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1、汽车车载网络汽车车载网络LIN总线协议与技术概述总线协议与技术概述n n-随着现代电子技术的不断发展和电子技术在汽随着现代电子技术的不断发展和电子技术在汽车系统中的不断应用，汽车的各种性能都得到了车系统中的不断应用，汽车的各种性能都得到了极大的改善。现代驾乘人员对汽车各个方面的要极大的改善。现代驾乘人员对汽车各个方面的要求越来越高，如视野性、方便性、舒适性和娱乐求越来越高，如视野性、方便性、舒适性和娱乐性等。新的控制功能随汽车级别的提升不断增加，性等。新的控制功能随汽车级别的提升不断增加，如中央门锁、灯光控制、玻璃升降、后视镜调节、如中央门锁、灯光控制、玻璃升降、后视镜调节、天窗控制、座椅调节
2、和点火延时控制等。传统的天窗控制、座椅调节和点火延时控制等。传统的控制系统多采用继电器和独立模式控制，这使得控制系统多采用继电器和独立模式控制，这使得车内线束过多且布线复杂，从而造成了严重的电车内线束过多且布线复杂，从而造成了严重的电磁干扰，使系统的可靠性下降。磁干扰，使系统的可靠性下降。CAN/LINCAN/LIN总线技总线技术的应用，取代了传统的线束，使信息交换变得术的应用，取代了传统的线束，使信息交换变得安全、迅捷、高效。安全、迅捷、高效。n n-LIN-LIN（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network）是一种用于）是一种用
3、于汽车中分布式电子系统的新型低成本串行通信网汽车中分布式电子系统的新型低成本串行通信网络。它由汽车厂商开发，专门应用于低端系统，络。它由汽车厂商开发，专门应用于低端系统，作为作为CANCAN的辅助网络或子网络。在不需要的辅助网络或子网络。在不需要CANCAN总总线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制线的带宽和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通信，使用动装置之间的通信，使用LINLIN总线可以大大节省总线可以大大节省成本。成本。-目前，高目前，高/低速低速CANCAN和和J1850J1850总线已经成为标准总线已经成为标准的车用网络总线。这些总线速度极高，具有高抗的车用网络总线。
4、这些总线速度极高，具有高抗电磁干扰性和高传输可靠性等优越的性能，但价电磁干扰性和高传输可靠性等优越的性能，但价格也较高。大量的车身和安全性能方面的应用对格也较高。大量的车身和安全性能方面的应用对车用网络总线的性能要求并不太高，只需要一种车用网络总线的性能要求并不太高，只需要一种性价比更高的标准车用网络总线，而性价比更高的标准车用网络总线，而LINLIN总线正总线正好可以满足这一需求。因此，目前好可以满足这一需求。因此，目前LINLIN总线技术总线技术正被越来越广泛的应用到车身电子中。正被越来越广泛的应用到车身电子中。n nLINLIN协议是由欧洲车辆制造商协会开发用来进行低协议是由欧洲车辆制造
5、商协会开发用来进行低成本、短距离、低速网络通信，其用途是传输开成本、短距离、低速网络通信，其用途是传输开关设置状态以及对开关变化响应，因此通信事件关设置状态以及对开关变化响应，因此通信事件是在百毫秒以上时间内发生，而不像引擎管理等是在百毫秒以上时间内发生，而不像引擎管理等其它速度快得多的汽车应用。此协议支持在单根其它速度快得多的汽车应用。此协议支持在单根线上进行双向通信，使用由线上进行双向通信，使用由RCRC振荡器驱动的低成振荡器驱动的低成本微控制器，这样可以省去晶振或陶瓷振荡器的本微控制器，这样可以省去晶振或陶瓷振荡器的成本。另外，此协议实际上是以时间和软件上的成本。另外，此协议实际上是以时
6、间和软件上的代价换取硬件上成本的节约。代价换取硬件上成本的节约。LINLIN协议的每一条协议的每一条消息都包含自动消息都包含自动 波特率步进的数据，最高可以支波特率步进的数据，最高可以支持波特率为持波特率为20k20k，同时低功耗睡眠模式可以关断总，同时低功耗睡眠模式可以关断总线，以避免产生不必要的功耗。总线可以由任意线，以避免产生不必要的功耗。总线可以由任意一个节点提供电源。一个节点提供电源。LIN总线简介简介n nLINLIN是一种低成本的汽车网络，它是现有的汽车多是一种低成本的汽车网络，它是现有的汽车多元网络的补充。元网络的补充。n nLINLIN总线的主要特征是：一个主节点、多个从节点
