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1、LIN2 1规范 LIN LocalInterconnectNetwork Specification2 1 大纲 概述协议规范物理层规范 概述 Overview 概述 功能简单 实时性低成本低传感器 执行器级的总线与主干网 back boneBUS 之间需要网关LIN总线是一个SUB BUS 子网 SUB BUS 的概念 概述 典型车载网络分布 概述 车用总线分级 LIN LocalInterconnectNetwork 协会成立于1998年成立时的主要成员 5家整车厂 Audi BMW DaimlerChrysler Volvo VW1家半导体制造商 Motorola1家工具提供商 Men
2、torGraphics目前的主要成员 5家整车厂 Audi BMW DaimlerChrysler Volvo VW1家半导体制造商 Freescale1家工具提供商 MentorGraphics主要目的 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 LIN总线已经广泛地被世界上的大多数汽车公司以及零配件厂商所接受 有望成为公认的A类网络标准 概述 LIN总线的起源 概述 LIN1 11999年 底特律SAE大会包括3部分协议规范配置语言规范API规范LIN1 22000年11月LIN1 32002年11月增加了物理层规范 LIN协议版本 1 2 LIN1 2
3、LIN1 3 概述 LIN2 02003年9月适应当代和未来汽车工业发展趋势为了实现节点的 即插即用 增加了诊断规范和节点能力语言规范LIN2 12006年11月目标是改进LIN2 0规范的理解力增加了传输层规范和节点配置规范形成了8个子规范 LIN1 1 LIN1 2 LIN1 3 LIN2 0 LIN2 1 LIN协议版本 2 2 概述 LIN规范组成 1 2 概述 LIN规范组成 2 2 概述 串行通信线间干扰小 节省线束 传输距离长单线传输增强的ISO9141 总线电压基于VBAT最高速率20Kbit s满足车身上大部分的应用需求单主多从结构无需仲裁基于通用UART SCI的低成本接口
4、硬件几乎所有MCU有具备LIN总线的硬件基础从节点无须晶振或陶瓷震荡器就可以实现同步大幅度降低成本 LIN总线的特点 1 2 概述 LIN总线的特点 2 2 可计算的信号传输的延迟时间网络通信可预期性可灵活的增加或减少从节点无需改变其他节点的硬件电路一条总线最多可连接16个节点由总线电气特性决定支持多包报文传输基于ISO15765 2的传输层规范支持诊断功能支持基于ISO14229 1的诊断服务 概述 帧与信号 帧总线上传输的实体 是作为一个完整单元传输的数据 帧的数据场中包含一个或多个信号注意 一帧并不代表只能由单一节点发送信号信号一般是反映真实世界的物理量或逻辑量 如发动机转速 电机的状态
5、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从一个位到多个字节 概述 LIN网络拓扑结构 一个LIN网络包含一个主任务 多个从任务主节点同时包含主任务和从任务从节点只包含从任务主任务负责决定总线上的报文 从任务负责发送数据 概述 LIN帧 通信原理 主任务发送报头 从任务用响应来补充报头形成完整的报文 系统灵活性 可以自由地增减从节点 而不需要改变其它从节点的软件和硬件报文传输 报文的内容由ID来定义广播 所有节点都能够接受总线上的帧 概述 LIN总线上可以传输的两类数据信号报文信号位于帧的数据场中 以数字或数组的形式出现同一种信号在
6、相同ID的报文中的位置总是固定的诊断报文诊断报文由两个保留ID来传输 用来传输节点的诊断信息 数据传输 概述 负责调度网络各报文发送的顺序为每帧报文分配发送时隙 slot 发送时隙 报文可以被发送的时间不同报文的发送时隙可能不同调度表在网络系统设计阶段确定调度表使得LIN通信具有可预测性 调度表 概述 主任务可以拥有多个调度表 并在不同的调度表之间切换增加通信的灵活性 切换调度表 决策 大纲 概述协议规范物理层规范 协议规范 ProtocolSpecification 协议规范 显性间隔 同步场 响应间隔 标识符场 数据场 校验和场 报头 Header 响应 Response 间隔界定 间隔场
7、 字节间隔 D0 D1 Dn 帧的结构 FrameSturcture 字节间隔位于每个字节之间 响应间隔位于报头与响应之间留给MCU足够的处理时间帧长度可能增长 协议规范 字节场 ByteField 报头 Header 响应 Response D1 Dn D0 基于SCI的通信格式发送一个字节需要10个位时间 TBIT 协议规范 间隔场 BreakField 表示一帧报文的起始 由主节点发出间隔信号至少由13个显性位组成 间隔界定符至少由1个隐形位组成间隔场是唯一一个不符合字节场格式的场从节点需要检测到至少连续11个显性位才认为是间隔信号 协议规范 同步场 SyncBreakField 确保所
8、有从节点使用与节点相同的波特率发送和接收数据一个字节 结构固定 0X55 协议规范 标识符场 IdentifierField 标识符场 报头 Header 响应 Response D0 D1 Dn ID的范围从0到63 Ox3f 奇偶校验符 Parity P0 P1 协议规范 数据场 DataField 数据场长度1到8个字节低字节先发 低位先发如果某一信号长度超过1个字节 采用低位在前的方式发送 小端 协议规范 校验和场 ChecksumField 1 2 用于校验接收的数据是否正确经典校验 ClassicChecksum 仅校验数据场 1 3 增强校验 EnhanceChecksum 校验
