lin總線技術(shù)分析

LIN總線：用于車體把握的總線標(biāo)準(zhǔn)1概述2LIN數(shù)據(jù)傳輸3LIN在汽車中的應(yīng)用2023/11/711概述LIN(LocalInterconnectNetwork)是一種低本錢的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)把握，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN總線)供給幫助功能。因此，LIN總線是一種幫助的總線網(wǎng)絡(luò)，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，比方智能傳感器和制動裝置之間的通訊。2023/11/72本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)是一種用于汽車中分布電子系統(tǒng)的新型低本錢串行通訊系統(tǒng)，它是現(xiàn)有汽車多重傳輸網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。LIN瞄準(zhǔn)一些低端應(yīng)用，在這些應(yīng)用中每個節(jié)點(diǎn)的通訊本錢都必需大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高帶寬和多功能。LIN相對于CAN的本錢節(jié)省主要是由于承受單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)本錢和無需在附屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。2023/11/73LIN實(shí)現(xiàn)了一種具有本錢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(SCI)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(diǎn)的時鐘同步。低端多路通訊的汽車標(biāo)準(zhǔn)不久前才消逝。承受這個標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商及其供給商能以特殊經(jīng)濟(jì)的方式創(chuàng)立、實(shí)現(xiàn)和處理簡潔的分層化多路復(fù)用系統(tǒng)。2023/11/74LIN總線本錢低的緣由LIN相對于CAN的本錢節(jié)省主要是由于承受單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實(shí)現(xiàn)本錢和無需在附屬節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。這些優(yōu)點(diǎn)是以較低的帶寬和受局限的單宿主總線訪問方法為代價(jià)的。2023/11/75LIN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造lin網(wǎng)絡(luò)由一個主節(jié)點(diǎn)和多個從節(jié)點(diǎn)組成。主節(jié)點(diǎn)主任務(wù)從任務(wù)主節(jié)點(diǎn)主任務(wù)從任務(wù)從節(jié)點(diǎn)1從任務(wù)從節(jié)點(diǎn)n從任務(wù)…2023/11/76除了宿主節(jié)點(diǎn)的命名之外，LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)設(shè)置的任何信息。我們可以在不要求其它附屬節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變硬件和軟件的狀況下向LIN中增加節(jié)點(diǎn)。2023/11/77LIN節(jié)點(diǎn)構(gòu)造LIN線路接口承受+UARTLINRXTXLIN節(jié)點(diǎn)通信媒介〔銅線〕LINUART集成在微把握器部件中Lin節(jié)點(diǎn)擁有線路接口〔LIN標(biāo)準(zhǔn)〕以便同其他LIN電控單元之間處理信息數(shù)據(jù)。還有一局部是協(xié)議把握器〔集成在微把握器中〕。2023/11/78通訊概念LIN包含一個宿主節(jié)點(diǎn)和一個或多個附屬節(jié)點(diǎn)。全部節(jié)點(diǎn)都包含一個被分解為發(fā)送和接收任務(wù)的附屬通訊任務(wù)，而宿主節(jié)點(diǎn)還包含一個附加的宿主發(fā)送任務(wù)。在實(shí)時LIN中，通訊總是由宿主任務(wù)發(fā)起的。宿主節(jié)點(diǎn)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(bào)頭。附屬任務(wù)在收到和過濾識別碼后被激活并開頭消息響應(yīng)的傳輸。響應(yīng)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(bào)頭和響應(yīng)局部組成一個消息幀。2023/11/79LIN總線是單線，通過從電池正極Vbat的端接電阻向?qū)Ь€或總線供電?？偩€收發(fā)器是ISO9141標(biāo)準(zhǔn)的一個增加實(shí)現(xiàn)。該總線可以承受兩個互補(bǔ)的規(guī)律電平：接近于地的電壓顯性值(dominantvalue)表示規(guī)律“0”，電壓接近于電池供電電壓的隱性值(recessivevalue)表示規(guī)律“1”。該總線的端接局部使用1k(在宿主節(jié)點(diǎn))和30k(在附屬節(jié)點(diǎn))的上拉電阻。附屬節(jié)點(diǎn)的端接電容通常為220pF。2023/11/710