7、总线的主要特征是：一个主节点、多个从节点的概念；低成本：基于普通的概念；低成本：基于普通UART/SCIUART/SCI接口硬件、接口硬件、相同的软件或作为纯状态机；自同步：在从节点相同的软件或作为纯状态机；自同步：在从节点中不用晶体振荡器或陶瓷振荡器时钟；确定性信中不用晶体振荡器或陶瓷振荡器时钟；确定性信号传输：信号传播时间预先可计算；低成本单线号传输：信号传播时间预先可计算；低成本单线实现连接；速度高达实现连接；速度高达20kbps20kbps；基于应用交互作用；基于应用交互作用的信号。的信号。n n-LIN-LIN总线是一种串行通信网络，可以将开关、总线是一种串行通信网络，可以将开关、显
8、示器、传感器和执行器等简单控制设备连接起显示器、传感器和执行器等简单控制设备连接起来，主要用于汽车中的分布式电子控制系统。来，主要用于汽车中的分布式电子控制系统。LINLIN采用单主机采用单主机/多从机的总线拓扑结构（没有总多从机的总线拓扑结构（没有总线仲裁），仅使用一根线仲裁），仅使用一根12V12V信号总线。主节点包含信号总线。主节点包含主任务和从任务，从节点只包含从任务。它不需主任务和从任务，从节点只包含从任务。它不需要专门的片上通讯模块，采用标准串行通信接口要专门的片上通讯模块，采用标准串行通信接口USARTUSART，速率可达，速率可达20kbps20kbps，总线长度不大于，总线长
9、度不大于40m40m。LINLIN总线作为一种辅助的总线网络，在不需要总线作为一种辅助的总线网络，在不需要CANCAN总线的优越性能的场合，相比于总线的优越性能的场合，相比于CANCAN总线具总线具有更高的性价比。有更高的性价比。n n它有如下几个方面的优点它有如下几个方面的优点:n n LIN LIN是一种低端网络系统，可提供简单的网络解是一种低端网络系统，可提供简单的网络解决方案，支持网络节点的互操作性，大大减少了决方案，支持网络节点的互操作性，大大减少了系统安装、调试和接线的成本和时间。系统安装、调试和接线的成本和时间。LIN LIN的通信量小、配置灵活，采用单线连接及单的通信量小、配置
10、灵活，采用单线连接及单主机主机/多从机的通信结构（无需总线仲裁），可保多从机的通信结构（无需总线仲裁），可保证低端设备及电子控制单元简便、快捷的实时通证低端设备及电子控制单元简便、快捷的实时通信。信。通过主机节点可将通过主机节点可将LINLIN与上层网络（如与上层网络（如CANCAN）相）相连接，实现连接，实现LINLIN的子总线辅助通信功能，从而优的子总线辅助通信功能，从而优化网络结构，提高网络效率和可靠性。化网络结构，提高网络效率和可靠性。LIN LIN的协议是开放的，任何组织和个人无需支付的协议是开放的，任何组织和个人无需支付费用即可获取。费用即可获取。n n-LIN-LIN规范包括三个
11、主要部分：规范包括三个主要部分：LINLIN协议规范部协议规范部分（说明分（说明LINLIN的物理层和数据链路层）、的物理层和数据链路层）、LINLIN配置配置语言部分（说明语言部分（说明LINLIN配置文件的格式）和配置文件的格式）和LIN APILIN API部分（说明网络与应用程序间的接口）。部分（说明网络与应用程序间的接口）。-LIN-LIN协议的通信机制和帧结构如图协议的通信机制和帧结构如图3 3所示，所示，LINLIN网络中的每个节点都有一个从任务模块，主节点网络中的每个节点都有一个从任务模块，主节点还包含一个主任务模块。帧头由主任务发出，包还包含一个主任务模块。帧头由主任务发出，
12、包括同步间隙、同步场和信息标识符。所有节点中括同步间隙、同步场和信息标识符。所有节点中的从任务（包括主节点）对信息标识符进行滤波，的从任务（包括主节点）对信息标识符进行滤波，并发回数据场和校验场。字节场采用并发回数据场和校验场。字节场采用SCI/UARTSCI/UART串串行数据格式。行数据格式。LIN总线的结构n n使用一个帧收发器连接使用一个帧收发器连接LINLIN簇与物理总线，所有的簇与物理总线，所有的应用不直接访问这些帧，在帧和应用之间加入了应用不直接访问这些帧，在帧和应用之间加入了基于信号的交互作用层基于信号的交互作用层(interaction level)(interaction
