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LIN总线的单片机实现
1 概述 LIN协议是新出现的一种新型低成本串行通信总线，其全称是Local Interconnect Network，即局部互联网络。它最开始出现于汽车行业，是为解决汽车智能化和网络化的发展要求和降低汽车制造成本的矛盾而提出来的一种串行总线协议，主要用于车门、车灯等需要简单控制但又要求智能控制的场合。它的主要特点是：采用单个主控制器／多从设备通信模式；基于普通UART／SCI接口硬件实现，协议简单；网络传输速率不高，最高可达20kb ／s。由于LIN协议的突出特点是协议对硬件的依赖程度低，可以基于普通单片机的通用串口等硬件资源以软件方式实现，成本低廉，因此可广泛应用于汽车行业以外的其他领域，如智能家庭网络内部的数据传输、节点控制等场合。 本文依据对LIN协议的分析，对其协议在普通单片机上的具体实现，即如何利用单片机有限的硬件资源实现LIN的主节点、从节点，进行可行性方案的研究、探讨。 2 LIN协议的简介 LIN协议的最新版本是LIN Specification Package Revision 2.O，包括协议规范、节点诊断配置规范、物理层规范、API规范等几个方面，从硬件配置到节点配置语言都作了详细的规定。下面就其协议规范作一简要介绍和分析。 LIN的数据传输是采用报文帧的形式进行的。一个完整的报文帧由1个主机节点发送的报文头(header)和1个主机或从机节点发送的响应(response)组成，如图1所示。报文头包括1个间隔场(break)、1个同步字节场(synch)和1个保护标识符字节场 PID(Protected IDentifier)。间隔场是由持续了至少13个位时的显性电平和至少1个位时的隐性电平组成；由主机节点产生，标志着一次数据通信过程报文帧的开始。同步字节场包含时钟同步信息。同步字节场的格式是0x55，表现在8个位定时中有5个下降沿，即隐性跳变到显性的边沿。 所有从机节点在主机节点发布报文头之后都应能检测到间隔场的存在，并且在正确地接收同步字节场后，准确计算出主机节点将要发送数据的波特率，并以此波特率作为下一步要发送或接收数据的波特率的设定值。这样，经过了间隔场和同步字节场的接收，所有的从机节点达到了与主机节点的同步。 下一步，所有的从机节点以计算得到的波特率来接收报文头的保护标识符字节场。
LIN总线
LIN简介 LIN协会创建于1998年末，最初的发起人为为宝马、Volvo、奥迪、VW、戴姆勒-克莱斯勒、摩托罗拉和 VCT等，五家汽车制造商，一家半导体厂商以及一家软件工具制造商。该协会将主要目的集中在定义一套开放的标准，该标准主要针对车辆中低成本的内部互联网络（LIN, local interconnect networks），这些地方无论是带宽还是复杂性都不必要用到CAN网络。LIN标准包括了传输协议的定义、传输媒质、开发工具间的接口、以及和软件应用程序间的接口。LIN提升了系统结构的灵活性，并且无论从硬件还是软件角度而言，都为网络中的节点提供了相互操作性，并可预见获得更好的EMC（电磁兼容）特性。 LIN补充了当前的车辆内部多重网络，并且为实现车内网络的分级提供了条件，这可以有助于车辆获得更好的性能并降低成本。LIN协议致力于满足分布式系统中快速增长的对软件的复杂性、可实现性、可维护性所提出的要求，它将通过提供一系列高度自动化的工具链来满足这一要求。 LIN（Local Interconnect Network） Bus是一种串行通讯总线，它有效地支持汽车应用中分布式机械电子节点的控制。它的使用范围是带单主机节点和一组从机节点的多点总线，其系统结构如图 1-1所示。 图 1-1 LIN Bus系统结构 LIN Bus系统主要特性有： ■单主机多从机组织（即没有总线仲裁），配置灵活； ■基于普通UART/SCI 接口的低成本硬件实现低成本软件协议； ■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，可以实
