什么是LIN總線？

有了CAN為什么還會(huì)有LIN，CAN和LIN的區(qū)別，LIN的優(yōu)勢(shì)在哪？

一些關(guān)于LIN總線基礎(chǔ)的內(nèi)容，把其中的關(guān)鍵點(diǎn)提取了出來(lái)，在這里分享給大家。在這里你可能要問(wèn)“不都有CAN總線了嗎？這個(gè)LIN總線又是從哪里來(lái)的？”其實(shí)理由很簡(jiǎn)單，就是CAN總線太貴啦！處處都用CAN總線的話，那整車的總線架構(gòu)成本將會(huì)變得很高！在一些比如車身電子配件的地方（如車窗、后視鏡、大燈、車鎖等），我們不需要報(bào)文像CAN總線上傳輸?shù)哪菢印案咚佟?！各大廠商一拍腦門(mén)就研究了這個(gè)LIN總線！本文關(guān)注點(diǎn)：有了CAN為什么還會(huì)有LIN，CAN和LIN的區(qū)別，LIN的優(yōu)勢(shì)在哪？

1. 什么是LIN總線？LIN（Local Interconnect Network）總線是基于UART/SCI（通用異步收發(fā)器/串行接口）的低成本串行通訊協(xié)議。其目標(biāo)定位于車身網(wǎng)絡(luò)模塊節(jié)點(diǎn)間的低端通信，主要用于智能傳感器和執(zhí)行器的串行通信，而這正是CAN總線的帶寬和功能所不要求的部分。

2. CAN/LIN總線區(qū)別由于LIN網(wǎng)絡(luò)在汽車中一般不獨(dú)立存在，通常會(huì)與上層CAN網(wǎng)絡(luò)相連，形成CAN-LIN網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

2.1.LIN總線的主從關(guān)系LIN總線采用的是單線傳輸形式，應(yīng)用了單主機(jī)多從機(jī)（有無(wú)主動(dòng)上報(bào)的支持？）的概念，總線電平一般為12V，傳輸速率最高限制為20kbps。由于物理層的限制，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)最多可以連接16個(gè)節(jié)點(diǎn)。

總線任務(wù)負(fù)責(zé)：

調(diào)度總線上幀的傳輸次序

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，處理錯(cuò)誤

作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘參考（不是異步通信？）

接收從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的總線喚醒命令

從機(jī)任務(wù)不能直接向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，需要接受到主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀頭后，根據(jù)幀頭所包含的信息來(lái)判斷：

發(fā)送應(yīng)答

接收應(yīng)答

既不接收也不應(yīng)答

LIN的特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)與若干個(gè)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

使用LIN總線可以大幅度削減成本（CAN和Lin都需要收發(fā)器，但是Lin屬于單線制在線束上節(jié)?。?/p>

傳輸具有確定性，傳播時(shí)間可以提前計(jì)算

LIN具有可預(yù)測(cè)的EMC（電磁兼容性）性能，為了限制EMC的強(qiáng)度，LIN協(xié)議規(guī)定最大傳輸速率為20kbps

LIN總線提供信號(hào)的配置、處理、識(shí)別和診斷功能（這些都是UART不具備的，可LIN是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？）

3.LIN報(bào)文幀結(jié)構(gòu)LIN報(bào)文幀包括幀頭（hearder）與應(yīng)答（response）兩部分。主機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)送至幀頭;從機(jī)負(fù)責(zé)接收幀頭并作出解析，然后決定是發(fā)送應(yīng)答，還是接收應(yīng)答或不回復(fù)。

（主機(jī)）幀頭結(jié)構(gòu)包括同步間隔段、同步段、PID段（受保護(hù)ID）段，應(yīng)答部分包括數(shù)據(jù)段與效驗(yàn)和段。其中值“0”為顯性電平、“1”為隱性電平，這點(diǎn)與CAN總線相類似。在總線上實(shí)行“線-與”：當(dāng)總線有至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性電平時(shí)，總線呈現(xiàn)顯性電平;所有節(jié)點(diǎn)均發(fā)送隱性電平或者不發(fā)送信息時(shí)，總線呈隱性電平，即顯性電平起著主導(dǎo)作用。

3.1.1.同步間隔段同步間隔段至少是由13位的顯性電平組成，由于幀中的所有間隙或者總線空閑時(shí)總線均保持隱性電平狀態(tài)。所以同步間隔段可以標(biāo)志一個(gè)幀的開(kāi)始。其中同步間隔段的間隔符至少為1位隱性電平。