13、level)。此外，。此外，在应用和帧处理程序层之间存在诊断接口和信号在应用和帧处理程序层之间存在诊断接口和信号交互作用层。交互作用层。n nLINLIN系统由一个主节点和多个从节点系统由一个主节点和多个从节点(最多最多1616个节个节点点)构成。主任务发送的帧由一个报头和不同从任构成。主任务发送的帧由一个报头和不同从任务的一个响应消息构成。图务的一个响应消息构成。图2 2所示为由不同从任务所示为由不同从任务响应的主任务报头。响应的主任务报头。图2：主节点和从节点的工作过程n n图3所示为LIN帧的结构，该帧由一个间隔(break)字段后跟4到11个字节的字段构成。每一个字节字段都以串行字节方
14、式发送，起始字节的第一位编码为“0”，而终止位编码为“1”。图3：LIN帧结构LIN总线特性总线特性n nLINLIN总线融合了总线融合了I2CI2C和和RS232RS232的特性：像的特性：像I2CI2C总线那样，总线那样，LINLIN总线通过一个电阻上拉到高电平，而每一个节点又都可以总线通过一个电阻上拉到高电平，而每一个节点又都可以通过集电极开路驱动器将总线拉低；像通过集电极开路驱动器将总线拉低；像RS232RS232那样通过起那样通过起始位和停止位标识出每一个字节，每一位在时钟上异步传始位和停止位标识出每一个字节，每一位在时钟上异步传输。输。图图1 1给出了典型的给出了典型的LINLIN
15、协议配置。当任意一个节点将总线拉协议配置。当任意一个节点将总线拉低时，总线处于低电平，标识着总线进入占用状态；而当低时，总线处于低电平，标识着总线进入占用状态；而当所有节点都使总线浮空时总线处于电池的电压所有节点都使总线浮空时总线处于电池的电压(9-18V)(9-18V)，则意味着总线处于非占用状态则意味着总线处于非占用状态(Recessive state)(Recessive state)；在空闲；在空闲状态下浮空的总线通过电阻被上拉到高电平。状态下浮空的总线通过电阻被上拉到高电平。n n总线工作在总线工作在9 9到到1818伏的电压下，但所有连接到总线伏的电压下，但所有连接到总线上的器件必
16、须能承受上的器件必须能承受40V40V的电压。一般情况下，微的电压。一般情况下，微控制器通过线路驱动器或接收器与总线隔离。总控制器通过线路驱动器或接收器与总线隔离。总线在每一个节点上被端接到线在每一个节点上被端接到V batV bat，主节点通过一，主节点通过一个个1k1k的电阻端接而从节点则通过一个的电阻端接而从节点则通过一个20k20k到到47k47k的电阻端接。总线最大长度为的电阻端接。总线最大长度为4040米。米。n n 总线上传输的每一个字节都是与起始位和停止位总线上传输的每一个字节都是与起始位和停止位一起组成帧。起始位的状态与空闲状态相反一起组成帧。起始位的状态与空闲状态相反(即为
17、即为0)0)，而停止位则与空闲状态同为，而停止位则与空闲状态同为1 1。在每个字节中，。在每个字节中，首先传输的是最低有效位。首先传输的是最低有效位。LIN总线技术及其应用研究总线技术及其应用研究n n引言引言引言引言n nLIN LIN 本地互联网络是一种将开关、显示器、传本地互联网络是一种将开关、显示器、传本地互联网络是一种将开关、显示器、传本地互联网络是一种将开关、显示器、传感器及执行器等简单控制设备连接起来的串行通感器及执行器等简单控制设备连接起来的串行通感器及执行器等简单控制设备连接起来的串行通感器及执行器等简单控制设备连接起来的串行通信网络，主要用于实现汽车中的分布式电子系统信网络
18、，主要用于实现汽车中的分布式电子系统信网络，主要用于实现汽车中的分布式电子系统信网络，主要用于实现汽车中的分布式电子系统控制。因其主要目标是为汽车网络控制。因其主要目标是为汽车网络控制。因其主要目标是为汽车网络控制。因其主要目标是为汽车网络(如如如如CANCAN总线总线总线总线)提供辅助功能，因此通常作为子网络，用于一些提供辅助功能，因此通常作为子网络，用于一些提供辅助功能，因此通常作为子网络，用于一些提供辅助功能，因此通常作为子网络，用于一些不需要诸如不需要诸如不需要诸如不需要诸如CANCAN总线的带宽和多功能的场合，比总线的带宽和多功能的场合，比总线的带宽和多功能的场合，比总线的带宽和多功
19、能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通信。使用如智能传感器和制动装置之间的通信。使用如智能传感器和制动装置之间的通信。使用如智能传感器和制动装置之间的通信。使用LINLIN总线可大大节省成本，该低成本的串行通信模式总线可大大节省成本，该低成本的串行通信模式总线可大大节省成本，该低成本的串行通信模式总线可大大节省成本，该低成本的串行通信模式和相应的开发环境已经由和相应的开发环境已经由和相应的开发环境已经由和相应的开发环境已经由LINLIN协会制定成标准，协会制定成标准，协会制定成标准，协会制定成标准，为汽车制造商以及供应商在研发、应用电子产品为汽车制造商以及供应商在研发、应用电子产品为汽车制
