LIN总线培训PPT学习教案

1、会计学1 LIN总线培训总线培训PPT课件课件 第1页/共49页 第2页/共49页 子网(SUB-BUS)的概念 第3页/共49页 典型车载网络分布 第4页/共49页 车用总线分级 第5页/共49页 LIN总线的起源 第6页/共49页 LIN协议版本(1/2) LIN 1.1 LIN 1.2 LIN 1.3 第7页/共49页 LIN 1.1 LIN 1.2 LIN 1.3 LIN 2.0 LIN 2.1 LIN协议版本(2/2) 第8页/共49页 LIN规范组成(1/2) 子规范子规范内容内容 物理层规范物理层规范 (Physical Layer Specification) 物理层兼容性物理

2、层兼容性 波特率误差波特率误差 时间要求时间要求 LIN Driver / Receiver 协议规范协议规范 (Protocol Specification) 信号管理信号管理 帧传输帧传输 调度表调度表 任务行为模型任务行为模型 网络管理网络管理 状态管理状态管理 传输层规范传输层规范 (Transport Layer Specification) PDU规范规范 通信通信 错误处理错误处理 规定的请求规定的请求 时间约束时间约束 第9页/共49页 LIN规范组成(2/2) 子规范子规范内容内容 节点配置和标识规范节点配置和标识规范 (Node Configuration and Iden

3、tification Specification) LIN产品标识产品标识 从节点模型从节点模型 PDU结构结构 节点配置服务节点配置服务 标识标识 诊断规范诊断规范 (Diagnostic Specification) 诊断级别诊断级别 基于信号的诊断基于信号的诊断 传输协议处理传输协议处理 从节点发送句柄从节点发送句柄 从节点诊断时间要求从节点诊断时间要求 应用程序接口规范应用程序接口规范 (API Specification) 主要主要API 节点配置和标识节点配置和标识 传输层传输层 节点能力语言规范节点能力语言规范 (Node Capability Language Specific

4、ation) 文件定义文件定义 语法语法 配置语言规范配置语言规范 (Configuration Language Specification) 文件定义文件定义 语法语法 第10页/共49页 q串行通信串行通信 q线间干扰小，节省线束，传输距离长线间干扰小，节省线束，传输距离长 q单线传输单线传输 q增强的增强的ISO 9141, 总线电压基于总线电压基于VBAT q最高速率最高速率20Kbit/s q满足车身上大部分的应用需求满足车身上大部分的应用需求 q单主多从结构单主多从结构 q无需仲裁无需仲裁 q基于通用基于通用UART/SCI的低成本接口硬件的低成本接口硬件 q几乎所有几乎所有MC

5、U有具备有具备LIN总线的硬件基础总线的硬件基础 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大幅度降低成本大幅度降低成本 LIN总线的特点(1/2) 第11页/共49页 LIN总线的特点(2/2) q 可计算的信号传输的延迟时间可计算的信号传输的延迟时间 q网络通信可预期性网络通信可预期性 q 可灵活的增加或减少从节点可灵活的增加或减少从节点 q无需改变其他节点的硬件电路无需改变其他节点的硬件电路 q 一条总线最多可连接一条总线最多可连接16个节点个节点 q由总线电气特性决定由总线电气特性决定 q 支持多包报文传输支持多包报文传输 q基于基于ISO1

6、5765-2的传输层规范的传输层规范 q 支持诊断功能支持诊断功能 q支持基于支持基于ISO14229-1的诊断服务的诊断服务 第12页/共49页 帧与信号 第13页/共49页 LIN网络拓扑结构 q 一个一个LIN网络包含一个主任务，多个从任务网络包含一个主任务，多个从任务 q 主节点同时包含主任务和从任务主节点同时包含主任务和从任务 q 从节点只包含从任务从节点只包含从任务 q 主任务负责决定总线上的报文，从任务负责发送数据主任务负责决定总线上的报文，从任务负责发送数据 第14页/共49页 LIN帧 第15页/共49页 数据传输 第16页/共49页 调度表 第17页/共49页 切换调度表