现自同步； ■保证信号传输的延迟时间。可选的报文帧长度：2、4 和8 字节； ■数据校验和的安全性和错误检测，自动检测网络中的故障节点； ■使用最小成本的半导体组件（小型贴片，单芯片系统）。 ■速度高达20kbit/s； LIN网络由一个主节点以及一个或多个从节点组成，媒体访问由主节点控制--从节点中不必有仲裁或冲突管理。可以保证最差状态下的信号传输延迟时间。 LIN相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本和无需在从节点中使用石英或陶瓷谐振器。 LIN物理层 总线驱动/接收器的定义遵循ISO 9141单线标准，并带有一些增强性能。总线为单线传输，"与"总线通过终端电阻由电池正极节点(VBAT)提供。总线收发器采用增强型的ISO 9141实现标准。总线可以取两个互补的逻辑值：主控值其电压接近于接地端，代表逻辑值"0"，退让值其电压与电池电压接近，代表逻辑值"1"。 总线采用上拉电阻作为终端，主节点的上拉电阻为1kOhm，从节点的上拉电阻为30kOhm。电阻需串联一个二极管以防止由于本地电源泄漏对总线产生的干扰。从节点的终端电容通常值为 CSlave= 220pF，主节点的电容要更高以使整个总线的电容小于从节点的值。 由于采用单线媒质传输，最大的传输波特率被限定在20kbit/s以内。该值为从满足信号同步而不产生冲突的最高值，到为满足电磁兼容性要求而要达到的传输最低值之间的实验中间值。最小的传输波特率为1kbit/s--这有助于避免在实际中产生超时冲突。 LIN协议 通过LIN总线传输的实体为帧。一个报文帧由帧头以及回应（数据）部分组成。在一个激活的LIN 网络中，通讯通常由主节点启动，主节点任务发送包含有同步间隙的报文头，同步字节以及报文标志符(ID)。一个从节点的任务通过接收并过滤标志符被激活，并启动回应报文的传送。回应中包含了1到8个字节的数据以及一个字节的校验码。 传输一帧所花费的总的时间是发送每个字节所用的时间，加上从节点的回应间隙，再加上传输每个字节的间隙时间(inter-byte space)。字节间隙是指发送完前一个字节的停止位后到发送下一个字节的启动位之间的时间。 LIN协议的核心特性是使用进度表(schedule table)。进度表有助于保证总线不出现过载的情况，他们同样是保证信号定期传输的核心组件。在一组LIN节点中只有主节点任务才可以启动通讯保证了行为的确定性。主节点有责任保证与操作模式相关的所有帧都必须分配了足够长的传输时间。 LIN信息是以报文的形式传送的。报文传输是由报文帧的格式形成和控制的。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息传送到所有其它从机任务。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（HEADER）。从机任务位于所有的（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（RESPONSE）。 帧内部间隔（inter-frame space）是从上一帧发送完毕后到下一帧启动发送间的时间间隔。帧由帧间间隔以及接下来的4到11个字节域组成。 一个报文帧如图 1-2所示，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。报文帧的报文头包括一个同步间隔场（SYNCH BREAK
LIN总线学习手记(全)
LIN总线学习手记1 * LIN概况 LIN（Local Interconnect Network）是一种面向汽车用低速网络的单主多从、异步串行总线标准，定位于需要互连但不需要强调实时性和可靠性的部件，作为CAN网络的补充和末梢。目标是以低廉的价格联接车上的传感器、执行器和处理器，并且允许不同厂家的模块随时添加进来。LIN目前不但用于多种型号的汽车上，而且日益广泛地用在智能传感器领域。 * LIN组织核心成员:5个车厂+1个半导体公司+1个测试工具公司。A(udi)，B(M W)，DC(戴克)，V(olvo)，VW(大众)，Freescale和VCT（已并入Mentor Grap hics）。研、产、测、用一体化，这似乎是现代工业标准化的一种通行道路了。 * LIN规范 完全免费。 最新版本是2.0。2.0与1.3目前都被广泛采用，2.0可以兼容1.3，但反过来不行。 定义完整，对应OSI的下三层。入门阶段应该掌握下2层。 LIN规范包含6个模块，可以分“接口”、“通信协议”、“软件开发接口”和“开发语言”四个部分。入门阶段应该掌握“接口”和“通信协议”，了解“软件开发接口”。 * LIN的通信协议 基于状态机：FPGA或CPLD 基于单片机 Bit-Bang方法：就是用IO口线模拟异步串口。成本最低，但CPU负担最重，代码最多。 SCI+Timer方法：就是利用UART硬件和Timer组合。成本适中，CPU 负担减轻。 专门LIN模块：由功能完备的LIN模块完成通信。成本较高，CPU负担最轻，代码最少。 * LIN的接口 +12V 单端非平衡信号。最高通信速率20kbps。 主节点输入阻抗1K，从节点30K。 LIN总线学习手记2 1 推荐 * LIN的前生今世与来生 源自ISO9141；目前是LIN 2.0和1.3并行发展，很快就要兼容24V电源系统；未来可能会变成SAE J2602。 *LIN的竞争对手 按照SAE的分类法，10K以下是A类网，125K以上是C类网，中间是B类网。LIN属于A类和B类的过渡。 低速网络标准从来都是群雄并起，厂商、SAE行会和ISO组织分分合合，天下动荡。目前比较强势的标准有3：LIN、J2602和TTP/A。
