，但數(shù)值變低，可以降級運行； CAN-L線與地線短路時，CANH線在物理層容錯范圍內(nèi)，差分放大器可以接受并放大信號，但數(shù)值變低，可以降級運行； CAN-L線與正極短路，無法運行； CAN-H線斷路，無法運行； CAN-L線斷路，無法運行； CAN-H線與CAN-L線短路，無法運行。 （3）高速CAN總線的休眠與喚

22、醒 高速CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)物理層將網(wǎng)絡(luò)活動信息告知Rx線，Rx線喚醒CAN控制器中的協(xié)議控制器，實現(xiàn)該過程只需要CAN線路接口有持續(xù)供電即可。當協(xié)議控制器被喚醒時，它將打斷網(wǎng)絡(luò)休眠，執(zhí)行蘇醒過程。 2.低速CAN總線 （1）低速CAN總線的信號 低速CAN總線的差分電壓信號如圖4-10所示，CAN-H線上傳送的信號和CAN-L線上傳送信號的相位雖然是相反的，但電壓水平的數(shù)值與高速CAN總線的電壓有區(qū)別。 （2）低速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器 低速CAN總線上節(jié)點的收發(fā)器如圖4-13所示，由差分信號放大器、CAN-H線信號放大器（同相放大器）、CAN-L線信號放大器（反相放大器）和故障邏輯電路組成

23、。 故障邏輯電路判斷總線的電平數(shù)值，可以用以下容錯功能，維持數(shù)據(jù)信號傳送。 低速CAN總線正常時，由差分信號放大器接受和放大總線信號，總線為雙線工作模式。 低速CAN-L線有故障（與地線或電源正極短路，斷路）時，故障邏輯電路接通CAN-H線信號放大器，使用CAN-H線信號，總線降級為單線工作模式。 低速CAN-H線有故障（與地線或電源正極短路，斷路）時，故障邏輯電路接通CAN-L線信號放大器，使用CAN-L線信號，總線降級為單線工作模式。 低速CAN-H線和CAN-L線相互短路時，故障邏輯電路將CAN-L自動切斷，接通CAN-H線信號放大器，使用CAN-H線信號，總線降級為單線工作模式。 （3

24、）低速CAN總線的休眠與喚醒 通過低速CAN總線系統(tǒng)物理層可以實現(xiàn)對CAN總線系統(tǒng)的休眠與喚醒的管理。如車輛解鎖、操作車內(nèi)電器等都可以喚醒低速CAN總線系統(tǒng)。關(guān)閉發(fā)動機、鎖住車門又可使低速CAN總線從覺醒狀態(tài)轉(zhuǎn)為休眠。第二節(jié) LIN總線系統(tǒng) 一、LIN總線概述 LIN是局域網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（Local Interconnect Network）的簡稱。LIN是用于汽車分布式電控系統(tǒng)的一種新型低成本串行通信總線，它是一種基于串行數(shù)據(jù)格式、主從結(jié)構(gòu)的單線12V的總線通信系統(tǒng)。 LIN總線的目標是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN 總線)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CAN 總線的帶寬

25、和多功能的場合，比如智能傳感器和主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信。 LIN總線是CAN總線網(wǎng)絡(luò)下的子系統(tǒng)。車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的。 LIN總線正逐漸發(fā)展成為低成本的串行通信的行業(yè)標準，降低了汽車車上電子系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)、使用和維護的費用。 LIN總線屬于汽車上的A級網(wǎng)絡(luò)。 為了實現(xiàn)CAN與LIN網(wǎng)絡(luò)之間的通信，在LIN主節(jié)點內(nèi)集成有“網(wǎng)關(guān)”電路，“網(wǎng)關(guān)”電路可將具有LIN標志符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAN的標志符，然后作為CAN數(shù)據(jù)在CAN網(wǎng)絡(luò)中傳送；反過來，“網(wǎng)關(guān)”電路又可將收到的具有CAN標志符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LIN標志符，然后作為在LIN數(shù)據(jù)在LIN

26、網(wǎng)絡(luò)中傳送。 LIN總線具有以下特征： 1單主/多從結(jié)構(gòu)，即單個主控制器/多個從屬控制器，無需總線仲裁機制。 2. 同步廣播式發(fā)送/接收方式，依靠標志符識別數(shù)據(jù)報文，共有64個標志符。 3. 節(jié)點數(shù)小于16個，總線可以由任意一個節(jié)點提供電源。 4基于常用的串行通信（USART/SCI）接口硬件，從節(jié)點可以由廉價的單片機開發(fā)。 5系統(tǒng)配置靈活、容易，不需要改變LIN節(jié)點上的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。 6從屬控制器節(jié)點可以實現(xiàn)自同步。 7保證延時和信號傳輸?shù)恼_性。 8單總線數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，依靠車身公用地線實現(xiàn)信號傳輸回路。 9數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到20 kbp/s 。 10故障節(jié)點的檢測功能