7、决策决策 第18页/共49页 第19页/共49页 第20页/共49页 显性间隔显性间隔 同步同步 场场 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（Header） 响应（响应（Response） 间隔界定间隔界定 间隔场间隔场 字节间隔字节间隔 D0D1Dn 帧的结构(Frame Sturcture) 第21页/共49页 字节场(Byte Field) 报头（报头（Header） 响应（响应（Response） D1DnD0 起起 始始 位位 结结 束束 位位 07412356 q基于基于SCI的通信格式的通信格式 q发送一个字节需要发送一个字节需要10个位时间

8、（个位时间（TBIT） 第22页/共49页 间隔场(Break Field) q表示一帧报文的起始，由主节点发出表示一帧报文的起始，由主节点发出 q间隔信号至少由间隔信号至少由13个显性位组成，间隔界定符至少由个显性位组成，间隔界定符至少由1个隐形位组成个隐形位组成 q间隔场是唯一一个不符合字节场格式的场间隔场是唯一一个不符合字节场格式的场 q从节点需要检测到至少连续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个显性位才认为是间隔信号 间隔信号间隔信号 报头（报头（Header） 响应（响应（Response） 间隔界定符间隔界定符 间隔场间隔场 D0D1Dn 第23页/共49页 同步

9、场(Sync Break Field) 同步同步 场场 报头（报头（Header） 响应（响应（Response） D0D1Dn 起起 始始 位位 结结 束束 位位 0 x55 10101001 q确保所有从节点使用与节点相同的波特率发送和接收数据确保所有从节点使用与节点相同的波特率发送和接收数据 q一个字节，结构固定一个字节，结构固定: 0X55 第24页/共49页 标识符场(Identifier Field) 起始位起始位ID0ID1ID2ID3ID5 P 0 P 1ID4 结束位结束位 标识标识 符符奇偶校验符奇偶校验符 标识符场标识符场 报头（报头（Header） 响应（响应（Resp

10、onse） D0D1Dn qID的范围从的范围从0到到63(Ox3f) q奇偶校验符奇偶校验符(Parity)P0,P1 第25页/共49页 数据场(Data Field) 报头（报头（Header） 响应（响应（Response） D0D1Dn 数据场数据场 bit0bit7bit1bit2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 D0D1D2Dn(小于小于8) 最低有效字节先发最低有效字节先发 送送 q数据场长度数据场长度1到到8个字节个字节 q低字节先发，低位先发低字节先发，低位先发 q如果某一信号长度超过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）个

11、字节，采用低位在前的方式发送（小端） 第26页/共49页 校验和场(Checksum Field)(1/2) 校验和场校验和场 报头（报头（Header） 响应（响应（Response） D0D1Dn 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 Checksum） q仅校验数据场仅校验数据场(1.3) q增强校验（增强校验（Enhance 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) q标识符为标识符为0 x3C和和0 x3D的帧只能使用经典校验的帧只能使用经典校验 第27页/共49页 校验和场(Checks

12、um Field)(2/2) q翻转八位和翻转八位和（inverted eight bit sum） q例例：Data = 0 x4A, 0 x55, 0 x93, 0 xE5 qChecksum = 0 xE6 第28页/共49页 帧长度(Frame Length) q最小帧长度最小帧长度 qTHEADER_NOMINAL=34*TBIT q TRESPONSE_NOMINAL=10*(NDATA+1)*TBIT qTFRAME_NOMINAL=THEADER_NOMINAL+TRESPONSE_NOMINAL q最大帧长度最大帧长度 qTHEADER_MAX=1.4*THEADER_NOM

13、INAL qTRESPONSE_MAX=1.4*TRESPONSE_NOMINAL qTFRAME_MAX=THEADER_MAX+TRESPONSE_MAX 第29页/共49页 帧类型(Frame Type) q 普通帧普通帧（Unconditional frame） q 事件触发帧事件触发帧（Event triggered frame） q 零星帧零星帧（Sporadic frame） q 诊断帧诊断帧（Diagnostic frame） q 用户自定义帧用户自定义帧（User-defined frame） q 保留帧保留帧（Reserved frame） 第30页/共49页 普通帧(Un

