lin总线技术分析.ppt

1LIN总线：用于车体控制的总线标准总线：用于车体控制的总线标准v1  概述v2 LIN数据传输v3 LIN在汽车中的应用2024/8/30121  概述vLIN(Local Interconnect Network)是一种低是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分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，布式电子系统控制，LIN 的目标是为现有汽的目标是为现有汽车网络车网络(例如例如 CAN 总线总线)提供辅助功能因此，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传感器和制动装置之间的通讯2024/8/3023v本地互连网络(LIN)是一种用于汽车中分布电汽车中分布电子系统的新型低成本串行通讯系统子系统的新型低成本串行通讯系统，它是现有汽车多重传输网络的补充LIN瞄准一些低端应用，在这些应用中每个节点的通讯成本都必须大大低于CAN而且不需要CAN的高性能、高带宽和多功能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属节点中使用石英或陶瓷谐振器。

 2024/8/3034vLIN实现了一种具有成本效益的智能传感器和执行器的通讯方式这种通讯是基于串行通讯接口(SCI)数据格式、单宿主/多从概念、单线12V总线和没有稳定时间基的节点的时钟同步低端多路通讯的汽车标准不久前才出现采用这个标准，汽车制造商及其供应商能以非常经济的方式创建、实现和处理复杂的分层化多路复用系统 2024/8/3045LIN总线成本低的原因vLIN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属节点中使用石英或陶瓷谐振器这些优点是以较低的带宽和受局限的单宿主总线访问方法为代价的 2024/8/3056LIN网络的结构网络的结构vlin网络由一个主节点和多个从节点组成主节点主任务从任务主节点主任务从任务从节点1从任务从节点n从任务…2024/8/3067v除了宿主节点的命名之外，LIN网络中的节点不使用有关系统设置的任何信息我们可以在不要求其它从属节点改变硬件和软件的情况下向LIN 中增加节点 2024/8/3078LIN节点结构LIN线路接口采用+UARTLINRXTXLIN节点通信媒介（铜线）LINUART集成在微控制器部件中Lin节点拥有线路接口（LIN标准）以便同其他LIN电控单元之间处理信息数据。

还有一部分是协议控制器（集成在微控制器中）2024/8/3089通讯概念通讯概念vLIN包含一个宿主节点和一个或多个从属节点所有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属通讯任务，而宿主节点还包含一个附加的宿主发送任务在实时LIN中，通讯总是由宿主任务发起的v宿主节点发送一个包含同步中断、同步字节和消息识别码的消息报头从属任务在收到和过滤识别码后被激活并开始消息响应的传输响应包含两个、四个或八个数据字节和一个检查和(checksum)字节报头和响应部分组成一个消息帧 2024/8/30910vLIN总线是单线，通过从电池正极Vbat的端接电阻向导线或总线供电总线收发器是ISO 9141标准的一个增强实现该总线可以采用两个互补的逻辑电平：接近于地的电压显性值(dominant value)表示逻辑“0”，电压接近于电池供电电压的隐性值(recessive value)表示逻辑“1”v该总线的端接部分使用1k(在宿主节点)和30k(在从属节点)的上拉电阻从属节点的端接电容通常为220pF2024/8/301011        如上文所述，LIN网络基于主从节点构架而形成网络拓扑结构。

主节点需要向从节点发出周期性的检测信号，检测结果由从节点反馈给主控制器其中周期根据事件检测的实时性要求而设定        如图二所示，LIN的信号由一个由主任务提供的标头（Header）和由从任务处理的响应部分（Response）构成标头包含一个13位的同步间隔字段（Synch Break Field）、一个由主任务产生的同步字段（Synch Field），以及一个辨识字段（Identifier Field）其中每一个字节字段都以串行位元组方式发送，起始位的第一位为“0”，而终止位为“1”由主任务执行的信号标头会依整个LIN丛集的进度表决定每个信号的传输时间，以确保数据传输的确定性及避 免网络超载的危险在LIN网络中只有主节点采用晶体振荡器来为系统提供精确的基本时钟，此时钟会嵌入上述的同步字段中，让从任务能与主节点时序同步LIN信号的响应部分包含一个数据域位（Data Filed），长度为2 / 4 / 8个字节，和一个长度为一个字节的验证字段（Checksum Field） LIN网络架构网络架构 2024/8/301112图二　图二　LIN信号结构示意图信号结构示意图2024/8/301213    LIN总线中数据借助报文帧来传输，报文帧由报文头和响应组成。

