LIN技术规范及在汽车中的应用.pptx

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1、第十章 LIN 技术规范及在汽车中的应用第七节 振荡器容差第八节 位定时要求和同步过程第九节 总线驱动器/接收器第十节 应用举例第十一节 常见问题分析 上一页第1页/共96页第一节 简介 LIN是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN网络将价格低廉的LIN收发器挂在普通串行口，再配以LIN驱动软件就可以构成LIN节点。LIN总线为单主节点/多从节点模式，从节点无须价格较高的石英或瓷片振荡器，物理总线为低成本的单线。典型的LIN总线应用是汽车的联合装配单元控制，如车门、方向盘、座椅、空调、照明灯、温度传感器和交流发电机等。LIN 总线是一种辅助的总线网络，在不需要C

2、AN 总线的宽带和多功能的场合，比如智能传感器和制动装置之间的通讯，使用LIN总线可大大节省成本。下一页返回第2页/共96页第一节 简介LIN 的主要特性如下：（1）低成本，基于通用UART 接口，几乎所有单片机都具备LIN 必须的硬件：（2）极少的信号线即可实现国际标准ISO9141规定；（3）传输速率最高可达20Kbps;（4）单主控制其/多从设备模式，无需仲裁机制；（5）从节点不需晶振或陶瓷振荡器就能实现自同步，节省了从设备的硬件成本；（6）保证信号传输的延迟时间；（7）不需要改变LIN 从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点。（8）通常一个LIN 网络上节点数目小于12个，共有64个

3、标志符。上一页 下一页返回第3页/共96页第一节 简介这种低成本的串行通讯式和相应的开发环境已经由LIN 协会制定成标准。制定LIN规范的目的是根据ISO/OSI 参考模型的数据链路层和物理层实现任何两个LIN设备的互相兼容。LIN的标准化将为汽车制造商以及供应商在研发、应用、操作系统中降低成本。LIN协议标准目前已经历了若干个版本如：LIN 1.2，LIN 1.3 ，。LIN 标准包括传输协议规范、传输媒体规范、开发工具接口规范和用于软件编程的接口。LIN在硬件和软件上保证了网络节点的互操作性并有可预测EMC 的功能。上一页 下一页返回第4页/共96页第一节 简介LIN 规范包括了三个主要部

4、分：一是LIN 协议规范部分介绍LIN 的物理层和数据链路层；二是LIN 配置语言描述部分介绍LIN配置语言描述部分介绍LIN 配置文件的格式，LIN配置文件用于配置整个网络作为OEM和不同网络节点的供应商之间的通用接口，同时可作为开发和分析工具的一个输入；三是LIN API 部分介绍了网络和应用程序之间的接口。LIN 规范可以实现开发和设计工具之间的无缝连接并提高了开发的速度增强了网络的可靠性。LIN 规范的范围如图10-1的虚线框部分。本书只对LIN 的协议规范进行详细介绍，LIN 配置语言描述和API不进行详细介绍，感兴趣的读者可以参考相关手册。上一页 下一页返回第5页/共96页第一节

5、简介虽然LIN最初的设计目的是用于汽车电子控制系统，但在工业自动化传感器总线、大众消费电子产品中也有着广泛的应用市场。LIN协议规范目的是根据ISO/OSI参考模型的数据链路层和物理层，实现任何两个LIN设备的互相兼容。使用这个规范的任何设备都受到知识产权法律保护。LIN是一个值得投资的总线通信，它不要求有CAN的带宽和多功能性。线驱动器接收器的规范遵从ISO9141 标准，而且EMI性能有所提高。上一页返回第6页/共96页第二节 基本概念LIN协议有下面特性：（1）单主机多从机组织，即没有总线仲裁；（2）保证信号传输的延迟时间；（3）可选的报文桢长度2、4和8字节；（4）配置的灵活性；（5）

6、带时间同步的多点广播接收，从机节点无需石英或陶瓷谐振器；（6）数据校验和的安全性和错误检测；（7）检测网络中的故障节点；（8）使用最小成本的半导体元件小型贴片单芯片系统。下一页返回第7页/共96页第二节 基本概念在图10-2中，OSI参考模型的LIN 分层结构显示如下：（1）物理层定义了信号如何在总线媒体上传输，本规范中定义了物理层的驱动器/接收器特性。（2）MAC（媒体访问控制子层）是LIN协议的核心，它管理从LLC子层接收到的报文，也管理发送到LLC子层的报文，MAC子层由故障界定这个管理实体监控。（3）LLC（逻辑链路控制子层）涉及报文滤波和恢复管理的功能。上一页 下一页返回第8页/共9