20、造商以及供应商在研发、应用电子产品为汽车制造商以及供应商在研发、应用电子产品方面降低成本。但是，方面降低成本。但是，方面降低成本。但是，方面降低成本。但是，LINLIN的应用并不局限于汽的应用并不局限于汽的应用并不局限于汽的应用并不局限于汽车领域，在诸如工业控制领域也理所应当占有广车领域，在诸如工业控制领域也理所应当占有广车领域，在诸如工业控制领域也理所应当占有广车领域，在诸如工业控制领域也理所应当占有广阔的应用地位和前景。阔的应用地位和前景。阔的应用地位和前景。阔的应用地位和前景。n nLIN LIN 总线的技术特点包括：总线的技术特点包括：单主机，多从机结单主机，多从机结构构(没有总线仲裁
21、没有总线仲裁)；基于普通基于普通UART/SCI UART/SCI 接口接口的低成本硬件、低成本软件或作为纯状态机；的低成本硬件、低成本软件或作为纯状态机；带时间同步的多点广播接收，从节点无需石英或带时间同步的多点广播接收，从节点无需石英或陶瓷振荡器；陶瓷振荡器；确定性的信号传输；确定性的信号传输；低成本的低成本的单线实现；单线实现；速率可达速率可达20 kbit/s20 kbit/s；总线长度总线长度40m40m；保证信号传输的延迟时间；保证信号传输的延迟时间；可选的数可选的数据场长度据场长度08bytes08bytes；灵活性的配置；灵活性的配置；数据校验数据校验和的安全性和错误检测；和的
22、安全性和错误检测；网络中故障节点的检网络中故障节点的检测；测；使用最小成本的半导体元件使用最小成本的半导体元件(小尺寸小尺寸,单芯单芯片系统片系统)；不需改变不需改变LINLIN从节点的硬件和软件即从节点的硬件和软件即可在网络上增加节点；可在网络上增加节点；通常一个通常一个LIN LIN 网络节点网络节点数小于数小于16 16 个。个。n nLIN2.0LIN2.0总线技术总线技术总线技术总线技术n nLIN2.0LIN2.0版本反映了版本反映了版本反映了版本反映了LINLIN协会的定义趋势，通过比协会的定义趋势，通过比协会的定义趋势，通过比协会的定义趋势，通过比较较较较LIN1.3LIN1.
23、3和和和和LIN2.0LIN2.0规范，可看到最重大的两个变规范，可看到最重大的两个变规范，可看到最重大的两个变规范，可看到最重大的两个变化是对于配置和诊断的标准化支持，以及指定节化是对于配置和诊断的标准化支持，以及指定节化是对于配置和诊断的标准化支持，以及指定节化是对于配置和诊断的标准化支持，以及指定节点能力文件，这都是为了要简化现有节点的使用。点能力文件，这都是为了要简化现有节点的使用。点能力文件，这都是为了要简化现有节点的使用。点能力文件，这都是为了要简化现有节点的使用。LINLIN工作原理是基于单主工作原理是基于单主工作原理是基于单主工作原理是基于单主/多从概念。在一个多从概念。在一个
24、多从概念。在一个多从概念。在一个LINLIN簇中，由一个主节点以及数个从节点构成。主节簇中，由一个主节点以及数个从节点构成。主节簇中，由一个主节点以及数个从节点构成。主节簇中，由一个主节点以及数个从节点构成。主节点由主机任务和从机任务组成。而所有其他的节点由主机任务和从机任务组成。而所有其他的节点由主机任务和从机任务组成。而所有其他的节点由主机任务和从机任务组成。而所有其他的节点只包含从机任务。图点只包含从机任务。图点只包含从机任务。图点只包含从机任务。图1 1所示为典型的所示为典型的所示为典型的所示为典型的LINLIN簇，即簇，即簇，即簇，即一个主节点，两个从节点。主机任务决定何时以一个主节
25、点，两个从节点。主机任务决定何时以一个主节点，两个从节点。主机任务决定何时以一个主节点，两个从节点。主机任务决定何时以及传送哪一帧，而从机任务则传送帧数据。及传送哪一帧，而从机任务则传送帧数据。及传送哪一帧，而从机任务则传送帧数据。及传送哪一帧，而从机任务则传送帧数据。n n图1所示为典型的LIN簇，即一个主节点，两个从节点。主机任务决定何时以及传送哪一帧，而从机任务则传送帧数据。图1单主多从原理图n nLIN2.0LIN2.0报文帧由帧头和帧响应组成，其中帧头由主机任务报文帧由帧头和帧响应组成，其中帧头由主机任务传送，帧响应由从机任务传送。每个报文帧都包含传送，帧响应由从机任务传送。每个报文