3.1.2.同步段LIN同步以下降沿為判斷標(biāo)志，采用字節(jié)0x55（01010101b）進(jìn)行同步。在從機(jī)節(jié)點(diǎn)上可以不采用高精度的時(shí)鐘，由此帶來(lái)的偏差，需要通過(guò)同步段來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

3.1.3.PID段受保護(hù)的ID的前6位叫做幀ID，加上兩個(gè)奇偶效驗(yàn)碼后稱作受保護(hù)的ID。幀ID的取值范圍為0x00~0x3f總共64個(gè)，幀ID標(biāo)識(shí)了幀的類別和目的地。從機(jī)任務(wù)會(huì)根據(jù)幀頭ID作出反應(yīng)（接收/發(fā)送/忽略應(yīng)答）。其中P0與P1效驗(yàn)如下：

LIN總線根據(jù)幀ID號(hào)的不同，把報(bào)文分為信號(hào)攜帶幀、診斷幀、保留幀。

PS：從機(jī)應(yīng)答幀是一個(gè)完整的幀，與（主節(jié)點(diǎn)）幀結(jié)構(gòu)中的“應(yīng)答”不同！

3.1.4.數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段可以包含1-8個(gè)字節(jié)，其中包含有兩種數(shù)據(jù)類型，信號(hào)（singal）和診斷消息（diagnostic messages）。信號(hào)由信號(hào)攜帶幀傳遞，診斷消息由診斷幀傳遞。

協(xié)議中并沒(méi)有規(guī)定哪一部分顯示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼的信息（這點(diǎn)與CAN總線不同），數(shù)據(jù)的內(nèi)容與長(zhǎng)度均是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者根據(jù)幀ID事先約定好的。

總線上的數(shù)據(jù)是以廣播形式發(fā)出，任何節(jié)點(diǎn)均可以收到，但并非對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有用（與CAN相同）。具體到發(fā)布與接聽(tīng)是由哪個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行完成這個(gè)取決于應(yīng)用層的軟件配置，一般情況下，對(duì)于一個(gè)幀中的應(yīng)答，總線上只存在一個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)，否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。事件觸發(fā)幀例外，可能出現(xiàn)0，1，多個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)。

3.1.5.效驗(yàn)和段

效驗(yàn)和段是為了對(duì)幀傳輸內(nèi)容進(jìn)行效驗(yàn)。效驗(yàn)分為標(biāo)準(zhǔn)型效驗(yàn)與增強(qiáng)型效驗(yàn)。采用標(biāo)準(zhǔn)型還是增強(qiáng)型是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)管理，發(fā)布節(jié)點(diǎn)和收聽(tīng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)幀ID來(lái)判斷采用哪種效驗(yàn)和。

4.LIN總線波形

5.LIN總線的通訊上圖展示的是LIN總線的通訊方式，可以看出無(wú)論什么時(shí)候幀頭總是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布，當(dāng)主機(jī)節(jié)點(diǎn)想發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)幀全部由主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送。當(dāng)從機(jī)節(jié)點(diǎn)想發(fā)布數(shù)據(jù)時(shí)，幀頭部分由主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布，應(yīng)答部分由從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布（主機(jī)怎么知道從機(jī)節(jié)點(diǎn)想發(fā)布數(shù)據(jù)，那肯定是主機(jī)節(jié)點(diǎn)無(wú)數(shù)據(jù)可發(fā)，故只發(fā)了幀頭？），這樣其余節(jié)點(diǎn)都能收到一個(gè)完整的報(bào)文幀?？梢院苤苯拥挠^察到，LIN總線的通訊都是由主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)起的，只要合理的規(guī)定要每個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置，這樣就不會(huì)存在總線沖突的情況（事件觸發(fā)幀沖突時(shí)采用采用沖突解決進(jìn)度表）。

幀類型

5.1.無(wú)條件幀無(wú)條件幀是具有單一發(fā)布節(jié)點(diǎn)的，無(wú)論信號(hào)是否發(fā)生變化，幀頭均會(huì)被無(wú)條件應(yīng)答的幀。