7、6页第二节 基本概念1.报文在总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧都包含2、4或8字节的数据以及3字节的控制、安全信息。总线的通讯由单个主机控制。每个报文帧都用一个分隔信号起始，接着是一个同步场和一个标识符场，这些都由主机任务发送。从机任务则是发回数据场和校验场（见图10-3）。通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。相应的主机报文ID可以触发从机-从机的通信。上一页 下一页返回第9页/共96页第二节 基本概念2.信息路由LIN 系统中，节点不使用有关系统配置的任何信息，除了单主机节点的命名。（1）系统的灵活性：不需要改变任何其他从机节点的软件

8、或硬件，就可以在LIN网络中添加节点。（2）报文路由：报文的内容由识别符命名。识别符不指出的目的地，但解释数据的含义最大的标识符数量是64，其中4个保留用于专用的通讯，譬如软件升级或诊断。（3）多播：由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点都可以同时接收报文，病同时对此报文做出反应。上一页 下一页返回第10页/共96页第二节 基本概念3.位速率最大的波特率是20Kb/s,它是由单线传输媒体的EMI 限制决定。最小的波特率是1 Kb/s,可以避免和实际设备的超时周期冲突。为使用低成本的LIN 器件，建议使用表10-1中的位速率：4.单主机无仲裁只有包含主机任务的控制器节点可以传输报文头，一个从机

9、任务对这个报文头做出响应，由于没有仲裁过程，如果多于一个从机回应，则将产生错误。这种情况下的错误界定可由用户按照应用要求指定。上一页 下一页返回第11页/共96页第二节 基本概念5安全性 （1）错误检测：监控，发送器比较总线“应当”的值和“现在”的值；数据场的校验和以256为模并取反，将MSB的进位加到LSB上；标识符场的双重奇偶校验保护。（2）错误检测的性能发送器可以检测到所有的本地错误；对整个协议的错误有很高的错误检出率。6.错误标定和恢复时间单主机的概念中不允许进行直接的错误标定。错误在本地被检测到，并用诊断的形式请求。上一页 下一页返回第12页/共96页第二节 基本概念7故障界定LIN

10、节点可以区分短时扰动和永久故障，它还能对故障做出合适的本地诊断和采取合适的行动。8.连接LIN网络节点的最大数量不仅由标识符的数量限制，也由总线的物理特性限制。建议：LIN网络的节点数量不应超过16.否则，节点增加将减少网络阻抗，会导致环境条件变差，禁止无错误的通讯。每一个增加的节点都可以减少网络阻抗（约130k）。网络中总的“电”线（通讯导线）长度应少于或等于40m。总线端电阻典型值：主机节点是1 k，从机节点是30 k。上一页 下一页返回第13页/共96页第二节 基本概念9.单通道总线有一个传送位的单通道。从这里数据可以获得数据的重新同步信息。10.物理层物理层是一条单线，每个节点通过上拉

11、电阻线于总线，电源从汽车电源网获得（VBAT），和上拉电阻串联的二极管可以防止电子控制单元（ECU）在本地电池掉电的情况下通过总线上电（图10-4）。信号的波形由EMI和时钟同步的要求定义。11.总线值总线有两个互补的逻辑值：“显性”或“隐形”。相应的位值和电压值如表10-2所示。上一页 下一页返回第14页/共96页第二节 基本概念12.应答正确接收报文后的应答过程在LIN协议中没有定义。主机控制单元检查由主机任务初始化的报文和由它自己的从机任务接收的报文的一致性。如果不一致，主机任务可以改变报文的进度表。如果从机检测到不一致，从机控制器将保持这个信息并将它用诊断信息的形式向主机控制单元请求。

12、诊断信息可按普通报文帧的形式进行发送。13.命令帧和扩展帧4个8字节响应的标识符被保留用作特殊的报文帧：两个命令帧和两个扩展帧。上一页 下一页返回第15页/共96页第二节 基本概念两个命令帧都包括8字节响应，可以用于从主机向从机节点（或相反）上载和下载数据。保留两个扩展帧标识符，用于将用户定义的报文格式和以后的LIN格式嵌入到现在的LIN协议中，而不需要改变当前的LIN规范。14.睡眠模式/唤醒为了减少系统的功耗，LIN节点可以进入没有任何内部活动和被动总线驱动器的睡眠模式。睡眠模式时，总线呈隐性。任何总线活动或任何总线节点的内部条件都将结束（唤醒）睡眠模式。一旦节点被内部唤醒，基于唤醒符号的