9、标识符场与数据场内容 2 0 标识符为0 x3C和0 x3D的帧只能使用经典校验 协议规范 校验和场 ChecksumField 2 2 翻转八位和 invertedeightbitsum 例 Data 0 x4A 0 x55 0 x93 0 xE5Checksum 0 xE6 帧长度 FrameLength 最小帧长度THEADER NOMINAL 34 TBITTRESPONSE NOMINAL 10 NDATA 1 TBITTFRAME NOMINAL THEADER NOMINAL TRESPONSE NOMINAL最大帧长度THEADER MAX 1 4 THEADER NOMINA
10、LTRESPONSE MAX 1 4 TRESPONSE NOMINALTFRAME MAX THEADER MAX TRESPONSE MAX 协议规范 协议规范 帧类型 FrameType 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 协议规范 普通帧 UnconditionalFrame 标识符 ID 为0到59 0 x3b 主任务发出报头 一个任务响应 一个或多个任务接收三种
11、情况 协议规范 事件触发帧 EventTriggeredFrame 1 2 目的 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 59 0 x3B 事件触发帧必须有一个独立的ID 该ID可以与多个普通帧相关联在事件触发帧时隙内发送帧头 只有当相关联的无条件帧内有信号被更新时才发送帧响应帧响应的第一个数据字节等于标识符 即响应最多可以传输7个字节的数据如果没有帧响应 帧头被忽略帧响应可由多个节点发送 发生冲突时切换到 冲突解决调度表 之后再切换回到原来的调度表 协议规范 事件触发帧 EventTriggeredFrame 2 2 假设与事件触发
12、帧0 x10相关联的两个普通帧 如果只有一个节点响应事件触发帧的报头 如果同时有多个节点响应事件触发帧的报头 切换调度表 进行轮询 协议规范 零星帧 SporadicFrame 表示共用一个时隙 在需要时才被发送的一组普通帧目的将动态行为和实时性添加到调度表中 同时不影响调度表其余部分的确定性标识符 0 59 0 x3b 仅由主节点发送零星帧内的普通帧若有普通帧需要发送 则根据帧的优先级裁定发送顺序若没有普通帧需要发送 则时隙保持空白 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 0 x3c 主请求帧61 0 x3d 从响应帧诊断响应基于ISO15765 2传输层和ISO14
13、229应用层传输方式 协议规范 诊断帧 DiagnosticFrame 主节点 从节点 协议规范 保留帧 ReservedFrame 用户自定义帧 User definedframe 标识符 62 0 x3e 可以传输任何信息 由用户自定义 保留帧 Reservedframe 标识符 63 0 x3f 在LIN2 1中未对保留帧进行定义 协议规范 调度表 ScheduleTable LIN总线最小时间单位是时基 Tbase 调度表中用来发送一帧报文的时间称为帧时隙 Frame Slot 帧时隙必须是时基的整数倍 调度表是由帧时隙组成的 TFrame Slot Tbase n偏移 jitter
14、是指一帧报文实际开始发送的时刻与帧时隙起点的时间差 TFrame Slot jitter TFrame Maximum 协议规范 睡眠 GoToSleep 主节点可以发送一帧ID为0 x3c 第一个字节为零的主请求帧来使处于工作状态的从节点进入睡眠 这帧报文称为睡眠指令 从节点在接到睡眠指令之后 也可以选择不进入睡眠状态而继续工作 这根据应用层协议而定 当总线空闲4到10秒的时候 所有从节点必须进入睡眠状态 注 空闲的定义是没有显性位和隐性位之间的转换 协议规范 唤醒 WakeUp 1 2 在一个处于睡眠状态的LIN网络中 任何一个节点都可以发送唤醒信号唤醒信号是一个250us 在20Kbit
15、 s波特率下的0 x0F 到5ms 在1Kbit s波特率下的0 x0F 的显性电平 每一个从节点都需要做检测唤醒信号 持续150us以上的显性位 当检测到唤醒信号之后 在100ms以内完成初始化工作主节点除了需要完成唤醒以外 还需要检测出发送唤醒信号的节点 利用信号 当从节点发出唤醒信号之后150ms 主节点仍未发送报头时 从节点可以再次发送唤醒信号 当连续发送了3次唤醒信号之后如果主节点仍未发送报头 从节点要等待1 5秒以后才可以再次发送唤醒信号 协议规范 唤醒 WakeUp 2 2 发送节点发送的唤醒信号 接收节点检测的唤醒信号 大纲 概述协议规范物理层规范 物理层规范 Physical
16、LayerSpecification 物理层规范 位速率容差 BitRateTolerance 相对于标称位速率 相对于主节点位速率 物理层规范 位定时 BitTiming 所有从节点的位定时必须以主节点的位定时为参考同步过程TBIT T1 T0 8 T0 T1 物理层规范 位采样定时 BitSampleTiming EBS Earlybitsample 前采样 LBS Lastestbitsample 后采样 tEBS 7 16TBITtLBS 10 16TBIT tBFS采样点在EBS和LBS之间 物理层规范 信号规范 SignalSpecification VBAT 8 18VVSUP VBAT Vdiode显性位 dominant 逻辑0发送 总线电平80 VSUP接收 总线电平 60 VSUP 20 80 物理层规范 总线特性 LineCharacteristics 1 2 物理层规范 总线特性 LineCharacteristics 2 2 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
