LIN 技术规范及在汽车中的应用

1、LIN LIN 技术规范及技术规范及在汽车中的应用在汽车中的应用第一节第一节 简介简介LIN 规范包括了三个主要部分：一是规范包括了三个主要部分：一是LIN 协议规范部分介协议规范部分介绍绍LIN 的物理层和数据链路层；二是的物理层和数据链路层；二是LIN 配置语言描述部配置语言描述部分介绍分介绍LIN配置语言描述部分介绍配置语言描述部分介绍LIN 配置文件的格式，配置文件的格式，LIN配置文件用于配置整个网络作为配置文件用于配置整个网络作为OEM和不同网络节点的和不同网络节点的供应商之间的通用接口，同时可作为开发和分析工具的一个供应商之间的通用接口，同时可作为开发和分析工具的一个输入；三是输

2、入；三是LIN API 部分介绍了网络和应用程序之间的接部分介绍了网络和应用程序之间的接口。口。LIN 规范可以实现开发和设计工具之间的无缝连接并提高了规范可以实现开发和设计工具之间的无缝连接并提高了开发的速度增强了网络的可靠性。开发的速度增强了网络的可靠性。LIN 规范的范围如规范的范围如图图10-1的虚线框部分。本书只对的虚线框部分。本书只对LIN 的协议规范进行详细介绍，的协议规范进行详细介绍，LIN 配置语言描述和配置语言描述和API不进行详细介绍，感兴趣的读者可不进行详细介绍，感兴趣的读者可以参考相关手册。以参考相关手册。上一页 下一页返回第一节第一节 简介简介虽然虽然LIN最初的设

3、计目的是用于汽车电子控制系统，但在工最初的设计目的是用于汽车电子控制系统，但在工业自动化传感器总线、大众消费电子产品中也有着广泛的应业自动化传感器总线、大众消费电子产品中也有着广泛的应用市场。用市场。LIN协议规范目的是根据协议规范目的是根据ISO/OSI参考模型的数据链路层参考模型的数据链路层和物理层，实现任何两个和物理层，实现任何两个LIN设备的互相兼容。使用这个规设备的互相兼容。使用这个规范的任何设备都受到知识产权法律保护。范的任何设备都受到知识产权法律保护。LIN是一个值得投资的总线通信，它不要求有是一个值得投资的总线通信，它不要求有CAN的带宽和的带宽和多功能性。线驱动器接收器的规范

4、遵从多功能性。线驱动器接收器的规范遵从ISO9141 标准，而标准，而且且EMI性能有所提高。性能有所提高。上一页返回第二节第二节 基本概念基本概念LIN协议有下面特性：协议有下面特性：（1）单主机多从机组织，即没有总线仲裁；）单主机多从机组织，即没有总线仲裁；（2）保证信号传输的延迟时间；）保证信号传输的延迟时间；（3）可选的报文桢长度）可选的报文桢长度2、4和和8字节；字节；（4）配置的灵活性；）配置的灵活性；（5）带时间同步的多点广播接收，从机节点无需石英或陶）带时间同步的多点广播接收，从机节点无需石英或陶瓷谐振器；瓷谐振器；（6）数据校验和的安全性和错误检测；）数据校验和的安全性和错误

5、检测；（7）检测网络中的故障节点；）检测网络中的故障节点；（8）使用最小成本的半导体元件小型贴片单芯片系统。）使用最小成本的半导体元件小型贴片单芯片系统。下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念在在图图10-2中，中，OSI参考模型的参考模型的LIN 分层结构显示如下：分层结构显示如下：（1）物理层定义了信号如何在总线媒体上传输，本规范中）物理层定义了信号如何在总线媒体上传输，本规范中定义了物理层的驱动器定义了物理层的驱动器/接收器特性。接收器特性。（2） MAC（媒体访问控制子层）是（媒体访问控制子层）是LIN协议的核心，它管协议的核心，它管理从理从LLC子层接收到的报文，也管理发送到子层接

6、收到的报文，也管理发送到LLC子层的报文，子层的报文，MAC子层由故障界定这个管理实体监控。子层由故障界定这个管理实体监控。（3） LLC（逻辑链路控制子层）涉及报文滤波和恢复管理（逻辑链路控制子层）涉及报文滤波和恢复管理的功能。的功能。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念1.报文报文在总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧在总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧都包含都包含2、4或或8字节的数据以及字节的数据以及3字节的控制、安全信息。字节的控制、安全信息。总线的通讯由单个主机控制。每个报文帧都用一个分隔信号总线的通讯由单个主机控制。每个报文帧都用一个分隔

7、信号起始，接着是一个同步场和一个标识符场，这些都由主机任起始，接着是一个同步场和一个标识符场，这些都由主机任务发送。从机任务则是发回数据场和校验场（见务发送。从机任务则是发回数据场和校验场（见图图10-3）。）。通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。相应的主机报文发送到任何从机控制单元。相应的主机报文ID可以触发从机可以触发从机-从机的通信。从机的通信。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念2.信息路由信息路由LIN 系统中，节点不使用有关系统配置的任何信息，除了单系统中，节点不使用有关系统配置

8、的任何信息，除了单主机节点的命名。主机节点的命名。（1）系统的灵活性：不需要改变任何其他从机节点的软件）系统的灵活性：不需要改变任何其他从机节点的软件或硬件，就可以在或硬件，就可以在LIN网络中添加节点。网络中添加节点。（2）报文路由：报文的内容由识别符命名。识别符不指出）报文路由：报文的内容由识别符命名。识别符不指出的目的地，但解释数据的含义最大的标识符数量是的目的地，但解释数据的含义最大的标识符数量是64，其中，其中4个保留用于专用的通讯，譬如软件升级或诊断。个保留用于专用的通讯，譬如软件升级或诊断。（3）多播：由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点）多播：由于引入了报文滤波的概念，任何

