LIN总线定义LIN( Local Interconnect Network,局部连接网络)也称局域网子系统,是专门为汽车开发的一种低成本串行通信网络,用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN网络的数据传输速率为20 kbit/s,属于低速网络,媒体访问方式为单主多从,是一种辅助总线,辅助CAN总线工作。在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合,使用LIN总线可大大降低成本LIN总线网络通信方法LIN总线网络的数据通信主要包括主-从通信模式和从-从通信模式,两种通信模式都是由主节点控制,有各自的优势和劣势。 (1)主-从通信模式 主节点传输信息D,进而发送数据传输命令。网上所有LIN节点将该信息进行转换,然后再进行相应的操作。根据主-从通信模式,主节点内部有一个从节点正在运行。它对正确的ID进行响应,然后将规定的比特传输到LIN总线。不同LIN节点在网络中都拥有完整的LIN帧,同时还按照各自的不同应用提供主节点数据和流程。例如主节点可能希望所有门锁都打开,这样每个门锁节点被设定为对单个信息进行响应,然后完成开锁;或者主节点可能传输4条不同信息,然后有选择性地打开门锁。 主-从通信模式将大部分调度操作转移到主节点上,从而简化其他节点操作。 因此,LIN从节点硬件大幅减少,甚至可能减少为单个状态设备。另一个优势是,由于主节点能够同时与所有节点通信,已知信息和要求的DD数量都大大减少。主节点将所有数据通信发送到全部节点,然后在所有数据传输到其他设备之前从节点上接收该数据,这样可以检查传输数据的有效性。该操作允许主节点对所有通信进行监测,减少并消除潜在错误。 但是,这种通信模式速度缓慢,LIN节点很难及时地接收和处理数据,并有选择性地将它传输给其他节点。
(2)从-从通信模式 与主-从通信相比,从-从通信方法更迅速。各个信息帧上的节点共用信息,从而极大地提高响应速度。例如单个信息可以打开两扇车窗,关闭一个车门,打开三个车门或者移动车窗。这样就可以明显减少网上的数据流量。
但是,从-从通信模式有重要的局限性,各个从节点的时钟源未知,因此从节点将数据传输到网络时(根据主节点请求),数据可能发生漂移。主节点有一个精确度很高的时钟,数据漂移有较大的误差范围,但另一个接收数据的LⅠN从节点却没有,这会导致数据误译。这种情况下,主节点不显示从-从通信已经失效。
3. LIN总线网络特点LIN总线网络具有以下特点。
① LIN总线的通信是基于SCI数据格式,媒体访问采用单主节点、多从节点的方式,数据优先级由主节点决定,灵活性好②一条LIN总线最多可以连接16个节点,共有64个标识符③ LIN总线采用低成本的单线连接,传输速率最高可达20kbt/s。
④不需要进行仲裁,同时在从节点中无须石英或陶瓷振荡器,只采用片内振荡器就可以实现自同步,从而降低了硬件成本。
⑤几乎所有的MCU均具备LIN所需硬件,且实现费用较低。
⑥网络通信具有可预期性,信号传播时间可预先计算。
⑦通过主机节点可将LIN与上层网络(CAN)相连接,实现LIN的子总线辅助通信功能,从而优化网络结构,提高网络效率和可靠性。
⑧总线通信距离最大不超过40m。
LIN总线规范中,除定义了基本协议和物理层外,还定义了开发工具和应用软件接口。因此,从硬件、软件以及电磁兼容性方面来看,LIN总线保证了网络节点的互换性。这极大地提高了开发速度,同时保证了网络的可靠性。
4. LIN网络结构LIN网络采用单主机多从机模式,一个LIN网络包括一个主节点和若干从节点。由于过多的网络节点将导致网络阻抗过低,因此,一般情况下网络节点总数不宜超过16个。如图4-10所示,所有的网络节点都包含一个从任务,提供通过LIN总线传输的数据,主节点除了从任务还包括一个主任务,负责启动网络中的通信。
5. LIN报文帧LIN总线上传输的数据有确定的格式,称作报文帧,它由报头和响应组成,如图4-11所示。其中报头由主任务提供,响应由主任务或从任务提供。可以看出,报头由同步间隔场、同步场和标识符场组成;响应由数据场和校验和场组成;报头和响应由帧内响应空间分隔。
同步间隔表示LIN报文帧的开始,是由主任务产生的,告诉从任务为即将传送的帧做好同步准备;同步场包含时钟的同步信息,在8个位定时中有5个下降沿和5个上升沿,使从任务能与主时钟同步;标识符场描述报文的内容和长度;
数据场由8位数据的字节场组成;校验和场是帧的最后一部分,它是以256为模的所有数据字节算术和的反码。
6. LIN总线网络在汽车上的应用由于一个LIN网络通常由一个主节点、一个或多个从节点组成,所以LIN网络为主从式控制结构。各个LIN主节点是车身CAN总线上的节点,通过CAN总线连接成为低速车身CAN网络,并兼起CANN网关的作用。引入带 CAN/LIN网关的混合网络有效地降低了主干网的总线负载率。LIN网络主要应用于车门、转向盘、座椅、空调系统、防盗系统等。LIN网络将模拟信号用数字信号代替,实现对汽车低速网络的需求,结构简单,维修方便。
图4-12所示为LIN总线在车门控制模块中的应用。