如上文所述，LIN網(wǎng)絡(luò)基于主從節(jié)點(diǎn)構(gòu)架而形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。主節(jié)點(diǎn)需要向從節(jié)點(diǎn)發(fā)出周期性的檢測信號，檢測結(jié)果由從節(jié)點(diǎn)反響給主把握器。其中周期依據(jù)大事檢測的實(shí)時性要求而設(shè)定。

如圖二所示，LIN的信號由一個由主任務(wù)供給的標(biāo)頭〔Header〕和由從任務(wù)處理的響應(yīng)局部〔Response〕構(gòu)成。標(biāo)頭包含一個13位的同步間隔字段〔SynchBreakField〕、一個由主任務(wù)產(chǎn)生的同步字段〔SynchField〕，以及一個辨識字段〔IdentifierField〕。其中每一個字節(jié)字段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(wù)執(zhí)行的信號標(biāo)頭會依整個LIN叢集的進(jìn)度表準(zhǔn)備每個信號的傳輸時間，以確保數(shù)據(jù)傳輸確實(shí)定性及避免網(wǎng)絡(luò)超載的危急。在LIN網(wǎng)絡(luò)中只有主節(jié)點(diǎn)承受晶體振蕩器來為系統(tǒng)供給準(zhǔn)確的根本時鐘，此時鐘會嵌入上述的同步字段中，讓從任務(wù)能與主節(jié)點(diǎn)時序同步。LIN信號的響應(yīng)局部包含一個數(shù)據(jù)域位〔DataFiled〕，長度為2/4/8個字節(jié)，和一個長度為一個字節(jié)的驗(yàn)證字段〔ChecksumField〕。LIN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2023/11/711圖二LIN信號構(gòu)造示意圖2023/11/712

LIN總線中數(shù)據(jù)借助報(bào)文幀來傳輸，報(bào)文幀由報(bào)文頭和響應(yīng)組成。

報(bào)文頭只能由主機(jī)任務(wù)發(fā)送，它包括同步間隔場、同步場和標(biāo)識符場三個局部。同步間隔場為至少13個連續(xù)的顯性位〔低電平〕，它標(biāo)志著一個報(bào)文幀的開頭。其后為同步場，同步場規(guī)律值為0x55，從機(jī)節(jié)點(diǎn)利用同步場來實(shí)現(xiàn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)的同步。標(biāo)識符場緊跟在同步場之后，長度為一個字節(jié)。標(biāo)識符場中低6位為標(biāo)識符位，共可組成64個標(biāo)識符，其中60個用作一般報(bào)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(kuò)展用。標(biāo)識符后兩位為奇偶校驗(yàn)位。

標(biāo)識符指出當(dāng)前幀的內(nèi)容，從機(jī)節(jié)點(diǎn)據(jù)此來確定自己是否應(yīng)當(dāng)對當(dāng)前幀做出響應(yīng)、做出何種響應(yīng)。2.LIN數(shù)據(jù)傳輸2023/11/713響應(yīng)由從機(jī)任務(wù)發(fā)送，它由數(shù)據(jù)場和校驗(yàn)和場組成。數(shù)據(jù)場由報(bào)文幀所攜帶的數(shù)據(jù)組成，長度為一到八個字節(jié)。報(bào)文幀的最終為校驗(yàn)和場，長度為一字節(jié)，LIN1.3及其以前的標(biāo)準(zhǔn)版本中規(guī)定校驗(yàn)和場僅對數(shù)據(jù)場作校驗(yàn)，稱為傳統(tǒng)校驗(yàn)和，LIN2.0標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定校驗(yàn)和場校驗(yàn)范圍包括數(shù)據(jù)場和標(biāo)識符場，稱為增加校驗(yàn)和。一個完整的報(bào)文幀如以下圖。圖LIN報(bào)文幀2023/11/714LIN信息傳輸過程

LIN從機(jī)向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)示如以下圖，整個過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)展。從機(jī)向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)

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LIN主機(jī)向兩個或兩個以上的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)如以下圖，整個過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)展。主機(jī)向兩個或兩個以上的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)2023/11/716

