LIN总线基础

恒润科技公司主要内容„LIN总线概述„LIN总线数据链路层规范„LIN总线物理层规范„配置语言规范„节点能力语言规范恒润科技公司车用总线的起源（续）6恒润科技公司总线的出现„“杀鸡”——结构、功能简单，实时性要求低，成本敏感™电动门窗、天窗™雨刷™车灯™空调™座椅调节™门锁™…„“牛刀”——CAN总线™速率高（1M）™实时性高（优先级）™复杂的错误处理机制™开发成本高™…8恒润科技公司车用总线分级——SAEABC速度低中高速率10K10K-125K125K-1M9恒润科技公司总线概述„LIN（LocalInterconnectNetwork）联盟成立于1998，由Audi,BMW,DaimlerChrysler,Volvo,VW,VCT和Motorola等7家公司组成。„LIN总线的主要目的在于提供一种低成本的车用总线，从而形成对CAN总线的补充。11恒润科技公司参考模型应用表示会话传输网络数据链路物理„应用功能接口„报文内容„数据范围/可信度检查„错误处理„网络状态„状态切换„收发策略„报文格式„容错策略„网关/路由„总线负载„优先等级„传输鲁棒性„位定时„中断„拓扑结构„传输介质„接口电路„电磁兼容性LINLIN13恒润科技公司总线的特点„低速（20K），单线„单主多从（无须仲裁）„基于通用的UART/SCI接口硬件，成本低„从节点无须晶振就可以实现同步（降低成本）„保证信号传输的延迟时间„一般情况下LIN网络中节点数量不宜大于16„最大传输距离40米„每个从节点只包含一个从任务，主节点可以包含一个主任务和一个从任务14恒润科技公司调度表„主任务发送报头（Header）的顺序和周期„主任务可以拥有多个调度表，并在不同的调度表之间切换帧时间帧1Time1帧2Time2……恒润科技公司帧（Frame）„帧™总线上传输的实体™帧的数据场中包含一个或多个信号19恒润科技公司信号（Signal）„信号™信号一般是反映真实世界的物理量，如发动机转速、温度等™信号由帧来传输，一个帧可以包含一个或多个信号™每个信号由固定的节点产生，但可以由不同的节点接收™信号的大小不受限制20恒润科技公司中断场„用来表明帧的开始„唯一一个不符合字节场规定的场„由主任务产生„连续13个显性位„最后是一个中断分界符23恒润科技公司同步场„一个字节场„结构固定——0X5524恒润科技公司标识符场„一个字节场„由两部分组成：标识符和标识符奇偶校验„LSB在前，MSB在后25恒润科技公司标识符„共有64个标识符，从0到63„其中0到59（0x3b）用来传输信号„60（0x3c）和61（0x3d）用来传输诊断数据„62（0x3e）保留，由用户义定„63（0x3f）保留，用于将来协议升级26恒润科技公司=⊕⊕⊕=⊕⊕⊕27恒润科技公司数据场„包含1到8字节数据28恒润科技公司校验场„一个字节场„两种方式™经典校验：只计算数据场（1.3）™扩展校验：计算数据场和标识符场（2.0）™注意！以标识符60（0x3c）和63（0x3f）开头的帧总是使用经典校验方式29恒润科技公司校验方法„翻转八位和（invertedeightbitsum）„Data=0x4A,0x55,0x93,0xE530恒润科技公司帧时隙„传输一帧所需的时间„标称值：不考虑响应空间、字节空间和帧间空间其中Tbit为发送一位所需的时间，由LIN物理层决定；Ndata为数据场字节长度。„最大值：考虑响应空间、字节空间和帧间空间，是标称值的1.4倍。„每个帧时隙都应该大于或等于最大值。31恒润科技公司帧类型„普通帧（Unconditionalframe）„事件触发帧（Eventtriggeredframe）„零星帧（Sporadicframe）„诊断帧（Diagnosticframe）„用户自定义帧（User-definedframe）„保留帧（Reservedframe）33恒润科技公司普通帧„标识符0到59„主任务发出报头，一个任务响应，一个或多个任务接收„三种情况34恒润科技公司事件触发帧„事件触发帧的目的是增强LIN总线的响应能力，避免为了很少发生的事件而对从节点进行轮询，从而浪费了大量的带宽。