13、过程将给主机通报这一消息，唤醒帧是一个不变的显性位序列。唤醒后内部的活动将重新启动，MAC子层将等待系统振荡器稳定。从机节点则在重新参与总线通讯前等待，直到（自己）和总线活动同步（等待显性的同步间隔）。上一页 下一页返回第16页/共96页第二节 基本概念15.时钟恢复和SCI同步每个报文帧都由一个同步间隔起始，接着是同步场，这个同步场在几倍的位定时长度中包含了5个下降沿。这个长度可以测量，而且可以用于计算从机节点内部定时。同步间隔帧将使能丢失了同步的从机节点识别同步场。16.振荡器容差位定时的要求允许在有容差的从机节点上使用预设定的在片振荡器（参看表10-3）。主机节点的时钟由石英或陶瓷谐振器

14、发生，而且是“频率中心点”。上一页返回第17页/共96页第三节 报文传输一、报文帧报文传输是由报文帧的格式形成和控制。报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符信息，并将一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表、发送报文头（HEADER）.从机任务位于所有的（即主机和从机）节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应（RESPONSE）.下一页返回第18页/共96页第三节 报文传输一个报文帧（如图10-5）是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成。报文帧的报文头包括一个同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）、

15、一个同步场（SYNCH FIELD和一个标识符场。报文帧的响应（RESPONSE）则由3个到9个字节场组成：2、4或8字节的数据场（DATA FIELD）和一个校验和场（CHECKSUM FIELD）.字节场由字节间空间分隔，报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节间空间和帧内响应空间是0.上一页 下一页返回第19页/共96页第三节 报文传输1字节场（BYTE fileds）字节场的格式（如图10-6）就是通常的“SCI”或”“UART”串行(8N1编码)。每个字节场的长度10个定时（BIT TIME）.起始位（START BIT）是一个“显性”位，它标志着字节场的开始。接着是

16、8个数据位，首先发送最低位，停止位（STOP BIT）是一个“隐形”位，它标志着字节场的结束。2.报文头场（HEADER FILELDS）(1)同步间隔（SYNCHRONISATION BREAK）.为了能清楚楚识别报文帧的开始，报文帧的第一个是一个同步间隔（Synch break）.同步间隔场是由主机任务发送。它使所有的从机任务与总线时钟信号同步。上一页 下一页返回第20页/共96页第三节 报文传输同步间隔场有两个不同的部分（如图10-7）。第一个部分是由一个持续TSYNBRK或更长时间（即最小是TSYNBRK，不需要很严格）的显性总线电平。接着的第二部分是最少持续TSYNDEL时间的隐性电

17、平作为同步界定符。第二个场允许用来检测下一个同步场（SYNCHFIELD）的起始位。最大的间隔和界定符时间没有精确的定义，但必须符合整个报文头THEAD_MAX 的总体时间预算。同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）的位定时规范以及从机控制单元对此的估计值是考虑LIN网络中允许的时钟容差而得出的结果。上一页 下一页返回第21页/共96页第三节 报文传输如果显性电平持续的时间比在协议中定义的普通显性位序列（这里是0 x00场有9个显性位）还要长，此时认为这是一个同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）.如果这个间隔超出了用从机位定时测量的间隔TSBRKTS,则从机节点将检测到一

18、个间隔（见表10-4）。这个“阀值”是由从机节点的最大本地时钟频率得楚。基于精确的本地时基，阀值TSBRKTS 被指定了两个值。同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）的显性电平长度至少为TSYNBRK(可以更长)，这个时间是用主机位定时来测量。最小值应根据连接从机节点指定的最小本地时钟频率所要求的阀值而得出。上一页 下一页返回第22页/共96页第三节 报文传输（2）同步场（SYNCH FIELD）.同步场包含了时钟的同步信息，同步场的格式是“0 x55”,表现在8个位定时中有5个下降沿（即“隐形”跳变到“显性”的边沿）（见图10-8）。同步的过程在本章第八节中定义。（3）标识符场（I

