LIN，Interconnect Network，適用于速度和可靠性要求不高、低成本的場(chǎng)合，LIN的使用場(chǎng)景包括車窗、天窗、座椅、門鎖、空調(diào)、照明等舒適性相關(guān)的地方

LIN網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)節(jié)點(diǎn)/從機(jī)節(jié)點(diǎn)

不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)需要網(wǎng)關(guān)相連接，所以LIN網(wǎng)絡(luò)與CAN總線相連時(shí)，需要加入CAN-LIN網(wǎng)關(guān)，這個(gè)網(wǎng)關(guān)一般由LIN網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)

LIN是單線總線，最大傳輸速率為20kbps，它采用的是一主多從的概念，就是一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)只會(huì)有一個(gè)主機(jī)，多個(gè)從機(jī)

由于物理層限制，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)最多有16個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么除去一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)是有且唯一，從機(jī)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量就是1到15個(gè)

主機(jī)任務(wù)/從機(jī)任務(wù)

主機(jī)節(jié)點(diǎn)（Master Node）包含主機(jī)任務(wù)（Master Task）和從機(jī)任務(wù)（Slave Task），從機(jī)節(jié)點(diǎn)（Slave Node）只有從機(jī)任務(wù)（Slave Task）

主機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)

• 調(diào)度總線上幀的傳輸次序

• 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，處理錯(cuò)誤

• 作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘參考

• 接收從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的總線喚醒命令

從機(jī)任務(wù)不能夠主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，需要接收主機(jī)發(fā)送的幀頭，根據(jù)幀頭所包含的信息判斷：

• 發(fā)送應(yīng)答

• 接收應(yīng)答

• 既不接收也不發(fā)送應(yīng)答

幀的結(jié)構(gòu)

幀包括幀頭和應(yīng)答兩個(gè)部分，主機(jī)節(jié)點(diǎn)里的主機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)送幀頭，主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)里的從機(jī)任務(wù)接收幀頭，并對(duì)幀頭所包含的信息進(jìn)行解析，然后決定是發(fā)送應(yīng)答，還是接收應(yīng)答，還是不作任何反應(yīng)

幀的結(jié)構(gòu)

幀頭

幀頭包括同步間隔段、同步段和PID段

同步間隔段

同步間隔段的作用：

這里就要講到LIN總線的顯性電平和隱性電平

上圖中，值0為顯性電平，值1為隱性電平，當(dāng)總線上有大于等于一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性電平時(shí)，總線呈顯性電平；當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都發(fā)送隱性電平或不發(fā)送信息時(shí)，總線呈隱性電平，所以能看出顯性電平起主導(dǎo)作用

同步間隔段由同步間隔和同步間隔段間隔符組成，同步間隔是至少13位的顯性電平，除了同步間隔段，沒有任何其他情況會(huì)發(fā)出大于9個(gè)的顯性電平，那么13個(gè)顯性電平的同步間隔段，就可以作為一個(gè)幀的開始的標(biāo)志

同步間隔段間隔符是一個(gè)隱性電平

同步段

在講同步段之前，先了解一個(gè)概念，字節(jié)域

字節(jié)域以顯性電平開始，以隱性電平結(jié)束，是一種標(biāo)準(zhǔn)的UART數(shù)據(jù)傳輸格式

在LIN的幀中，除了同步間隔段以外，其他各段都是以字節(jié)域的格式傳輸?shù)?/p>

這里也可以看到數(shù)據(jù)段里的各byte字節(jié)，也是按照字節(jié)域的格式傳輸?shù)?/p>

LIN總線為了節(jié)約成本，沒有采用高精度時(shí)鐘，采用了精度和成本相對(duì)較低的時(shí)鐘，這樣就會(huì)導(dǎo)致從機(jī)節(jié)點(diǎn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘誤差，而同步段就是為了調(diào)整從機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的位速率與主機(jī)節(jié)點(diǎn)一致

PID

“

PID，Protected Identifier Field，受保護(hù)的ID

”