„标识符：0到59„响应的第一个数据字节等于事件触发帧ID，也就是说响应最多可以传输7个字节的数据。„如果有多个响应和一个事件触发帧相关，那么所有的响应都应该有相同的长度，采用相同的校验方法。并且每个从任务只能有一个响应。„如果没有响应，报头被忽略。„如果有多个响应，则发生冲突。主任务将切换调度表，然后根据优先级从新发送报头。35恒润科技公司事件触发帧（续）„假设0x10与0x11、0x12相关联36恒润科技公司零星帧„零星帧的目的是将动态行为添加到调度表中，同时不影响调度表其余部分的确定性。„标识符：0到59„当主任务知道某个信号被更新了，则发送零星帧的报头，并发送相应的响应。37恒润科技公司诊断帧„诊断帧用来传输诊断或配置信息，一般包含8个字节数据。„标识符™60：主请求帧™61：从请求帧38恒润科技公司用户自定义帧与保留帧„用户自定义帧™标识符：62™可以传输任何信息（由用户自定义）„保留帧™标识符：63™在LIN2.0中未对保留帧进行定义39恒润科技公司调度表„确定性„保证总线负载（不会出现过载）„信号的周期性40恒润科技公司任务行为模式„主任务41恒润科技公司任务行为模式„从任务42恒润科技公司网络管理„唤醒™唤醒请求迫使总线进入显性状态，并保持250μs到５ｍｓ™如果从节点发现总线保持显性状态超过150μs，则在100ms之内完成准备工作，开始对总线监听。™主节点在从节点完成准备工作之后（100ms），发送报头查找唤醒的原因。™如果在发出唤醒请求之后的150ms后，主节点没有发送报头，则发送唤醒请求的从节点可以再次发送唤醒请求。连续发送三次唤醒请求之后，从节点必须等待1.5s才可以再次发送。„休眠™LIN总线上没有任何活动超过4s，从节点进入休眠。™主节点可以通过发送一个特殊的诊断帧，从而使所有从节点进入休眠状态，即发送一个标识符为60（0x3c），第一个数据字节为0的诊断请求帧（go-to-sleep-command）。恒润科技公司主要内容„振荡器误差„位定时与同步„总线驱动器/接收器45恒润科技公司振荡器误差误差精度主节点误差±0.5%从节点误差（同步之后）±1.5%从节点误差（同步之前）±14%46恒润科技公司位定时与同步„位定时™以主节点的位时间为参考进行定时„同步™EUSART实现时钟同步‰EUSART增强型通用异步/同步收发器MicoCHIPPIC16F688‰不需要晶振或陶瓷振荡器，使用片内RC振荡器‰同步间隔自动唤醒47恒润科技公司同步过程„中断场™自动唤醒，准备时钟同步„同步场48恒润科技公司总线驱动器/接收器„总线电压与上拉电阻„总线电压与状态„总线特性49恒润科技公司总线电压与上拉电阻„UBatt：8~18V„上拉电阻™主节点：1KΩ™从节点：30KΩ50恒润科技公司总线电压与状态„USup=UBatt-UDiode51恒润科技公司总线特性计算„问题假设总线速率为20K，网络中有11个从节点，总线长度40米，主节点、从节点的电阻和电容均为标准值，总线的电容也为标准值。总线特性如何?„解答RC时间常数τ=4.86μs恒润科技公司配置语言规范„对LIN网络进行描述，生成LIN描述文件„包括以下几个部分：™全局定义™节点定义™信号定义™帧定义™调度表定义™附加定义55恒润科技公司全局定义„协议版本定义LIN_protocol_version=“2.0”;„LIN语言版本定义LIN_language_version=“2.0”;„LIN速度定义LIN_speed=9.6kbps;56恒润科技公司{Master:LINMaster,10ms,0ms;Sl