虽然Lin总线的通信速率不高,工程中,最高的速率也就19200bps。但是,Lin总线依然在整车拓扑中被广泛使用,为什么呢?答:成本。Lin总线,作为CAN总线的补充衍生而来。对于一些实时性、安全性要求不高的场景(eg:空调、座椅、门窗、后视镜),可以使用价格相对低廉的Lin总线,以此降低整车成本。本文,从Lin Frame开始,聊一聊Lin。
Lin总线和CAN总线一样,是串行通信总线。不同于CAN总线的双绞线,Lin的物理连接,使用单线连接,Lin总线的网络拓扑如下所示:
一个Lin网络拓扑中,受限于电气特性,一般会约束通信节点的数量,eg:16个。
学习任何总线,都需要清楚其链路层的报文格式,也就是"Frame"。对于Lin总线的学习,最权威的规范莫过于17897,Lin Frame的讲解主要在Part3部分。Lin Frame结构如下所示:
如上图,Lin Frame主要由两部分组成:Header + Response。
(一)Header
Header包含三个Field:Break Field、Sync Byte Field、Protected Identifier Field。Break Field:间隔域。由Master发送,表示一个新的Lin Frame的开始,至少由13 Bit的显性位组成,之后跟至少1Bit的隐性位,如下所示:Lin总线的显性(dominant)和隐性(recessive)不同于CAN总线,由于Lin总线是单线通信方式,没有压差的概念。在Lin总线中,接收端(Receiver)将高于Vbat 60%的电压看作隐性,将低于Vbat 40%的电压看作显性;对于发送端,将高于Vbat 80%的电压看作隐性,将低于Vbat 20%的电压看作显性。如下所示:
Sync Byte Field:同步域,主要作用是:协调接收端识别发送端的通信速率。按照协议规范,此处固定为0x55。接收端判断同步域开始和结束的两个下降沿,再除以8就可以算出发送端每个Bit的时间长度。Protected Identifier Field:此域包括frame identifier和parity,这两个部分构成了常说的PID。frame identifier:报文的唯一标识,由6个Bit组成。6个bit可以表示的数据范围0x00~0x3F;parity:奇偶校验,由两个Bit组成。frame identifier和parity在Protected Identifier Field中的Mapping如下所示:Lin通信中,请求只能Master发起,即发送Header,Slave响应主节点请求。各从节点根据Header中的ID来识别是否需要响应。Lin总线的Response部分包括数据和Checksum,数据最大可以传送8 Byte。Header和Resposne之间有一个响应间隔(response space),每个数据字节之间有inter-byte space。Response格式如下所示:对于间隔空间(space),对应到具体的Lin Controller,可以根据项目需求配置,如下为一个Lin Frame的Maximum Bit示例:
Master可以处理三种类型的信息:发送帧头(TxH)、发送响应(TxR)、接收响应(RxR);Slave也可以处理三类信息:接收帧头(RxH)、发送响应(TxR)、接收响应(RxR)。如下所示:
Lin总线的通信模式:主从模式。即:Master发送Header,Slave或者Master给出响应(Response)。
Lin通信启动以后,Master节点先发送Header 0x10;
- Slave A识别0x10,需要给出响应(Response)。同理,其他节点也需要识别0x10,并给出对应的动作(响应、接收响应、忽略);
- Master节点按照时序,继续发送Header 0x11;
- Slave C识别0x11,需要给出响应(Response)。同理,其他节点也需要识别0x11,并给出对应的动作(响应、接收响应、忽略);
- Master节点按照时序,继续发送Header0x12;
- Slave B识别0x12,需要给出响应(Response)。同理,其他节点也需要识别0x12,并给出对应的动作(响应、接收响应、忽略);
1、Slave A给出0x10报文响应,Slave B接收0x10报文的响应,其他节点忽略此信息;2、Slave C给出0x11报文响应,Slave B接收0x11报文的响应,其他节点忽略此信息;3、Slave B给出0x12报文响应,Slave Master接收0x12报文的响应,其他节点忽略此信息。
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