LIN(Local Interconnect Network)總線技術介紹

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(LIN, local interconnect networks)，這些地方無論是帶寬還是復雜性都不必要用到CAN網(wǎng)絡。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、以及和軟件應用程序間的接口。LIN提升了系統(tǒng)結構的靈活性，并且無論從硬件還是軟件角度而言，都為網(wǎng)絡中的節(jié)點提供了相互操作性，并可預見獲得更好的EMC(電磁兼容)特性。

LIN補充了當前的車輛內(nèi)部多重網(wǎng)絡，并且為實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡的分級提供了條件，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;

*信號基于應用交互層。

LIN網(wǎng)絡由一個主節(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?？偩€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(數(shù)據(jù))部分組成。在一個激活的LIN 網(wǎng)絡中，通訊通常由主節(jié)點啟動，主節(jié)點任務發(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)點的任務通過接收并過濾標志符被激活，并啟動回應報文的傳送?；貞邪?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。

幀的結構如圖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：幀結構

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的所有幀都必須分配了足夠長的傳輸時間。

LIN應用

采用LIN可實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡分級，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)絡的主干。一部分市場增長甚至出現(xiàn)在車內(nèi)網(wǎng)絡部分減少的地方。

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)增強了自動化設計能力，同時還對同一網(wǎng)絡中的相同LIN設備定義了重配置機制。

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