9、数目的节点都可以同时接收报文，病同时对此报文做出反应。都可以同时接收报文，病同时对此报文做出反应。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念3.位速率位速率最大的波特率是最大的波特率是20Kb/s, 它是由单线传输媒体的它是由单线传输媒体的EMI 限制限制决定。最小的波特率是决定。最小的波特率是1 Kb/s,可以避免和实际设备的超时可以避免和实际设备的超时周期冲突。周期冲突。 为使用低成本的为使用低成本的LIN 器件，建议使用器件，建议使用表表10-1中的位速率：中的位速率：4.单主机无仲裁单主机无仲裁只有包含主机任务的控制器节点可以传输报文头，一个从机只有包含主机任务的控制器节点可以传

10、输报文头，一个从机任务对这个报文头做出响应，由于没有仲裁过程，如果多于任务对这个报文头做出响应，由于没有仲裁过程，如果多于一个从机回应，则将产生错误。这种情况下的错误界定可由一个从机回应，则将产生错误。这种情况下的错误界定可由用户按照应用要求指定。用户按照应用要求指定。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念5安全性安全性 （1）错误检测：）错误检测： 监控，发送器比较总线监控，发送器比较总线“应当应当”的值和的值和“现在现在”的值；的值； 数据场的校验和以数据场的校验和以256为模并取反，将为模并取反，将MSB的进位加到的进位加到LSB上；上； 标识符场的双重奇偶校验保护。标识符场的

11、双重奇偶校验保护。（2）错误检测的性能）错误检测的性能发送器可以检测到所有的本地错误；发送器可以检测到所有的本地错误；对整个协议的错误有很高的错误检出率。对整个协议的错误有很高的错误检出率。 6.错误标定和恢复时间错误标定和恢复时间单主机的概念中不允许进行直接的错误标定。错误在本地被单主机的概念中不允许进行直接的错误标定。错误在本地被检测到，并用诊断的形式请求。检测到，并用诊断的形式请求。 上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念7故障界定故障界定LIN节点可以区分短时扰动和永久故障，它还能对故障做出节点可以区分短时扰动和永久故障，它还能对故障做出合适的本地诊断和采取合适的行动。合适的

12、本地诊断和采取合适的行动。8.连接连接LIN网络节点的最大数量不仅由标识符的数量限制，也由总网络节点的最大数量不仅由标识符的数量限制，也由总线的物理特性限制。线的物理特性限制。建议：建议：LIN网络的节点数量不应超过网络的节点数量不应超过16.否则，节点增加将否则，节点增加将减少网络阻抗，会导致环境条件变差，禁止无错误的通讯。减少网络阻抗，会导致环境条件变差，禁止无错误的通讯。每一个增加的节点都可以减少网络阻抗（约每一个增加的节点都可以减少网络阻抗（约130k）。）。网络中总的网络中总的“电电”线（通讯导线）长度应少于或等于线（通讯导线）长度应少于或等于40m。总线端电阻典型值：主机节点是总线

13、端电阻典型值：主机节点是1 k，从机节点是，从机节点是30 k。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念9.单通道单通道总线有一个传送位的单通道。从这里数据可以获得数据的重总线有一个传送位的单通道。从这里数据可以获得数据的重新同步信息。新同步信息。10.物理层物理层物理层是一条单线，每个节点通过上拉电阻线于总线，电源物理层是一条单线，每个节点通过上拉电阻线于总线，电源从汽车电源网获得（从汽车电源网获得（VBAT），和上拉电阻串联的二极管可以），和上拉电阻串联的二极管可以防止电子控制单元（防止电子控制单元（ECU）在本地电池掉电的情况下通过总）在本地电池掉电的情况下通过总线上电（线上电（

14、图图10-4）。）。信号的波形由信号的波形由EMI和时钟同步的要求定义。和时钟同步的要求定义。11.总线值总线值总线有两个互补的逻辑值：总线有两个互补的逻辑值：“显性显性”或或“隐形隐形”。相应的位。相应的位值和电压值如值和电压值如表表10-2所示。所示。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念12.应答应答正确接收报文后的应答过程在正确接收报文后的应答过程在LIN协议中没有定义。主机控协议中没有定义。主机控制单元检查由主机任务初始化的报文和由它自己的从机任务制单元检查由主机任务初始化的报文和由它自己的从机任务接收的报文的一致性。如果不一致，主机任务可以改变报文接收的报文的一致性。如果

15、不一致，主机任务可以改变报文的进度表。的进度表。如果从机检测到不一致，从机控制器将保持这个信息并将它如果从机检测到不一致，从机控制器将保持这个信息并将它用诊断信息的形式向主机控制单元请求。诊断信息可按普通用诊断信息的形式向主机控制单元请求。诊断信息可按普通报文帧的形式进行发送。报文帧的形式进行发送。13.命令帧和扩展帧命令帧和扩展帧4个个8字节响应的标识符被保留用作特殊的报文帧：两个命令字节响应的标识符被保留用作特殊的报文帧：两个命令帧和两个扩展帧。帧和两个扩展帧。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念两个命令帧都包括两个命令帧都包括8字节响应，可以用于从主机向从机节点字节响应，可以