LIN总线常识
.LIN总线常识 LIN(Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通讯网络用于实现汽车中的分布式电子系统控制LIN 的目标是为现有汽车网络(例如CAN 总线)提供辅助功能因此LIN总线是一种辅助的总线网络在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合比如智能传感器和制动装置之间的通讯使用LIN 总线可大大节省成本LIN 技术规范中除定义了基本协议和物理层外还定义了开发工具和应用软件接口LIN 通讯是基于SCI(UART)数据格式采用单主控制器/多从设备的模式仅使用一根12V 信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线这种低成本的串行通讯模式和相应的开发环境已经由LIN 协会制定成标准LIN 的标准化将为汽车制造商以及供应商在研发应用操作系统降低成本。LIN 的主要特性是什么 1) 低成本基于通用UART 接口几乎所有微控制器都具备LIN 必需的硬件 2) 极少的信号线即可实现国际标准ISO9141 规定 3) 传输速率最高可达20Kbit/s 4) 单主控器/多从设备模式无需仲裁机制 5) 从节点不需晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步节省了从设备的硬件成本 6) 保证信号传输的延迟时间 7) 不需要改变LIN 从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点 8) 通常一个LIN 网络上节点数目小于12 个共有64 个标志符 LIN 的通讯规则是什么 一个LIN 网络由一个主节点一个或多个从节点组成所有节点都有一个从通讯任务该通讯任务分为发送任务和接收任务主节点还有一个主发送任务 一个LIN 网络上的通讯总是由主发送任务所发起的主控制器发送一个起始报文该起始报文由同步断点同步字节消息标志符所组成相应的在接受并且滤除消息标志符后，一个从任务被激活并且开始本消息的应答传输该应答由2/4/8 个数据字节和一个校验码所组成起始报文和应答部分构成一个完整的报文帧怎样正确组成LIN 报文帧由报文标志符指示该报文的组成这种通讯规则可以用多种方式来交换数据由主节点到一个或多个从节点由一个从节点到主节点或其他的从节点通讯信号可以在从节点之间传播而不经过主节点或者主节点广播消息到网络中的所有节点报文帧的时序由主控制器控制 LIN 可用来实现什么样的应用 典型的LIN 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湿度传感器交流发电机等对于这些成本比较敏感的单元LIN 可以使那些机械元件如智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LIN 实现的系统中通常将模拟信号量用数字信号量所替换这将使总线性能优化 尽管LIN 最初的设计目的是用于汽车电子控制系统但LIN 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
LIN总线技术解析与应用
10.16638/https://www.360docs.net/doc/7514024257.html,ki.1671-7988.2018.21.049 LIN总线技术解析与应用 韩震，初洪超 （江淮汽车技术中心新技术研究院，安徽合肥230601） 摘要：汽车电子系统日益复杂。车载网络作为汽车通信和控制的基础，已成为汽车电子技术发展的趋势。目前应用最为广泛的是CAN总线。LIN总线作为汽车CAN 网络的一个功能补充，是一种低成本汽车总线系统。LIN规范、报文传送、通信规则等决定了其结构的灵活性，以及可为汽车网络中各节点提供相互的操作性。LIN总线在汽车电子中主要用于照明警示、电动车窗、车门等车身系统。以电动车窗为例，介绍LIN在汽车电子中的应用。 