LIN總線概述

LIN（Local Interconnect Network）總線是本地互聯網絡的簡稱，由LIN聯盟公司提出的一種大量應用于汽車的串行通信協議。LIN總線主要應用于性能要求不高（最高速率20Kbps），成本敏感的場景。

LIN 總線應用框圖

圖1 LIN應用框圖

圖1為典型的LIN總線拓撲，LIN主機和從機節點通過LIN收發器接入LIN總線進行通信，LIN總線為單根信號線。一個LIN網絡最多可以連接16個節點。實際應用時LIN總線一般作為CAN總線的子總線來使用（包含LIN總線主機節點的ECU，同時具有CAN總線接口，作為CAN節點掛在CAN總線上）。

LIN總線接口信號

表1 LIN接口信號

LIN主/從機節點接口信號定義類似UART。TXD/RXD信號經過收發器轉換為滿足協議電平標準的LIN信號。LIN邏輯0，稱為顯性電平（VOL《0.2*VDD，VIL《0.4*VDD），LIN邏輯 1，稱為隱形電平（VOH》0.8*VDD，VIH》0.6*VDD）。一般地VDD為12V。

LIN總線幀格式

圖2 LIN總線幀格式

如圖2所示，LIN總線幀由多個域組成：

間隔域：幀起始標志，14bit長度。由13bit顯性電平和1bit隱性電平組成。該域是LIN幀結構中唯一不滿足UART字節幀要求的域。

同步域：同步域為0x55。滿足UART字節幀要求，先發1bit Start隱性電平，然后從低位開始發送0x55，再以Stop顯性電平結束。總線上10bit，傳輸一字節信息。

保護標識域：Protected ID總共8bit（注：本文后續在描述各域位寬時均省去Start/Stop bit），其中6bit Identifier，2bit奇偶校驗位組成{P［1:0］，ID ［5:0］}。Identifier ID［5:0］分為四類：0~59，信號承載幀；60~61，診斷幀；62，保留，用于用戶自定義；63，保留，用于協議未來擴展。奇偶校驗P［1:0］：P0=ID0⊕ID1⊕ID2⊕ID4，P1=~（ID1⊕ID3⊕ID4⊕ID5）。

數據域：一個LIN幀可以承載1到8字節數據。數據傳輸時，字節序為低字節先發

Checksum域：幀校驗域。檢驗范圍分兩種情況：經典校驗（LIN1.3），僅數據域進行校驗校驗；增強校驗（LIN2.0），校驗保護標識域和數據域。對于Identifier為60和61時（診斷幀），采用經典校驗。Checksum計算方法：inverted eight bit sum with carry，對保護的字節按照字節依次進行加法運算，若某次計算和有進位，則取和的低8位加1繼續計算加下一個保護字節，直到把所有保護字節都計算完成，再對最后的數據進行取反，既完成inverted eight bi sum with carry計算。舉例：采用經典校驗，假如幀中包含四字節數據：0xFF，0xAA，0x55，0x00。計算步驟如下：Step1，對前兩個字節相加，0xFF+0xAA=0x1A9。Step2，有進位，取低8位加1，0xA9+1=0xAA。Step3，繼續加下一個字節0x55，0xAA+0x55=0xFF。Step4，繼續加下一個字節0x00，0xFF+0x00=0xFF。Step5，取反，~0xFF=0x0。

LIN總線幀類型

無條件幀：Identifier取值范圍0~59，LIN協議中最常用的幀類型。無條件幀有三種應用：1）主機查詢從機狀態，主機發送幀頭部分，從機發送響應部分。2）主機向從機發布信息，幀頭/響應部分均為主機發送。3）從機間通信，主機發送幀頭信息，從機1響應，從機2收聽。

事件觸發幀：時間觸發幀的Identifier取值范圍也是0~59，同無條件幀不同的是，事件觸發幀的第一個數據字節與Identifier相同。因此事件觸發幀最多僅能承載7字節的數據內容。事件觸發幀主要用于不常發生的事件查詢，比如查詢汽車的四個車門開關狀態。如果使用無條件幀即需要四個無條件幀，這樣比較浪費帶寬。采用事件觸發幀廣播式查詢就能節省帶寬，若無車門開關變化，則不進行響應。當同時有多個車門發生變化時，多個節點同時進行了響應，就會產生沖突。主機識別到沖突發生時，則會再使用四個無條件幀進行一次查詢。

偶發幀：Identifier取值范圍也是0~59。偶發幀是主機節點在同一幀時隙中當自身信號發生變化時向總線啟動發送的幀。當存在多個關聯的應答信號變化時，通過預先設定的的優先級來仲裁。

診斷幀：診斷幀分為主請求幀（Identifier=60）和從響應幀（Identifier=61）。主要用來傳輸診斷信息和配置信息。

用戶定義幀：Identifier為62。用戶定制幀，可以承載各種類型信息。

保留幀：Identifier為63。未進行定義，未來擴展用。
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