16、用于从主机向从机节点（或相反）上载和下载数据。（或相反）上载和下载数据。保留两个扩展帧标识符，用于将用户定义的报文格式和以后保留两个扩展帧标识符，用于将用户定义的报文格式和以后的的LIN格式嵌入到现在的格式嵌入到现在的LIN协议中，而不需要改变当前的协议中，而不需要改变当前的LIN规范。规范。14.睡眠模式睡眠模式/唤醒唤醒为了减少系统的功耗，为了减少系统的功耗，LIN节点可以进入没有任何内部活动节点可以进入没有任何内部活动和被动总线驱动器的睡眠模式。睡眠模式时，总线呈隐性。和被动总线驱动器的睡眠模式。睡眠模式时，总线呈隐性。任何总线活动或任何总线节点的内部条件都将结束（唤醒）任何总线活动或任

17、何总线节点的内部条件都将结束（唤醒）睡眠模式。一旦节点被内部唤醒，基于唤醒符号的过程将给睡眠模式。一旦节点被内部唤醒，基于唤醒符号的过程将给主机通报这一消息，唤醒帧是一个不变的显性位序列。主机通报这一消息，唤醒帧是一个不变的显性位序列。唤醒后内部的活动将重新启动，唤醒后内部的活动将重新启动，MAC子层将等待系统振荡器子层将等待系统振荡器稳定。从机节点则在重新参与总线通讯前等待，直到（自己）稳定。从机节点则在重新参与总线通讯前等待，直到（自己）和总线活动同步（等待显性的同步间隔）。和总线活动同步（等待显性的同步间隔）。上一页 下一页返回第二节第二节 基本概念基本概念15.时钟恢复和时钟恢复和SC

18、I同步同步每个报文帧都由一个同步间隔起始，接着是同步场，这个同每个报文帧都由一个同步间隔起始，接着是同步场，这个同步场在几倍的位定时长度中包含了步场在几倍的位定时长度中包含了5个下降沿。这个长度可个下降沿。这个长度可以测量，而且可以用于计算从机节点内部定时。以测量，而且可以用于计算从机节点内部定时。同步间隔帧将使能丢失了同步的从机节点识别同步场。同步间隔帧将使能丢失了同步的从机节点识别同步场。16.振荡器容差振荡器容差位定时的要求允许在有容差的从机节点上使用预设定的在片位定时的要求允许在有容差的从机节点上使用预设定的在片振荡器（参看振荡器（参看表表10-3）。主机节点的时钟由石英或陶瓷谐）。主

19、机节点的时钟由石英或陶瓷谐振器发生，而且是振器发生，而且是“频率中心点频率中心点”。上一页返回第三节第三节 报文传输报文传输一、报文帧一、报文帧报文传输是由报文帧的格式形成和控制。报文帧由主机任务报文传输是由报文帧的格式形成和控制。报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符信息，并将一个从机任务的信向从机任务传送同步和标识符信息，并将一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表、发送报文头（它负责报文的进度表、发送报文头（HEADER）.从机任务从机任务位于所有的（即主机和从机）节点中，其中一个（主机

20、节点位于所有的（即主机和从机）节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应（或从机节点）发送报文的响应（RESPONSE）. 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输一个报文帧（如一个报文帧（如图图10-5）是由一个主机节点发送的报文头）是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成。报文帧的报文头包和一个主机或从机节点发送的响应组成。报文帧的报文头包括一个同步间隔场（括一个同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）、一个同）、一个同步场（步场（SYNCH FIELD和一个标识符场。报文帧的响应和一个标识符场。报文帧的响应（RESPONSE）则由）则由3个到个到9

21、个字节场组成：个字节场组成：2、4或或8字节字节的数据场（的数据场（DATA FIELD）和一个校验和场）和一个校验和场（CHECKSUM FIELD）.字节场由字节间空间分隔，报文字节场由字节间空间分隔，报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节间空间和帧内响应空间是间空间和帧内响应空间是0.上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输1字节场（字节场（BYTE fileds）字节场的格式（如字节场的格式（如图图10-6）就是通常的）就是通常的“SCI”或或”“”“UART”串行串行(8N1编码编码)。每个字节场的长度。每

22、个字节场的长度10个定个定时（时（BIT TIME）.起始位（起始位（START BIT ）是一个）是一个“显性显性”位，它标志着字节场的开始。接着是位，它标志着字节场的开始。接着是8个数据位，首先发送个数据位，首先发送最低位，停止位（最低位，停止位（STOP BIT）是一个）是一个“隐形隐形”位，它标志位，它标志着字节场的结束。着字节场的结束。2 .报文头场（报文头场（HEADER FILELDS）(1)同步间隔（同步间隔（SYNCHRONISATION BREAK）. 为了为了能清楚楚识别报文帧的开始，报文帧的第一个是一个同步间能清楚楚识别报文帧的开始，报文帧的第一个是一个同步间隔（隔（S

23、ynch break）.同步间隔场是由主机任务发送。它使同步间隔场是由主机任务发送。它使所有的从机任务与总线时钟信号同步。所有的从机任务与总线时钟信号同步。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输同步间隔场有两个不同的部分（如同步间隔场有两个不同的部分（如图图10-7）。第一个部分）。第一个部分是由一个持续是由一个持续TSYNBRK或更长时间（即最小是或更长时间（即最小是TSYNBRK，不需，不需要很严格）的显性总线电平。接着的第二部分是最少持续要很严格）的显性总线电平。接着的第二部分是最少持续TSYNDEL时间的隐性电平作为同步界定符。第二个场允许用来时间的隐性电平作为同步界定符。第