26、帧都包含2 2、4 4、8 8字节的数据。报文帧的结构由一个同步间隔域字节的数据。报文帧的结构由一个同步间隔域(Break)(Break)以以及随后的及随后的4 4至至1111个字节域个字节域(byte field)(byte field)构成，如图构成，如图2 2所示。所示。n nn n表1 LIN总线和CAN总线性能比较n n表1 LIN总线和CAN总线性能比较由表1可见，LIN总线的整体性能要比CAN差很多，但LIN总线较CAN总线的最大优势在于实现成本比较低，由于LIN面向的是并不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低端系统，因此在这些场合中LIN有较为广泛的应用。n nLIN总线及其在汽
27、车分级制网络中的应用总线及其在汽车分级制网络中的应用n n1 1、引言、引言 n n总线通讯技术自总线通讯技术自2020世纪世纪8080年代开始应用在汽车上年代开始应用在汽车上之后之后11，便在电子技术和汽车技术的推动下飞速，便在电子技术和汽车技术的推动下飞速发展，目前已形成了适用于不同场合的多种汽车发展，目前已形成了适用于不同场合的多种汽车总线标准，如总线标准，如MOSTMOST、CANCAN、TTPTTP、LINLIN等。汽车等。汽车总线中通讯节点和数据流量持续增加，节点日益总线中通讯节点和数据流量持续增加，节点日益复杂，使得汽车总线在重量、布置、成本、通信复杂，使得汽车总线在重量、布置、
28、成本、通信效率等方面面临困境，走出这一困境的出路在于效率等方面面临困境，走出这一困境的出路在于实行汽车总线的网络化和分级制。实行汽车总线的网络化和分级制。A A类总线类总线局域互连网局域互连网LINLIN（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network）因）因此应运而生。此应运而生。LINLIN是一种结构是一种结构n n分类分类 速速 度度 应应 用用n nA 10Kbps A 10Kbps100Kbps C 100Kbps 实时控制，悬架控制、牵引控制、发实时控制，悬架控制、牵引控制、发动机控制动机控制ABSABS系统等系统等n n简
29、单、配置灵活、成本低廉的新型低速串行总线，简单、配置灵活、成本低廉的新型低速串行总线，主要用作主要用作CANCAN等高速总线的辅助网络或子网络。等高速总线的辅助网络或子网络。在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场在带宽要求不高、功能简单、实时性要求低的场合，如车身电器的控制等方面，使用合，如车身电器的控制等方面，使用LINLIN总线，总线，可有效的简化网络线束、降低成本、提高网络通可有效的简化网络线束、降低成本、提高网络通讯效率和可靠性。讯效率和可靠性。n n汽车网络分类汽车网络分类n nA A类总线协议有许多种，然而长久以来却没有一种类总线协议有许多种，然而长久以来却没有一种协议能成为该
30、领域的通用标准。协议能成为该领域的通用标准。19981998年年AudiAudi、MotorolaMotorola、BMWBMW、DaimlerChrysler DaimlerChrysler、VCTVCT、VolvoVolvo和和VolkswagenVolkswagen七家公司联合成立了七家公司联合成立了LINLIN协会，在潜协会，在潜心研究心研究A A类总线的基础上提出了新型类总线的基础上提出了新型A A类总线类总线LINLIN，该总线一经面世，即以其低廉的成本优异，该总线一经面世，即以其低廉的成本优异的性能广为各大厂商所接受，有望成为的性能广为各大厂商所接受，有望成为A A类总线类总线的
31、国际标准。的国际标准。n n标识符指出当前帧的内容，从机节点据此来确定标识符指出当前帧的内容，从机节点据此来确定自己是否应该对当前帧做出响应、做出何种响应。自己是否应该对当前帧做出响应、做出何种响应。n n响应由从机任务发送，它由数据场和校验和场组响应由从机任务发送，它由数据场和校验和场组成。数据场由报文帧所携带的数据组成，长度为成。数据场由报文帧所携带的数据组成，长度为一到八个字节。报文帧的最后为校验和场，长度一到八个字节。报文帧的最后为校验和场，长度为一字节，为一字节，LIN1.3LIN1.3及其以前的规范版本中规定校及其以前的规范版本中规定校验和场仅对数据场作校验，称为传统校验和，验和场
