LIN 2.1规范（上）——概述协议规范物理层规范.pdf

2007. HiRain Technologies. All rights reserved. V1.02007-11 LIN 2.1LIN 2.1LIN 2.1LIN 2.1规范（上）规范（上）规范（上）规范（上） 概述，协议规范，物理层规范 LIN(Local Interconnect Network) Specification 2.1（Part 1） overview, protocol, physical specification 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 2 概述概述概述概述 协议规范 帧格式 帧长度 同步 帧类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 3 q串行通信 q线间干扰小，节省线束，传输距离长 q单线传输 q增强的ISO 9141 (ISO 15765-1) , 总线电压基于VBAT q最高速率20Kbit/s q满足车身上大部分的应用需求 q单主多从结构 q无需仲裁 q基于通用UART/SCI的低成本接口硬件 q几乎所有MCU有具备LIN总线的硬件基础 q从节点无须晶振或陶瓷震荡器就可以实现同步 q大幅度降低成本 LIN总线的特点(1/2) 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 4 LIN总线的特点(2/2) q 可计算的信号传输的延迟时间 q网络通信可预期性 q一条总线最多可连接16个节点 q由总线电气特性决定 q 支持多包报文传输 q基于ISO15765-2的传输层规范 q 支持诊断功能 q支持ISO14229的UDS诊断服务 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 5 LIN网络拓扑结构 q 单主任务，多从任务 q 主节点包含主任务和从任务 q 从节点只包含从任务 q 主任务决定总线上的帧，从任务发送数据 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 6 LIN帧 q 帧头必须由主节点发 q 响应可以由主节点，也可以由从节点发 q 帧可以被所有节点同时接收 响应 响应 Master Slave1 Slave2 帧头响应帧头帧头 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 7 示例 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 8 LIN帧 q 通信原理： qLIN网络里各节点地位不平等，使用主从式网络 q帧的发送由主节点调度，主节点发送帧头，从任务用响应来补充帧头形成完整的帧 q帧的收发及帧内容由ID来定义 qLIN网络一共使用64个帧ID q采用广播式通信，所有节点都能够接收总线上的帧 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 9 q负责调度网络各帧发送的顺序 q为每条帧分配发送时隙（slot） q发送slot：帧可以被发送的时间 q不同帧的发送slot可能不同 q调度表在网络系统设计阶段确定，即在LDF文件里指定 q调度表使得LIN通信具有可预测性 调度表 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 10 q主任务可以拥有多个调度表，并在不同的调度表之间切换 q允许在任意时刻切换调度表 q切换调度表时，允许切换到任一调度表的任意位置 q增加通信的灵活性 切换调度表 决策决策决策决策 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 11 概述概述概述概述 协议规范 帧格式 帧长度 同步 帧类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 12 协议规范 q 基于UART/SCI的通信格式 q 发送一个字节需要10个位时间（TBIT） qLINLINLINLIN总线的数据通讯格式总线的数据通讯格式 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 13 显性间隔显性间隔 同步场同步场 响应间隔响应间隔 标识符场标识符场数据场数据场校验和场校验和场 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） 间隔界定间隔界定 间隔场间隔场 字节间隔字节间隔 D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn 帧的结构(Frame Structure) q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 q留给留给MCUMCUMCUMCU足够的处理时间足够的处理时间 q帧长度可能增长帧长度可能增长 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 14 间隔场(Break Field) q表示一帧的起始，由间隔信号和间隔界定符组成 q 间隔信号至少由13个显性位组成，间隔界定符至少由1个隐形位组成 q 同步间隔场是唯一一个不符合UART格式的场 q 从节点需要检测到至少连续11个连续显性位才认为是间隔信号 间隔信号间隔信号 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） 间隔界定符间隔界定符 间隔场间隔场 D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 15 同步场(Sync Break Field) 同步场同步场 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn 起起 始始 位位 结结 束束 位位 0x550x550x550x55 1 1 1 10 0 0 01 1 1 10 0 0 01 1 1 10 0 0 