LIN(Local Interconnect Network)總線技術(shù)介紹

LIN協(xié)會(huì)創(chuàng)建于1998年末，最初的發(fā)起人為五家汽車制造商，一家軟件工具制造商以及一家半導(dǎo)體廠商。該協(xié)會(huì)將主要目的集中在定義一套開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)車輛中低成本的內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN, local interconnect networks)，這些地方無(wú)論是帶寬還是復(fù)雜性都不必要用到CAN網(wǎng)絡(luò)。LIN標(biāo)準(zhǔn)包括了傳輸協(xié)議的定義、傳輸媒質(zhì)、開(kāi)發(fā)工具間的接口、以及和軟件應(yīng)用程序間的接口。LIN提升了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性，并且無(wú)論從硬件還是軟件角度而言，都為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)提供了相互操作性，并可預(yù)見(jiàn)獲得更好的EMC(電磁兼容)特性。

LIN補(bǔ)充了當(dāng)前的車輛內(nèi)部多重網(wǎng)絡(luò)，并且為實(shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)提供了條件，這可以有助于車輛獲得更好的性能并降低成本。LIN協(xié)議致力于滿足分布式系統(tǒng)中快速增長(zhǎng)的對(duì)軟件的復(fù)雜性、可實(shí)現(xiàn)性、可維護(hù)性所提出的要求，它將通過(guò)提供一系列高度自動(dòng)化的工具鏈來(lái)滿足這一要求。

LIN總線的主要特性為：

*單主站以及多從站概念;

*基于常用的UART/SCI硬件接口，以及相應(yīng)的軟件，或作為純粹的狀態(tài)機(jī)，從而保證較低的成本; *從節(jié)點(diǎn)中無(wú)須石英或陶瓷振蕩器就可以實(shí)現(xiàn)自同步;

*信號(hào)傳輸實(shí)體確定，在增強(qiáng)系統(tǒng)中可以計(jì)算信號(hào)的傳播(propagation)時(shí)間;

*信號(hào)基于應(yīng)用交互層。

LIN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，媒體訪問(wèn)由主節(jié)點(diǎn)控制--從節(jié)點(diǎn)中不必有仲裁或沖突管理?？梢员ＷC最差狀態(tài)下的信號(hào)傳輸延遲時(shí)間。

LIN物理層

總線驅(qū)動(dòng)/接收器的定義遵循ISO 9141單線標(biāo)準(zhǔn)，并帶有一些增強(qiáng)性能?？偩€為單線傳輸，與總線通過(guò)終端電阻由電池正極節(jié)點(diǎn)(VBAT)提供。總線收發(fā)器采用增強(qiáng)型的ISO 9141實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。總線可以取兩個(gè)互補(bǔ)的邏輯值：主控值其電壓接近于接地端，代表邏輯值0，退讓值其電壓與電池電壓接近，代表邏輯值1。

總線采用上拉電阻作為終端，主節(jié)點(diǎn)的上拉電阻為1kOhm，從節(jié)點(diǎn)的上拉電阻為30kOhm。電阻需串聯(lián)一個(gè)二極管以防止由于本地電源泄漏對(duì)總線產(chǎn)生的干擾。從節(jié)點(diǎn)的終端電容通常值為 CSlave= 220pF，主節(jié)點(diǎn)的電容要更高以使整個(gè)總線的電容小于從節(jié)點(diǎn)的值。

由于采用單線媒質(zhì)傳輸，最大的傳輸波特率被限定在20kbit/s以內(nèi)。該值為從滿足信號(hào)同步而不產(chǎn)生沖突的最高值，到為滿足電磁兼容性要求而要達(dá)到的傳輸最低值之間的實(shí)驗(yàn)中間值。最小的傳輸波特率為1kbit/s--這有助于避免在實(shí)際中產(chǎn)生超時(shí)沖突。

LIN協(xié)議

通過(guò)LIN總線傳輸?shù)膶?shí)體為幀。一個(gè)報(bào)文幀由幀頭以及回應(yīng)(數(shù)據(jù))部分組成。在一個(gè)激活的LIN 網(wǎng)絡(luò)中，通訊通常由主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)，主節(jié)點(diǎn)任務(wù)發(fā)送包含有同步間隙的報(bào)文頭，同步字節(jié)以及報(bào)文標(biāo)志符(ID)。一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的任務(wù)通過(guò)接收并過(guò)濾標(biāo)志符被激活，并啟動(dòng)回應(yīng)報(bào)文的傳送。回應(yīng)中包含了1到8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)以及一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼。

傳輸一幀所花費(fèi)的總的時(shí)間是發(fā)送每個(gè)字節(jié)所用的時(shí)間，加上從節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)間隙，再加上傳輸每個(gè)字節(jié)的間隙時(shí)間(inter-byte space)。字節(jié)間隙是指發(fā)送完前一個(gè)字節(jié)的停止位后到發(fā)送下一個(gè)字節(jié)的啟動(dòng)位之間的時(shí)間。

幀內(nèi)部間隔(inter-frame space)是從上一幀發(fā)送完畢后到下一幀啟動(dòng)發(fā)送間的時(shí)間間隔。

幀的結(jié)構(gòu)如圖1所示。幀由幀間間隔以及接下來(lái)的4到11個(gè)字節(jié)域組成。

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圖1：幀結(jié)構(gòu)

信號(hào)在幀的數(shù)據(jù)域中傳送。多個(gè)信號(hào)可以打包在一個(gè)幀中傳送，只要這些信號(hào)不彼此重疊即可。

每個(gè)信號(hào)只有一個(gè)明確的傳輸者，例如，通常由一簇(cluster)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)來(lái)寫，0、1或多個(gè)節(jié)點(diǎn)訂閱該信號(hào)。

LIN協(xié)議的核心特性是使用進(jìn)度表(schedule table)。進(jìn)度表有助于保證總線不出現(xiàn)過(guò)載的情況，他們同樣是保證信號(hào)定期傳輸?shù)暮诵慕M件。

在一組LIN節(jié)點(diǎn)中只有主節(jié)點(diǎn)任務(wù)才可以啟動(dòng)通訊保證了行為的確定性。主節(jié)點(diǎn)有責(zé)任保證與操作模式相關(guān)的所有幀都必須分配了足夠長(zhǎng)的傳輸時(shí)間。

LIN應(yīng)用

采用LIN可實(shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分級(jí)，從而成為車輛制造商提供更高的質(zhì)量及更低成本的重要因素。它可以為工業(yè)領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)提供最好的實(shí)現(xiàn)方式：抽象及更好的組合能力。LIN可以簡(jiǎn)化很多現(xiàn)有的低端復(fù)合解決方案，并且可以降低車輛電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)及后勤成本。

采用配備LIN的轎車生產(chǎn)線正在快速增長(zhǎng)，而下一代轎車雄心勃勃的計(jì)劃也許是LIN成功的最好證明。簡(jiǎn)捷而完整的LIN規(guī)范包含了完整的網(wǎng)絡(luò)概念，極高的自動(dòng)化程度已經(jīng)使LIN和CAN成為了車內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)的主干。一部分市場(chǎng)增長(zhǎng)甚至出現(xiàn)在車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部分減少的地方。

2003年發(fā)布的LIN 2.0規(guī)范增強(qiáng)了組件在不同車輛生產(chǎn)廠商間的通用性，并且通過(guò)引入節(jié)點(diǎn)能力描述文件(Node Capability Description File)增強(qiáng)了自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力，同時(shí)還對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)中的相同LIN設(shè)備定義了重配置機(jī)制。

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