為什么叫受保護(hù)的ID？

PID有8個(gè)bit，其中只有前6個(gè)bit是實(shí)際位，叫幀ID，后面兩個(gè)bit是前6個(gè)bit奇偶校驗(yàn)后得到的值，叫奇偶校驗(yàn)位

從機(jī)任務(wù)是根據(jù)收到的幀ID作出反應(yīng)的，所以需要驗(yàn)證幀ID是否正確，就是根據(jù)奇偶校驗(yàn)位，這也就是為什么叫作PID的原因

校驗(yàn)位P0 = ID0 @ ID1 @ ID2 @ ID3 @ ID4

校驗(yàn)位P1 = ~(ID1 @ ID2 @ ID3 @ ID4 @ ID5)

@表示異或運(yùn)算，~表示取反

“

由此可以看出，PID不可能出現(xiàn)全0或全1的情況，如果從機(jī)任務(wù)收到了0xFF或0x00，可以判斷為傳輸錯(cuò)誤

”

根據(jù)幀ID的不同，將LIN幀分為

應(yīng)答

應(yīng)答包括數(shù)據(jù)段和校驗(yàn)和段

數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段是節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，1到8個(gè)字節(jié)不等，它承載著信號(hào)或診斷消息兩種數(shù)據(jù)類型

信號(hào)由信號(hào)攜帶幀傳遞，一個(gè)幀ID對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段可能包含一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，發(fā)送信號(hào)的節(jié)點(diǎn)稱為發(fā)布節(jié)點(diǎn)，接收信號(hào)的節(jié)點(diǎn)稱為收聽節(jié)點(diǎn)

一般情況下，對(duì)于一個(gè)幀中的應(yīng)答，總線上只存在一個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤

但是對(duì)于事件觸發(fā)幀，可能存在0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)

診斷消息由診斷幀傳遞

校驗(yàn)和段

校驗(yàn)和段是對(duì)數(shù)據(jù)段內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，它只有1個(gè)字節(jié)

校驗(yàn)和根據(jù)不同的場(chǎng)景分為：標(biāo)準(zhǔn)型校驗(yàn)和、增強(qiáng)型校驗(yàn)和

采用哪種校驗(yàn)和是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)管理的，發(fā)布節(jié)點(diǎn)和收聽節(jié)點(diǎn)根據(jù)幀ID判斷采用哪種校驗(yàn)和

計(jì)算方法很簡(jiǎn)單：數(shù)據(jù)段內(nèi)的各字節(jié)依次相加，如果有進(jìn)位，則加到低位，最終得出的值取反

收聽節(jié)點(diǎn)如何校驗(yàn)?zāi)?#xff1f;同樣地，把數(shù)據(jù)段內(nèi)的各字節(jié)依次相加，如果有進(jìn)位，則加到低位，得到的值不取反，與接收到的校驗(yàn)和相加，最終得到0xFF，校驗(yàn)無誤

幀傳輸時(shí)間的計(jì)算

這里有幾個(gè)需要注意的時(shí)間，由于幀里面的各段間有間隔，這也是要花掉時(shí)間的

所以

幀頭的余量T_Header_Rest包含字節(jié)間間隔，規(guī)定為T_Header_Nominal的百分之40

應(yīng)答的余量T_Response_Rest包含應(yīng)答間隔以及字節(jié)間間隔，規(guī)定為T_Response_Nominal的百分之40。

N_data為數(shù)據(jù)段內(nèi)的字節(jié)數(shù)

幀的類型

無條件幀

無條件幀的幀頭從主機(jī)任務(wù)發(fā)出后，必定有從機(jī)任務(wù)應(yīng)答，也就是說必定有從機(jī)任務(wù)發(fā)出無條件幀中的信號(hào)，無論信號(hào)是否發(fā)生變化

有且只有一個(gè)從機(jī)任務(wù)對(duì)無條件幀的幀頭作出應(yīng)答，發(fā)出信號(hào)