14、conditional Frame) q标识符标识符(ID)为为0到到59(0 x3b) q主任务发出报头，一个任务响应，一个或多个任务接主任务发出报头，一个任务响应，一个或多个任务接 收收 q三种情况三种情况 第31页/共49页 事件触发帧(Event Triggered Frame )(1/2) q目的目的: q增强增强LIN总线的响应能力，避免为了很少发生的事件而对从节点进行轮询，从而浪费了大量的带宽总线的响应能力，避免为了很少发生的事件而对从节点进行轮询，从而浪费了大量的带宽 q标识符：标识符： 059(0 x3B) q事件触发帧必须有一个独立的事件触发帧必须有一个独立的ID，该，该I

15、D可以与多个普通帧相关联可以与多个普通帧相关联 q在事件触发帧时隙内发送帧头，只有当相关联的无条件帧内有信号在事件触发帧时隙内发送帧头，只有当相关联的无条件帧内有信号 被更新时才发送帧响应被更新时才发送帧响应 q帧响应的第一个数据字节等于标识符，即响应最多可以传输帧响应的第一个数据字节等于标识符，即响应最多可以传输7个字个字 节的数据节的数据 q如果没有帧响应，帧头被忽略如果没有帧响应，帧头被忽略 q帧响应可由多个节点发送，发生冲突时切换到帧响应可由多个节点发送，发生冲突时切换到“冲突解决调度表冲突解决调度表” ，之后再切换回到原来的调度表，之后再切换回到原来的调度表 第32页/共49页 事件

16、触发帧(Event Triggered Frame )(2/2) 假设与事件触发帧假设与事件触发帧0 x10相关联的两个普通帧相关联的两个普通帧 如果只有一个节点响应事件触发帧的报头如果只有一个节点响应事件触发帧的报头 如果同时有多个节点响应事件触发帧的报头如果同时有多个节点响应事件触发帧的报头 总线产生冲突总线产生冲突 切换调度表，进行轮询切换调度表，进行轮询 第33页/共49页 零星帧(Sporadic Frame) q表示共用一个时隙、在需要时才被发送的一组普通帧表示共用一个时隙、在需要时才被发送的一组普通帧 q目的目的 q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

17、性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 q标识符：标识符：059(0 x3b) q仅由主节点发送零星帧内的普通帧仅由主节点发送零星帧内的普通帧 q若有普通帧需要发送，则根据帧的优先级裁定发送顺序若有普通帧需要发送，则根据帧的优先级裁定发送顺序 q若没有普通帧需要发送，则时隙保持空白若没有普通帧需要发送，则时隙保持空白 第34页/共49页 q诊断帧用来传输诊断或配置信息，一般包含诊断帧用来传输诊断或配置信息，一般包含8个字节数据。个字节数据。 q标识符标识符 q60(0 x3c)：主请求帧：主请求帧 q61(0 x3d)：从响应帧：从响应帧 q诊断响应基于诊断响应基

18、于ISO15765-2传输层和传输层和ISO14229应用层应用层 q传输方式：传输方式： 诊断帧(Diagnostic Frame) 0 x3CSyncBreak诊断服务诊断服务 0 x3DSyncBreak根据诊断服务的响应根据诊断服务的响应 主节点主节点从节点从节点 第35页/共49页 保留帧(Reserved Frame) q用户自定义帧用户自定义帧(User-defined frame) q标识符：标识符：62(0 x3e) q可以传输任何信息可以传输任何信息(由用户自定义由用户自定义) q保留帧保留帧(Reserved frame) q标识符：标识符：63(0 x3f) q在在LI