從機(jī)和從機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)如以下圖，整個過程在主機(jī)的協(xié)調(diào)下進(jìn)展。從機(jī)和從機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)2023/11/7173LIN在汽車中的應(yīng)用現(xiàn)以車門LIN網(wǎng)絡(luò)為例介紹LIN總線設(shè)計(jì)的一般方法。車門把握LIN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造及其在車門上的布置如右圖所示，該網(wǎng)絡(luò)由主機(jī)節(jié)點(diǎn)、后視鏡從機(jī)節(jié)點(diǎn)、搖窗機(jī)從機(jī)節(jié)點(diǎn)、門鎖從機(jī)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。車門把握LIN網(wǎng)絡(luò)LIN總線系統(tǒng)實(shí)例1：車門2023/11/718主機(jī)節(jié)點(diǎn)采集本地各把握開關(guān)的狀態(tài)并承受CAN總線上的遠(yuǎn)程信息，據(jù)此產(chǎn)生把握指令，并將指令轉(zhuǎn)換為LIN報(bào)文幀通過LIN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相應(yīng)從機(jī)節(jié)點(diǎn)，從機(jī)節(jié)點(diǎn)接收到與自己相關(guān)的報(bào)文幀后對報(bào)文幀進(jìn)展拆封、解讀，然后依據(jù)獲得的指令把握相應(yīng)的執(zhí)行器動作，從而實(shí)現(xiàn)對車門各部件的把握。同時，在需要時從機(jī)節(jié)點(diǎn)分別將其把握部件所處狀態(tài)反響給主機(jī)節(jié)點(diǎn)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)再將該狀態(tài)信息通過指示燈或喇叭供給應(yīng)駕駛員或通過CAN總線發(fā)送給其他把握單元。主機(jī)節(jié)點(diǎn)也作為本LIN網(wǎng)絡(luò)與上層CAN網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)關(guān)。a.主機(jī)節(jié)點(diǎn)b.從機(jī)節(jié)點(diǎn)LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)CAN/LIN網(wǎng)關(guān)2023/11/719主機(jī)節(jié)點(diǎn)主要由把握器、電源、把握按鈕、LIN接口、CAN接口和指示燈幾局部組成。后視鏡從機(jī)節(jié)點(diǎn)主要由把握器、電源、LIN接口、執(zhí)行器驅(qū)動單元和執(zhí)行器如后視鏡調(diào)整電機(jī)、除霜加熱器等組成。a.主機(jī)節(jié)點(diǎn)b.從機(jī)節(jié)點(diǎn)CAN/LIN網(wǎng)關(guān)2023/11/720LIN總線系統(tǒng)實(shí)例：鏡子鏡子功能可被集成到一個或更多個LIN附屬節(jié)點(diǎn)上。這些功能包括：鏡子上下、進(jìn)出馬達(dá)把握；加熱；水坑燈；轉(zhuǎn)向燈；削減刺眼現(xiàn)象(電鍍彩色鏡，ECM)等。帶CAN接口和USART/增加USART的高性能8位把握器應(yīng)能滿足宿主節(jié)點(diǎn)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，附屬節(jié)點(diǎn)功能可由低性能8位把握器實(shí)現(xiàn)。2023/11/721LIN網(wǎng)絡(luò)在車鏡把握上的應(yīng)用2023/11/722LIN和系統(tǒng)要求那么LIN是如何滿足對低功耗、低系統(tǒng)本錢、功能增加甚至削減汽車總重量的要求呢？首先它可以便利地用軟件實(shí)現(xiàn)LIN協(xié)議，該協(xié)議不需要單片機(jī)賜予過多的硬件支持，通過使用一個簡潔的USART或增加型USART就可以實(shí)現(xiàn)。USART支持諸如自動波特率檢測等功能，這意味著在LIN應(yīng)用中可以使用一個簡潔的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的8位單片機(jī)。還有一個優(yōu)點(diǎn)就是LIN在協(xié)議層不需要簡潔的操作系統(tǒng)，不多的軟件開銷還使得設(shè)計(jì)人員能夠