從這里是否可以明白一些東西

“

主機(jī)節(jié)點(diǎn)里的主機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)送幀頭，主機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)里從機(jī)任務(wù)根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的規(guī)則，負(fù)責(zé)對(duì)接收到的幀頭信息進(jìn)行分析，以確定自己是否要把這個(gè)幀的數(shù)據(jù)發(fā)出去，或是否要接收這個(gè)幀的數(shù)據(jù)（來自其他從機(jī)任務(wù)的）

”

這和CAN總線通信還是很不一樣的，后面我會(huì)進(jìn)行分析和總結(jié)

無條件幀的典型應(yīng)用場(chǎng)景如下

這里其實(shí)有很多的細(xì)節(jié)沒畫出來

第一個(gè)場(chǎng)景

“

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)發(fā)送了一條LIN幀的幀頭給所有的從機(jī)任務(wù)(包括主機(jī)節(jié)點(diǎn)里的從機(jī)任務(wù))，所有的從機(jī)任務(wù)收到幀頭后分析幀ID=0x30，判斷是要發(fā)這個(gè)幀的數(shù)據(jù)，還是收這個(gè)幀的數(shù)據(jù)，或者是不作處理

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的從機(jī)任務(wù)收到幀ID 0x30，發(fā)現(xiàn)自己需要把某些信號(hào)值發(fā)出去，這些信號(hào)值就是屬于幀ID 0x30的

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)收到幀ID 0x30，發(fā)現(xiàn)自己需要接收別人發(fā)來的信號(hào)值并作處理

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)收到幀ID 0x30，發(fā)現(xiàn)自己既不需要發(fā)送信號(hào)，也不需要接收信號(hào)

• 這個(gè)場(chǎng)景的典型應(yīng)用就是從機(jī)節(jié)點(diǎn)1向主機(jī)節(jié)點(diǎn)報(bào)告自身某信號(hào)的狀態(tài)

”

從上面的分析中我們能總結(jié)出LIN總線通信方式

“

一條幀的幀頭和數(shù)據(jù)段不是一起發(fā)出的，也不一定是同一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的

幀頭必定是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)發(fā)給從機(jī)任務(wù)，從機(jī)任務(wù)根據(jù)幀ID判斷是要發(fā)出信號(hào)值，還是接收信號(hào)值，或是不作反應(yīng)

由此看出從機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)或不作反應(yīng)，一切都是根據(jù)收到的幀ID做判斷

雖然幀ID和數(shù)據(jù)是分開發(fā)送的，但是它們?cè)贚IN數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)也是一條完整的幀，只是幀ID由主機(jī)任務(wù)發(fā)送，數(shù)據(jù)放在某個(gè)節(jié)點(diǎn)里由從機(jī)任務(wù)發(fā)送

主機(jī)節(jié)點(diǎn)除了主機(jī)任務(wù)以外，還有從機(jī)任務(wù)，因?yàn)橹鳈C(jī)節(jié)點(diǎn)也是節(jié)點(diǎn)，它也是需要發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的

不管是幀頭還是數(shù)據(jù)，除了發(fā)送節(jié)點(diǎn)以外的其他節(jié)點(diǎn)都會(huì)收到，只是是否要做處理，需要根據(jù)幀ID按照自己的內(nèi)部規(guī)則作出判斷

”

第二個(gè)場(chǎng)景

“

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)把幀頭(幀ID 0x31)發(fā)給主機(jī)節(jié)點(diǎn)、從機(jī)節(jié)點(diǎn)1和從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)，它們收到幀頭后分析幀ID 0x31發(fā)現(xiàn)

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)需要發(fā)出幀ID 0x31的數(shù)據(jù)

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的從機(jī)任務(wù)需要接收發(fā)來的數(shù)據(jù)

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)需要接收發(fā)來的數(shù)據(jù)

• 這個(gè)場(chǎng)景的典型應(yīng)用就是主機(jī)節(jié)點(diǎn)向從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布信息

”

第三個(gè)場(chǎng)景

“

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)把幀頭(幀ID 0x32)發(fā)給主機(jī)節(jié)點(diǎn)、從機(jī)節(jié)點(diǎn)1和從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)，它們收到幀頭后分析幀ID 0x32發(fā)現(xiàn)

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)不作反應(yīng)