27、，數(shù)據(jù)累加和校驗及錯誤檢測功能。 二、LIN總線的組成 LIN總線系統(tǒng)由一個主控制器、若干從屬控制器和單根傳輸線組成。在LIN總線系統(tǒng)內(nèi)，單個的控制單元、傳感器及執(zhí)行元件都可看作LIN總線主控制單元的從控制單元。 傳感器內(nèi)集成有一個電子裝置，可將測量值變?yōu)閿?shù)字信號通過LIN總線傳送。 執(zhí)行元件都是智能型的電子或機電部件，這些部件通過LIN主控制單元發(fā)送的數(shù)字信號接受任務(wù)。LIN主控單元通過集成在的執(zhí)行元件內(nèi)的傳感器來獲知執(zhí)行元件的實際狀態(tài)，然后就進行規(guī)定狀態(tài)和實際狀態(tài)的數(shù)值比較，從而獲得相應(yīng)的控制信號數(shù)值，控制執(zhí)行元件的工作狀態(tài)。LIN總線的節(jié)點、主控制單元、從控制單元的特點如下：

28、1. LIN總線的節(jié)點結(jié)構(gòu) （1）協(xié)議控制器 LIN協(xié)議控制器可由單片機開發(fā)，利用串行異步通信接口與線路接口連接。單片機內(nèi)存LIN總線協(xié)議和相關(guān)軟件。節(jié)點的軟件和硬件不同可以形成主節(jié)點或從節(jié)點。 節(jié)點的主要功能：按串行異步通信的字符幀格式發(fā)送接收8位字節(jié)，構(gòu)成請求幀、接受響應(yīng)幀、發(fā)送幀等信號。 （2）線路接口。線路接口負責將LIN總線的信號翻譯成無干擾的Rx信號傳入LIN協(xié)議控制器，或相反地將協(xié)議控制器的發(fā)送信號進行翻譯傳入LIN總線。因此，這個部件有兩個重要作用，即翻譯和保護。在示波器上看到的LIN網(wǎng)絡(luò)線路電壓記錄如圖4-15所示。 3. LIN總線主控單元（主節(jié)點） 主控制單元連接在CAN

29、數(shù)據(jù)總線上，它執(zhí)行LIN的主要功能，其主要作用： 監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)傳遞的速率，發(fā)送信息標題。 主控制單元的軟件內(nèi)己經(jīng)設(shè)定了一個周期，這個周期用于決定何時將哪些信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線多少次。 主控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線與CAN總線之間起“翻譯”作用，它是LIN總線系統(tǒng)中唯一與CAN數(shù)據(jù)總線相連的控制單元。 通過LIN主控制單元進行LIN系統(tǒng)自診斷。 3. LIN總線從控單元（從節(jié)點） 接收、傳遞或忽略與從主控制系統(tǒng)接收到的信息標題相關(guān)的數(shù)據(jù)。 可以通過一個“叫醒”信號時，喚醒主系統(tǒng)。 檢查對所接收數(shù)據(jù)的檢查總量。 對所發(fā)送數(shù)據(jù)的檢查總量進行計算。 同主系統(tǒng)的同步字節(jié)保持一致。 只能按照主系統(tǒng)的要求同其他子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。 4.傳輸介質(zhì)： LIN總線的的傳輸介質(zhì)一般使用單獨的銅線，各節(jié)點的工作地線與車身金屬體公用地線可靠連接，構(gòu)成電路回路。在繪制LIN總線網(wǎng)絡(luò)圖時，各節(jié)點的工作地線一般沒有畫出。三、LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸 1. LIN總線的報文幀結(jié)構(gòu) LIN總線的一個報文幀如圖4-17 所示，是由一個主機節(jié)點發(fā)送的報文頭和一個主機或從機節(jié)點發(fā)送的響應(yīng)組成。 （1）字節(jié)場：LIN總線上的數(shù)據(jù)是以報文幀方式傳輸。LIN總線協(xié)議規(guī)定報文幀中的同步場、標識符場、數(shù)據(jù)場、校驗和場的格式都以字節(jié)場的格式。字節(jié)場的格式就是通常異步串行通信的串行數(shù)據(jù)格式。即每個字節(jié)場的長度是lO個位，如圖