关键词：车载网络；LIN总线；汽车电子 中图分类号：U462 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-142-03 Application Of Lin Bus Technology And In Automotive Electronics Han Zhen, Chu Hongchao ( Technology Center, JAC, Anhui Hefei 230601 ) Abstract:Automobile electronic system becomes more and more complex. In vehicle network as the basis for vehicle communication and control, has become the development trend of automobile electronic technology. At present, the most widely used is the CAN bus. LIN bus as a function of automotive CAN network supplement, is a low cost vehicle bus system. The LIN specification, a message transmission, communication rules determine the structural flexibility, and can provide the operation between each node in the network for automobile. LIN bus in automotive electronics is mainly used for lighting warning, electric windows, doors and other body systems. The electric window as an example, this paper introduces LIN application in automotive electronics. Keywords: In Vehicle Network; LIN Bus; Automotive Electronics CLC NO.: U462 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-142-03 引言 汽车车载网络技术是汽车技术高速发展的代表，是传统汽车技术和新兴计算机网络技术相互结合的结晶。车载网络技术在汽车电子控制系统中的作用越来越重要，它解决了现代汽车电子化中出现的线路复杂和线束增加的问题，同时也是汽车通信和控制的一个基础。目前在汽车上应用的车载网络基本情况见表1。1 CAN／LIN网络简介 CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN被用在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN 控制装置。 LIN，全称为“Local Interconnect Network”，始创于1998年，由Audi、BMW 等7家汽车制造商及Motorola集成电路制造商联合提出，专为降低汽车成本而开发的一种总线 作者简介：韩震，就职于江淮汽车技术中心新技术研究院。 142
LIN总线学习手记
* LIN概况 LIN（Local Interconnect Network）是一种面向汽车用低速网络的单主多从、异步串行总线标准，定位于需要互连但不需要强调实时性和可靠性的部件，作为CAN网络的补充和末梢。目标是以低廉的价格联接车上的传感器、执行器和处理器，并且允许不同厂家的模块随时添加进来。LIN目前不但用于多种型号的汽车上，而且日益广泛地用在智能传感器领域。 * LIN组织核心成员 https://www.360docs.net/doc/7514024257.html, 5个车厂+1个半导体公司+1个测试工具公司。A(udi)，B(MW)，DC(戴克)，V(ol vo)，VW(大众)，Freescale和VCT（已并入Mentor Graphics）。研、产、测、用一体化，这似乎是现代工业标准化的一种通行道路了。 * LIN规范 完全免费。 最新版本是2.0。2.0与1.3目前都被广泛采用，2.0可以兼容1.3，但反过来不行。 定义完整，对应OSI的下三层。入门阶段应该掌握下2层。 LIN规范包含6个模块，可以分“接口”、“通信协议”、“软件开发接口”和“开发语言”四个部分。入门阶段应该掌握“接口”和“通信协议”，了解“软件开发接口”。 * LIN的通信协议 基于状态机：FPGA或CPLD 基于单片机 Bit-Bang方法：就是用IO口线模拟异步串口。成本最低，但C PU负担最重，代码最多。 SCI+Timer方法：就是利用UART硬件和Timer组合。成本适中，CPU负担减轻。 专门LIN模块：由功能完备的LIN模块完成通信。成本较高，C PU负担最轻，代码最少。 * LIN的接口 +12V 单端非平衡信号。最高通信速率20kbps。 主节点输入阻抗1K，从节点30K。