19、DENTIFIER FIELD）.标识符场定义了报文的内容和长度。其中，内容是由6个标识符位和两个ID奇偶校验位（ID PARITY bit）表示，如图10-9。标识位的第4和第5位（ID4和ID5）定义了报文的数据场数量NDATA(见表10-5)。这将把64个标识符分成4个小组，每组16个标识符，这些标识符分别 有2、4和8个数据场。上一页 下一页返回第23页/共96页第三节 报文传输3.响应场（RESPONSE FIELD）根据应用，如果信息和控制单元无关，则报文的响应场（数据、校验和）可以不需要处理，如不知道或错误的标识符。在这种情况下，校验和的计算可以忽略（参见第十一节）。（1）数据场

20、（DATA FIELD）.数据场通过报文帧传输，由多个8位数据的字节场组成。传输由LSB开始（如图10-10）。（2）校验和场（CHECKSUM FIELD）.校验和场是数据场所有字节的和的反码，如图10-11所示。校验和按“带进位加”(ADDC)方式计算，每个进位都被加到本次结果的最低位（LSB）.这就保证了数据字节的可靠性。所有数据字节的和的补码与校验和字节和必须是“0 xFF”.上一页 下一页返回第24页/共96页第三节 报文传输二、保留的标识符1、命令帧标识符（Command frame indentifier）保留的两个命令帧标识符用于主机向所有总线成元服务广播普通命令请求。它的帧结

21、构和普通的8位报文帧（见图10-12）相同，只由保留的标识符来区别。“0 x3C”ID场=0 x3C;ID0,1,6,7=0;ID2,3,4,5=1 是一个主机请求帧，和“0 x3D”ID场=0 x7D;ID1,7=0;ID 0,2,3,4,5,6=1 是一个从机响帧。上一页 下一页返回第25页/共96页第三节 报文传输标识符“0 x3C”是一个“主机请求帧”（MasterReq）,它可以从主机向从机节点发送命令和数据。标识符“0 x3D”是一个“从机响应帧”（SlaveResp）,它触发一个从机节点（由一个优先的下载帧编址）向主机节点发送数据。保留第一个数据场为0 x000 x7F的命令帧，

22、其用法由LIN协会定义。用户可以分配剩下的命令帧。命令帧的第一个数据字节：D7位=0保留使用；D7位=1自由使用。上一页 下一页返回第26页/共96页第三节 报文传输2.睡眠模式命令睡眠模式命令用于将睡眠模式广播到所有的总线节点。在完成这个报文后，一直到总线上出现唤醒信号结束睡眠模式前，将没有总线活动。睡眠模式命令是第一个数据字节0 x00的下载命令。3.扩展帧标识符保留的两个扩展帧标识符允许在不改变现有LIN规范的情况下，在LIN协议中嵌入用户定义的报文格式或以后的LIN格式。这就保证了LIN从机可以向上兼容以后的LIN协议修订办。上一页 下一页返回第27页/共96页第三节 报文传输扩展帧用

23、保留的标识符场区别：“0 x3E”ID场=0XFE;ID1,2,3,4,5,6,7=1 是用户定义的扩展帧，和“0 x3F”ID场=0 xBF;ID6=0;ID0,1,2,3,4,5,7=1 是以后的LIN 扩展帧。标识符“0 x3E”(标识符场=“0Xfe”)表示一个用户定义的扩展帧，它可以被自由使用。标识符“0 x3F”(标识符场=“0XBE”)直接保留给以后的LIN(和CAN 协议中的标准帧切换到扩展帧相比较)扩展版本，现在还不能使用。标识符后面可以跟随任意数量的LIN 字节场（见图10-13）。这里没有定义帧的长度、通讯概念（甚至可以 是多主机）和数据内容。ID场的长度编码对这两个帧不

24、起作用。从机接收扩展帧标识符，但如果不使用它的内容，则必须忽略所有的后续LIN字节区直到接收到下一个同步间隔（SYNCH BREAK）上一页 下一页返回第28页/共96页第三节 报文传输三、报文帧的长度和总线睡眠检测报文帧用一个同步间隔场作为起始，用校验和场作为结束。报文帧中的字节场用字节间空间和帧内响应空间分隔。字节间空间和帧内响应空间的长度没有定义，只限制了整个报文帧的长度。最小的帧长度TFRAME_MIN是传输一个帧所需要的最小时间（字节间空间和帧间响应空间是0）。最大的帧长度TFRAME_MAX 是允许传输一个帧的最大时间。时间值如表10-6所示。它们由数据场字节NDATA的数量决定，