24、二个场允许用来检测下一个同步场（检测下一个同步场（SYNCHFIELD）的起始位。）的起始位。 最大的间隔和界定符时间没有精确的定义，但必须符合整个最大的间隔和界定符时间没有精确的定义，但必须符合整个报文头报文头THEAD_MAX 的总体时间预算。的总体时间预算。同步间隔场（同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）的位定时规范以）的位定时规范以及从机控制单元对此的估计值是考虑及从机控制单元对此的估计值是考虑LIN网络中允许的时钟网络中允许的时钟容差而得出的结果。容差而得出的结果。 上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输如果显性电平持续的时间比在协议中定义的普通显性位序列如果显

25、性电平持续的时间比在协议中定义的普通显性位序列（这里是（这里是0 x00场有场有9个显性位）还要长，此时认为这是一个个显性位）还要长，此时认为这是一个同步间隔场（同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）.如果这个间隔超如果这个间隔超出了用从机位定时测量的间隔出了用从机位定时测量的间隔TSBRKTS,则从机节点将检测到则从机节点将检测到一个间隔（见一个间隔（见表表10-4）。这个）。这个“阀值阀值”是由从机节点的最是由从机节点的最大本地时钟频率得楚。基于精确的本地时基，阀值大本地时钟频率得楚。基于精确的本地时基，阀值TSBRKTS 被指定了两个值。被指定了两个值。同步间隔场（同步间隔场（

26、SYNCH BREAK FIELD）的显性电平长度）的显性电平长度至少为至少为TSYNBRK (可以更长可以更长)，这个时间是用主机位定时来测，这个时间是用主机位定时来测量。最小值应根据连接从机节点指定的最小本地时钟频率所量。最小值应根据连接从机节点指定的最小本地时钟频率所要求的阀值而得出。要求的阀值而得出。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输（2）同步场（）同步场（SYNCH FIELD）.同步场包含了时钟的同步同步场包含了时钟的同步信息，同步场的格式是信息，同步场的格式是“0 x55”,表现在表现在8个位定时中有个位定时中有5个个下降沿（即下降沿（即“隐形隐形”跳变到跳变到“显

27、性显性”的边沿）（见的边沿）（见图图10-8）。同步的过程在本章第八节中定义。）。同步的过程在本章第八节中定义。（3）标识符场（）标识符场（IDENTIFIER FIELD）.标识符场定义了标识符场定义了报文的内容和长度。其中，内容是由报文的内容和长度。其中，内容是由6个标识符位和两个个标识符位和两个ID奇偶校验位（奇偶校验位（ID PARITY bit ）表示，如）表示，如图图10-9。标识。标识位的第位的第4和第和第5位（位（ID4和和ID5）定义了报文的数据场数量）定义了报文的数据场数量NDATA(见见表表10-5)。这将把。这将把64个标识符分成个标识符分成4个小组，个小组，每组每组1

28、6个标识符，这些标识符分别个标识符，这些标识符分别 有有2、4和和8个数据场。个数据场。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输3.响应场（响应场（RESPONSE FIELD）根据应用，如果信息和控制单元无关，则报文的响应场（数根据应用，如果信息和控制单元无关，则报文的响应场（数据、校验和）可以不需要处理，如不知道或错误的标识符。据、校验和）可以不需要处理，如不知道或错误的标识符。在这种情况下，校验和的计算可以忽略（参见第十一节）。在这种情况下，校验和的计算可以忽略（参见第十一节）。（1）数据场（）数据场（DATA FIELD）.数据场通过报文帧传输，数据场通过报文帧传输，由多个由多

29、个8位数据的字节场组成。传输由位数据的字节场组成。传输由LSB开始（如开始（如图图10-10）。）。（2） 校验和场（校验和场（CHECKSUM FIELD）. 校验和场是数校验和场是数据场所有字节的和的反码，如据场所有字节的和的反码，如图图10-11所示。校验和按所示。校验和按“带带进位加进位加”(ADDC)方式计算，每个进位都被加到本次结果的方式计算，每个进位都被加到本次结果的最低位（最低位（LSB）.这就保证了数据字节的可靠性。所有数据字这就保证了数据字节的可靠性。所有数据字节的和的补码与校验和字节和必须是节的和的补码与校验和字节和必须是“0 xFF”.上一页 下一页返回第三节第三节 报

30、文传输报文传输二、保留的标识符二、保留的标识符1、命令帧标识符（、命令帧标识符（Command frame indentifier） 保留的两个命令帧标识符用于主机向所有总线成元服务广保留的两个命令帧标识符用于主机向所有总线成元服务广播普通命令请求。它的帧结构和普通的播普通命令请求。它的帧结构和普通的8位报文帧（见图位报文帧（见图10-12）相同，只由保留的标识符来区别。）相同，只由保留的标识符来区别。“0 x3C”ID场场=0 x3C;ID0,1,6,7=0;ID2,3,4,5=1 是是一个主机请求帧，和一个主机请求帧，和“0 x3D”ID场场=0 x7D;ID1,7=0;ID 0,2,3,

31、4,5,6=1 是一个从机响帧。是一个从机响帧。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输标识符标识符“0 x3C”是一个是一个“主机请求帧主机请求帧”（MasterReq）,它可以从主机向从机节点发送命令和数据。标识符它可以从主机向从机节点发送命令和数据。标识符“0 x3D”是一个是一个 “从机响应帧从机响应帧”（SlaveResp）,它触发一个从机节它触发一个从机节点（由一个优先的下载帧编址）向主机节点发送数据。点（由一个优先的下载帧编址）向主机节点发送数据。保留第一个数据场为保留第一个数据场为0 x000 x7F的命令帧，其用法由的命令帧，其用法由LIN协会定义。用户可以分配剩下的

