LIN总线技术原理基础PPT课件

.主要内容包括LIN总线原理和应用LIN的主要技术特征LIN通信任务和消息帧类型LIN消息通信LIN的应用、汽车LIN总线的原理和应用，以及Lin (localinterconnectnetworklocalinternetlocal，局域网) 面向汽车的低端分布式应用的低成本(0.5美元)、低速率(20kbps )和串行通信总线。汽车LIN总线的原理和应用，LIN概况是汽车行业开发的经济高效的子总线系统CAN的下层网络。属于SAE标准的汽车a级网络CAN总线的补充，对总线性能要求较低的车体系统，如门、窗、莱LIN实现了成本效益高的智能传感器和驱动器的通信方式。汽车LIN总线的原理和应用，LIN的目标是为现有的汽车网络(CAN网络)提供辅助功能，在不需要CAN总线带宽和多功能的情况下使用，降低成本。 将开关、驱动器、传感器从副总线连接到主总线(CAN总线等)。 广泛使用LIN总线的原因：目前，高/低速CAN和J1850总线已成为标准车辆网络总线。 它们的总线速度极高，具有高电磁干扰性能，高传输可靠性等优越性能，但价格也高。 大量车身和安全性能的应用对车用网络总线的性能要求并不高，只需要性价比高的标准车用网络总线，LIN总线才能满足这一需求。 因此，目前LIN总线技术越来越广泛地应用于车身电子。汽车LIN总线的原理和应用、LIN起源和发展LIN联盟成立于1999年，发布了LIN1.0版本。 最初的成员是奥迪、宝马、克莱斯勒、摩托罗拉、博世、大众和沃尔沃等2000年，LIN联盟再次发布了版本1.1。 2001年，首次推出了采用LIN1.1版本的批量生产车。 2003年，版本2.0出现了。 2006年，2.1版开始发售，一直持续到现在。 LIN的市场LIN总线产品成为汽车总线的第二大市场，第一大市场是CAN总线，2006年达到了高峰。汽车总线拓扑CAN/LIN、LIN节点结构、LIN接口由两部分构成：协议控制器、线路接口、协议控制器由微控制器的一个标准UART实现，微控制器软件(2)构成请求帧，并与帧相对应地发送接收的(3)帧以及线路接口： (1)将Lin总线上的信号转换为无干扰的RX信号并且向Lin协议控制器传送汽车LIN总线技术的特点是物理层采用单线连接，两个电子控制单元之间的最大传输距离为40m，总线驱动器和接收器规范遵循改进的ISO9141单线标准。 当前，低成本LIN是通过通用异步传输/接口的单总线串行通信(SCI/UART )协议，并且大多数微控制器芯片具有SCI/UART接口。 低传输速率。 低于20kb/s采用NRZ编码。 此外，LIN总线结合了I2C和RS232的特性：与I2C总线一样，LIN总线通过电阻被提升到高电平，并且每个字节由起始位和停止位标识，使得每个节点可以通过开路收集器驱动器来降低总线汽车LIN总线技术特点，单主/多从媒体访问，无需仲裁。 在总线拓扑的LIN网络中，主节点控制对传输介质的访问并且从节点仅响应于主节点的指令。 不需要仲裁和冲突管理机制。 LIN总线的网络节点数不得超过16。 否则，节点增加会减少网络阻抗，并且环境条件恶化。 每增加一个节点阻抗降低3%，汽车LIN总线技术的特点，同步机制简单的LIN通信中的从节点采用简单的自同步机制(不需要结晶和陶瓷共振器)。 主节点将同步间隙发送到消息帧的开头，并标记该消息帧的开始。 从节点基于此间隙与总线同步，不需要专用的时钟同步设备，从而降低硬件成本。 通信的可靠性。主节点控制整个网络的通信，并且控制不同节点的传输时间的每个消息帧的长度可以采用预测的调度表，从而保证信号的周期性传输并且改变总线上没有过载现象消息的数据长度。 LIN答复帧消息的数据字段长度可以在0到8字节之间变化，在不同任务的通信应用中非常有用。 采用奇偶校验和校验和检验相结合的双重检验机制。LIN网络结构模型、LIN网络或由数据链路层和物理层组成的数据链路层逻辑链路控制子层(LLC )消息过滤器、恢复管理、消息确认等媒体接入控制子层(MAC ) 对来自LIN核心封装和串行化来自LLLC的消息的物理层的数据进行解包、错误检测、错误标定等操作的故障规定管理实体监视的物理层定义了物理层的驱动/接收器特性，该特性定义了如何在总线介质上传输信号。