25、并不包括系统固有的（如物理上）信号延时。如果从机检测到总线在TTIME_OUT中没有活动，它会假设总线处于睡眠模式。这也可能是由于睡眠报文被破坏。上一页 下一页返回第29页/共96页第三节 报文传输四、唤醒信号总线的睡眠模式可以通过任何节点发生一个唤醒信号来中。唤醒信号可以通过任何从机任务发送，但只有总线以前处于睡眠模式且节点内部请求被挂起时才有效。唤醒信号是字符“0 x80”.当从机不和主机节点同步时，信号可以比精确的时钟源信号拉长15%或缩短15%。主机可以检测到字符“0 x80”,并作为一个有效的数据字节，“0Xc0”、“0 x80”或0 x00”都可以。第一个场由TWUSIG的显性位序

26、列给出，即8个显性位（包括起始位）。接着的第二个场是持续了至少TWUDEL 的隐性唤醒界定符，即至少4个位定时（包括停止位和一个隐性暂停位）如图10-14所示。上一页 下一页返回第30页/共96页第三节 报文传输在唤醒信号发送到总线上后，所有的节点都运行启动过程，并等待主机任务发送一个同步间隔和同步场。如果在唤醒信号超时（TIME-OUT AFTER WAKEUP SIGNAL）时间内没有检测到同步场，请求第一个唤醒信号的节点将再一次发送一个新的唤醒信号，但这种情况将不超过3次，然后唤醒信号的传输将被3个间隔超市(TIMEOUT AFTER THREE BREAKS)挂起，见表10-7和第十一

27、节。只有内部唤醒请求挂起的节点才允许重新发送唤醒信号，在3个间隔超时后再重新发送3个唤醒信号，此后就可以决定是否要停止重新发送。如果没有其他的节点，位定时Tbit 参照主机节点的SCI 波特率见本章第九节。上一页返回第31页/共96页第四节 报文滤波及确认一、报文滤波报文滤波是基于整个标识符。必须通过网络配置来确认：每一个从机任务对应一个传送标识符。二、报文确认 如果直到帧的结尾都没有检测到错误，这个报文对发送器和接收器都有效。如果报文发生错误，则主机和从机任务都认为报文没有发送。注意：主机和从机任务在发送和接收到一个错误报文时所采取的行动并没有在协议规范中定义。像主机重新发送或从机的后退操作

28、都由应用的要求来决定，而且要在应用层中说明。在总线上传送的事件信息也可能丢失，而且这个丢失不能被检测到。返回第32页/共96页第五节 错误和异常处理一、错误检测这里共定义了5个不同的报文错误类型。产生错误的原因见第十一节。1.位错误向总线发送一个位的单元同时也在监控总线。当监控到的位的值和发送的位的值不同时，则在这个位定时检测到一个位错误。2.校验和错误所有数据字节的和的补码与校验和字节之和不是“0 xFF”时，则检测到一个校验和错误（见本章第三节中校验和场）。下一页返回第33页/共96页第五节 错误和异常处理3.标识符奇偶错误标识符的奇偶错误（即错误的标识符）不会被标出。通常，LIN 从机节

29、点不能区分一个未知但有效的标识符和一个错误的标识符。然而，所有的从机节点都能区分ID场中8位都已知的标识符和一个已知但错误的标识符。4.从机不响应错误如果任何从机任务在发送SYNCH 和标识符场时，在最大长度时间 TFRAME_MAX(见本章第三节)中没有完成报文帧的发送，则产生一个不响应错误。上一页 下一页返回第34页/共96页第五节 错误和异常处理5.同步场不一致错误当从机检测到同步场的边沿在给出的容差外，则检测到一个同步场不一致的错误（见节）。6.没有总线活动如果在接收到最后一个有效信息后，在TTIMEOUT(见本章第三节)的时间内没有检测到有效的同步间隔场或字节场，则检测到一个没有总线

30、活动条件。二、错误标定LIN协议不标定检测到的错误。错误由每个总线节点标记而且可以被本章第六节中“错误标定”所描述的故障界定过程访问。上一页返回第35页/共96页第六节 故障界定 故障界定的概念主要定位与使主机节点可以处理尽量多的错误检测、错误恢复和诊断。故障界定主要基于系统的要求，它除了一些很小的特征外都不是LIN 协议的一部分。可能的错误原因及故障界定过程请参看第十一节。1.主机控制单元主机控制单元要检测下面的错误状况：（1）主机任务发送：当回读自己的发送时，在同步或标识符字节检测到一个位错误或标识符奇偶错误。（2）主机控制单元中的从机任务接收：当从总线期望或读一个数据时，检测到一个从机不

