LIN总线的基础知识

0.0基础知识

LIN的全称为Local Interconnect Network。LIN主要功能是为CAN总线网络提供辅助功能，应用场合有智能传感节点、自动车窗节点等。

1.0硬件

1.1特点

1.采用单主多从的组网方式，无CAN总线那样的仲裁机制，最多可连接16个节点（1主15从）。

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。故几乎所有的MCU均支持LIN。

3.不需要单独的晶振，便能完成主、从节点的同步，硬件成本大幅降低。

4.仅使用一根信号线便可完成信息的传输，即所谓的 单总线设备 。

5.传输速率最高可达20Kbps，符合A类网络标准，满足车身控制需要。

6.LIN 网络中新节点的加入，对网络中其他原有节点的软硬件设计不会造成影响。

1.2LIN网络主从节点的功能

LIN网络中的节点任务分为主机任务和从机任务两类。其中，主机任务只在主机节点上运行，而从机任务在主机节点和从机节点上均可运行。也就是说，主机节点可以实现主机任务和从机任务。

A.主机任务主要执行以下功能：

• 1.定义总线上的 通信速率 。
• 2.发送 报文帧头 ，包含同步间隔场、同步场和标识符场三个部分。
• 3.监控总线通信，通过 校验和确定数据正确性与否 。
• 4. 使从机进入唤醒或睡眠状态 ，并响应从机的唤醒要求。

B.从机任务既可运行于主机又可运行于从机，它主要完成以下功能：

• 1.等待主机任务发送的同步间隔，使从机与主机于同步场中获得同步。
• 2.分析标识符场，若与自己相关，则接收或发送数据，若与自己无关则什么都不做。
• 3.检查和发送校验和。
• 4.接受主机任务的唤醒和睡眠请求。

2.0软件

2.1显隐性

LIN 总线上具有“显性”和“隐性”两种互补的逻辑电平。

其中，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。

2.2LIN报文的帧结构

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） 。

报文头是由一个主机节点的主机任务发出的，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。

其中报文头由 同步间隔场 （最小13个显性位）、 同步场 （1个字节，数据不变，0x55）、和 标识符PID场 （1个字节）三部分组成；

报文响应由2/4/8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。

2.3字符场格式

LIN 的字节场格式就是通常的“ SCI ”或“ UART ”串行数据格式(N81编码)。即每个字节场的长度是10个位定时(BIT TIME)： 1bit起始位＋8bits数据位＋1bit停止位 。

起始位(START BIT) 是一个“显性”位，它标志着字节场的开始。

接着是8个数据位，首先发送最低位。

停止位(STOP BIT) 是一个“隐性”位，它标志着字节场的结束。LIN报文帧中的同步场、标识符场、数据场、校验和场的格式都符合上述字节场的格式。

2.4间隔场

间隔场是唯一一个不符合字节场格式的场。 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。

2.5同步场

一个字节，即0x55。

2.6LIN的被保护标识符场（PID场）

PID场定义了 报文的内容和长度 。

如图，PID场分为6个标识符位和2个ID奇偶校验位。

6个标识符位我们称之为ID 。如果加上2个奇偶校验位就变成PID了，即Protected ID。

6个标识符位中，标识符后两位为 数据长度控制位 。

总的来看，ID的范围是0-0x3F。

注意是ID，不是PID，要区分开。

上图中的ID4和ID5为数据长度控制位（ID4是低位）。

• 值为00或10时，数据长度为2个字节。
• 值为01时，数据长度为4个字节。
• 值为11时，数据长度为8个字节。

P0和P1为奇偶校验位。

2.7数据场

数据场主要需注意每个字节先传输的是最低位。即如果某一信号长度超过1个字节，采用低位在前的方式发送（小端）。

2.8校验和场（checksum）

校验和场 是数据场所有字节的和的反码 。所有 数据字节的和的补码，与校验和字节相加所得的和必须是0xFF 。

下图是一些LIN总线数据，以最后一组为例，2个0xFF之和为0x1FE，处理后仍然为0xFF。故8个0xFF加和之后仍为0xFF，取反码为0x00。

3.0形象理解

总线原理：

物理上就一根线，关联节点都接上，有且仅有一个主设备，N多从设备，每个节点要通信的内容都事先编号号。

这就好比大家开晚会，话筒就一个，主持人一个，N个嘉宾，每人的话题都有一个编号。

表达顺序是这样的，

晚会开始前，大家睡觉的睡觉，闲的闲

1 主持人，把话筒对着大鼓，敲-停-, 敲-停-, … 敲-停-

这样大家都被吵醒了，晚会开始了

晚会都是谈话内容，都是下面步骤的重复

• t1 主持人把话筒同音闭了一会，－－LIN总线的Break
• t2 主持人试了试话题，呼呼呼呼－－LIN总线的同期
• t3 主持人说，下面是由 PID编号的人讲话－－LIN总线的PID
• t4 有PID的人，就开始说了 D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7 －－LIN总线的数据
• t5 有PID的人，接着说了就这样了－－LIN总线的 CRC

就这样重复了多次之后，主持人

• e1 主持人把话筒同音闭了一会，－－LIN总线的Break
• e2 主持人试了试话题，呼呼呼呼－－LIN总线的同期
• e3 主持人说，下面是由 PID编号是睡眠的人讲话（就他自己）－－LIN总线的PID
• e4 有PID的人，就开始说了 Go to sleep －－LIN总线的数据，最多8个Byte
• e5 有PID的人，接着说了就这样了－－LIN总线的 CRC

就这样，晚会结束了，大家睡觉的睡觉 休息的休息

搞笑的结束了，稍微来点关键词

• . 物理上就一根线，多节点送信，又没有冲突检测，怎么办，主设备调度啊
• . 速度怎么样，和CAN相比，十几kbps不算高，不过连接上的设备就那么大信息量，正好啦
• . 价额怎么样，便宜啊，一个物理tranceiver，一个带UART的CPU，再来的点软件，搞定了
• . 安全系数怎么样，PID带校验，数据带CRC校验，能发现错误，报告
• . 扩展性怎么样，用两个特定的PID，做数据链路层，创送上层的大包TP层，
• TP层上面在支持个诊断功能，能做些其他事情了
• . 各版本兼容性怎么样，主设备版本高，就能管理协调好
• 反之，从设备版本高，有些浪费