0.0基礎(chǔ)知識(shí)

LIN的全稱為L(zhǎng)ocal Interconnect Network。LIN主要功能是為CAN總線網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能，應(yīng)用場(chǎng)合有智能傳感節(jié)點(diǎn)、自動(dòng)車窗節(jié)點(diǎn)等。

1.0硬件

1.1特點(diǎn)

1.采用單主多從的組網(wǎng)方式，無(wú)CAN總線那樣的仲裁機(jī)制，最多可連接16個(gè)節(jié)點(diǎn)（1主15從）。

2.對(duì)硬件要求簡(jiǎn)單，僅需UART/SCI 接口，輔以簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)程序便可實(shí)現(xiàn) LIN 協(xié)議。故幾乎所有的MCU均支持LIN。

3.不需要單獨(dú)的晶振，便能完成主、從節(jié)點(diǎn)的同步，硬件成本大幅降低。

4.僅使用一根信號(hào)線便可完成信息的傳輸，即所謂的 單總線設(shè)備 。

5.傳輸速率最高可達(dá)20Kbps，符合A類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，滿足車身控制需要。

6.LIN 網(wǎng)絡(luò)中新節(jié)點(diǎn)的加入，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其他原有節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)不會(huì)造成影響。

1.2LIN網(wǎng)絡(luò)主從節(jié)點(diǎn)的功能

LIN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)任務(wù)分為主機(jī)任務(wù)和從機(jī)任務(wù)兩類。其中，主機(jī)任務(wù)只在主機(jī)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，而從機(jī)任務(wù)在主機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)上均可運(yùn)行。也就是說(shuō)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)任務(wù)和從機(jī)任務(wù)。

A.主機(jī)任務(wù)主要執(zhí)行以下功能：

• 1.定義總線上的 通信速率 。
• 2.發(fā)送 報(bào)文幀頭 ，包含同步間隔場(chǎng)、同步場(chǎng)和標(biāo)識(shí)符場(chǎng)三個(gè)部分。
• 3.監(jiān)控總線通信，通過(guò) 校驗(yàn)和確定數(shù)據(jù)正確性與否 。
• 4. 使從機(jī)進(jìn)入喚醒或睡眠狀態(tài) ，并響應(yīng)從機(jī)的喚醒要求。

B.從機(jī)任務(wù)既可運(yùn)行于主機(jī)又可運(yùn)行于從機(jī)，它主要完成以下功能：

• 1.等待主機(jī)任務(wù)發(fā)送的同步間隔，使從機(jī)與主機(jī)于同步場(chǎng)中獲得同步。
• 2.分析標(biāo)識(shí)符場(chǎng)，若與自己相關(guān)，則接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，若與自己無(wú)關(guān)則什么都不做。
• 3.檢查和發(fā)送校驗(yàn)和。
• 4.接受主機(jī)任務(wù)的喚醒和睡眠請(qǐng)求。

2.0軟件

2.1顯隱性

LIN 總線上具有“顯性”和“隱性”兩種互補(bǔ)的邏輯電平。

其中，顯性電平（參考地電壓）是邏輯 0，隱性電平（電源電壓）是邏輯1。

2.2LIN報(bào)文的幀結(jié)構(gòu)

LIN總線的一幀主要由兩部分組成，即 報(bào)文頭（Header）和報(bào)文響應(yīng)（Response） 。

報(bào)文頭是由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)發(fā)出的，而 報(bào)文響應(yīng)（以下簡(jiǎn)稱響應(yīng)） 是由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)發(fā)出的。

其中報(bào)文頭由 同步間隔場(chǎng) （最小13個(gè)顯性位）、 同步場(chǎng) （1個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)不變，0x55）、和 標(biāo)識(shí)符PID場(chǎng) （1個(gè)字節(jié)）三部分組成；

報(bào)文響應(yīng)由2/4/8個(gè)字節(jié)的 數(shù)據(jù)場(chǎng) 、 校驗(yàn)和場(chǎng) （1個(gè)字節(jié)）所組成。

報(bào)文頭和響應(yīng)之間有一個(gè) 幀內(nèi)空間分隔 ，最小空間為0。

2.3字符場(chǎng)格式

LIN 的字節(jié)場(chǎng)格式就是通常的“ SCI ”或“ UART ”串行數(shù)據(jù)格式(N81編碼)。即每個(gè)字節(jié)場(chǎng)的長(zhǎng)度是10個(gè)位定時(shí)(BIT TIME)： 1bit起始位＋8bits數(shù)據(jù)位＋1bit停止位 。

起始位(START BIT) 是一個(gè)“顯性”位，它標(biāo)志著字節(jié)場(chǎng)的開(kāi)始。

接著是8個(gè)數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低位。

停止位(STOP BIT) 是一個(gè)“隱性”位，它標(biāo)志著字節(jié)場(chǎng)的結(jié)束。LIN報(bào)文幀中的同步場(chǎng)、標(biāo)識(shí)符場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、校驗(yàn)和場(chǎng)的格式都符合上述字節(jié)場(chǎng)的格式。

2.4間隔場(chǎng)