31、响应错误或校验和错误。下一页返回第36页/共96页第六节 故障界定2.从机控制单元任何从机控制单元要检测以下的错误情况：（1）从机任务发送：当回读自己的发送时，在数据或校验和场有位错误。（2）从机任务接收：当从总线读值时，检测到一个标识符奇偶错误和一个校验和错误。当从总线上读值时，在会检测到一个从机不响应错误当一个从机期望从另外一个从机（由标识符决定）接收报文，但在报文帧的最大长度TFRAME_MAX(见表10-5)的时间内总线上没有有效的报文，则产生错误，而且这个错误类型会被检测到。但当从机不准备接收报文（由标识符决定），它就不需要检测到这个错误。当在给出的容差（见本章第十节）中没有检测到同

32、步场的边沿，则检测到一个同步字节不一致错误。上一页返回第37页/共96页第七节 振荡器容差在片时钟发生器使用内部校准时，可以使频率容差比15%更好。这个精度足以在报文流中检测到同步间隔如表10-3所示。接着，使用同步场的精细校准可以确保适当地接收和发送报文。在考虑操作中的温度影响以及电压飘逸的情况下，在片振荡器要在其余报文中保持稳定。返回第38页/共96页第八节 位定时要求和同步过程一、位定时要求如果没有其他情况，本文档中的所有位时间都参考主机节点的位定时。二、同步过程同步场的模式是“0 x55”,同步过程是基于模式下降沿之间的时间量度。下降沿在2、4、6和8位时间有效，可以简单地计算基本位时

33、间Tbit，如图10-15所示。建议测量起始位和第7位下降沿之间的时间，并将得到的值除8（即将二进制的定时器值向LSB右移3位），将最低位四舍五入，校正即得到结果。返回第39页/共96页第九节 总线驱动器/接收器一、总体配置总线驱动器/接收器是一个ISO9141标准的增强设备。它包括双向LIN 总线，这个双向总线连接每个节点的驱动器/接收器，并通过一个终端电阻和一个二极管连接到电池节点的正极VBAT（见图10-16）。二极管可以在“丢失电池”（掉电）的情况下，阻止ECU从总线不受控制的上电。注意：LIN 规范ECU 的外部电气连接电压作为参考电压，而不是将ECU 内部电压作为参考电压。当设计L

34、IN 的收发器电路时，特别要考虑二极管的反向极性寄生电压降。下一页返回第40页/共96页第九节 总线驱动器/接收器二、信号规范LIN 物理层的电气直流参数和端电阻值分别见表10-8和表10-9.注意：由于在一个集成的电阻、二极管网络中没有寄生的电流通路。所以要在总线和ECU 内部电压（Vsup）之间形成一条寄生电流通道（图10-17）。如通过ESD 元件。LIN 物理层的电气AC交流参数见表10-10，定时参数见图10-18中定义。上一页 下一页返回第41页/共96页第九节 总线驱动器/接收器三、线的特性总线信号上升和下降的最大旋转率实际上由典型总线收发器控制的旋转率限制。上升信号的最小旋转率

35、由RC 时间常数给定。因此，总线的电容应保持非常低，使波形大的非对称性。主机模块选择的电容要比从机模块大，这样可以作为不同数量的节点网络变量的：“缓冲器”。整个总线的电容CBUS 可以用下式算出：CBUS=CMASTER+n *CSLAVE+CLINE*LENBUS (10-3)表10-11 给出线的特性和参数。上一页 下一页返回第42页/共96页第九节 总线驱动器/接收器四、ES/EMI 的符合条件半导体物理层设备必须遵守IEC1000-4-2:1995的要求，保护不受人体放电损坏最小的放电电压级是2000V.注意：在ECU连接器的汽车应用中，要求的ESD 电压级可达8000V.上一页返回第

36、43页/共96页第十节 应用举例典型的LIN 总线应用是汽车中的联合装配单元，如门、方向盘、座椅、空调、照明灯、温度传感器、交流发电机等、对于这些成本比较敏感的单元，LIN 可以使那些机械元件，如只能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这些元件可以很容易的连接到汽车网络中，并得到十分方便的维护和服务。在LIN 现实的系统中，通常将模拟信号量用数字信号量所替换，这将十总线性能优化。在一下的汽车电子控制系统中使用LIN来实现，将得到非常完美的效果。车顶：温度传感器、光敏传感器、信号灯控制和汽车顶篷。车门:车窗玻璃、中枢锁、车窗玻璃开关和吊窗提手。下一页返回第44页/共96页第十节 应用举例车

