LIN(Local Interconnect Network)總線技術(shù)介紹
LIN協(xié)會創(chuàng)建于1998年末,最初的發(fā)起人為五家汽車制造商,一家軟件工具制造商以及一家半導(dǎo)體廠商。該協(xié)會將主要目的集中在定義一套開放的標準,該標準主要針對車輛中低成本的內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN, local interconnect networks),這些地方無論是帶寬還是復(fù)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)、開發(fā)工具間的接口、以及和軟件應(yīng)用程序間的接口。LIN提升了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性,并且無論從硬件還是軟件角度而言,都為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點提供了相互操作性,并可預(yù)見獲得更好的EMC(電磁兼容)特性。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201609/303591.htmLIN補充了當前的車輛內(nèi)部多重網(wǎng)絡(luò),并且為實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的分級提供了條件,這可以有助于車輛獲得更好的性能并降低成本。LIN協(xié)議致力于滿足分布式系統(tǒng)中快速增長的對軟件的復(fù)雜性、可實現(xiàn)性、可維護性所提出的要求,它將通過提供一系列高度自動化的工具鏈來滿足這一要求。
LIN總線的主要特性為:
*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(yīng)的軟件,或作為純粹的狀態(tài)機,從而保證較低的成本; *從節(jié)點中無須石英或陶瓷振蕩器就可以實現(xiàn)自同步;
*信號傳輸實體確定,在增強系統(tǒng)中可以計算信號的傳播(propagation)時間;
*信號基于應(yīng)用交互層。
LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主節(jié)點以及一個或多個從節(jié)點組成,媒體訪問由主節(jié)點控制--從節(jié)點中不必有仲裁或沖突管理。可以保證最差狀態(tài)下的信號傳輸延遲時間。
LIN物理層
總線驅(qū)動/接收器的定義遵循ISO 9141單線標準,并帶有一些增強性能??偩€為單線傳輸,與總線通過終端電阻由電池正極節(jié)點(VBAT)提供。總線收發(fā)器采用增強型的ISO 9141實現(xiàn)標準??偩€可以取兩個互補的邏輯值: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。
總線采用上拉電阻作為終端,主節(jié)點的上拉電阻為1kOhm,從節(jié)點的上拉電阻為30kOhm。電阻需串聯(lián)一個二極管以防止由于本地電源泄漏對總線產(chǎn)生的干擾。從節(jié)點的終端電容通常值為 CSlave= 220pF,主節(jié)點的電容要更高以使整個總線的電容小于從節(jié)點的值。
由于采用單線媒質(zhì)傳輸,最大的傳輸波特率被限定在20kbit/s以內(nèi)。該值為從滿足信號同步而不產(chǎn)生沖突的最高值,到為滿足電磁兼容性要求而要達到的傳輸最低值之間的實驗中間值。最小的傳輸波特率為1kbit/s--這有助于避免在實際中產(chǎn)生超時沖突。
LIN協(xié)議
通過LIN總線傳輸?shù)膶嶓w為幀。一個報文幀由幀頭以及回應(yīng)(數(shù)據(jù))部分組成。在一個激活的LIN 網(wǎng)絡(luò)中,通訊通常由主節(jié)點啟動,主節(jié)點任務(wù)發(fā)送包含有同步間隙的報文頭,同步字節(jié)以及報文標志符(ID)。一個從節(jié)點的任務(wù)通過接收并過濾標志符被激活,并啟動回應(yīng)報文的傳送。回應(yīng)中包含了1到8個字節(jié)的數(shù)據(jù)以及一個字節(jié)的校驗碼。
傳輸一幀所花費的總的時間是發(fā)送每個字節(jié)所用的時間,加上從節(jié)點的回應(yīng)間隙,再加上傳輸每個字節(jié)的間隙時間(inter-byte space)。字節(jié)間隙是指發(fā)送完前一個字節(jié)的停止位后到發(fā)送下一個字節(jié)的啟動位之間的時間。
幀內(nèi)部間隔(inter-frame space)是從上一幀發(fā)送完畢后到下一幀啟動發(fā)送間的時間間隔。
幀的結(jié)構(gòu)如圖1所示。幀由幀間間隔以及接下來的4到11個字節(jié)域組成。
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圖1:幀結(jié)構(gòu)
信號在幀的數(shù)據(jù)域中傳送。多個信號可以打包在一個幀中傳送,只要這些信號不彼此重疊即可。
每個信號只有一個明確的傳輸者,例如,通常由一簇(cluster)節(jié)點中的一個來寫,0、1或多個節(jié)點訂閱該信號。
LIN協(xié)議的核心特性是使用進度表(schedule table)。進度表有助于保證總線不出現(xiàn)過載的情況,他們同樣是保證信號定期傳輸?shù)暮诵慕M件。
在一組LIN節(jié)點中只有主節(jié)點任務(wù)才可以啟動通訊保證了行為的確定性。主節(jié)點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的傳輸時間。
LIN應(yīng)用
采用LIN可實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)分級,從而成為車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)域的軟件開發(fā)提供最好的實現(xiàn)方式:抽象及更好的組合能力。LIN可以簡化很多現(xiàn)有的低端復(fù)合解決方案,并且可以降低車輛電子系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)及后勤成本。
采用配備LIN的轎車生產(chǎn)線正在快速增長,而下一代轎車雄心勃勃的計劃也許是LIN成功的最好證明。簡捷而完整的LIN規(guī)范包含了完整的網(wǎng)絡(luò)概念,極高的自動化程度已經(jīng)使LIN和CAN成為了車內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)的主干。一部分市場增長甚至出現(xiàn)在車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部分減少的地方。
2003年發(fā)布的LIN 2.0規(guī)范增強了組件在不同車輛生產(chǎn)廠商間的通用性,并且通過引入節(jié)點能力描述文件(Node Capability Description File)增強了自動化設(shè)計能力,同時還對同一網(wǎng)絡(luò)中的相同LIN設(shè)備定義了重配置機制。
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