19、N 2.1中未对保留帧进行定义中未对保留帧进行定义 第36页/共49页 调度表(Schedule Table) qLIN总线最小时间单位是时基总线最小时间单位是时基(Tbase)。 q调度表中用来发送一帧报文的时间称为帧时隙调度表中用来发送一帧报文的时间称为帧时隙(Frame_Slot)，帧时隙必须，帧时隙必须 是时基的整数倍，调度表是由帧时隙组成的。是时基的整数倍，调度表是由帧时隙组成的。 qTFrame_Slot = Tbase * n q偏移偏移(jitter)是指一帧报文实际开始发送的时刻与帧时隙起点的时间差。是指一帧报文实际开始发送的时刻与帧时隙起点的时间差。 qTFrame_Slo

20、t jitter + TFrame_Maximum 第37页/共49页 睡眠(Go To Sleep) 主节点可以发送一帧主节点可以发送一帧IDID为为0 x3c0 x3c，第一个字节为零的，第一个字节为零的主请求帧主请求帧来使处于工作状态的从节点进入睡眠。这帧报文称为睡眠指令。来使处于工作状态的从节点进入睡眠。这帧报文称为睡眠指令。 从节点在接到睡眠指令之后，也可以选择不进入睡眠状态而继续工作，这根据应用层协议而定。从节点在接到睡眠指令之后，也可以选择不进入睡眠状态而继续工作，这根据应用层协议而定。 当总线空闲当总线空闲4 4到到1010秒的时候，所有从节点必须进入睡眠状态。秒的时候，所有从

21、节点必须进入睡眠状态。 注：空闲的定义是没有显性位和隐性位之间的转换。注：空闲的定义是没有显性位和隐性位之间的转换。 第38页/共49页 唤醒(Wake Up)(1/2) 在一个处于睡眠状态的在一个处于睡眠状态的LINLIN网络中，任何一个节点都可以发送唤醒信号网络中，任何一个节点都可以发送唤醒信号 唤醒信号是一个唤醒信号是一个250us(250us(在在20Kbit/s20Kbit/s波特率下的波特率下的0 x0F)0 x0F)到到5ms(5ms(在在1Kbit/s1Kbit/s波特率下的波特率下的0 x0F)0 x0F)的显性电平的显性电平? ? 每一个从节点都需要做每一个从节点都需要做

22、检测唤醒信号检测唤醒信号( (持续持续150us150us以上的显性位以上的显性位) ) 当检测到唤醒信号之后，在当检测到唤醒信号之后，在100ms100ms以内完成初始化工作以内完成初始化工作 主节点除了需要完成唤醒以外，还需要检测出发送唤醒信号的节点主节点除了需要完成唤醒以外，还需要检测出发送唤醒信号的节点( (利用信号利用信号) ) 当从节点发出唤醒信号之后当从节点发出唤醒信号之后150ms150ms，主节点仍未发送报头时，从节点可以再次发送唤醒信号。当连续发送了，主节点仍未发送报头时，从节点可以再次发送唤醒信号。当连续发送了3 3次唤醒信号之后如果主节点仍未发送报头，从节点要等待次唤醒

23、信号之后如果主节点仍未发送报头，从节点要等待1.51.5秒以后才可以再次发送唤醒信号秒以后才可以再次发送唤醒信号 第39页/共49页 唤醒(Wake Up)(2/2) 发送节点发送的唤醒信号发送节点发送的唤醒信号 接收节点检测的唤醒信号接收节点检测的唤醒信号 第40页/共49页 第41页/共49页 第42页/共49页 位速率容差(Bit Rate Tolerance) 节点类型节点类型符号符号F/FNOM 主节点主节点FTOL_RES_MASTER0.5% 不使用同步场同步的从节点不使用同步场同步的从节点FTOL_RES_SLAVE1.5% 使用同步场同步的从节点（在同步之前）使用同步场同步的从节点（在同步之前）FTOL_UNSYNC14% 相对于标称位速率相对于标称位速率 相对于主节点位速率相对于主节点位速率 节点类型节点类型符号符号F/FMASTER 同步后从节点同步后从节点FTOL_SYNC2% 第43页/共49页 位定时(Bit Timi