37、头：传感器和小电机。方向盘：方向控制开关、挡风玻璃上的擦拭装置、方向灯、无线电、空调、座椅、座椅控制电机和转速传感器。尽管LIN最初的设计目的是用于汽车电子控制系统但LIN也可广泛应用于工业自动化传感器总线、大众消费电子产品中。图10-19是PHILIPS 半导体公司基于CAN/LIN 总线提出的汽车车身网络层解决方案。从图中可以看到。蓝色较粗线代表CAN 总线，它连接了传动装置控制单元、灯控单元、门控单元、座椅控制单元等。红色较细线代表LIN 总线，由LIN 总线构成的LIN 网络作为CAN 网络的辅助网络，连接了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备。上一页返回第45页/共96

38、页第十一节 常见问题分析 一、报文序列的举例1周期性的报文传输总线上通常的报文传输如下所示：它可以预知最差情况的定时。下一页返回第46页/共96页第十一节 常见问题分析2.总线唤醒过程 在睡眠模式中，没有总线活动。任何从机节点可以发送一个唤醒信号中止睡眠模式。在普通的情况下，主机节点会用一个同步间隔启动报文的发送:上一页 下一页返回第47页/共96页第十一节 常见问题分析如果主机节点没有响应，从机将最多再发送2次唤醒信号。然后，唤醒尝试将在某段时间内挂起，直到它恢复：上一页 下一页返回第48页/共96页第十一节 常见问题分析二、ID场有效值表ID 均有效值如表10-12所示。三、校验和计算举例

39、假设报文帧有4个字节，则由：Data0=0 x4A;Datal=0 x55;Data2=0 x93;Data3=0Xe5,如表10-13检验和计算。得出：校验和是0 x19；校验字节是0 xE6,是校验和取反。接收的节点可以使用相同的加法机制检查数据和校验字节的一致性。校验和与校验字节之和必须等于0Xff.上一页 下一页返回第49页/共96页第十一节 常见问题分析四、报文错误的原因下面的错误机制可以导致报文的损坏：1.接地电压的本地扰动接收器的本地接地电压比发送器低，因此接收节点将显性的总线电平（逻辑电平是“0”）认为是隐性（逻辑电平是“1”）或无效。输入信号的电平比显性信号电平的有效范围高。

40、产生地电压偏移的原因有多种。如在对地连接的寄生电阻上留过很傲的负载电流等。通过发送节点监视总线电平将无法检测这个扰动。上一页 下一页返回第50页/共96页第十一节 常见问题分析2.电源电压的本地扰动接收器的本地电源电压比发送器的高，因此接收节点将隐性的总线电平（逻辑电平是“1”）认为是显性（逻辑电平是“0”）或无效。输入信号的电平比隐性电平的有效范围低。本地电压上升的原因有多种，如内部电子电压的二极管-电容电压缓冲等。如果网络中有电压降，电容会暂时保持接收器内部电源电压，因而比发送器内部电压电压高。通过发送节点监视总线电平将无法检测这个扰动。3.总线信号的总体电子扰动总线上的电压可以被如电磁干

41、涉等因素扰动，此时的逻辑总线值是不正确的。可以通过发送节点监视总线电平检测这个扰动。上一页 下一页返回第51页/共96页第十一节 常见问题分析4.不同步时基如果从节点和主机节点的时基有显著的偏离，则在定义的位定时窗口中不会采样输入的数据位或发送输出的数据位。通过发送节点监视总线电平将无法检测这个扰动。发送的从机将正确接收收到自己的报文，但主机或其他从机将接收到用“错误的频率”。发送的不正确报文。五、故障界定的建议特殊的故障界定并不是LIN协议规范的一部分。在执行故障界定时，建议使用下面的过程：上一页 下一页返回第52页/共96页第十一节 常见问题分析1.主机控制单元（1）主机任务发送：在回读自

42、己的发送可以检测到同步字节或标识符字节的位错误。主机控制单元通过增加主机发送错误计数器（MasterTransmitErrorCounter）来保存任何发送错误的轨迹。当发送同步或标识符场被本地损坏时，计数器每次都加8.当两个场回读都正确时，计数器每次都减1（不低于0）。如果计数器的值超过C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD(假设总线上有重大的扰动)，应用层将执行错误处理过程。（2）在主机控制单元中的从机任务发送：在回读自己的发送时可以检测到数据场或校验和场的位错误。上一页 下一页返回第53页/共96页第十一节 常见问题分析（3）在主机控制单元中的从机任务接收。当