00 0 0 01 1 1 1 q一个字节，结构固定: 0X55，用于同步 q 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 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 16 标识符场(Identifier Field) 起始位起始位ID0ID0ID0ID0ID1ID1ID1ID1ID2ID2ID2ID2ID3ID3ID3ID3ID5ID5ID5ID5P0P0P0P0P1P1P1P1ID4ID4ID4ID4 结束位结束位 标识符标识符奇偶校验符奇偶校验符 标识符场标识符场 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn qIDIDIDID的范围从的范围从的范围从的范围从0 0 0 0到到到到63(Ox3f)63(Ox3f)63(Ox3f)63(Ox3f) q奇偶校验符奇偶校验符奇偶校验符奇偶校验符(Parity)P0,P1(Parity)P0,P1(Parity)P0,P1(Parity)P0,P1 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 17 数据场(Data Field) 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn 数据场数据场 bit0bit0bit0bit0bit7bit7bit7bit7bit1bit1bit1bit1bit2bit2bit2bit2 起始位起始位 结束位结束位 最低有效位先发送最低有效位先发送 D0D0D0D0D1D1D1D1D2D2D2D2Dn(Dn(Dn(Dn(小于小于8)8)8)8) 最低有效字节先发送最低有效字节先发送 q数据场长度1到8个字节 q低字节先发，低位先发 q如果某一信号长度超过1个字节，采用低字节在前的方式发送（小端） 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 18 校验和场(Checksum Field)(1/2) 校验和场校验和场 报头（报头（HeaderHeaderHeaderHeader） 响应（响应（ResponseResponseResponseResponse） D0D0D0D0D1D1D1D1DnDnDnDn q用于校验接收的数据是否正确用于校验接收的数据是否正确 q经典校验（经典校验（Classic ChecksumClassic ChecksumClassic ChecksumClassic Checksum） q仅校验数据场仅校验数据场(1.3)(1.3)(1.3)(1.3) q增强校验（增强校验（Enhance ChecksumEnhance ChecksumEnhance ChecksumEnhance Checksum） q校验标识符场与数据场内容校验标识符场与数据场内容(2.0,2.1)(2.0,2.1)(2.0,2.1)(2.0,2.1) q标识符为标识符为0x3C0x3C0x3C0x3C和和0x3D0x3D0x3D0x3D的帧只能使用经典校验的帧只能使用经典校验 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 19 校验场(Checksum Field)(2/2) qChecksum计算规则： q翻转八位和（inverted eight bit sum） q例：Data = 0x4A, 0x55, 0x93, 0xE5 使用经典校验 qChecksum = 0xE6 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 20 概述概述概述概述 协议规范协议规范协议规范协议规范 帧格式 帧长度 同步 帧类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 21 帧长度(Frame Length) q正常帧长度 qTHeader_Nom=34*TBit qTResponse_Nom=10*(NData+1)*TBit qTFrame_Nom=THEADER_NOM+TResponse_Nom=(n*10+44)* TBit 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 22 时间间隔 q 总的间隔时间为帧长度的40% q 最大帧长度 qTHeader_Max=1.4*THeader_Nom=1.4*34*TBit qTResponse_Max=1.4*TResponse_Nom =1.4*10*(n+1)*TBit qTFrame_Max=THeader_Max+TResponse_Max =1.4*(n*10+44)* TBit 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 23 调度表(Schedule Table) 时基-Time Base qLIN网络里使用的最小时间单位 q在Master里实现，用于控制调度表的时间，常用5ms或10ms q帧时隙-Slot q 帧可以被发送的时间 q 不同帧的发送slot可能不同 q Slot必须为Time Base的整数倍 q偏移-Jitter q指一帧实际开始发送的时刻与帧时隙起点的时间差 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 24 理想调度表(Schedule Table) 理想调度表 q理想的帧Slot宽度： TIdeal_Frame_Slot=1.4*TFrame_Nom+Tjitter TIdeal_Frame_Slot=TFrame_Max+Tjitter 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 25 实际调度表(Schedule Table) 实际调度表 q实际的帧Slot宽度： TReal_Frame_Slot=Tjitter+1.4*TFrame_Nom+TInter_frame_space 