32、仅对数据场作校验，称为传统校验和，LIN2.0LIN2.0规范中规定校验和场校验范围包括数据场规范中规定校验和场校验范围包括数据场和标识符场，称为增强校验和。和标识符场，称为增强校验和。n nLIN总线规范的初始版本LIN1.0由LIN协会在1999年7月发布，后几经修订，现行版本为LIN协会在2003年9月发布的LIN2.0。LIN规范包括传输协议规范、传输媒介、开发工具接口和软件程序编制接口。LIN的规范化将改变低端汽车网络杂乱的现状，并将降低汽车电子设备的开发、生产、服务和维护成本n nLIN拓扑结构n nLIN采用单主机多从机模式，一个LIN网络包括一个主机节点和若干个从机节点。n n
33、（由于过多节点将导致网络阻抗过低，一个LIN网络中节点总数不宜超过16。）主机节点既包括主机任务也包括从机任务，从机节点都只包括从机任务。主机节点也可以通过网关和其他总线如CAN连接。n nLINLIN数据传输数据传输n nLINLIN总线中数据借助报文帧来传输，报文帧由报文总线中数据借助报文帧来传输，报文帧由报文头和响应组成。头和响应组成。n n报由主机任务发送，它包括同步间隔场、同步场报由主机任务发送，它包括同步间隔场、同步场和标识符场三个部分。同步间隔场为至少和标识符场三个部分。同步间隔场为至少1313个连个连续的显性位（低电平），它标志文头只能着一个续的显性位（低电平），它标志文头只能
34、着一个报文帧的开始。其后为同步场，同步场逻辑值为报文帧的开始。其后为同步场，同步场逻辑值为0 x550 x55，从机节点利用同步场来实现与主机节点的，从机节点利用同步场来实现与主机节点的同步。标识符场紧跟在同步场之后，长度为一个同步。标识符场紧跟在同步场之后，长度为一个字节。标识符场中低字节。标识符场中低6 6位为标识符位，共可组成位为标识符位，共可组成6464个标识符，其中个标识符，其中6060个用作一般报文传输、两个用个用作一般报文传输、两个用作诊断帧、一个用作用户定义帧、一个留作作诊断帧、一个用作用户定义帧、一个留作LINLIN扩展用。标识符后两位为奇偶校验位。扩展用。标识符后两位为奇偶
35、校验位。n n根据传输条件的不同，报文帧可分为绝对帧、触根据传输条件的不同，报文帧可分为绝对帧、触发帧、离散帧、诊断帧、用户定义帧和保留帧六发帧、离散帧、诊断帧、用户定义帧和保留帧六种种22。n nLINLIN总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务发起，主机任务根据进度表来确定当前的通讯内发起，主机任务根据进度表来确定当前的通讯内容，发送相应的帧头，并为报文帧分配帧通道。容，发送相应的帧头，并为报文帧分配帧通道。总线上的从机节点接收总线上的从机节点接收n n帧头之后，通过解读标识符来确定自己是否应该帧头之后，通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通讯做
36、出响应、做出何种响应。基于这种对当前通讯做出响应、做出何种响应。基于这种报文滤波方式，报文滤波方式，LINLIN可实现多种数据传输模式，可实现多种数据传输模式，且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用。且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用。n nLINLIN总线睡眠和唤醒总线睡眠和唤醒n n需要时可由主机节点发送一个标识符为需要时可由主机节点发送一个标识符为0 x3C0 x3C且数且数据场中首字节为据场中首字节为0 0的诊断帧将所有从机节点置为睡的诊断帧将所有从机节点置为睡眠状态，如果总线在眠状态，如果总线在4 4秒钟以上没有任何活动，从秒钟以上没有任何活动，从机节点也自动进入睡眠状态，以减小
37、功耗。机节点也自动进入睡眠状态，以减小功耗。n n处于睡眠状态的处于睡眠状态的LINLIN网络中的任何一个节点都可以网络中的任何一个节点都可以请求唤醒总线，总线上的所有节点在接收到唤醒请求唤醒总线，总线上的所有节点在接收到唤醒请求后应脱离睡眠状态并为接收总线命令做好准请求后应脱离睡眠状态并为接收总线命令做好准备。主机节点接收到唤醒请求后也被唤醒，并在备。主机节点接收到唤醒请求后也被唤醒，并在从机节点准备好之后发送帧头，寻找唤醒原因。从机节点准备好之后发送帧头，寻找唤醒原因。n n错误检测和处理n nLIN规范定义了六种不同类型的报文错误：位错误、校验和错误、标识符错误、从机不响应错误、总线不活