43、从总线上读或等待一个数据时，可以检测到从机不响应错误或校验和错误。主机控制单元通过增加网络中每个可能的从机节点所提供的主机接收错误计数器（Master Receive Error Counter）来保存任何传输错误的轨迹。当没有接收到有效的数据场或校验和场，计数器每次都加8.当两个场都正确接收时，计数器每次都减1（不低于0），故障定的错误变量如表10-14所示。如果计算器的值超过C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD（假设连接的从机节点不正常工作），应用层将执行错误处理过程。上一页 下一页返回第54页/共96页第十一节 常见问题分析2.机控制单元（1）从机任务发送。

44、当回读自己的传输时可以检测到数据场和校验和场的位错误。（2）从机任务接收。从总线上读值可检测校验和错误。如果检出和错误，从机将错误计数器加8，并假设如果这是仅由特殊节点（可被主机检测到）产生的一个报文，则其他的发送节点损坏。如果所有的报文看起来都像是损坏，则假设它自己的接收器电路有错误。如果正确接收到报文，错误计数器每次都减1.如果这个信息和这个控制单元的应用无关，报文的响应部分（数据场校验和场）可以不需要处理，如可以省略校验和计算。上一页 下一页返回第55页/共96页第十一节 常见问题分析如果从机在指定的时间内没有看到任何总线活动（NO Bus Activity）,它将假设主机是不活动的。基

45、于错误的处理，将启动一个唤醒过程或从机进入“limp-home”模式。假设内部时钟远离（定义的）范围，从机看不到任何有效的同步报文，只能看到总线的通讯。从机要重新初始化，否则不能进入limp-hom模式。由于从机不响应任何报文，错误的处理将由主机完成。假设主机不向从机要求任何服务，从机将暂时空闲，可以接收有效的同步报文。此时，从机可以进入limp-home 模式。上一页 下一页返回第56页/共96页第十一节 常见问题分析六、物理接口的电源电压定义VBAT表示控制单元连接器的电源电压。这个单元中电气部件的内部电源电压VSUP 和VBAT不同（见图10-20）。它可以保护滤波器元件和总线上的动态电

46、压变化。这在LIN中使用半导体元件时要考虑到。上一页返回第57页/共96页图10-1 LIN规范的范围返回第58页/共96页图10-2 OSI参考模型返回第59页/共96页图10-3 LIN通讯概念返回第60页/共96页表10-1 建议的位速率返回第61页/共96页图10-4 LIN物理层示意图返回第62页/共96页表10-2 逻辑和物理总线值返回第63页/共96页表10-3 振荡器容差返回第64页/共96页图10-5 LIN报文帧返回第65页/共96页图10-6 LIN字节场返回第66页/共96页图10-7 同步间隔场返回第67页/共96页表10-4 同步间隔场（SYNCH BREAK FI

47、ELD）的定时返回第68页/共96页图10-8 同步场返回第69页/共96页图10-9 标识符场返回第70页/共96页表10-5 在报文帧中控制数据场数量返回第71页/共96页图10-10 数据场返回第72页/共96页图10-11 校验和场返回第73页/共96页图10-12 LIN命令帧返回第74页/共96页图10-13 LIN扩展帧返回第75页/共96页表10-6 报文帧的定时返回第76页/共96页图10-14 唤醒信号帧返回第77页/共96页表10-7 唤醒信号定时返回第78页/共96页图10-15 同步场返回第79页/共96页图10-16 单线的汽车总线接口概念返回第80页/共96页表1

48、0-8 LIN收发器的电气直流参数返回第81页/共96页表10-9 上拉电阻的参数返回第82页/共96页图10-17 总线上的电压电平返回第83页/共96页表10-10 LIN物理层的电气AC交流参数返回第84页/共96页图10-18 总线时序定义返回第85页/共96页表10-11 线的特性和参数返回第86页/共96页图10-19 汽车车身网络层解决方案返回第87页/共96页表10-12 ID场有效值下一页第88页/共96页表10-12 ID场有效值下一页上一页第89页/共96页表10-12 ID场有效值下一页上一页第90页/共96页表10-12 ID场有效值下一页上一页第91页/共96页表10-12 ID场有效值返回上一页第92页/共96页表10-13 校验和计算实例返回第93页/共96页表10-14 故障界定的错误变量返回第94页/共96页图10-20 外部电源电压VBAT和内部电源电压VSUP的差异示意图返回第95页/共96页感谢您的观看！第96页/共96页