如上圖中幀ID=0x30應(yīng)答部分的發(fā)布節(jié)點(diǎn)為從機(jī)節(jié)點(diǎn)1，收聽(tīng)節(jié)點(diǎn)為主機(jī)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用在從機(jī)節(jié)點(diǎn)向主機(jī)節(jié)點(diǎn)報(bào)告自身狀態(tài);幀ID=0x31中，應(yīng)答部分為主機(jī)節(jié)點(diǎn)，收聽(tīng)部分為從機(jī)節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用在主機(jī)節(jié)點(diǎn)向從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息;幀ID=0x32中應(yīng)答部分的發(fā)送節(jié)點(diǎn)為從機(jī)節(jié)點(diǎn)2，收聽(tīng)節(jié)點(diǎn)為從機(jī)節(jié)點(diǎn)1，應(yīng)用與從機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的通信。

5.2.事件觸發(fā)幀事件觸發(fā)幀是主機(jī)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)幀間隙中查詢各從機(jī)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)是否發(fā)生變化時(shí)使用的幀。當(dāng)存在多個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過(guò)沖突解決進(jìn)度表來(lái)解決沖突。

當(dāng)從機(jī)節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)生變化的頻率較低的時(shí)候，主機(jī)任務(wù)一次次地查詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息會(huì)占用一定的帶寬。為了減小帶寬的占用，引入了事件觸發(fā)幀的概念。其主要原理就是：當(dāng)從機(jī)節(jié)點(diǎn)信息狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化的時(shí)候，從機(jī)節(jié)點(diǎn)可以不應(yīng)答主機(jī)發(fā)出的幀頭;當(dāng)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)信息同時(shí)發(fā)生變化的時(shí)候，同時(shí)應(yīng)答事件觸發(fā)幀頭會(huì)造成總線的沖突。當(dāng)主機(jī)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突時(shí)，便會(huì)查詢沖突解決進(jìn)度表來(lái)依次向各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送無(wú)條件幀（無(wú)條件幀只有能1個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答）來(lái)確定從機(jī)節(jié)點(diǎn)的信息狀態(tài)。

與事件觸發(fā)幀關(guān)聯(lián)的多個(gè)無(wú)條件幀需要滿足以下5個(gè)條件：

數(shù)據(jù)段所包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)等長(zhǎng) 使用相同的效驗(yàn)與類型 數(shù)據(jù)段的第一個(gè)字節(jié)為該無(wú)條件幀的受保護(hù)ID，這樣才能夠知道應(yīng)答是哪個(gè)關(guān)聯(lián)的無(wú)條件幀發(fā)送出來(lái)的 由不同的從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布 不能與時(shí)間觸發(fā)幀處于同一個(gè)進(jìn)度表中

5.2.1.偶發(fā)幀偶發(fā)幀是主機(jī)節(jié)點(diǎn)在同一幀時(shí)隙中當(dāng)自身信號(hào)發(fā)生變化時(shí)向總線啟動(dòng)發(fā)送的幀。當(dāng)存在多個(gè)關(guān)聯(lián)的應(yīng)答信號(hào)變化時(shí)，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的的優(yōu)先級(jí)來(lái)仲裁。與事件觸發(fā)幀類似，偶發(fā)幀也定義了一組無(wú)條件幀。規(guī)定偶發(fā)幀只有由主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)布。

偶發(fā)幀的傳輸可能出現(xiàn)三種情況：

當(dāng)關(guān)聯(lián)的無(wú)條件幀沒(méi)有信號(hào)發(fā)生變化，這是主機(jī)連幀頭也不需要發(fā)送。

當(dāng)關(guān)聯(lián)的一個(gè)無(wú)條件幀信號(hào)發(fā)生變化則發(fā)送該幀。

當(dāng)有多個(gè)無(wú)條件幀發(fā)生信號(hào)變化時(shí)，則按照事先規(guī)定要的優(yōu)先級(jí)依次發(fā)送。

5.2.2.診斷幀診斷幀包括主機(jī)請(qǐng)求幀和從機(jī)應(yīng)答幀，主要用于配置、識(shí)別和診斷。主機(jī)請(qǐng)求幀ID=0x3c，應(yīng)答部分的發(fā)布節(jié)點(diǎn)為主機(jī)節(jié)點(diǎn);從機(jī)應(yīng)答幀ID=0x3d，應(yīng)答部分的發(fā)布節(jié)點(diǎn)為從機(jī)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)段規(guī)定為8個(gè)字節(jié)，一律采用標(biāo)準(zhǔn)效驗(yàn)和。