    报文头只能由主机任务发送，它包括同步间隔场、同步场和标识符场三个部分同步间隔场为至少13个连续的显性位（低电平），它标志着一个报文帧的开始其后为同步场，同步场逻辑值为0x55，从机节点利用同步场来实现与主机节点的同步标识符场紧跟在同步场之后，长度为一个字节标识符场中低6位为标识符位，共可组成64个标识符，其中60个用作一般报文传输、两个用作诊断帧、一个用作用户定义帧、一个留作LIN扩展用标识符后两位为奇偶校验位    标识符指出当前帧的内容，从机节点据此来确定自己是否应该对当前帧做出响应、做出何种响应2.LIN数据传输2024/8/301314 响应由从机任务发送，它由数据场和校验和场组成数据场由报文帧所携带的数据组成，长度为一到八个字节报文帧的最后为校验和场，长度为一字节，LIN1.3及其以前的规范版本中规定校验和场仅对数据场作校验，称为传统校验和，LIN2.0规范中规定校验和场校验范围包括数据场和标识符场，称为增强校验和 一个完整的报文帧如图所示图  LIN报文帧 2024/8/301415 LIN信息信息传输过程　　程　　       LIN从机向主机传输数据示如图所示，整个过程在主机的协调下进行。

从机向主机传输数据　　   2024/8/301516        LIN主机向两个或两个以上的从机发送数据如图所示，整个过程在主机的协调下进行主机向两个或两个以上的从机发送数据　2024/8/301617　       从机和从机之间传输数据如图所示，整个过程在主机的协调下进行从机和从机之间传输数据2024/8/3017183  LIN在汽车中的应用v现以车门LIN网络为例介绍LIN总线设计的一般方法v车门控制LIN网络的结构及其在车门上的布置如右图所示，该网络由主机节点、后视镜从机节点、摇窗机从机节点、门锁从机节点构成 车门控制LIN网络LIN总线系统实例总线系统实例1：车门：车门2024/8/301819v主机节点采集本地各控制开关的状态并接受CAN总线上的远程信息，据此产生控制指令，并将指令转换为LIN报文帧通过LIN网络发送给相应从机节点，从机节点接收到与自己相关的报文帧后对报文帧进行拆封、解读，然后根据获得的指令控制相应的执行器动作，从而实现对车门各部件的控制同时，在需要时从机节点分别将其控制部件所处状态反馈给主机节点，主机节点再将该状态信息通过指示灯或喇叭提供给驾驶员或通过CAN总线发送给其他控制单元。

主机节点也作为本LIN网络与上层CAN网络连接的网关 a.主机节点 b.从机节点 LIN主机节点和从机节点 CAN/LIN网关2024/8/301920 主机节点主要由控制器、电源、控制按钮、LIN接口、CAN接口和指示灯几部分组成v后视镜从机节点主要由控制器、电源、LIN接口、执行器驱动单元和执行器如后视镜调整电机、除霜加热器等组成a.主机节点 b.从机节点 CAN/LIN网关2024/8/302021LIN总线系统实例：镜子总线系统实例：镜子v镜子功能可被集成到一个或更多个LIN从属节点上这些功能包括：镜子上下、进出马达控制；加热；水坑灯；转向灯；减少刺眼现象(电镀彩色镜，ECM)等v带CAN接口和USART/增强USART的高性能8位控制器应能满足宿主节点的需求存储器需求和封装尺寸要求取决于软件功能、CAN软件堆栈和硬件I/O需求在这个例子中，从属节点功能可由低性能8位控制器实现2024/8/302122LIN网络在车镜控制上的应用2024/8/302223LIN和系统要求和系统要求v那么LIN是如何满足对低功耗、低系统成本、功能增加甚至减少汽车总重量的要求呢？v首先它可以方便地用软件实现LIN协议，该协议不需要单片机给予过多的硬件支持，通过使用一个简单的USART或增强型USART就可以实现。

USART支持诸如自动波特率检测等功能，这意味着在LIN应用中可以使用一个简单的质优价廉的8位单片机还有一个优点就是LIN在协议层不需要复杂的操作系统，不多的软件开销还使得设计人员能够选择存储器容量较小的单片机v如何运用像LIN这样的简单协议对汽车进行控制呢？以车镜控制为例，许多汽车的车镜相互之间仍是硬连接，或者在豪华型汽车中通过CAN这样的昂贵协议连接，其实利用LIN总线就可以方便地将左右车镜和四向仪(可以改变车镜位置的四方向开关)连接起来在典型的LIN方案中，四向仪是主节点，两个车镜是从节点四向仪读取按键的状态，将报文发送给相应的车镜2024/8/3023。