間隔場(chǎng)是唯一一個(gè)不符合字節(jié)場(chǎng)格式的場(chǎng)。 從節(jié)點(diǎn)需要檢測(cè)到至少連續(xù)11個(gè)顯性位才認(rèn)為是間隔信號(hào)。

2.5同步場(chǎng)

一個(gè)字節(jié)，即0x55。

2.6LIN的被保護(hù)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)（PID場(chǎng)）

PID場(chǎng)定義了 報(bào)文的內(nèi)容和長(zhǎng)度 。

如圖，PID場(chǎng)分為6個(gè)標(biāo)識(shí)符位和2個(gè)ID奇偶校驗(yàn)位。

6個(gè)標(biāo)識(shí)符位我們稱之為ID 。如果加上2個(gè)奇偶校驗(yàn)位就變成PID了，即Protected ID。

6個(gè)標(biāo)識(shí)符位中，標(biāo)識(shí)符后兩位為 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度控制位 。

總的來(lái)看，ID的范圍是0-0x3F。

注意是ID，不是PID，要區(qū)分開(kāi)。

上圖中的ID4和ID5為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度控制位（ID4是低位）。

• 值為00或10時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為2個(gè)字節(jié)。
• 值為01時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)。
• 值為11時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)。

P0和P1為奇偶校驗(yàn)位。

2.7數(shù)據(jù)場(chǎng)

數(shù)據(jù)場(chǎng)主要需注意每個(gè)字節(jié)先傳輸?shù)氖亲畹臀弧＜慈绻骋恍盘?hào)長(zhǎng)度超過(guò)1個(gè)字節(jié)，采用低位在前的方式發(fā)送（小端）。

2.8校驗(yàn)和場(chǎng)（checksum）

校驗(yàn)和場(chǎng) 是數(shù)據(jù)場(chǎng)所有字節(jié)的和的反碼 。所有 數(shù)據(jù)字節(jié)的和的補(bǔ)碼，與校驗(yàn)和字節(jié)相加所得的和必須是0xFF 。

下圖是一些LIN總線數(shù)據(jù)，以最后一組為例，2個(gè)0xFF之和為0x1FE，處理后仍然為0xFF。故8個(gè)0xFF加和之后仍為0xFF，取反碼為0x00。

3.0形象理解

總線原理：

物理上就一根線，關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)都接上，有且僅有一個(gè)主設(shè)備，N多從設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要通信的內(nèi)容都事先編號(hào)號(hào)。

這就好比大家開(kāi)晚會(huì)，話筒就一個(gè)，主持人一個(gè)，N個(gè)嘉賓，每人的話題都有一個(gè)編號(hào)。

表達(dá)順序是這樣的，

晚會(huì)開(kāi)始前，大家睡覺(jué)的睡覺(jué)，閑的閑

1 主持人，把話筒對(duì)著大鼓，敲-停-, 敲-停-, … 敲-停-

這樣大家都被吵醒了，晚會(huì)開(kāi)始了

晚會(huì)都是談話內(nèi)容，都是下面步驟的重復(fù)

• t1 主持人把話筒同音閉了一會(huì)，－－LIN總線的Break
• t2 主持人試了試話題，呼呼呼呼－－LIN總線的同期
• t3 主持人說(shuō)，下面是由 PID編號(hào)的人講話－－LIN總線的PID
• t4 有PID的人，就開(kāi)始說(shuō)了 D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7 －－LIN總線的數(shù)據(jù)
• t5 有PID的人，接著說(shuō)了就這樣了－－LIN總線的 CRC

就這樣重復(fù)了多次之后，主持人

• e1 主持人把話筒同音閉了一會(huì)，－－LIN總線的Break
• e2 主持人試了試話題，呼呼呼呼－－LIN總線的同期
• e3 主持人說(shuō)，下面是由 PID編號(hào)是睡眠的人講話（就他自己）－－LIN總線的PID
• e4 有PID的人，就開(kāi)始說(shuō)了 Go to sleep －－LIN總線的數(shù)據(jù)，最多8個(gè)Byte
• e5 有PID的人，接著說(shuō)了就這樣了－－LIN總線的 CRC

就這樣，晚會(huì)結(jié)束了，大家睡覺(jué)的睡覺(jué) 休息的休息

搞笑的結(jié)束了，稍微來(lái)點(diǎn)關(guān)鍵詞

• . 物理上就一根線，多節(jié)點(diǎn)送信，又沒(méi)有沖突檢測(cè)，怎么辦，主設(shè)備調(diào)度啊
• . 速度怎么樣，和CAN相比，十幾kbps不算高，不過(guò)連接上的設(shè)備就那么大信息量，正好啦
• . 價(jià)額怎么樣，便宜啊，一個(gè)物理tranceiver，一個(gè)帶UART的CPU，再來(lái)的點(diǎn)軟件，搞定了
• . 安全系數(shù)怎么樣，PID帶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)帶CRC校驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，報(bào)告
• . 擴(kuò)展性怎么樣，用兩個(gè)特定的PID，做數(shù)據(jù)鏈路層，創(chuàng)送上層的大包TP層，
• TP層上面在支持個(gè)診斷功能，能做些其他事情了
• . 各版本兼容性怎么樣，主設(shè)備版本高，就能管理協(xié)調(diào)好
• 反之，從設(shè)備版本高，有些浪費(fèi)