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的從機(jī)任務(wù)需要接收發(fā)來的數(shù)據(jù)

• 從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)需要發(fā)出幀ID 0x32的數(shù)據(jù)

• 這個(gè)場(chǎng)景的典型應(yīng)用就是從機(jī)節(jié)點(diǎn)間的通信

”

事件觸發(fā)幀

當(dāng)節(jié)點(diǎn)里的信號(hào)發(fā)生變化的頻率較低時(shí)，再用無條件幀一遍又一遍地讓它應(yīng)答，這樣做很不合適，因?yàn)闀?huì)占用LIN總線的帶寬

與無條件幀不論信號(hào)是否發(fā)生變化必定有從機(jī)任務(wù)應(yīng)答不同，事件觸發(fā)幀只有信號(hào)發(fā)生變化才需要應(yīng)答，所以事件觸發(fā)幀允許無節(jié)點(diǎn)應(yīng)答(只有幀頭無應(yīng)答)，也允許兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)對(duì)幀頭作應(yīng)答

當(dāng)兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)應(yīng)答時(shí)，不會(huì)被視為錯(cuò)誤，但是主機(jī)節(jié)點(diǎn)需要解決這個(gè)沖突，怎么辦呢？

主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)需要立刻中斷當(dāng)前的進(jìn)度表，然后啟動(dòng)沖突解決進(jìn)度表，調(diào)用這些沖突信號(hào)關(guān)聯(lián)的無條件幀，發(fā)送幀頭，獲得應(yīng)答

由上圖可以看出

“

• 主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)發(fā)送事件觸發(fā)幀的幀頭0x10，請(qǐng)求從機(jī)任務(wù)的應(yīng)答，但是由于信號(hào)沒有變化，從機(jī)任務(wù)不應(yīng)答

• 下一個(gè)循環(huán)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)又發(fā)送幀頭0x10，只有從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的信號(hào)發(fā)生變化，從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的從機(jī)任務(wù)作應(yīng)答

• 下一個(gè)循環(huán)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)又發(fā)送幀頭0x10，從機(jī)節(jié)點(diǎn)1和2的信號(hào)同時(shí)變化，同時(shí)應(yīng)答，造成沖突

• 中斷當(dāng)前進(jìn)度表，啟動(dòng)沖突解決進(jìn)度表

• 主機(jī)任務(wù)發(fā)送從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的事件觸發(fā)幀的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的無條件幀的幀頭0x11，從機(jī)節(jié)點(diǎn)1的從機(jī)任務(wù)就會(huì)把信號(hào)發(fā)給主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)

• 主機(jī)任務(wù)發(fā)送從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的事件觸發(fā)幀的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的無條件幀的幀頭0x12，從機(jī)節(jié)點(diǎn)2的從機(jī)任務(wù)就會(huì)把信號(hào)發(fā)給主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)

”

可以總結(jié)出

“

事件觸發(fā)幀的信號(hào)必須有變化，信號(hào)所屬的從機(jī)任務(wù)才會(huì)發(fā)送

事件觸發(fā)幀的信號(hào)，也和無條件幀相關(guān)聯(lián)，換句話說，也是無條件幀里的信號(hào)，這樣做的目的是當(dāng)事件觸發(fā)幀的應(yīng)答沖突時(shí)，還可以用無條件幀去請(qǐng)求信號(hào)值

事件觸發(fā)幀的每一個(gè)應(yīng)答節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的無條件幀

”

事件觸發(fā)幀的信號(hào)發(fā)生變化才應(yīng)答的特點(diǎn)，很適合應(yīng)用在對(duì)車門的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的場(chǎng)景

對(duì)于事件觸發(fā)幀來說，由于有可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答，如何知道是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的應(yīng)答呢？

這個(gè)其實(shí)也簡(jiǎn)單

“

既然應(yīng)答沖突時(shí)會(huì)輪詢調(diào)用事件觸發(fā)幀的所有對(duì)應(yīng)的無條件幀，說明一個(gè)無條件幀代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么只需要把事件觸發(fā)幀的應(yīng)答中第一個(gè)字節(jié)設(shè)置為無條件幀的PID即可

