LIN總線及其在汽車分級制網絡中的應用

1、引言

總線通訊技術自20世紀80年代開始應用在汽車上之后[1]，便在電子技術和汽車技術的推動下飛速發展，目前已形成了適用于不同場合的多種汽車總線標準，如MOST、CAN、TTP、LIN等。汽車總線中通訊節點和數據流量持續增加，節點日益復雜，使得汽車總線在重量、布置、成本、通信效率等方面面臨困境，走出這一困境的出路在于實行汽車總線的網絡化和分級制。A類總線——局域互連網LIN（LocalInterconnectNetwork）因此應運而生。LIN是一種結構

簡單、配置靈活、成本低廉的新型低速串行總線，主要用作CAN等高速總線的輔助網絡或子網絡。在帶寬要求不高、功能簡單、實時性要求低的場合，如車身電器的控制等方面，使用LIN總線，可有效的簡化網絡線束、降低成本、提高網絡通訊效率和可靠性。

2、汽車網絡

目前有分別適用發動機和底盤控制、車身電器控制、車載多媒體等不同場合的多種汽車總線標準。SAE（SocietyofAutomotiveEngineering）按傳輸速度的不同將汽車網絡總線分為三類，如表1所示。

表一汽車網絡分類



A類總線協議有許多種，然而長久以來卻沒有一種協議能成為該領域的通用標準。1998年Audi、Motorola、BMW、DaimlerChrysler、VCT、Volvo和Volkswagen七家公司聯合成立了LIN協會，在潛心研究A類總線的基礎上提出了新型A類總線——LIN，該總線一經面世，即以其低廉的成本優異的性能廣為各大廠商所接受，有望成為A類總線的國際標準。

3、LIN

LIN總線基于SCI/UART數據格式，采用單主機多從機模式，總線僅由三根導線組成（電源、地線和數據線），LIN總線的驅動/接收器規范遵從ISO9141標準，且EMI性能有所提高。LIN在硬件和軟件上保證了網絡節點的互操作性，并可預測EMC。

LIN的主要特點：成本低，基于通用UART/SCI接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件；極少的信號線就可實現ISO9141標準；傳輸速率最高可達20Kb/s，最大總線長度40m；單主機/多從機模式，無需總線仲裁；從機節點不需石英或陶瓷振蕩器就能實現自同步；保證信號傳輸的延遲時間；不需要改變LIN從機節點的硬件和軟件就可以在網絡上增加或刪除節點等。

LIN總線規范的初始版本LIN1.0由LIN協會在1999年7月發布，后幾經修訂，現行版本為LIN協會在2003年9月發布的LIN2.0。LIN規范包括傳輸協議規范、傳輸媒介、開發工具接口和軟件程序編制接口。LIN的規范化將改變低端汽車網絡雜亂的現狀，并將降低汽車電子設備的開發、生產、服務和維護成本

3、1LIN拓撲結構

LIN采用單主機多從機模式，一個LIN網絡包括一個主機節點和若干個從機節點。

（由于過多節點將導致網絡阻抗過低，一個LIN網絡中節點總數不宜超過16。）主機節點既包括主機任務也包括從機任務，從機節點都只包括從機任務，如圖1所示。主機節點也可以通過網關和其他總線如CAN連接。



3、2LIN數據傳輸

LIN總線中數據借助報文幀來傳輸，報文幀由報文頭和響應組成。

報文頭只能由主機任務發送，它包括同步間隔場、同步場和標識符場三個部分。同步間隔場為至少13個連續的顯性位（低電平），它標志著一個報文幀的開始。其后為同步場，同步場邏輯值為0x55，從機節點利用同步場來實現與主機節點的同步。標識符場緊跟在同步場之后，長度為一個字節。標識符場中低6位為標識符位，共可組成64個標識符，其中60個用作一般報文傳輸、兩個用作診斷幀、一個用作用戶定義幀、一個留作LIN擴展用。標識符后兩位為奇偶校驗位。

標識符指出當前幀的內容，從機節點據此來確定自己是否應該對當前幀做出響應、做出何種響應。

響應由從機任務發送，它由數據場和校驗和場組成。數據場由報文幀所攜帶的數據組成，長度為一到八個字節。報文幀的最后為校驗和場，長度為一字節，LIN1.3及其以前的規范版本中規定校驗和場僅對數據場作校驗，稱為傳統校驗和，LIN2.0規范中規定校驗和場校驗范圍包括數據場和標識符場，稱為增強校驗和。