LIN的通信任务基本概念、主机节点：控制网络内各节点通信的节点LIN网络上的通信始终由主发送任务发起。 主节点上的主通信任务和从通信任务能够控制总线网络和协议整体的主通信任务：为了控制在主节点上执行的总线上的所有通信，将消息的调度、发送消息头的任务称为主任务。 常见任务：定义传输速率，发送同步时间间隔、同步字段和标识符ID字段，并检查校验和以验证数据的有效性。LIN的通信任务基本概念、从属节点：总线上的2-16个成员，主节点发送适当的ID后，从属节点从通信任务接收或发送数据的任务称为从属通信任务，但主节点也从任务节点发送数据在接收数据、发送数据或者不发送数据的情况下，节点：发送2、4、8个数据字节并发送检验字节，LIN通信任务、LIN的通信任务、LIN协议是主多从结构，通信只能从主节点的主任务开始。 完全的LIN消息帧的转发由主任务和从任务共同实现，主任务发送“报头”，从任务发送或接收“响应”。 LIN的通信任务、LIN通信：总线上传输的信息的长度可以是任意固定格式。 每个消息帧包括2、4或8字节数据，3字节控制，安全信息(同步字段、标识符字段和检查字段)。 通过主机控制单元内的从站任务，可以从主机控制单元向任意的从站控制单元发送数据。 对应的主机消息ID可以触发从属通信。消息帧类型、消息帧类型：有6种无条件帧：便携式数据信息； 事件触发帧：偶发事件处理偶发帧：为确保调度表的确定性条件下系统动态行为的灵活性而设置。 上述3帧的消息识别符的范围是059(0 x3b )诊断帧(命令帧、响应帧) :具有8字节的诊断信息或者结构信息，主节点诊断请求帧的识别符是60(0 x3c )，从节点诊断响应帧的识别符是61(0 x3d ) 用户定义的帧：具有用户定义的信息，标识符为62(0 x3e )，在调度时向用户定义的帧分配消息帧的时隙，并且在每个时隙到来时发送用户定义的帧的标头。 预约帧：预约帧标识符63(0 x3f )在LIN2.0中未被使用。消息帧格式和消息传输由消息帧格式表示和控制。 消息帧格式由主机节点发送的头主机或从节点发送的响应组成。LIN的消息转发、消息头中包含同步间隙、同步字节和消息标识符(063 )。 响应消息包括1至9字节，其中2、4或8字节的数据字段和校验和字段。 在消息帧之间具有帧时间间隔的消息和响应之间具有帧内响应空间的最小帧时间间隔和帧内响应空间都为0的最大长度消息帧的最大长度FRAME_max限制。、消息结构：字节字段、字节字段格式：说明：每个字节字段的长度为10比特的定时的开始比特(STARTBIT )为“优先级”比特，标志字节的开始即8为数据比特，首先发送最低有效位、消息结构：报头、报头同步间隔作用：识别消息的开始并同步从主节点发送的所有从任务和总线时钟信号。 同步间隔：在至少13比特显性比特之后的至少1比特隐性值的同步定界符。 同步定界符角色：检测下一个同步域(SynchField )的起始位。 另外，消息结构：头、头同步字段(SYNCHFIELD )包含各个时钟的同步信息。 在0 x55格式中，有5个下降沿(从隐性到显性的跳跃)，8比特的定时处；消息结构：标识符场(IDENTIFIERFIELD )定义消息的内容和长度。 6个标识符比特(id 0到ID5)和2个标识符奇偶校验位(P0P1) ID4和ID5定义数据字段的数据长度.消息结构：标识符字段，标识符字段id4和ID5与数据长度之间的关系数据长度.消息结构：标识符场， 标识符场(IDENTIFIERFIELD )奇偶校验位P0P1:，消息结构：数据场，数据场(DATEFIELDS )由多个8比特的字节场构成，传输以LSB开始，消息结构：校验和场，校验和场(check ) 校验和通过“进位相加(ADDC )”计算，每个进位都被添加到本次结果的最低有效位(LSB )中。 这确保了数据字节的可靠性。 所有数据字节的和的补数与校验和字节的和必须是“0 xFF”。 另外，消息结构：指令帧，0 x3C(ID60 )表示用于从主节点向从节点发送指令和数据的主节点请求帧(诊断帧)。 