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 26 概述概述概述概述 协议规范协议规范协议规范协议规范 帧格式 帧长度 同步 帧类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 27 LIN节点同步机制 q硬同步 q LIN节点在通信之前都是不同步的 q 为了降低成本，从节点一般不使用晶振，而是使用RC振荡器，时钟容差高达14% q 单线传输，也不使用时钟线 q 当没有数据传输时，总线处于隐性状态 q 为了保证数据一致性，有效数据传输之前必须进行同步 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 28 同步间隔场 q 间隔信号至少由13个显性位组成，间隔界定符至少由1个隐形位组成 q 从节点需要检测到至少连续11个连续显性位才认为是间隔信号 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 29 同步场 q 一个字节，结构固定: 0X55，用于同步 q 检测5个下降沿，Tbit=（T1-T0）/8 T0 T1 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 30 LIN节点同步机制 q重同步 q 使用异步传输方法！ q 基于UART/SCI的通信格式 q 发送一个字节需要10个位时间（TBIT） 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 31 概述概述概述概述 协议规范协议规范协议规范协议规范 帧格式 帧长度 同步 帧类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 32 帧类型(Frame Type) 无条件帧无条件帧无条件帧无条件帧-Unconditional frame(ID 0-59)-Unconditional frame(ID 0-59)-Unconditional frame(ID 0-59)-Unconditional frame(ID 0-59) q每个响应都分配有帧头 q每个帧头都分配有独立的帧时隙(Slot) 事件触发帧事件触发帧事件触发帧事件触发帧-Event triggered frame(ID 0-59)-Event triggered frame(ID 0-59)-Event triggered frame(ID 0-59)-Event triggered frame(ID 0-59) q 几个响应共用一个帧头 q 帧头分配有独立的帧时隙 q零星帧零星帧零星帧零星帧-Sporadic frame(ID 0-59)-Sporadic frame(ID 0-59)-Sporadic frame(ID 0-59)-Sporadic frame(ID 0-59) q几个无条件帧共用一个帧时隙(Slot) qMaster根据需要在零星帧Slot里发送无条件帧 q诊断帧诊断帧诊断帧诊断帧-Diagnostic frame(ID 60,61)-Diagnostic frame(ID 60,61)-Diagnostic frame(ID 60,61)-Diagnostic frame(ID 60,61) qID=60:主请求帧(=诊断请求) qID=61:从响应帧(=诊断响应) 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. V1.02007-11 LIN 2.1LIN 2.1LIN 2.1LIN 2.1规范（下）规范（下）规范（下）规范（下） 配置语言规范 LIN(Local Interconnect Network) Specification 2.1（Part 3） LIN configuration language specification 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 34 配置语言规范 qLDF在LIN开发流程中(LDF in LIN Workflow) q数据库是什么？数据库是什么？数据库是什么？数据库是什么？ 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 35 配置语言规范 qLIN数据库构成(Composition of LIN database) q需要在数据库中定义些什么？需要在数据库中定义些什么？需要在数据库中定义些什么？需要在数据库中定义些什么？ 数据库数据库数据库数据库 调度表调度表调度表调度表 版本信息版本信息版本信息版本信息 信号帧信号帧信号帧信号帧 信号信号信号信号 诊断帧诊断帧诊断帧诊断帧 节点属性节点属性节点属性节点属性 信号类型信号类型信号类型信号类型 发送周期发送周期发送周期发送周期 帧类型帧类型帧类型帧类型 诊断信号诊断信号诊断信号诊断信号诊断信号诊断信号诊断信号诊断信号 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 36 配置语言规范 qLIN描述文件定义(LIN Description File Definition) qLIN描述文件定义 q全局定义 q节点定义 q参与节点定义 q节点属性定义 q节点构成定义 q信号定义 q帧定义 q调度表定义 q附加信息 q信号编码类型 q信号表示类型 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 37 配置语言规范 创建自己的数据库创建自己的数据库 LDFLDFLDFLDF 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 38 配置语言规范 q我的第一个数据库(My first database) LIN_description_fileLIN_description_fileLIN_description_fileLIN_description_file; ; ; ; LIN_protocol_versionLIN_protocol_versionLIN_protocol_versionLIN_protocol_version = “2.0“; = “2.0“; = “2.0“; = “2.0“; LIN_language_versionLIN_language_versionLIN_language_versionLIN_language_version = “2.0“; = “2.0“; = “2.0“; = “2.0“; LIN_speedLIN_speedLIN_speedLIN_speed = 9.6 kbps; = 9.6 kbps; = 9.6 kbps; = 9.6 kbps; NodesNodesNodesNodes Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms; Slaves: Myslave;Slaves: Myslave;Slaves: Myslave;Slaves: Myslave; SignalsSignalsSignalsSignals My_first_signal: 1, 0, Mymaster, Myslave;My_first_signal: 1, 0, Mymaster, Myslave;My_first_signal: 1, 0, Mymaster, Myslave;My_first_signal: 1, 0, Mymaster, Myslave; FramesFramesFramesFrames Myframe: 1, Mymaster, 1Myframe: 1, Mymaster, 1Myframe: 1, Mymaster, 1Myframe: 1, Mymaster, 1 My_first_signal, 0; My_first_signal, 0; My_first_signal, 0; My_first_signal, 0; Schedule_tablesSchedule_tablesSchedule_tablesSchedule_tables MyscheduletableMyscheduletableMyscheduletableMyscheduletable Myframe delay 20 ms; Myframe delay 20 ms; Myframe delay 20 ms; Myframe delay 20 ms; LIN 协议版本号 LIN 配置语言版本号 LIN 总线速率 节点定义 主节点，时基，抖动 从节点 信号定义 信号:长度，初始值， 发送节点，接受节点 帧定义 帧:ID，发送节点，长度 信号列表，起始位 调度表定义 调度表 帧列表，时隙长度 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 39 配置语言规范 q验证(Vertify) q在在在在CANoeCANoeCANoeCANoe中验证中验证中验证中验证 2007. HiRain Technologies. All rights reserved. Slide: 40 配置语言规范 q进阶(Advance) q尝试着给数据库增加新元素尝试着给数据库增加新元素尝试着给数据库增加新元素尝试着给数据库增加新元素 q第一步，建立一个更复杂的系统第一步，建立一个更复杂的系统第一步，建立一个更复杂的系统第一步，建立一个更复杂的系统 NodesNodesNodesNodes Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms;Master: Mymaster, 10 ms, 0 ms; Slaves: Myslave1, Myslave2;Slaves: Myslave1, Myslave2;Slaves: Myslave1, Myslave2;Slaves: Myslave1, Myslave2; SignalsSignalsSignalsSignals My_signal1: 1, 0, Mymaster, Myslave1;My_signal1: 1, 0, Mymaster, Myslave1;My_signal1: 1, 0, Mymaster, Myslave1;My_signal1: 1, 0, Mymaster, Myslave1; My_signal2: 1, 0, Mymaster, Myslave2;My_signal2: 1, 0, Mymaster, Myslave2;My_signal2: 1, 0, Mymaster, Myslave2;My_signal2: 1, 0, Mymaster, Myslave2; My_signal3: 1, 0, Mymaster, Myslave1,Myslave2;My_signal3: 1, 0, Mymaster, Myslave1,Myslave2;My_signal3: 1, 0, Mymaster, Myslave1,Myslave2;My_signal3: 1, 0, Mymaster, Myslave1,Myslave2; My_signal4: 2, 0, Myslave1, Mymaster;My_signal4: 2, 0, Myslave1, Mymaster;My_signal4: 2, 0, Myslave1, Mymaster;My_signal4: 2, 0, Myslave1, Mymaster; My_signal5: 2, 0, Myslave2, Mymaster;My_signal5: 2, 0, Myslave2, Mymaster;My_signal5: 2, 0, Myslave2, Mymaster;My_signal5: 2, 0, Myslave2, Mymaster; FramesFramesFramesFrames Myframe1: 11, Mymaster, 2Myframe1: 11, Mymaster, 2Myframe1: 11, Mymaster, 2Myframe1: 11, Mymaster, 2 My_signal1, 0; My_signal1, 0; My_signal1, 0; My_signal1, 0; My_signal2, 1; My_signal2, 1; My_signal2, 1; My_signal2, 1; M