”

由于事件觸發(fā)幀的長(zhǎng)度固定，所以各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答固定，那么對(duì)應(yīng)的無條件幀的應(yīng)答長(zhǎng)度也就固定了

所以

與事件觸發(fā)幀對(duì)應(yīng)的所有無條件幀需要滿足

• 數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度相同

• 數(shù)據(jù)段的校驗(yàn)和類型相同

• 數(shù)據(jù)段的第一個(gè)字節(jié)為該無條件幀的PID

• 由不同的從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布

• 不能與事件觸發(fā)幀處于同一個(gè)進(jìn)度表

偶發(fā)幀

事件觸發(fā)幀是主機(jī)節(jié)點(diǎn)為了獲取從機(jī)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)而發(fā)送的幀

那么主機(jī)節(jié)點(diǎn)里的信號(hào)狀態(tài)又要如何讓從機(jī)節(jié)點(diǎn)知道呢

這里就引入了偶發(fā)幀，偶發(fā)幀可以當(dāng)作是主機(jī)節(jié)點(diǎn)的事件觸發(fā)幀

當(dāng)主機(jī)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)的主機(jī)任務(wù)就會(huì)發(fā)送偶發(fā)幀的幀頭，主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)收到幀頭后，發(fā)送信號(hào)，其他從機(jī)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身需要選擇是否接收(其實(shí)也是分析幀ID后判斷的)

上面說的是一個(gè)應(yīng)答，一個(gè)偶發(fā)幀可能對(duì)應(yīng)多個(gè)應(yīng)答信號(hào)，如果同時(shí)有多個(gè)應(yīng)答時(shí)，怎么辦？

和解決事件觸發(fā)幀的應(yīng)答沖突一樣，一個(gè)偶發(fā)幀也關(guān)聯(lián)多個(gè)無條件幀，每個(gè)無條件幀對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)答，當(dāng)同時(shí)有多個(gè)應(yīng)答時(shí)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)LDF(LIN的數(shù)據(jù)庫(kù)文件)中定義好的優(yōu)先級(jí)順序，依次在同一時(shí)隙時(shí)發(fā)送

偶發(fā)幀的無條件幀的發(fā)送方式，和事件觸發(fā)幀的還有所不同

事件觸發(fā)幀的無條件幀是啟用的沖突解決進(jìn)度表來發(fā)送，會(huì)一個(gè)挨著一個(gè)發(fā)送，沖突解決進(jìn)度表中的所有無條件幀發(fā)送完畢后，才會(huì)重新回到主進(jìn)度表中繼續(xù)調(diào)度

而偶發(fā)幀的應(yīng)答沖突時(shí)，并不會(huì)啟動(dòng)沖突解決進(jìn)度表，還是在主表內(nèi)，在這個(gè)偶發(fā)幀的時(shí)隙時(shí)，調(diào)用優(yōu)先級(jí)最高的無條件幀，然后等下一個(gè)輪詢，又輪到了偶發(fā)幀的機(jī)會(huì)時(shí)，再調(diào)用優(yōu)先級(jí)次高的無條件幀

由于是主機(jī)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，如果它的信號(hào)沒有變化，偶發(fā)幀都沒必要發(fā)出去，因?yàn)樾盘?hào)沒變化，從機(jī)節(jié)點(diǎn)也沒必要判斷是否要接收，那主機(jī)節(jié)點(diǎn)也沒必要發(fā)偶發(fā)幀的幀頭，那么這個(gè)時(shí)隙就會(huì)保持沉默

診斷幀

診斷幀分為：主機(jī)請(qǐng)求幀、從機(jī)應(yīng)答幀

主機(jī)請(qǐng)求幀

幀ID = 0x3C

應(yīng)答由主機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)發(fā)布

從機(jī)應(yīng)答幀

幀ID = 0x3D

應(yīng)答由從機(jī)節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)發(fā)布

保留幀

保留幀的幀ID為0x3E和0x3F，為將來擴(kuò)展用

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的LIN总线协议的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。