0 x3D(ID61 )表示触发从节点向主节点发送数据的响应帧。 过程：标识符为0 x3c的“主机请求帧”，主机向从站发送数据和命令的标记为0 x3d的“从站兼容帧”触发从站向主机的数据发送。 命令帧的前几个剧场为0 x000 x7F，其使用方法可以由LIN协会定义的其馀命令帧用户自己分配.消息结构：休眠模式命令，总线上为休眠模式：主节点上为休眠模式命令唤醒模式：唤醒信号唤醒的总线可能处于唤醒模式，并且总线可能处于活动状态。 睡眠模式命令：第一个数据字节为0x0的命令帧总线的睡眠模式可以通过从任意节点上的任务发送唤醒帧来结束。 8bit、4bit、消息结构：从具有唤醒、唤醒进程的节点任务发送唤醒信号后，所有节点都执行引导进程，主机任务等待同步间隔字段和同步字段发送的超时(TIME_OUT ) 当等待时，请求第一唤醒信号的节点会再次发送新唤醒信号。这种情况最多出现三次，并且如果总线没有唤醒，则节点将等待三个TIME_OUT时间来发送唤醒信号。 8位、=4位、消息结构：用户定义的帧，0 x3E(ID62 )是用户定义的扩展帧，然后是任意数量的数据字节。 0 x3F(ID63 )保留供将来使用。LIN的信息长度、信息帧以同步间隔开始，在校验和区域结束。 消息帧中的字节区域由字节空间和帧内响应空间划分。 字节空间和帧内响应空间的长度是未定义的，然而整个消息帧的长度是受到限制的。 最小帧长度TFRAME_MIN是传输一帧所需的最小时间量(字节空间和帧内响应空间必须为0 )。 最大帧长度TFRAME_MAX是传输1帧的最大时间。LIN的信息长，LIN的信息过滤和确认，信息过滤LIN的信息过滤是基于识别符，即每个从属任务对应一个发送识别符。说明：用户确认在网络结构中保证任务与识别符的对应关系的消息，若一直到帧的末尾为止没有检测出错误，则该消息对收发器有效。 如果消息出现错误，则认为主机和从属机都没有发送消息。 注：协议规范中没有定义主机任务和从任务收发错误消息的措施。 根据应用程序的要求，用户可以在应用程序层程序中实现主机重发和从机后退操作，这些操作需要在应用程序层中说明，LIN错误和异常处理，错误检测：存在六种不同消息错误类型的位错误：节点不发送校验和错误：如果所有数据字节的和的补数与校验和的和不是“0 xFF”，则检测到校验和错误。 标识符奇偶校验错误所有从节点能够在ID字段中区分8位已知标识符和错误的标识符。LIN错误和异常处理(继续)、从属机不响应的错误在主机任务发送同步场所和识别符之后，如果在最大时间内TFRAME_MAX中消息帧的发送没有完成，则会发生不响应的错误。 当同步字段不匹配错误从属装置检测到同步字段的边缘超出给定可允许公差时，检测到同步字段不匹配错误。 无总线活动收到最后一条有效消息后，如果在Ttime_out时间内未检测到有效的同步间隔和字节字段，则检测到无总线活动错误。LIN错误和异常处理：故障定义、故障定义主要依赖于主节点，尽可能多地处理错误检测、错误恢复和诊断。 故障定义基于系统的要求，而不是LIN协议的内容。 主机控制单元在重读主机任务的发送/接收时检测错误状况，所述错误状况需要检测同步或标识字节内的位错误、标识符奇偶校验错误和总线活动错误。 主机节点从属任务：如果预期或读取总线的数据，则检测到从属节点无法响应的错误和校验和错误。 当从任务重读其发送时，从控制单元必须检测到数据或校验和情形中的位错误。 接受从任务：从总线读取数据时，必须检测标识符奇偶校验和错误。 以汽车LIN总线的应用、汽车LIN总线的应用、汽车LIN总线的应用、现在门LIN网络为例介绍LIN总线设计的一般方法。 门控LIN网络的构造及其在门上的配置如右图所示，该网络由主节点、镜像从属节点、锁定从属节点构成。门控制LIN网络、主机节点通过收集本地各控制交换机的状态并接收CAN总线上的远程信息，产生控制命令，将命令转换为LIN消息帧并通过LIN网络发送给相应的从节点， 在从节点接收到与自己相关的消息帧之后，对消息帧进行开封、解密，并根据得到的命令控制该致动器的动作，由此实现门的各部件的控制。 同时，根据需要从节点将各自的控制元件放置的状态反馈给主节点，主节点通过斜坡或扬声器向驱动器提供该状