5.2.3.保留幀保留幀的ID=0x3e與0x3f，為將來(lái)擴(kuò)張需求用。

5.3.進(jìn)度表進(jìn)度表是幀的調(diào)度表，規(guī)定了總線上幀的傳輸次序以及傳輸時(shí)間。進(jìn)度表位于主機(jī)節(jié)點(diǎn)，主機(jī)任務(wù)根據(jù)應(yīng)用程需要進(jìn)行調(diào)度。進(jìn)度表可以有多個(gè)，一般情況下，輪到某個(gè)進(jìn)度表執(zhí)行的時(shí)候，從該進(jìn)度表的入口處開(kāi)始執(zhí)行，到進(jìn)度表的最后一個(gè)幀時(shí)，如果沒(méi)有新的進(jìn)度表啟動(dòng)則返回到當(dāng)前進(jìn)度表的第一個(gè)幀開(kāi)始執(zhí)行;也有可能在執(zhí)行到某個(gè)進(jìn)度表時(shí)發(fā)生中斷，跳到另一個(gè)進(jìn)度表后再返回，如事件觸發(fā)幀就是一個(gè)典型的例子。

6.狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)6.1.主機(jī)狀態(tài)機(jī)

6.2.從機(jī)狀態(tài)機(jī)從機(jī)任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)布或者接聽(tīng)?zhēng)膽?yīng)答狀態(tài)，包括連兩個(gè)狀態(tài)機(jī)：同步間隔段與同步段檢查器、幀處理器。

6.3.從機(jī)任務(wù)狀態(tài)機(jī)

白話 LIN總線

總線原理：

物理上就一根線，關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)都接上，有且僅有一個(gè)主設(shè)備，N多從設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)要通信的內(nèi)容都事先編號(hào)號(hào)。

這就好比大家開(kāi)晚會(huì)，話筒就一個(gè)，主持人一個(gè)，N個(gè)嘉賓，每人的話題都有一個(gè)編號(hào)。

表達(dá)順序是這樣的，

晚會(huì)開(kāi)始前，大家睡覺(jué)的睡覺(jué)，閑的閑

1 主持人，把話筒對(duì)著大鼓，敲-停-， 敲-停-， … 敲-停-

這樣大家都被吵醒了，晚會(huì)開(kāi)始了

晚會(huì)都是談話內(nèi)容，都是下面步驟的重復(fù)

t1 主持人把話筒同音閉了一會(huì)，－－LIN總線的Break

t2 主持人試了試話題，呼呼呼呼－－LIN總線的同期

t3 主持人說(shuō)，下面是由 PID編號(hào)的人講話－－LIN總線的PID

t4 有PID的人，就開(kāi)始說(shuō)了 D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7 －－LIN總線的數(shù)據(jù)

t5 有PID的人，接著說(shuō)了就這樣了－－LIN總線的 CRC

就這樣重復(fù)了多次之后，主持人

e1 主持人把話筒同音閉了一會(huì)，－－LIN總線的Break

e2 主持人試了試話題，呼呼呼呼－－LIN總線的同期

e3 主持人說(shuō)，下面是由 PID編號(hào)是睡眠的人講話（就他自己）－－LIN總線的PID

e4 有PID的人，就開(kāi)始說(shuō)了 Go to sleep －－LIN總線的數(shù)據(jù)，最多8個(gè)Byte

e5 有PID的人，接著說(shuō)了就這樣了－－LIN總線的 CRC

就這樣，晚會(huì)結(jié)束了，大家睡覺(jué)的睡覺(jué) 休息的休息

搞笑的結(jié)束了，稍微來(lái)點(diǎn)關(guān)鍵詞

。 物理上就一根線，多節(jié)點(diǎn)送信，又沒(méi)有沖突檢測(cè)，怎么辦，主設(shè)備調(diào)度啊

。 速度怎么樣，和CAN相比，十幾kbps不算高，不過(guò)連接上的設(shè)備就那么大信息量，正好啦

。 價(jià)額怎么樣，便宜啊，一個(gè)物理tranceiver，一個(gè)帶UART的CPU，再來(lái)的點(diǎn)軟件，搞定了

。 安全系數(shù)怎么樣，PID帶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)帶CRC校驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，報(bào)告

。 擴(kuò)展性怎么樣，用兩個(gè)特定的PID，做數(shù)據(jù)鏈路層，創(chuàng)送上層的大包TP層，

TP層上面在支持個(gè)診斷功能，能做些其他事情了

。 各版本兼容性怎么樣，主設(shè)備版本高，就能管理協(xié)調(diào)好

反之，從設(shè)備版本高，有些浪費(fèi)