低成本LIN總線(xiàn)協(xié)議在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的應用

圖1顯示了LIN在汽車(chē)中的典型應用?？偩€(xiàn)上的地電位信號為顯性狀態(tài)，只要任何節點(diǎn)將總線(xiàn)電壓拉低，就會(huì )出現這一狀態(tài)。當總線(xiàn)處于電池電壓且所有節點(diǎn)都使總線(xiàn)處于懸空狀態(tài)時(shí)，會(huì )出現隱性狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下，總線(xiàn)通過(guò)上拉電阻懸空為高電平。

LIN總線(xiàn)的工作電壓范圍為9～18V，但總線(xiàn)上所有部件都必須能夠承受40V電壓。通常，單片機通過(guò)線(xiàn)路驅動(dòng)器/接收器與總線(xiàn)隔離，這種方案下總線(xiàn)每個(gè)節點(diǎn)都端接為VBAT電平，主節點(diǎn)通過(guò)1kΩ電阻端接，從節點(diǎn)則通過(guò)20-47kΩ的電阻端接?？偩€(xiàn)最大設計長(cháng)度為40米。

每個(gè)字節都利用起始位和停止位作為頭尾標志位。起始位與空閑狀態(tài)相反，為0，而停止位則等同空閑狀態(tài)（即1）。在每個(gè)字節內，數據從最低位（LSB）開(kāi)始傳送。

報文協(xié)議

主節點(diǎn)用于控制LIN總線(xiàn)，它通過(guò)對從節點(diǎn)進(jìn)行查詢(xún)，將數據發(fā)布到總線(xiàn)上。從節點(diǎn)僅在主節點(diǎn)的命令下發(fā)送數據，從而在無(wú)需仲裁的情況下實(shí)現雙向通訊。報文的傳送是在主節點(diǎn)發(fā)出一個(gè)同步間隔脈沖后開(kāi)始的，然后跟隨的是同步字段和報文字段。主節點(diǎn)通過(guò)在每個(gè)報文的開(kāi)始處發(fā)送同步字段可設定整個(gè)總線(xiàn)時(shí)鐘。

每條報文的第二字節是一個(gè)標識符字節，它告訴LIN總線(xiàn)隨后將發(fā)送的是什么數據，并指明哪個(gè)節點(diǎn)應該應答及應答的長(cháng)度是多少。對于給定的命令，只有一個(gè)從節點(diǎn)可以應答。

從節點(diǎn)僅在主節點(diǎn)的控制下在LIN總線(xiàn)上發(fā)送數據。一旦數據發(fā)布到總線(xiàn)上，任何節點(diǎn)都可以接收該數據。因此，一個(gè)從節點(diǎn)向其它從節點(diǎn)發(fā)送數據無(wú)需主節點(diǎn)干預。

由于LIN協(xié)議使用低成本RC振蕩器，因此從節點(diǎn)必須檢測主節點(diǎn)每次發(fā)送的波特率，并調整為當前速率，所以每次通訊都以同步字段開(kāi)始，它是一個(gè)0、1交替出現的字節。

同步字段之后是標識符字段，它告訴LIN總線(xiàn)接著(zhù)出現的內容。該字段進(jìn)一步分為三個(gè)子字段：4位（0-3）用于對總線(xiàn)上的設備進(jìn)行尋址；2位（4-5）指明此后報文的長(cháng)度，最后2位（6-7）用于奇偶校驗。

除休眠命令之外，LIN協(xié)議沒(méi)有定義任何報文的內容，其它命令是在具體應用中定義的。

錯誤檢測

以下錯誤必須在每一節點(diǎn)處進(jìn)行檢測和計數，一旦出現錯誤，該命令就要被丟棄，并記錄這一錯誤事件。位錯誤——正在發(fā)送的節點(diǎn)應該對希望發(fā)送的數據與總線(xiàn)上實(shí)際出現的數據進(jìn)行比較，控制器必須等待足夠時(shí)間以確?？偩€(xiàn)對發(fā)出的數據做出反應，然后才可測試這一數據。假定總線(xiàn)響應信號的最小邊沿變化速率為1V/μs，最大總線(xiàn)電壓為18V，那么發(fā)送器應等待18μs后才可進(jìn)行測試。校驗和錯誤——每條報文的數據內容都受到校驗和字節的保護，該字節是數據字節相加后取256模的余數再取反的結果。奇偶校驗——命令字節使用2個(gè)奇偶位來(lái)保護其它6個(gè)數位，這兩個(gè)數位在接收后要重新計算，再與接收結果進(jìn)行比較。