32、命令帧。协会定义。用户可以分配剩下的命令帧。命令帧的第一个数据字节：命令帧的第一个数据字节：D7位位=0保留使用；保留使用；D7位位=1自自由使用。由使用。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输2.睡眠模式命令睡眠模式命令睡眠模式命令用于将睡眠模式广播到所有的总线节点。在完睡眠模式命令用于将睡眠模式广播到所有的总线节点。在完成这个报文后，一直到总线上出现唤醒信号结束睡眠模式前，成这个报文后，一直到总线上出现唤醒信号结束睡眠模式前，将没有总线活动。睡眠模式命令是第一个数据字节将没有总线活动。睡眠模式命令是第一个数据字节0 x00的的下载命令。下载命令。3.扩展帧标识符扩展帧标识符保留的

33、两个扩展帧标识符允许在不改变现有保留的两个扩展帧标识符允许在不改变现有LIN规范的情况规范的情况下，在下，在LIN协议中嵌入用户定义的报文格式或以后的协议中嵌入用户定义的报文格式或以后的LIN格格式。这就保证了式。这就保证了LIN从机可以向上兼容以后的从机可以向上兼容以后的LIN协议修订协议修订办。办。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输扩展帧用保留的标识符场区别：扩展帧用保留的标识符场区别：“0 x3E” ID场场=0XFE; ID1,2,3,4,5,6,7=1 是用户定是用户定义的扩展帧，和义的扩展帧，和“0 x3F” ID场场=0 xBF; ID6=0; ID0,1,2,3,

34、4,5, 7=1 是以后的是以后的LIN 扩展帧。扩展帧。 标识符标识符“0 x3E”(标识符场标识符场=“0Xfe”)表示一个用户定义表示一个用户定义的扩展帧，它可以被自由使用。标识符的扩展帧，它可以被自由使用。标识符“0 x3F”(标识符场标识符场=“0XBE”)直接保留给以后的直接保留给以后的LIN (和和CAN 协议中的标准协议中的标准帧切换到扩展帧相比较帧切换到扩展帧相比较)扩展版本，现在还不能使用。扩展版本，现在还不能使用。标识符后面可以跟随任意数量的标识符后面可以跟随任意数量的LIN 字节场（见字节场（见图图10-13）。这里没有定义帧的长度、通讯概念（甚至可以）。这里没有定义帧

35、的长度、通讯概念（甚至可以 是多是多主机）和数据内容。主机）和数据内容。ID场的长度编码对这两个帧不起作用。场的长度编码对这两个帧不起作用。从机接收扩展帧标识符，但如果不使用它的内容，则必须忽从机接收扩展帧标识符，但如果不使用它的内容，则必须忽略所有的后续略所有的后续LIN字节区直到接收到下一个同步间隔字节区直到接收到下一个同步间隔（SYNCH BREAK）上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输三、报文帧的长度和总线睡眠检测三、报文帧的长度和总线睡眠检测报文帧用一个同步间隔场作为起始，用校验和场作为结束。报文帧用一个同步间隔场作为起始，用校验和场作为结束。报文帧中的字节场用字节间空间

36、和帧内响应空间分隔。字节报文帧中的字节场用字节间空间和帧内响应空间分隔。字节间空间和帧内响应空间的长度没有定义，只限制了整个报文间空间和帧内响应空间的长度没有定义，只限制了整个报文帧的长度。最小的帧长度帧的长度。最小的帧长度TFRAME_MIN是传输一个帧所需要的是传输一个帧所需要的最小时间（字节间空间和帧间响应空间是最小时间（字节间空间和帧间响应空间是0）。最大的帧长）。最大的帧长度度TFRAME_MAX 是允许传输一个帧的最大时间。时间值如是允许传输一个帧的最大时间。时间值如表表10-6所示。它们由数据场字节所示。它们由数据场字节NDATA的数量决定，并不包括的数量决定，并不包括系统固有的

37、（如物理上）信号延时。系统固有的（如物理上）信号延时。如果从机检测到总线在如果从机检测到总线在TTIME_OUT中没有活动，它会假设总中没有活动，它会假设总线处于睡眠模式。这也可能是由于睡眠报文被破坏。线处于睡眠模式。这也可能是由于睡眠报文被破坏。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输四、唤醒信号四、唤醒信号总线的睡眠模式可以通过任何节点发生一个唤醒信号来中。总线的睡眠模式可以通过任何节点发生一个唤醒信号来中。唤醒信号可以通过任何从机任务发送，但只有总线以前处于唤醒信号可以通过任何从机任务发送，但只有总线以前处于睡眠模式且节点内部请求被挂起时才有效。睡眠模式且节点内部请求被挂起时才有

38、效。唤醒信号是字符唤醒信号是字符“0 x80”.当从机不和主机节点同步时，信当从机不和主机节点同步时，信号可以比精确的时钟源信号拉长号可以比精确的时钟源信号拉长15%或缩短或缩短15%。主机可。主机可以检测到字符以检测到字符“0 x80”,并作为一个有效的数据字节，并作为一个有效的数据字节，“0Xc0”、“0 x80”或或0 x00”都可以。第一个场由都可以。第一个场由TWUSIG的显性位序列给出，即的显性位序列给出，即8个显性位（包括起始位）。接着的个显性位（包括起始位）。接着的第二个场是持续了至少第二个场是持续了至少TWUDEL 的隐性唤醒界定符，即至少的隐性唤醒界定符，即至少4个位定时（

