LIN总线

以下内容为自学笔记

LIN总线

主要目的

LIN总线的主要目的在于提供一种低成本的车用总线，从而形成对CAN总线的补充。

LIN与CAN对比

LIN总线的主要特点

①串行通信，线间干扰小，节约线束，传输距离长；
②单线传输，总线电压12V；
③最高速率20kbit/s，满足车身大部分应用的需求；
④单主多从结构，不存在冲突，无需仲裁；
⑤基于通用UART/SCI的低成本接口硬件；
⑥利用报头中的同步场实现同步，无需晶振或陶瓷振荡器，大幅度降低成本；
⑦可计算信号传输的延迟时间；
⑧可灵活的增加或减少节点；
⑨一根线最多可连接16个节点；
⑩支持多报文传输（基于ISO15765-2的传输层规范）、支持诊断功能（ISO14299的诊断服务）。

LIN网络拓扑结构

一个LIN网络由一个主任务，若干个从任务组成；主节点既有主任务又有从任务；从节点只包含从任务；主任务负责决定总线上的报文，从任务提供每一帧的数据。

数据链路层

LIN报文帧

LIN总线上可以传输两类数据
信号报文：信号位于帧的数据场中，以数字或者数组形式出现，同一种信号在相同ID的报文数据场中的位置总是固定的。
诊断报文：由两个保留ID来传输，用来传输节点的诊断信息

帧结构

字节间隔：位于每个字节之间
响应间隔：位于报头与响应之间
①字节场（数据场中一个字节的数据）

基于SCI的通信格式，一共10个位时间（T_bit）（1个起始位+8位数据+1个结束位）
②间隔场

一共14位（13个显性位+1个隐性位（间隔界定符））
③同步场

注意数据是从低位开始发送的
④标识符场

共10位，除去起始位、结束位后，一个字节数据中前6位是标识符场，后2位是奇偶校验符，故帧的ID范围为0~2^6-1，及0到63，
P0：ID0、1、2、4位相异或
P1：ID1、3、4、5位相异或
⑥数据场

从最低字节的最低位依次发送
⑦校验和场

用于校验接收的数据是否正确，
经典校验：仅校验数据场
增强校验：校验标识符场与数据场内容
注：标识符为0x3C（60）和0x3D（61）的帧只能使用经典校验
具体操作如下图所示

帧长度

帧类型

分为：无条件帧、事件触发帧、保留帧、零星帧、诊断帧
①无条件帧

②事件触发帧（从节点发送）

标识符：0~59(0x3B)
事件触发帧必须有一个独立的ID，该ID可以与多个普通帧相关联

③零星帧（仅由主节点发送）
表示共用一个时隙、在需要时才被发送的一组无条件帧。
目的：
将动态行为和实时性添加到调度表中，同时不影响调度表其余部分的确定性
标识符：0~59(0x3b)
若有无条件帧需要发送，则根据帧的优先级裁定发送顺序
若没有无条件帧需要发送，则时隙保持空白

④诊断帧

⑤保留帧
1、用户自定义帧
标志符：62（0x3e），可以传输任何信息，由用户自定义
2、保留帧
标志符：63（0x3f），在LIN2.1中未对保留帧进行定义

调度表

提前根据需求设置好调度表后，总线会依次去读取数据。也可以根据需求，在主任务设置多个调度表，并且在调度表之前切换，增加通信的灵活性。

网络管理

启动后100ms内需要完成初始化，ECU（电子控制单元）接收到睡眠指令或者总线空闲4~10s后，进入睡眠模式。

睡眠指令
主节点发送一帧ID为60（0X3C），第一个字节为0x00，其余为0xff的主请求帧来使处于工作状态的节点进入睡眠状态。
备注
①接收收到睡眠指令后，可以选择不进入睡眠状态而继续工作，这根据应用层程序而定；
②空闲是指一直为显性/隐性电平，中间无切换。

唤醒指令

物理层简述

LIN节点物理结构

LIN总线是没有单独控制器的，只有一个收发器，总线波特率是<20kbps

振荡器要求：从节点必须能够正确识别间隔场与同步场，同步场后，主、从节点时钟误差需小于2%
从节点种类看
采用外部晶振：无需同步场即可与主节点同步
采用内部晶振：需根据同步场与主节点同步

有点不懂下面具体是如何同步的。
猜测：从机根据（同步场数据）计算一个位的时间，及T_bit=（T₁-T₀）/8，在推出使用的波特率，最后从机设计对应的波特率与主机同步。

总线收发器

LIN信号规范

总线特性
eg

τ在5us内，符合整个系统的时间常数。

容错性能