带你搞懂LIN总线知识

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LIN总线定义

LIN (Local Interconnect Network，局部互联网络总线）是针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络。

LIN主要功能是为CAN总线网络提供辅助功能，在一些比如车身电子配件的地方（如车窗、后视镜、大灯、雨刮器等）就采用 LIN 总线。适

用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的应用。基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式，是UART中的一种特殊情况。

LIN总线特点

（1）LIN总线采用的是单线传输形式，总线电平一般为12V，传输速率最高限制为20kbps。由于物理层的限制，一个LIN网络最多可以连接16个节点，无需仲裁。

（2）对硬件要求简单，仅需UART/SCI 接口，辅以简单驱动程序便可实现 LIN 协议。

（3）LIN的一大优点是成本低，最大传输速率为20Kbps。建议的通信速率如下，低速2400bps，中速9600bps，高速19200bps。（bps全称为bit per second）

LIN的网络拓扑结构

（1）单主任务，多从任务；

（2）主节点（master）包含主任务和从任务；

（3）从节点（slave）只包含从任务；

（4）主任务（master）决定总线上的报文，从任务发送数据；

（5）LIN网络中的所有节点（包括主机节点）都具有从机任务，当接到主机任务的报文信息时，它们中的某一个要对报文做出响应。

LIN电平

（1）LIN 总线上具有“显性”和“隐性”两种互补的逻辑电平。显性电平（参考地电压）是逻辑 0，隐性电平（电源电压）是逻辑1。

（2）隐形电平和显性电平的收发时，通过预先设定压差范围来保证数据传输的稳定性。

（3）发送信号电压必须满足隐形电平>Vbat80%，发送信号电压必须满足显性电平20%。

（4）接收信号电压必须满足隐形电平>Vbat60%，发送信号电压必须满足显性电平40%。

LIN的帧结构

LIN总线的一帧主要由两部分组成，即报文头（Header）和报文响应（Response）。

其中，报文头是由一个主机节点的主任务发出的，而报文响应（以下简称响应）是由一个主机节点或从机节点的从机任务发出的。

报文头由同步间隔场（最小13个显性位）、同步场（1个字节：0x55）、PID场（1个字节）三部分组成；响应由1-8个字节的数据场、校验和场（1个字节）所组成。

报文头和响应之间有一个帧内空间分隔，最小空间为0，总共11个字节。

同步间隔段

同步间隔段由同步间隔(Break)和同步间隔段间隔符(Break Delimiter)构成：

   1、同步间隔是至少持续13位的显性电平，同步间隔段是一帧开始的标志，由主节点发出；

   2、 同步间隔段间隔符是至少持续1位的隐性电平。

   3、 同步间隔场是唯一一个不符合UART格式的场。

   4、从节点需要检测到至少连续11个显性位才认为是间隔信号。

同步段

    1、同步段由1位起始位显性+8位data bit + 1位停止位隐性组成。

    2、在LIN帧中，数据传输都是先发送LSB(least significan bit)，最后发送MSB（Most Significant Bit， 最高有效位）；

    3、LIN同步以下降沿位判断标志，采用字节0x55（二进制为 01010101b），确保所有从节点使用与主节点相同的波特率发送和接收数据。

受保护段（PID）

受保护ID段的前6位叫作帧ID（Frame ID），加上两个奇偶校验位后称作为受保护ID。

LIN2.0及以上协议，都使用的是PID。

帧ID的范围在0x00~0x3F之间，共64个（ID:60-61为诊断ID，ID:62-63为预留），奇偶校验位的校验公式如下：

数据段

数据场长度1到8个字节；

低字节先发，低位先发；

如果某信号长度超过1个字节采用低位在前的方式发送（小端模式）。

校验和段

校验和段是对帧中所传输的内容进行校验。校验和分为标准型校验和及增强型校验和。

例如：采用标准型校验和，Data1 = 0x4A，Data2 = 0x55，Data3 = 0x93，Data4 = 0xE5，计算方法如下：

LIN总线波形

LIN调度表

（1）调度表负责调度网络各帧发送的顺序：

   为每条帧分配发送间隙；

   发送间隙：帧可以被发送的时间；

   不同帧的发送间隙可能不同。

（2）调度表在网络系统设计阶段确定，即在LDF文件里指定。

（3）主任务可以拥有多个调度表，并在不同的调度之间切换。

LIN的解析

发送 PID:0X28    Data（0-7）：0xFF 0x28  0xFF  0xFF 0xFF  0xFF 0xFF  0xFF

示波器解析LIN的数据：

示波器解析LIN的发送周期：

示波器解析LIN的发送波特率（19200bps）：

数据大小端传输方式

小端模式也称为intel格式

大端模式也称为motorola格式

从图中可以看出，每行表示一个字节的8个位，从右到左依次是bit0, bit1...bit7. 一共有8行，从上到下依次是byte0, byte1...byte7.共64个bit（bit位序从byte0到byte7依次递增排序）。

无论用的Motorola，还是Intel格式，只在单个信号跨字节时解析才有区别。

LIN节点同步机制

硬同步

LIn节点在通信之前都是不同步的；

为了降低成本，从节点一般不使用晶振，而是RC振荡器；

单线传输，也不使用时钟线；

当没有数据传输时，总线处于隐形状态；

为了保证数据一致性，有效数据传输之前必须进行同步。

同步间隔场：

同步场：

一个字节，结构固定：0x55，用于同步；检测5个下降沿：Tbit=（T1-T0）/8

重同步

使用异步传输方法

基于UART/SCI的通信格式，发送一个字节需要10个位时间（Tbit）。

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