39、包括停止位和一个隐性暂停位）如个位定时（包括停止位和一个隐性暂停位）如图图10-14所示。所示。上一页 下一页返回第三节第三节 报文传输报文传输在唤醒信号发送到总线上后，所有的节点都运行启动过程，在唤醒信号发送到总线上后，所有的节点都运行启动过程，并等待主机任务发送一个同步间隔和同步场。如果在唤醒信并等待主机任务发送一个同步间隔和同步场。如果在唤醒信号超时（号超时（TIME-OUT AFTER WAKEUP SIGNAL）时间）时间内没有检测到同步场，请求第一个唤醒信号的节点将再一次内没有检测到同步场，请求第一个唤醒信号的节点将再一次发送一个新的唤醒信号，但这种情况将不超过发送一个新的唤醒信号

40、，但这种情况将不超过3次，然后唤次，然后唤醒信号的传输将被醒信号的传输将被3个间隔超市个间隔超市(TIMEOUT AFTER THREE BREAKS )挂起，见挂起，见表表10-7和第十一节。只有内和第十一节。只有内部唤醒请求挂起的节点才允许重新发送唤醒信号，在部唤醒请求挂起的节点才允许重新发送唤醒信号，在3个间个间隔超时后再重新发送隔超时后再重新发送3个唤醒信号，此后就可以决定是否要个唤醒信号，此后就可以决定是否要停止重新发送。停止重新发送。如果没有其他的节点，位定时如果没有其他的节点，位定时Tbit 参照主机节点的参照主机节点的SCI 波特波特率见本章第九节。率见本章第九节。上一页返回第

41、四节第四节 报文滤波及确认报文滤波及确认一一 、报文滤波、报文滤波报文滤波是基于整个标识符。必须通过网络配置来确认：每报文滤波是基于整个标识符。必须通过网络配置来确认：每一个从机任务对应一个传送标识符。一个从机任务对应一个传送标识符。二、报文确认二、报文确认 如果直到帧的结尾都没有检测到错误，这个报文对发送器和如果直到帧的结尾都没有检测到错误，这个报文对发送器和接收器都有效。接收器都有效。如果报文发生错误，则主机和从机任务都认为报文没有发送。如果报文发生错误，则主机和从机任务都认为报文没有发送。注意：主机和从机任务在发送和接收到一个错误报文时所采注意：主机和从机任务在发送和接收到一个错误报文时

42、所采取的行动并没有在协议规范中定义。像主机重新发送或从机取的行动并没有在协议规范中定义。像主机重新发送或从机的后退操作都由应用的要求来决定，而且要在应用层中说明。的后退操作都由应用的要求来决定，而且要在应用层中说明。在总线上传送的事件信息也可能丢失，而且这个丢失不能被在总线上传送的事件信息也可能丢失，而且这个丢失不能被检测到。检测到。 返回第五节第五节 错误和异常处理错误和异常处理一、错误检测一、错误检测这里共定义了这里共定义了5个不同的报文错误类型。产生错误的原因见个不同的报文错误类型。产生错误的原因见第十一节。第十一节。1.位错误位错误向总线发送一个位的单元同时也在监控总线。当监控到的位向

43、总线发送一个位的单元同时也在监控总线。当监控到的位的值和发送的位的值不同时，则在这个位定时检测到一个位的值和发送的位的值不同时，则在这个位定时检测到一个位错误。错误。2.校验和错误校验和错误所有数据字节的和的补码与校验和字节之和不是所有数据字节的和的补码与校验和字节之和不是“0 xFF”时，时，则检测到一个校验和错误（见本章第三节中校验和场）。则检测到一个校验和错误（见本章第三节中校验和场）。下一页返回第五节第五节 错误和异常处理错误和异常处理3.标识符奇偶错误标识符奇偶错误标识符的奇偶错误（即错误的标识符）不会被标出。通常，标识符的奇偶错误（即错误的标识符）不会被标出。通常，LIN 从机节点

44、不能区分一个未知但有效的标识符和一个错从机节点不能区分一个未知但有效的标识符和一个错误的标识符。然而，所有的从机节点都能区分误的标识符。然而，所有的从机节点都能区分ID场中场中8位位都已知的标识符和一个已知但错误的标识符。都已知的标识符和一个已知但错误的标识符。4.从机不响应错误从机不响应错误如果任何从机任务在发送如果任何从机任务在发送SYNCH 和标识符场时，在最大和标识符场时，在最大长度时间长度时间 TFRAME_MAX(见本章第三节见本章第三节)中没有完成报文帧的中没有完成报文帧的发送，则产生一个不响应错误。发送，则产生一个不响应错误。上一页 下一页返回第五节第五节 错误和异常处理错误和

45、异常处理5.同步场不一致错误同步场不一致错误当从机检测到同步场的边沿在给出的容差外，则检测到一当从机检测到同步场的边沿在给出的容差外，则检测到一个同步场不一致的错误（见个同步场不一致的错误（见9.8节）。节）。6.没有总线活动没有总线活动如果在接收到最后一个有效信息后，在如果在接收到最后一个有效信息后，在TTIMEOUT (见本章见本章第三节第三节)的时间内没有检测到有效的同步间隔场或字节场，的时间内没有检测到有效的同步间隔场或字节场，则检测到一个没有总线活动条件。则检测到一个没有总线活动条件。二、错误标定二、错误标定LIN协议不标定检测到的错误。错误由每个总线节点标记协议不标定检测到的错误。

