LIN(Local Interconnect Network)總線(xiàn)技術(shù)介紹

LIN協(xié)會(huì )創(chuàng )建于1998年末，最初的發(fā)起人為五家汽車(chē)制造商，一家軟件工具制造商以及一家半導體廠(chǎng)商。該協(xié)會(huì )將主要目的集中在定義一套開(kāi)放的標準，該標準主要針對車(chē)輛中低成本的內部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )(LIN, local interconnect networks)，這些地方無(wú)論是帶寬還是復雜性都不必要用到CAN網(wǎng)絡(luò )。LIN標準包括了傳輸協(xié)議的定義、傳輸媒質(zhì)、開(kāi)發(fā)工具間的接口、以及和軟件應用程序間的接口。LIN提升了系統結構的靈活性，并且無(wú)論從硬件還是軟件角度而言，都為網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)提供了相互操作性，并可預見(jiàn)獲得更好的EMC(電磁兼容)特性。

LIN補充了當前的車(chē)輛內部多重網(wǎng)絡(luò )，并且為實(shí)現車(chē)內網(wǎng)絡(luò )的分級提供了條件，這可以有助于車(chē)輛獲得更好的性能并降低成本。LIN協(xié)議致力于滿(mǎn)足分布式系統中快速增長(cháng)的對軟件的復雜性、可實(shí)現性、可維護性所提出的要求，它將通過(guò)提供一系列高度自動(dòng)化的工具鏈來(lái)滿(mǎn)足這一要求。

LIN總線(xiàn)的主要特性為：

*單主站以及多從站概念;

*基于常用的UART/SCI硬件接口，以及相應的軟件，或作為純粹的狀態(tài)機，從而保證較低的成本; *從節點(diǎn)中無(wú)須石英或陶瓷振蕩器就可以實(shí)現自同步;

*信號傳輸實(shí)體確定，在增強系統中可以計算信號的傳播(propagation)時(shí)間;

*信號基于應用交互層。

LIN網(wǎng)絡(luò )由一個(gè)主節點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)從節點(diǎn)組成，媒體訪(fǎng)問(wèn)由主節點(diǎn)控制--從節點(diǎn)中不必有仲裁或沖突管理?？梢员ＷC最差狀態(tài)下的信號傳輸延遲時(shí)間。

LIN物理層

總線(xiàn)驅動(dòng)/接收器的定義遵循ISO 9141單線(xiàn)標準，并帶有一些增強性能?？偩€(xiàn)為單線(xiàn)傳輸，與總線(xiàn)通過(guò)終端電阻由電池正極節點(diǎn)(VBAT)提供?？偩€(xiàn)收發(fā)器采用增強型的ISO 9141實(shí)現標準?？偩€(xiàn)可以取兩個(gè)互補的邏輯值：主控值其電壓接近于接地端，代表邏輯值0，退讓值其電壓與電池電壓接近，代表邏輯值1。

總線(xiàn)采用上拉電阻作為終端，主節點(diǎn)的上拉電阻為1kOhm，從節點(diǎn)的上拉電阻為30kOhm。電阻需串聯(lián)一個(gè)二極管以防止由于本地電源泄漏對總線(xiàn)產(chǎn)生的干擾。從節點(diǎn)的終端電容通常值為 CSlave= 220pF，主節點(diǎn)的電容要更高以使整個(gè)總線(xiàn)的電容小于從節點(diǎn)的值。

由于采用單線(xiàn)媒質(zhì)傳輸，最大的傳輸波特率被限定在20kbit/s以?xún)?。該值為從滿(mǎn)足信號同步而不產(chǎn)生沖突的最高值，到為滿(mǎn)足電磁兼容性要求而要達到的傳輸最低值之間的實(shí)驗中間值。最小的傳輸波特率為1kbit/s--這有助于避免在實(shí)際中產(chǎn)生超時(shí)沖突。

LIN協(xié)議

通過(guò)LIN總線(xiàn)傳輸的實(shí)體為幀。一個(gè)報文幀由幀頭以及回應(數據)部分組成。在一個(gè)激活的LIN 網(wǎng)絡(luò )中，通訊通常由主節點(diǎn)啟動(dòng)，主節點(diǎn)任務(wù)發(fā)送包含有同步間隙的報文頭，同步字節以及報文標志符(ID)。一個(gè)從節點(diǎn)的任務(wù)通過(guò)接收并過(guò)濾標志符被激活，并啟動(dòng)回應報文的傳送?；貞邪?到8個(gè)字節的數據以及一個(gè)字節的校驗碼。

傳輸一幀所花費的總的時(shí)間是發(fā)送每個(gè)字節所用的時(shí)間，加上從節點(diǎn)的回應間隙，再加上傳輸每個(gè)字節的間隙時(shí)間(inter-byte space)。字節間隙是指發(fā)送完前一個(gè)字節的停止位后到發(fā)送下一個(gè)字節的啟動(dòng)位之間的時(shí)間。

幀內部間隔(inter-frame space)是從上一幀發(fā)送完畢后到下一幀啟動(dòng)發(fā)送間的時(shí)間間隔。

幀的結構如圖1所示。幀由幀間間隔以及接下來(lái)的4到11個(gè)字節域組成。

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圖1：幀結構

信號在幀的數據域中傳送。多個(gè)信號可以打包在一個(gè)幀中傳送，只要這些信號不彼此重疊即可。

每個(gè)信號只有一個(gè)明確的傳輸者，例如，通常由一簇(cluster)節點(diǎn)中的一個(gè)來(lái)寫(xiě)，0、1或多個(gè)節點(diǎn)訂閱該信號。

LIN協(xié)議的核心特性是使用進(jìn)度表(schedule table)。進(jìn)度表有助于保證總線(xiàn)不出現過(guò)載的情況，他們同樣是保證信號定期傳輸的核心組件。

在一組LIN節點(diǎn)中只有主節點(diǎn)任務(wù)才可以啟動(dòng)通訊保證了行為的確定性。主節點(diǎn)有責任保證與操作模式相關(guān)的所有幀都必須分配了足夠長(cháng)的傳輸時(shí)間。

LIN應用

采用LIN可實(shí)現車(chē)內網(wǎng)絡(luò )分級，從而成為車(chē)輛制造商提供更高的質(zhì)量及更低成本的重要因素。它可以為工業(yè)領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)提供最好的實(shí)現方式：抽象及更好的組合能力。LIN可以簡(jiǎn)化很多現有的低端復合解決方案，并且可以降低車(chē)輛電子系統的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)及后勤成本。

采用配備LIN的轎車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)正在快速增長(cháng)，而下一代轎車(chē)雄心勃勃的計劃也許是LIN成功的最好證明。簡(jiǎn)捷而完整的LIN規范包含了完整的網(wǎng)絡(luò )概念，極高的自動(dòng)化程度已經(jīng)使LIN和CAN成為了車(chē)內通訊網(wǎng)絡(luò )的主干。一部分市場(chǎng)增長(cháng)甚至出現在車(chē)內網(wǎng)絡(luò )部分減少的地方。

2003年發(fā)布的LIN 2.0規范增強了組件在不同車(chē)輛生產(chǎn)廠(chǎng)商間的通用性，并且通過(guò)引入節點(diǎn)能力描述文件(Node Capability Description File)增強了自動(dòng)化設計能力，同時(shí)還對同一網(wǎng)絡(luò )中的相同LIN設備定義了重配置機制。

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