38、动错误和同步场不一致错误。主机节点和从机节点分别检测这六种错误中的若干种。n nLINLIN应用设计应用设计n nLINLIN是一种低速串行总线，其提出是针对汽车应用是一种低速串行总线，其提出是针对汽车应用的，主要用于汽车电子控制系统，的，主要用于汽车电子控制系统，n n实现智能传感器、执行器等的连接。实现智能传感器、执行器等的连接。LINLIN定位于汽定位于汽车上的下层局部网络。由车上的下层局部网络。由CANCAN构成汽车的上层主构成汽车的上层主干网络，而在不需要干网络，而在不需要CANCAN的高速与多功能性的场的高速与多功能性的场合则由合则由LINLIN来构成下层局部网络，实现分级制网来构
39、成下层局部网络，实现分级制网络结构，以达到合理分配利用网络资源、提高线络结构，以达到合理分配利用网络资源、提高线路布置的方便灵活性、降低成本的目的。典型的路布置的方便灵活性、降低成本的目的。典型的基于基于CAN-LINCAN-LIN总线的分级制汽车车身网络。总线的分级制汽车车身网络。n n主机节点采集本地各控制开关的状态并接受主机节点采集本地各控制开关的状态并接受CANCAN总线上的远程信息，据此产生控制指令，并将指总线上的远程信息，据此产生控制指令，并将指令转换为令转换为LINLIN报文帧通过报文帧通过LINLIN网络发送给相应从机网络发送给相应从机节点，从机节点接收到与自己相关的报文帧后对
40、节点，从机节点接收到与自己相关的报文帧后对报文帧进行拆封、解读，然后根据获得的指令控报文帧进行拆封、解读，然后根据获得的指令控制相应的执行器动作，从而实现对车门各部件的制相应的执行器动作，从而实现对车门各部件的控制。同时，在需要时从机节点分别将其控制部控制。同时，在需要时从机节点分别将其控制部件所处状态反馈给主机节点，主机节点再将该状件所处状态反馈给主机节点，主机节点再将该状态信息通过指示灯或喇叭提供给驾驶员或通过态信息通过指示灯或喇叭提供给驾驶员或通过CANCAN总线发送给其他控制单元。主机节点也作为总线发送给其他控制单元。主机节点也作为本本LINLIN网络与上层网络与上层CANCAN网络连
41、接的网关。网络连接的网关。n n要由控制器、电源、控制按钮、LIN接口、CAN接口和指示灯几部分组成。后视镜从机节点主要由控制器、电源、LIN接口、执行器驱动单元和执行器如后视镜调整电机、除霜加热器等组成。n n主机节点和从机节点控制器均采用PHILIPS的高性能8位单片机P87LPC768，该单片机除具有51系列单片机典型功能，完全满足LIN控制器的硬件要求外，还具有片内。LlN协议在普通单片机上的实现协议在普通单片机上的实现n n现在单片机种类繁多，硬件资源各不相同，功能现在单片机种类繁多，硬件资源各不相同，功能也千差万别。总体来讲，基于普通单片机软件实也千差万别。总体来讲，基于普通单片机
42、软件实现现LINLIN协议的方法可分为两大类：一种是基于单协议的方法可分为两大类：一种是基于单片机通用串口的实现方式，另一种是基于单片机片机通用串口的实现方式，另一种是基于单片机两个普通端口位的位操作实现方法。两个普通端口位的位操作实现方法。n n 基于单片机通用串口基于单片机通用串口LlNLlN协议的实现协议的实现 n n基于单片机通用串口的基于单片机通用串口的LINLIN协议的实现方法主要是协议的实现方法主要是针对具有通用串口的单片机来讲的。这类单片机针对具有通用串口的单片机来讲的。这类单片机的代表当属最常用的的代表当属最常用的5151系列单片机，如系列单片机，如AtmelAtmel公司公
43、司的的AT89C51AT89C515252。n n(1)(1)基于单片机串口基于单片机串口LlNLlN主节点的实现主节点的实现 n n 由由LINLIN协议的分析可知，在一次帧通信过程中，协议的分析可知，在一次帧通信过程中，主从节点在大部分时间里是以标准的串行通信数主从节点在大部分时间里是以标准的串行通信数据帧的形式交换数据的，这也是据帧的形式交换数据的，这也是LINLIN协议可以基协议可以基于单片机通用串口实现的原因。帧通信的关键是于单片机通用串口实现的原因。帧通信的关键是要实现主节点和从节点的同步。在同步过程中，要实现主节点和从节点的同步。在同步过程中，主、从节点所执行的操作是不同的：主机
44、节点的主、从节点所执行的操作是不同的：主机节点的任务是要发送报文头，从节点的任务是接收和判任务是要发送报文头，从节点的任务是接收和判断报文头，实现与主节点的同步。断报文头，实现与主节点的同步。n n 报文头的间隔场是一个基于主机节点时钟频率的报文头的间隔场是一个基于主机节点时钟频率的1313个以上位时个以上位时(bit time)(bit time)和至少和至少1 1个位时的间隔界定个位时的间隔界定符。对主节点来讲，这一部分是实现主节点功能符。对主节点来讲，这一部分是实现主节点功能的关键。间隔场和间隔界定符的实现可采用改变的关键。间隔场和间隔界定符的实现可采用改变串口波特率，用串口输出特定数据
