lin總線技術分析

1、1LIN總線：用于車體控制的總線標準總線：用于車體控制的總線標準v1 概述v2 LIN數(shù)據(jù)傳輸v3 LIN在汽車中的應用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，用于實現(xiàn)汽車中的分成本的串行通訊網(wǎng)絡，用于實現(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 的目標是為現(xiàn)有汽的目標是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡車網(wǎng)絡(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，在不需要總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡，在不需要 CAN 總線的帶寬和多功能的場合，比如智能總線的帶寬和多功能的

2、場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊。傳感器和制動裝置之間的通訊。2022-7-423v本地互連網(wǎng)絡(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)絡的補充。補充。LIN瞄準一些低端應用，在這些應用中每個節(jié)點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現(xiàn)成本和無需在從屬節(jié)點中使用石英或陶瓷諧振器。 2022-7-434vLIN實現(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)定時間基的節(jié)點的時鐘同步。低端多路通訊的汽車標準不久前才出現(xiàn)。采用這個標準，汽車制造商及其供應商能以非常經(jīng)濟的方式創(chuàng)建、實現(xiàn)和處理復雜的分層化多路復用系統(tǒng)。 2022-7-445LIN總線成本低的原因vLIN相對于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現(xiàn)成本和無需在從屬節(jié)點中使用石英或陶瓷諧振器。這些優(yōu)點是以較低的帶寬和受局限的單宿主總線訪問方法為代價的。 2022-7-456LIN網(wǎng)絡的結構網(wǎng)絡的結構vlin網(wǎng)絡由一個主節(jié)點和多個從節(jié)點組成。主節(jié)點主任務從任務主節(jié)點主任務從任務從節(jié)點1從任務從節(jié)點n從任務2022-

4、7-467v除了宿主節(jié)點的命名之外，LIN網(wǎng)絡中的節(jié)點不使用有關系統(tǒng)設置的任何信息。我們可以在不要求其它從屬節(jié)點改變硬件和軟件的情況下向LIN 中增加節(jié)點。 2022-7-478LIN節(jié)點結構LIN線路接口采用+UARTLINRXTXLIN節(jié)點通信媒介（銅線）LINUART集成在微控制器部件中Lin節(jié)點擁有線路接口（LIN標準）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包含一個宿主節(jié)點和一個或多個從屬節(jié)點。所有節(jié)點都包含一個被分解為發(fā)送和接收任務的從屬通訊任務，而宿主節(jié)點還包含一個附加的宿主發(fā)送任務。在實時

5、LIN中，通訊總是由宿主任務發(fā)起的。v宿主節(jié)點發(fā)送一個包含同步中斷、同步字節(jié)和消息識別碼的消息報頭。從屬任務在收到和過濾識別碼后被激活并開始消息響應的傳輸。響應包含兩個、四個或八個數(shù)據(jù)字節(jié)和一個檢查和(checksum)字節(jié)。報頭和響應部分組成一個消息幀。 2022-7-4910vLIN總線是單線，通過從電池正極Vbat的端接電阻向導線或總線供電?？偩€收發(fā)器是ISO 9141標準的一個增強實現(xiàn)。該總線可以采用兩個互補的邏輯電平：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)和30k(在從屬節(jié)點)的上拉電阻。從屬節(jié)點的端接電容通常為220pF。2022-7-41011 如上文所述，LIN網(wǎng)絡基于主從節(jié)點構架而形成網(wǎng)絡拓撲結構。主節(jié)點需要向從節(jié)點發(fā)出周期性的檢測信號，檢測結果由從節(jié)點反饋給主控制器。其中周期根據(jù)事件檢測的實時性要求而設定。 如圖二所示，LIN的信號由一個由主任務提供的標頭（Header）和由從任務處理的響應部分（Response）構成。標頭包含一個13位的同步間隔字段（Synch Break Field）、一個由主任務產(chǎn)生的同步字段（Synch Field），以及一個辨識字段（Identifier Field）。其中每一個字節(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”。由主任務執(zhí)行的信號標頭會依整個LIN叢集的進度表決定每個信號的傳輸時間，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性及避 免網(wǎng)絡超載的危險。在LIN網(wǎng)絡中只有主節(jié)點采用晶體振蕩器來為系統(tǒng)提供精確的基本時鐘，此時鐘會嵌入上述的同步字段中，讓從任務能與主節(jié)點時序同步。LIN信號的響應部分包含一個數(shù)據(jù)域位（Data Filed），長度為2 / 4 / 8個字節(jié)，和一個長度為一個字節(jié)的驗證字段（Checksum Field）。 LIN網(wǎng)絡架構網(wǎng)絡架構 2022-7-41112圖二圖二LIN信號結構示意圖信號結構示意圖2022-7-41213 LIN總線中數(shù)據(jù)

