LIN协议企业培训资料.

LIN2.1规范2012-03-09概述协议规范物理层规范传输层规范节点配置和标识规范诊断规范应用程序层规范节点能力语言规范配置语言规范概述Overview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,VW1家半导体制造商：Motorola1家工具提供商：MentorGraphics目前的主要成员：5家整车厂：Audi,BMW,DaimlerChrysler,Volvo,VW1家半导体制造商：Freescale1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功能简单，实时性低成本低传感器/执行器级的总线基于UART数据格式、主从结构、单线12V串行通信开放、不需要使用费和版税LIN总线概念概述LIN1.11999年7月，底特律SAE大会包括3部分协议规范配置语言规范API规范LIN1.22000年11月LIN1.32002年11月增加了物理层规范LIN协议版本(1/2)LIN1.1LIN1.2LIN1.3概述LIN2.02003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LIN2.12006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LIN1.1LIN1.2LIN1.3LIN2.0LIN2.1LIN协议版本(2/2)概述LIN规范组成(1/2)LIN物理层规范描述了LIN总线的物理层，包括位传输速率，时钟容错范围等LIN协议规范描述了LIN总线的数据链路层LIN诊断和配置规范描述了如何在数据链路层之上提供诊断信息和节点配置服务LIN应用程序接口（API）描述了网络和应用程序之间的接口，包括诊断模块LIN配置语言规范（LDF）介绍了LIN配置文件的格式。LIN配置文件用于配置整个网络，并作为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。LIN节点能力描述语言规范（NCF）介绍了描述从机节点的语言格式，LIN集群设计工具可以使用NCF文件自动地生成LIN描述文件概述LIN规范组成(2/2)LIN传输层规范描述了传输最高能达到4095个字节数据的方法LIN诊断规范描述了从机节点所支持的诊断服务类型，诊断服务都使用传输层概述串行通信线间干扰小，节省线束，传输距离长单线传输单线,总线电压12V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不存在冲突，无需仲裁基于通用UART/SCI的低成本接口硬件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利用报头里的同步场实现同步，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ISO14229的诊断服务概述LIN网络拓扑结构一个LIN网络由一个主任务，若干个从任务组成主节点既有主任务又有从任务从节点只包含从任务主任务负责决定总线上的报文，从任务提供每一帧的数据概述LIN报文帧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(跟CAN相似）广播：所有节点都能够同时地接受和响应总线上的帧概述LIN总线上可以传输两类数据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同一种信号在相同ID的报文数据场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传输层规范节点配置和标识规范诊断规范应用程序层规范节点能力语言规范配置语言规范协议规范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）间隔界定间隔场字节间隔D0D1Dn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最小值可以是0协议规范字节场(ByteField)报头（Header）响应（Response）D1DnD0起始位结束位07412356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个隐性位组成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间隔信号报头（Header）响应（Response）间隔界定符间隔场D0D1Dn协议规范同步场(SyncBreakField)同步场报头（Header）响应（Response）D0D1Dn起始位结束位0x5510101001确保所有从节点使用与主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)起始位ID0ID1ID2ID3ID5P0P1ID4结束位标识符奇偶校验符标识符场报头（Header）响应（Response）D0D1Dn帧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)报头（Header）响应（Response）D0D1Dn数据场bit0bit7bit1bit2…起始位结束位最低有效位先发送D0D1D2Dn(小于8)…最低有效字节先发送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)校验和场报头（Header）响应（Response）D0D1Dn用于校验接收的数据是否正确(1个字节）经典校验（ClassicChecksum）仅校验数据场(1.3)增强校验（EnhanceChecksum）校验标识符场与数据场内容(2.0)标识符为0x3C（60）和0x3D（61）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=0x4A,0x55,0x93,0xE5Checksum=0xE6帧长度(FrameLength)最小帧长度THEADER_NOMINAL=34*TBITTRESPONSE_NOMINAL=10*(NDATA+1)*TBITTFRAME_NOMINAL=THEADER_NOMINAL+TRESPONSE_NOMINAL最大帧长度THEADER_MAX=1.4*THEADER_NOMINALTRESPONSE_MAX=1.4*TRESPONSE_NOMINALTFRAME_MAX=THEADER_MAX+TRESPONSE_MAX协议规范协议规范帧类型(FrameType)事件触发帧保留帧诊断帧自定义帧无条件帧协议规范无条件帧(UnconditionalFrame)标识符(ID)为0到59(0x3b)标准LIN帧类型，用于周期通信主任务发出报头，相应的从任务对报头提供响应帧。所有节点接收三种情况协议规范事件触发帧(EventTriggeredFrame)(1/2)目的:增强了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传输一个或多个无条件帧的数据场，标识符：0~59(0x3B)事件触发帧必须有一个独立的ID，该ID与多个无条件帧的ID相关联这些无条件帧必须满足以下条件：有相同的长度；相同的校验和模型；首个数据字节不带信号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，相关联的无条件帧的生产者才发送帧响应帧响应的第一个数据字节等于PID，即响应最多可以传输7个字节的数据帧响应可由多个节点发送，当有多个节点在同一帧时隙内响应报头时会发生冲突，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)CSD6D5D4D3D2D1D0CSD6D5D4D3D2D1D00x11SyncBreak0x11SyncBreak0x12SyncBreak0x12SyncBreakCSD6D5D4D3D2D1D0CSD6D5D4D3D2D1D0假设与事件触发帧0x10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…CSD6D5D4D3D2D1D00x11CSD6D5D4D3D2D1D00x110x10SyncBreak0x10SyncBreak如果同时有多个节点响应事件触发帧的报头…CSD6D5D4D3D2D1D00x11CSD6D5D4D3D2D1D00x110x10SyncBreak0x10SyncBreakCSD6D5D4D3D2D1D00x12CSD6D5D4D3D2D1D00x12总线产生冲突CSD6D5D4D3D2D1D0CSD6D5D4D3D2D1D00x11SyncBreak0x11SyncBreak0x12SyncBreak0x12SyncBreakCSD6D5D4D3D2D1D0CSD6D5D4D3D2D1D0切换调度表，进行轮询…协议规范零星帧/偶发帧(SporadicFrame)一个或多个无条件帧共享一个帧时隙只发送信号报文，标识符：0~59(0x3b)当且仅当其中的某个无条件帧有信号被更新时，主节点才发送该帧的帧头。其发布者对帧头发送响应若有多个无条件帧在同一时刻有信号被更新，则主节点根据这些无条件帧的优先级裁定发送顺序若没有无条件帧需要发送，则时隙保持空白诊断帧用来传输诊断或配置信息，包含8个字节数据。标识符60(0x3c)：主请求帧；（首个数据字节标明具体的从节点），也用于“Go-toSleep”指令61(0x3d)：从响应帧传输方式：协议规范诊断帧(DiagnosticFrame)0x3CSyncBreak诊断服务0x3DSyncBreak根据诊断服务的响应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(0x3e)可以传输任何信息(由用户自定义)保留帧(Reservedframe)标识符：63(0x3f)在LIN2.1中未对保留帧进行定义协议规范调度表(ScheduleTable)调度表可以保证总线永远不会过载，同时还可以保证信号的周期性。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)是指一帧报文实际开始发送的时刻与帧时隙起