LIN总线协议中文

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1、第七章局部互联网络LIN 在2000年5月6日，汽车公司(Audi、BMW、 DaimlerChrysler> Volvo和Volkswagen )、通讯公 W]VCT(Volcano Communications Technologies)以及 半导体厂商Motorola联合宣布成立LIN协会，其目的 是制订和实施满足汽车A类串行总线的开放式标准。早 在1998年10月，他们就在一起合作，并于1999年7月首 次发行LIN规范(1.0版)，2000年4月修订为1. 1版， 2000年11月再次修订为1.2版。在2003年9月，LIN协会 又发表了现在的 紅IN规范2.0版》。 1.LI

2、N概述 LIN( Local Interconnect Network)是一个串行通讯 协议。 ■ LIN总线的主要特性有: ■单主机多从机概念 ■基于普通UART/SCI接口的低成本硬件实现低成本软件 或作为纯状态机 ■从机节点不需要石英或陶瓷谐振器可以实现自同步 ■低成本的单线设备，12V ■ 速度高达20kbit/s 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 ■配置的灵活性 ■数据校验和的安全性和错误检测 ・检测网络中的故障节点 ■使用最小成本的半导体元件 LIN和CAN协议主要特性的对比 LIN^ CANp 媒体访冋控制7 多点传送

3、信息路由3 网络节点数3 编码方式T 每帧数据字节厂 4字节数据传输时间9 — 物理层 石英炳瓷振荡器「 每个节点成本a 2、4…19. 6kbps^ 6位标乔符a 2—10节点a NRZ 8N1 (UART) p 2. 4. 8字节a 3. 5ms/20kbpsp 8位校验和a 单线，12Va 无（主聯外）: 0. 5美兀a 62. 5…500kbpsa 11/29位标示符卩 4—20节点a NRZ円/位填充a 0…8字节a 0. 8ms/l 25kbps*3 15位循环冗余码校蚣 双绞线，珈 1美元a

4、 LIN和CAN控制器资源的对比 2 网速^ [kbps] CPU时钟p [IHz]p CPU负荷a ［口 Flash/ROI> [byte]#3 RAI』 [byte]*3 LIN 16位主机卩 19. 2& 10& 1200a 25“ LIN 8位从机门 (^5^) a 19. 2* 4a 7503 22a LIN 8位从机•

5、 Cfa 英)& 19. 2& 4& 6心 650p 20q CAN 16位节点a 125^ 8a 15a 3000a 150a 2.LIN协议的分层结构 ■根据ISO/OSI参考模型的数据链路层和物理层： -物理层定义了信号如何在总线媒体上传输 -媒体访问控制(MAC)子层是LIN协议的核心。它管理 从LLC子层接收到的报文，也管理发送到LLC子层的 报文。媒体访问控制子层由故障界定这个管理实体 监控。 -LLC (逻辑链路控制)子层涉及报文滤波和恢复管理 的功能。 逻辑餾轴喔 接收滤波 管理 通讯恢复管理 时基同歩 消息验证 系统同步

6、 错误界定 媒体询可轴渥 数据封装与解昱 错误检测 错误标记 串行化仮串行化 总线错误管理 物SE 位定时 为同歩 总线驱动器胺受器 LLC = Logical Link Layer MAC = Medium Access Control 同谢勿 feiR符场 2/4/8个字节娜场 校验刃场 3 •信息格式 同步间隔场 ■字节场由字节空间分隔 ■报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔 ■最小的字节间空间和帧内响应空间是0 ■这些空间的最大长度由报文帧的最大长度限制 主机控制单元 从机控制单元

7、 从机任务 从机控制单元 从机任务 同步间隔 标识符场 13位（最小） 1字节 帧内空间/间隔 主机任务 同牛场1字节 厂\/~\厂 下个同步间隔 响应空间 数据场2/4/8字节 校验场1字节 从机任务 1）字节场的格式 字节场 8

8、个数据位 停止位 起始位 ■ “SCI”或“UART”串行数据格式（8N1编码） 2）同步间隔场 同步间隔场 同步场 T^~ 同步界定符 图3.3同步间隔场 ■使所有的从机任务与总线时钟信号同步 3）同步场 同步场 起始位01234567停止位 图3.4同步场 ■包含时钟的同步信息 3）标识符场 标识符场 IDO ID1 ID2 ID3 * , ID4 ID5 PO P1 数据长度位校验位 起始b 标识符位 停止位 图3・5标识符场 ■6个标识符位 ■两个ID奇偶校验位 ■标识符位的ID4和ID5定义了报文的数据场数量 4

9、）数据场 数据场 图3.6数据场 5）校验和场 图3. 7校验和场 校验和场是数据场所有字节的和的反码（图3.7） o和按“带进位 加（ADDC） ”方式计算，每个进位都被加到本次结果的最低位 （LSB） o 4•信息的传输 主机 标识符场 同步场 同步间隔场 I I I I I I rn Pi I I I I I I I I I I I I I I I I 丨 I 打 I

10、 I I I I I I 丨 Pi 丨 I I I I I I I L 校验和场 数据场 从机A 主机 标识符场 同步场 同步间隔场 丨丨丨丨丨丨门 P丨丨丨丨丨丨丨丨I F I I I I I I I I Fi I I I I I I I I 卜I rr I I I I I I I 数据场 校验和场 从机 主机 标识符场 同步场 同步间隔场 「「「e Lnrn I 11「I 校验和场 数据场