8、借助報文幀來傳輸，報文幀由報文頭和響應組成。 報文頭只能由主機任務發(fā)送，它包括同步間隔場、同步場和標識符場三個部分。同步間隔場為至少13個連續(xù)的顯性位（低電平），它標志著一個報文幀的開始。其后為同步場，同步場邏輯值為0 x55，從機節(jié)點利用同步場來實現(xiàn)與主機節(jié)點的同步。標識符場緊跟在同步場之后，長度為一個字節(jié)。標識符場中低6位為標識符位，共可組成64個標識符，其中60個用作一般報文傳輸、兩個用作診斷幀、一個用作用戶定義幀、一個留作LIN擴展用。標識符后兩位為奇偶校驗位。 標識符指出當前幀的內(nèi)容，從機節(jié)點據(jù)此來確定自己是否應該對當前幀做出響應、做出何種響應。2.LIN數(shù)據(jù)傳輸2022-7-413

9、14 響應由從機任務發(fā)送，它由數(shù)據(jù)場和校驗和場組成。數(shù)據(jù)場由報文幀所攜帶的數(shù)據(jù)組成，長度為一到八個字節(jié)。報文幀的最后為校驗和場，長度為一字節(jié)，LIN1.3及其以前的規(guī)范版本中規(guī)定校驗和場僅對數(shù)據(jù)場作校驗，稱為傳統(tǒng)校驗和，LIN2.0規(guī)范中規(guī)定校驗和場校驗范圍包括數(shù)據(jù)場和標識符場，稱為增強校驗和。 一個完整的報文幀如圖所示。圖 LIN報文幀 2022-7-41415 LIN信息傳輸過程信息傳輸過程 LIN從機向主機傳輸數(shù)據(jù)示如圖所示，整個過程在主機的協(xié)調(diào)下進行。從機向主機傳輸數(shù)據(jù) 2022-7-41516 LIN主機向兩個或兩個以上的從機發(fā)送數(shù)據(jù)如圖所示，整個過程在主機的協(xié)調(diào)下進行。主機向兩個或

10、兩個以上的從機發(fā)送數(shù)據(jù)2022-7-41617 從機和從機之間傳輸數(shù)據(jù)如圖所示，整個過程在主機的協(xié)調(diào)下進行。從機和從機之間傳輸數(shù)據(jù)2022-7-417183 LIN在汽車中的應用v現(xiàn)以車門LIN網(wǎng)絡為例介紹LIN總線設計的一般方法。v車門控制LIN網(wǎng)絡的結構及其在車門上的布置如右圖所示，該網(wǎng)絡由主機節(jié)點、后視鏡從機節(jié)點、搖窗機從機節(jié)點、門鎖從機節(jié)點構成。 車門控制LIN網(wǎng)絡2022-7-41819v主機節(jié)點采集本地各控制開關的狀態(tài)并接受CAN總線上的遠程信息，據(jù)此產(chǎn)生控制指令，并將指令轉換為LIN報文幀通過LIN網(wǎng)絡發(fā)送給相應從機節(jié)點，從機節(jié)點接收到與自己相關的報文幀后對報文幀進行拆封、解讀，

11、然后根據(jù)獲得的指令控制相應的執(zhí)行器動作，從而實現(xiàn)對車門各部件的控制。同時，在需要時從機節(jié)點分別將其控制部件所處狀態(tài)反饋給主機節(jié)點，主機節(jié)點再將該狀態(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。主機節(jié)點也作為本LIN網(wǎng)絡與上層CAN網(wǎng)絡連接的網(wǎng)關。 a.主機節(jié)點 b.從機節(jié)點 LIN主機節(jié)點和從機節(jié)點 CAN/LIN網(wǎng)關2022-7-41920 主機節(jié)點主要由控制器、電源、控制按鈕、LIN接口、CAN接口和指示燈幾部分組成。v后視鏡從機節(jié)點主要由控制器、電源、LIN接口、執(zhí)行器驅動單元和執(zhí)行器如后視鏡調(diào)整電機、除霜加熱器等組成。a.主機節(jié)點 b.從機節(jié)點 CAN/LIN網(wǎng)

12、關2022-7-42021LIN總線系統(tǒng)實例：鏡子總線系統(tǒng)實例：鏡子v鏡子功能可被集成到一個或更多個LIN從屬節(jié)點上。這些功能包括：鏡子上下、進出馬達控制；加熱；水坑燈；轉向燈；減少刺眼現(xiàn)象(電鍍彩色鏡，ECM)等。v帶CAN接口和USART/增強USART的高性能8位控制器應能滿足宿主節(jié)點的需求。存儲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。在這個例子中，從屬節(jié)點功能可由低性能8位控制器實現(xiàn)。2022-7-42122LIN網(wǎng)絡在車鏡控制上的應用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現(xiàn)LIN協(xié)議，該協(xié)議不需要單片機給予過多的硬件支持，通過使用一個簡單的USART或增強型USART就可以實現(xiàn)。USART支持諸如自動波特率檢測等功能，這意味著在LIN應用中可以使用一個簡單的質優(yōu)價廉的8位單片機。還有一個優(yōu)點就是LIN在協(xié)議層不需要復雜的操作系統(tǒng)，不多的軟件開銷還使得設計人