46、错误由每个总线节点标记而且可以被本章第六节中而且可以被本章第六节中“错误标定错误标定”所描述的故障界定所描述的故障界定过程访问。过程访问。上一页返回第六节第六节 故障界定故障界定 故障界定的概念主要定位与使主机节点可以处理尽量多的错故障界定的概念主要定位与使主机节点可以处理尽量多的错误检测、错误恢复和诊断。故障界定主要基于系统的要求，误检测、错误恢复和诊断。故障界定主要基于系统的要求，它除了一些很小的特征外都不是它除了一些很小的特征外都不是LIN 协议的一部分。可能的协议的一部分。可能的错误原因及故障界定过程请参看第十一节。错误原因及故障界定过程请参看第十一节。1.主机控制单元主机控制单元主机

47、控制单元要检测下面的错误状况：主机控制单元要检测下面的错误状况：（1）主机任务发送：当回读自己的发送时，在同步或标识）主机任务发送：当回读自己的发送时，在同步或标识符字节检测到一个位错误或标识符奇偶错误。符字节检测到一个位错误或标识符奇偶错误。（2）主机控制单元中的从机任务接收：当从总线期望或读）主机控制单元中的从机任务接收：当从总线期望或读一个数据时，检测到一个从机不响应错误或校验和错误。一个数据时，检测到一个从机不响应错误或校验和错误。下一页返回第六节第六节 故障界定故障界定2.从机控制单元从机控制单元任何从机控制单元要检测以下的错误情况：任何从机控制单元要检测以下的错误情况：（1）从机任

48、务发送：当回读自己的发送时，在数据或校验）从机任务发送：当回读自己的发送时，在数据或校验和场有位错误。和场有位错误。（2）从机任务接收：当从总线读值时，检测到一个标识符）从机任务接收：当从总线读值时，检测到一个标识符奇偶错误和一个校验和错误。奇偶错误和一个校验和错误。当从总线上读值时，在会检测到一个从机不响应错误当从总线上读值时，在会检测到一个从机不响应错误当一个从机期望从另外一个从机（由标识符决定）接收报当一个从机期望从另外一个从机（由标识符决定）接收报文，但在报文帧的最大长度文，但在报文帧的最大长度TFRAME_MAX(见见表表10-5)的时的时间内总线上没有有效的报文，则产生错误，而且这

49、个错误间内总线上没有有效的报文，则产生错误，而且这个错误类型会被检测到。但当从机不准备接收报文（由标识符决类型会被检测到。但当从机不准备接收报文（由标识符决定），它就不需要检测到这个错误。定），它就不需要检测到这个错误。当在给出的容差（见本章第十节）中没有检测到同步场的当在给出的容差（见本章第十节）中没有检测到同步场的边沿，则检测到一个同步字节不一致错误。边沿，则检测到一个同步字节不一致错误。上一页返回第七节第七节 振荡器容差振荡器容差在片时钟发生器使用内部校准时，可以使频率容差比在片时钟发生器使用内部校准时，可以使频率容差比15%更好。这个精度足以在报文流中检测到同步间隔如更好。这个精度足以

50、在报文流中检测到同步间隔如表表10-3所示。接着，使用同步场的精细校准可以确保适当所示。接着，使用同步场的精细校准可以确保适当地接收和发送报文。在考虑操作中的温度影响以及电压飘逸地接收和发送报文。在考虑操作中的温度影响以及电压飘逸的情况下，在片振荡器要在其余报文中保持稳定。的情况下，在片振荡器要在其余报文中保持稳定。返回第八节第八节 位定时要求和同步过程位定时要求和同步过程一、位定时要求一、位定时要求如果没有其他情况，本文档中的所有位时间都参考主机节点如果没有其他情况，本文档中的所有位时间都参考主机节点的位定时。的位定时。二、同步过程二、同步过程同步场的模式是同步场的模式是“0 x55”,同步

51、过程是基于模式下降沿之间同步过程是基于模式下降沿之间的时间量度。下降沿在的时间量度。下降沿在2、4、6和和8位时间有效，可以简单位时间有效，可以简单地计算基本位时间地计算基本位时间Tbit，如，如图图10-15所示。所示。建议测量起始位和第建议测量起始位和第7位下降沿之间的时间，并将得到的值位下降沿之间的时间，并将得到的值除除8（即将二进制的定时器值向（即将二进制的定时器值向LSB右移右移3位），将最低位四位），将最低位四舍五入，校正即得到结果。舍五入，校正即得到结果。返回第九节第九节 总线驱动器总线驱动器/接收器接收器一、总体配置一、总体配置总线驱动器总线驱动器/接收器是一个接收器是一个IS

52、O9141标准的增强设备。它标准的增强设备。它包括双向包括双向LIN 总线，这个双向总线连接每个节点的驱动器总线，这个双向总线连接每个节点的驱动器/接收器，并通过一个终端电阻和一个二极管连接到电池节点接收器，并通过一个终端电阻和一个二极管连接到电池节点的正极的正极VBAT（见（见图图10-16）。二极管可以在）。二极管可以在“丢失电池丢失电池”（掉电）的情况下，阻止（掉电）的情况下，阻止ECU从总线不受控制的上电。从总线不受控制的上电。注意：注意：LIN 规范规范ECU 的外部电气连接电压作为参考电压，的外部电气连接电压作为参考电压，而不是将而不是将ECU 内部电压作为参考电压。当设计内部电压

53、作为参考电压。当设计LIN 的收发的收发器电路时，特别要考虑二极管的反向极性寄生电压降。器电路时，特别要考虑二极管的反向极性寄生电压降。下一页返回第九节第九节 总线驱动器总线驱动器/接收器接收器二、信号规范二、信号规范LIN 物理层的电气直流参数和端电阻值分别见物理层的电气直流参数和端电阻值分别见表表10-8和和表表10-9.注意：由于在一个集成的电阻、二极管网络中没有寄生的电注意：由于在一个集成的电阻、二极管网络中没有寄生的电流通路。所以要在总线和流通路。所以要在总线和ECU 内部电压（内部电压（Vsup）之间形成）之间形成一条寄生电流通道（一条寄生电流通道（图图10-17）。如通过）。如通