45、的方法来实现。串口波特率，用串口输出特定数据的方法来实现。例如在一般情况下，单片机采用例如在一般情况下，单片机采用19.2kb19.2kbs s波特率波特率的速率传输数据，可先将串口的波特率设置为的速率传输数据，可先将串口的波特率设置为9.6kb9.6kbs s，则传输，则传输0 xc00 xc0这样一个数据就可以实现按这样一个数据就可以实现按照照19.2kb19.2kbs s的波特率来计算位时的同步间隔和同的波特率来计算位时的同步间隔和同步间隔界定符的位时长度要求步间隔界定符的位时长度要求(因若采用因若采用19.2kb19.2kbs s的传输率传输的传输率传输0000数据只能实现数据只能实现
46、1010个位时的同步间个位时的同步间隔符，无法达到隔符，无法达到1313个位时的要求个位时的要求)。随后的。随后的PIDPID场场的发送和数据场的发送或接收，可以基于单片机的发送和数据场的发送或接收，可以基于单片机的通用串口以正常的的通用串口以正常的19.2.kb19.2.kbs s的波特率来操作。的波特率来操作。n n(2)(2)基于单片机串口基于单片机串口LlNLlN从节点的实现从节点的实现 从节点实现的关键是能够正确实时地接收报文头，从节点实现的关键是能够正确实时地接收报文头，达到与主节点的同步，为下一步的数据交换做好达到与主节点的同步，为下一步的数据交换做好准备。基于单片机通用串口构成
47、的准备。基于单片机通用串口构成的LINLIN从节点的从节点的实现方案有两种：一种是查询方式，另一种是中实现方案有两种：一种是查询方式，另一种是中断方式。两种方法的区别在于报文头接收判断方断方式。两种方法的区别在于报文头接收判断方法的不同。法的不同。n n同样，从节点也要求准确的波特率和计时，对时同样，从节点也要求准确的波特率和计时，对时钟要求较高。建议采用钟要求较高。建议采用22.1184MHz22.1184MHz晶振。晶振。n n在查询方式的硬件电路中，为了能及时感受到主在查询方式的硬件电路中，为了能及时感受到主节点报文头的起始阶段，可以将串口接收数据端，节点报文头的起始阶段，可以将串口接收
48、数据端，RXDRXD端与单片机的一个外部中断触发端口端与单片机的一个外部中断触发端口(INTl(INTl或或INT0)INT0)相连。这样，当主节点发送过来的间隔场的相连。这样，当主节点发送过来的间隔场的下降沿到来时，就可以实时地触发从节点进入对下降沿到来时，就可以实时地触发从节点进入对报文头的接收查询程序段。在报文头的接收查询报文头的接收查询程序段。在报文头的接收查询过程中，从节点自总线电平下降沿到来之际，就过程中，从节点自总线电平下降沿到来之际，就对总线显性电平对总线显性电平(低电平低电平)持续的时间进行累积计持续的时间进行累积计算，直到发现总线恢复为隐性电平算，直到发现总线恢复为隐性电平
49、(高电平高电平)为止。为止。n n如果此段持续时间大于如果此段持续时间大于1111个主节点工作位时时间，个主节点工作位时时间，那么从节点就断定是一次帧通信的开始。接着从那么从节点就断定是一次帧通信的开始。接着从节点对同步字节场的接收作好准备，在同步字节节点对同步字节场的接收作好准备，在同步字节场开始位的第一个下降沿起，连续对同步字节场场开始位的第一个下降沿起，连续对同步字节场的后的后4 4个下降沿进行计时累加，最后将得到的计时个下降沿进行计时累加，最后将得到的计时时间除以时间除以8 8，得到主节点发送数据的位时时间，即，得到主节点发送数据的位时时间，即主节点下一步将要进行数据通信的波特率。从节
50、主节点下一步将要进行数据通信的波特率。从节点以此作为串口波特率设定值，通过串口与主节点以此作为串口波特率设定值，通过串口与主节点交换数据。随后的串口发送或接收数据可采用点交换数据。随后的串口发送或接收数据可采用串口查询或中断的方式进行。串口查询或中断的方式进行。n n间隔场和同步字节场的计时方法有两种：一种方间隔场和同步字节场的计时方法有两种：一种方法是采用软件模拟一个位时时间，在各阶段通过法是采用软件模拟一个位时时间，在各阶段通过计算调用位时程序次数间接计算出时间；另一种计算调用位时程序次数间接计算出时间；另一种方法是将定时器方法是将定时器TOTO设定成定时一个位时时间后中设定成定时一个位时