本地互连网(LIN)协议

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LIN协议

LIN是一个基于通用SCI（UART）字节词接口的单线串行通信协议。LIN也可以用软件等效代码或纯状态机执行。LIN网络中的媒介接入是由主节点控制的，这样就不需要从节点仲裁或冲突管理，从而保证了信号传输（参见图2）没有最糟情况的延迟时间。
LIN的主要特性包括：
--低成本单线执行
--基于VBAT的增强型ISO9141
--速度高达20Kbps（由于EMC的限制）
--单主节点和多从节点概念
--没有仲裁需求
--基于通用UART/SCI接口硬件的低成本硅实现
--从节点自行同步，无需晶体或压电陶瓷
--显著减少了硬件平台的成本
--保证信号传输的延迟时间
--可预知的系统
　　LIN的一个特殊特性是同步机制，它允许由从节点进行时钟恢复，而无需晶体或压电陶瓷。线驱动器和接收器的规范遵循某种增强的ISO9141单线标准。最高传输速度是20kbps，这是电磁兼容性（EMC）和时钟同步要求所致。

　除了主节点的命名外，LIN网络中的节点不使用任何与系统配置有关的信息。节点可以增加到LIN网络中，而无需改变其他从节点的硬件或软件。LIN网络的典型大小为12个节点（尽管这是不受限制的），这是由于少量的64个标识符和比较低的传输速度所致。时钟同步、UART通信的简单和单线媒介是LIN具有成本效益的主要因素。

通信概念

　　LIN网络由一个主节点和一个或更多的从节点组成。所有节点都包括一个分为发送和接收任务的从节点通信任务，而主节点包括一个附加的主节点发送任务。主动LIN网络中的通信总是由主节点任务开始的。

　主节点发送一个由同步中断、同步字节和信息标识符组成的信息报头。正好一个从任务在接收和过滤标识符时被激活，然后开始传输信息响应。该响应包括两个、四个或八个数据字节和一个校验和字节。报头和响应部分形成一个信息帧。

　　信息标识符表示信息的内容，而不是目的文件。这个通信概念可以实现各种方法的数据交换：从主节点（使用其从任务）到个一个或更多从节点，从一个从节点到主节点和/或其他从节点。直接在从节点开始将信号发送到从节点，而无需通过主节点进行路由是可能的，或从主节点将信息广播到网络中的所有节点。信息帧的顺序是由主节点控制的。主节点时序帧中的信息数目、顺序和频率是与波特率、系统响应时间和时间行为一起确定的。统的设计必须仔细，因为如果主节点错过了一个从节点的信息，由于主从的概念，这条信息将在下一个时序最先到达主节点。

　　LIN协议提供了一个启动每个信息帧的专用同步模式，可使从节点在无需晶体或压电陶瓷的条件下，使其本地时基与主节点的时基保持同步。

LIN物理层

　　LIN总线是由一个正电池节点Vbat的终止电阻器终端匹配电阻供电的单线总线。该总线的线收发器是一个ISO9141标准的增强型工具。总线可以采用两个补充的逻辑水平：代表一个逻辑‘0’的具有接近接地电气电压的显性值，以及代表逻辑‘1’的具有接入电池供电电压的电气电压隐性值。
　　该总线利用一个主节点的1Ω上拉电阻和从节点上的30Ω电阻进行终端匹配。从节点终端匹配电容的典型值为220pF。主节点的电容比较高，是为了使整个线电容不依赖于从节点的数目。

LIN物理层的主要电气参数为：
参数典型值
通信速度9.6kbd，19.2kdb
电压水平13.5V
信号回转率2V/μs
终端匹配电阻器主节点：1kΩ
从节点：30kΩ
终端匹配电容器主节点：220pF
从节点：2.2nF
线电容100？150pF/m

LIN物理层的规范对收发器出了高性能的要求.收发器交换不应该干扰其他电子元件。特别需要注意的是必须满足汽车制造商的EMC要求，利用波形成形或边缘圆化，可以最大限度地减少收发器的传导发射。

总结

车身控制功能的持续进步，以及单片机和LIN协议是降低系统成本的关键因素。作为用于实现分级车辆网络的驱动因素之一，LIN标准为涵盖了传输协议、传输媒介、开发工具之间的接口和软件编程界面等规范。LIN从硬件和软件的角度保证了网络节点的协同工作能力，并可预知EMC行为。LIN总线可满足车身控制应用在性能和成本方面的要求。它支持执行器和传感器设计的标准化和再用性。