11、 5 •信息帧长度 ・最小的帧长度tframe M1N是传输一个帧 所需要的最小时间 ・最大的帧长度Tframe_max是允许传输一 个帧的最大时间。 ■从机检测到总线在中Ttime OUT没有活动, 它会假设总线处于睡眠模式。 时间 名字 时间[Tbit] 最小报文帧长度 T 1 FRAME_MIN 10*%+44 最小报文头长度 T 1 HADER.MIN 34 最大报文头长度 T 1 HADER.MAX (Trader min+1) *1.4 最大报文帧长度 ■ FRAME_MAX

12、(TfrAME min+1) *1・4 总线空闲超时 T A TIME_OUT 25,000 6.唤醒信号 ■总线的睡眠模式可以通过任何节点发生一个唤醒信号来中止 ■唤醒信号是字符“0x80” ■隐性唤醒界定符，即至少4个位定时（包括停止位和一个隐性暂停位） 主机同步间隔 从机唤醒信号帧 睡眠模式 唤醒界定符 图3・10唤醒信号帧 唤醒 逻辑 名字 最小值 通常值 [Tbit] 最大值 [TJ 唤醒信号 显性 T 1WUSIG 8a 唤醒信号界定符 隐性 Twude L 4b 64 唤醒信号超时 隐性 TtOB

13、RK 128 3个间隔超时 隐性 T “ 1T3BRK 15,000 7 •命令帧 ・用于主机向所有总线成员为服务广播普通命令请求。 ■ 0x3C、0x3D 命令帧头 命令/数据场 下一个信息帧 ◄—— UxYD^H — 0x3C • • • 同步间隔同步场 标识符场8字节场检验场同歩间隔同步场 8字节用户定义场 图3.8 LIN命令帧 8.扩展帧 ・保留的两个扩展帧标识符允许在不改变 现有LIN规范的情况下，在LIN协议中 嵌入用户定义的报文格式或以后的LIN 格式。 ・ 0x3E、

14、0x3F (OxFE、OxFE ) 9.报文的滤波和确认 ・报文滤波是指节点对接收的标识符进行 过滤，接收具有固定标识符的报文，实 现对信息的过滤。因此，报文滤波是基 于整个标识符的，必须通过网络配置来 确认，即确认每个从机任务对应一个标 识符。 10.错误的检测 1. 位错误：LIN在向总线发送一个位单元的同时 也在监控总线。当监控到的位的值和发送的 位的值不同时，则在这个位定时检测到一个 位错误。 校验和错误：所有数据字节的和的补码与校 验和字节相加的和不是“OxFF”时，则检测到 一个校验和错误。 2. 标识符奇偶错误：如果标识符的奇偶校验位 不正确，则检测到一个标识符奇偶

15、错误。 3. 从机不响应错误：如果在最大报文帧长度 Tframe_max中没有完成报文帧的传输，则产生一 个从机不响应错误。 同步场不一致错误：当从机检测到同步场的 边沿在给出的时钟容差外，则检测到一个同步 场不一致错误。 转向UN总线 第二部分LIN总线收发器MC33399及应用 ・MC33399的基本性能： ・数据传输速度：1〜20Kbps -支持休眠状态和正常工作状态 ・休眠待机电流20uA ・支持总线、MCU命令、唤醒输入等唤醒方式 ・具有外部电压调节器控制功能 3.MC33399的结构和外形 Wake VSUP IMH

16、 EN Rxd Txd Grid 丄 1 D SUFFIX PLASTIC PACKAGE CASE 751 (SO-8) RX H 0 口 INH EN EZZ 口 Vsup Wake rzz 口 LIN TX m 口 gnd 4 •引脚功能 电源输入端Vs

17、up： 7~27V 地线gnd： 3V漂移 LIN:数据总线 TX:输入 RX:输出 RX匸 0 口 NH EN 二］Vsup Wcke 丄 £J LIN TX GZ 口 and EN:O、1 INH汐卜部电源调节控制 WAKE:唤醒 5 •工作方式 Slave node Master node n ik Protection Dr ver External switch r [⑧I [y I [0 I L 一 J [0 MlqqnvtN--! wake VSUP 5V MCU Actuat

18、or Driver Wake up V-Reg Ctrl deceive" ] 】 ] 1 ] ] ] 1 】 】 ] 1 】 1 LIN bus INH i Low or floating High Bus W^ke-up filtering time jTprogWL) Voltage Regulator Off s

19、tate EN On state time delay Regulator w Node In Operation Node In sleep state i M(^U start up time de^ay EN high INH Wake pin High Low or fl dating Wake filtering time Voltage Regulator O

20、ff state On state Regulator wa|ke-u0 time delay EN 1 ] Node In sleep state 】 Node In Operation start up tim^ delay 1k J Slave node r snq qn;5 Wake VSUP V-Reg Ctrl 5V 12V /5V

21、 Wake up EN y rer Blas Txd Gnd Logic i 「1 — — 1 1 J -0 Awv 园 _ r L LIN bus Inh (prev. Wake-Up) Voltage reg IRQ Low or floating Wake-up filtering time (Tpro On state Hig

22、h Wake up from Stop mode I MCU stopimodd 1 i 1 ? recovery/start up | l 1 HZ / I/O in input state 厂 MCU in stop mode 1/0(2) Node In Operation EN high ime delay Low High Low High