低成本LIN總線協(xié)議在汽車網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

圖1顯示了LIN在汽車中的典型應(yīng)用?？偩€上的地電位信號(hào)為顯性狀態(tài)，只要任何節(jié)點(diǎn)將總線電壓拉低，就會(huì)出現(xiàn)這一狀態(tài)。當(dāng)總線處于電池電壓且所有節(jié)點(diǎn)都使總線處于懸空狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)隱性狀態(tài)。在空閑狀態(tài)下，總線通過上拉電阻懸空為高電平。

LIN總線的工作電壓范圍為9～18V，但總線上所有部件都必須能夠承受40V電壓。通常，單片機(jī)通過線路驅(qū)動(dòng)器/接收器與總線隔離，這種方案下總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)都端接為VBAT電平，主節(jié)點(diǎn)通過1kΩ電阻端接，從節(jié)點(diǎn)則通過20-47kΩ的電阻端接?？偩€最大設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為40米。

每個(gè)字節(jié)都利用起始位和停止位作為頭尾標(biāo)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(jié)內(nèi)，數(shù)據(jù)從最低位（LSB）開始傳送。

報(bào)文協(xié)議

主節(jié)點(diǎn)用于控制LIN總線，它通過對(duì)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，將數(shù)據(jù)發(fā)布到總線上。從節(jié)點(diǎn)僅在主節(jié)點(diǎn)的命令下發(fā)送數(shù)據(jù)，從而在無需仲裁的情況下實(shí)現(xiàn)雙向通訊。報(bào)文的傳送是在主節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)同步間隔脈沖后開始的，然后跟隨的是同步字段和報(bào)文字段。主節(jié)點(diǎn)通過在每個(gè)報(bào)文的開始處發(fā)送同步字段可設(shè)定整個(gè)總線時(shí)鐘。

每條報(bào)文的第二字節(jié)是一個(gè)標(biāo)識(shí)符字節(jié)，它告訴LIN總線隨后將發(fā)送的是什么數(shù)據(jù)，并指明哪個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該應(yīng)答及應(yīng)答的長(zhǎng)度是多少。對(duì)于給定的命令，只有一個(gè)從節(jié)點(diǎn)可以應(yīng)答。

從節(jié)點(diǎn)僅在主節(jié)點(diǎn)的控制下在LIN總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)發(fā)布到總線上，任何節(jié)點(diǎn)都可以接收該數(shù)據(jù)。因此，一個(gè)從節(jié)點(diǎn)向其它從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)無需主節(jié)點(diǎn)干預(yù)。

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

同步字段之后是標(biāo)識(shí)符字段，它告訴LIN總線接著出現(xiàn)的內(nèi)容。該字段進(jìn)一步分為三個(gè)子字段：4位（0-3）用于對(duì)總線上的設(shè)備進(jìn)行尋址；2位（4-5）指明此后報(bào)文的長(zhǎng)度，最后2位（6-7）用于奇偶校驗(yàn)。

除休眠命令之外，LIN協(xié)議沒有定義任何報(bào)文的內(nèi)容，其它命令是在具體應(yīng)用中定義的。

錯(cuò)誤檢測(cè)

以下錯(cuò)誤必須在每一節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)數(shù)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，該命令就要被丟棄，并記錄這一錯(cuò)誤事件。位錯(cuò)誤——正在發(fā)送的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該對(duì)希望發(fā)送的數(shù)據(jù)與總線上實(shí)際出現(xiàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，控制器必須等待足夠時(shí)間以確保總線對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，然后才可測(cè)試這一數(shù)據(jù)。假定總線響應(yīng)信號(hào)的最小邊沿變化速率為1V/μs，最大總線電壓為18V，那么發(fā)送器應(yīng)等待18μs后才可進(jìn)行測(cè)試。校驗(yàn)和錯(cuò)誤——每條報(bào)文的數(shù)據(jù)內(nèi)容都受到校驗(yàn)和字節(jié)的保護(hù)，該字節(jié)是數(shù)據(jù)字節(jié)相加后取256模的余數(shù)再取反的結(jié)果。奇偶校驗(yàn)——命令字節(jié)使用2個(gè)奇偶位來保護(hù)其它6個(gè)數(shù)位，這兩個(gè)數(shù)位在接收后要重新計(jì)算，再與接收結(jié)果進(jìn)行比較。