54、过ESD 元件。元件。LIN 物理层的电气物理层的电气AC交流参数见交流参数见表表10-10，定时参数见，定时参数见图图10-18中定义。中定义。上一页 下一页返回第九节第九节 总线驱动器总线驱动器/接收器接收器三、线的特性三、线的特性总线信号上升和下降的最大旋转率实际上由典型总线收发器总线信号上升和下降的最大旋转率实际上由典型总线收发器控制的旋转率限制。上升信号的最小旋转率由控制的旋转率限制。上升信号的最小旋转率由RC 时间常数时间常数给定。因此，总线的电容应保持非常低，使波形大的非对称给定。因此，总线的电容应保持非常低，使波形大的非对称性。主机模块选择的电容要比从机模块大，这样可以作为不性

55、。主机模块选择的电容要比从机模块大，这样可以作为不同数量的节点网络变量的：同数量的节点网络变量的：“缓冲器缓冲器”。整个总线的电容。整个总线的电容CBUS 可以用下式算出：可以用下式算出：CBUS=CMASTER+n *CSLAVE +CLINE* LENBUS (10-3)表表10-11 给出线的特性和参数。给出线的特性和参数。上一页 下一页返回第九节第九节 总线驱动器总线驱动器/接收器接收器四、四、ES/EMI 的符合条件的符合条件半导体物理层设备必须遵守半导体物理层设备必须遵守IEC1000-4-2:1995的要求，的要求，保护不受人体放电损坏最小的放电电压级是保护不受人体放电损坏最小的

56、放电电压级是2000V.注意：在注意：在ECU连接器的汽车应用中，要求的连接器的汽车应用中，要求的ESD 电压级可电压级可达达8000V.上一页返回第十节第十节 应用举例应用举例典型的典型的LIN 总线应用是汽车中的联合装配单元，如门、方向总线应用是汽车中的联合装配单元，如门、方向盘、座椅、空调、照明灯、温度传感器、交流发电机等、对盘、座椅、空调、照明灯、温度传感器、交流发电机等、对于这些成本比较敏感的单元，于这些成本比较敏感的单元，LIN 可以使那些机械元件，如可以使那些机械元件，如只能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这些元只能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这些元件可以

57、很容易的连接到汽车网络中，并得到十分方便的维护件可以很容易的连接到汽车网络中，并得到十分方便的维护和服务。在和服务。在LIN 现实的系统中，通常将模拟信号量用数字信现实的系统中，通常将模拟信号量用数字信号量所替换，这将十总线性能优化。号量所替换，这将十总线性能优化。在一下的汽车电子控制系统中使用在一下的汽车电子控制系统中使用LIN来实现，将得到非常来实现，将得到非常完美的效果。完美的效果。车顶：温度传感器、光敏传感器、信号灯控制和汽车顶篷。车顶：温度传感器、光敏传感器、信号灯控制和汽车顶篷。车门车门:车窗玻璃、中枢锁、车窗玻璃开关和吊窗提手。车窗玻璃、中枢锁、车窗玻璃开关和吊窗提手。下一页返回

58、第十节第十节 应用举例应用举例车头：传感器和小电机。车头：传感器和小电机。方向盘：方向控制开关、挡风玻璃上的擦拭装置、方向灯、方向盘：方向控制开关、挡风玻璃上的擦拭装置、方向灯、无线电、空调、座椅、座椅控制电机和转速传感器。无线电、空调、座椅、座椅控制电机和转速传感器。尽管尽管LIN最初的设计目的是用于汽车电子控制系统但最初的设计目的是用于汽车电子控制系统但LIN也也可广泛应用于工业自动化传感器总线、大众消费电子产品中。可广泛应用于工业自动化传感器总线、大众消费电子产品中。图图10-19是是PHILIPS 半导体公司基于半导体公司基于CAN/LIN 总线提总线提出的汽车车身网络层解决方案。从图

59、中可以看到。蓝色较粗出的汽车车身网络层解决方案。从图中可以看到。蓝色较粗线代表线代表CAN 总线，它连接了传动装置控制单元、灯控单元、总线，它连接了传动装置控制单元、灯控单元、门控单元、座椅控制单元等。红色较细线代表门控单元、座椅控制单元等。红色较细线代表LIN 总线，由总线，由LIN 总线构成的总线构成的LIN 网络作为网络作为CAN 网络的辅助网络，连接网络的辅助网络，连接了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备。了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备。上一页返回第十一节第十一节 常见问题分析常见问题分析 一、报文序列的举例一、报文序列的举例1周期性的报文传输周期

60、性的报文传输总线上通常的报文传输如下所示：总线上通常的报文传输如下所示：它可以预知最差情况的定时。它可以预知最差情况的定时。下一页返回第十一节第十一节 常见问题分析常见问题分析2.总线唤醒过程总线唤醒过程 在睡眠模式中，没有总线活动。任何从机节点可以发送一在睡眠模式中，没有总线活动。任何从机节点可以发送一个唤醒信号中止睡眠模式。在普通的情况下，主机节点会用个唤醒信号中止睡眠模式。在普通的情况下，主机节点会用一个同步间隔启动报文的发送一个同步间隔启动报文的发送:上一页 下一页返回第十一节第十一节 常见问题分析常见问题分析如果主机节点没有响应，从机将最多再发送如果主机节点没有响应，从机将最多再发送