汽车通讯协议标准LIN范围规范可编辑Word文档下载推荐.docx
《汽车通讯协议标准LIN范围规范可编辑Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车通讯协议标准LIN范围规范可编辑Word文档下载推荐.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6错误和异常处理13
61错误检测13
62错误标定13
7故障界定13
8振荡器容差14
9位定时要求和同步过程14
91位定时要求14
92同步过程14
10总线驱动器接收器15
101总体配置15
102信号规范15
103线的特性17
104ESDEMI的符合条件17
11参考文献18
A附录19
A1报文序列的举例19
com周期性的报文传输19
com总线唤醒过程19
A2ID场有效值表19
A3校验和计算举例21
A4报文错误的原因21
A5故障界定的建议22
com主机控制单元22
com从机控制单元22
A6物理接口的电源电压定义23
1介绍
LINLocalInterconnectNetwork是一个串行通讯协议它有效地支持汽车应用中分布式机械电子
节点的控制它的使用范围是带单主机节点和一组从机节点[1]的A类多点总线
LIN总线的主要特性有
单主机多从机概念
基于普通UARTSCI接口的低成本硬件实现低成本软件或作为纯状态机
从机节点不需要石英或陶瓷谐振器可以实现自同步
保证信号传输的延迟时间
低成本的单线设备
速度高达20kbits
本规范的目根据ISOOSI参考模型的数据链路层和物理层实现任何两个LIN设备的互相兼容见
图21
LIN是一个值得投资的总线通信它不要求有CAN的带宽和多功能性线驱动器接收器的规范遵从
ISO9141标准[2]而且EMI性能有所提高
11修订历史
1999年6月5日修订版10
2000年4月17日修订版11
2000年11月17日修订版12
协议
表21纠正发送速率单元
第2章连接把终端阻抗从范围值该成通常值
表31加入通常值列
com节确定响应场校验和字节功能的使用
32节为总命令服务报文及为以后扩展的LIN修订版向
上兼容保留额外的
标识符命令报文代替前面的睡眠模式报文
33节确定帧长度的计算
表34加入通常值列
61节删除标识符奇偶错误的错误处理
62节纠正校验和错误
表81新加规定带谐振器的主机和从机节点时钟容差
物理层
表103指定的最大翻转率
表104改变CSLAVE和CMASTER以取得更好的ESD和EMI性能
104节注意ESD电平的修改
整个文档用报文帧代替数据帧或用更合适的名词
12投稿人
这个规范是由以下人员投稿
JBauerVRiebelingAudiAGIngolstadt
JFrschlMKaindlDrJKrammerBMWAGMunich
CBrackloWWeljaDaimlerChryslerAGStuttgart
RErckertDrJKrü
ckenDrAKrü
gerDrWSpecksH-CWense
MotorolaGmbHMunich
IHorvá
thARajná
kVolcanoCommunicationsTechnologiesGothenburg
JEndeTZawadeVolkswagenAG
LCasparssonVolvoCarCorporationGothenburg
使用这个规范的任何设备都受到知识产权法例保护
2基本概念
LIN协议有下面的特性
单主机多从机组织即没有总线仲裁
可选的报文帧长度24和8字节
配置的灵活性
带时间同步的多点广播接收从机节点无需石英或陶瓷谐振器
数据校验和的安全性和错误检测
检测网络中的故障节点
使用最小成本的半导体元件小型贴片单芯片系统
根据OSI参考模型的LIN分层结构在图21中显示
物理层定义了信号如何在总线媒体上传输本规范中定义了物理层的驱动器接收器特性
MAC媒体访问控制子层是LIN协议的核心它管理从LLC子层接收到的报文也管理发送到
LLC子层的报文MAC子层由故障界定这个管理实体监控
LLC逻辑链路控制子层涉及报文滤波和恢复管理的功能
DataLinkLayer
LLC
AcceptanceFilteringSupervisor
RecoveryManagement
TimebaseSynchronization
MessageValidation
System
Synchronization
MAC
DataEncapsulationFault
Decapsulation
Confinement
ErrorDetection
ErrorSignalling
SerializationDeserialization
BusFailure
Management
PhysicalLayer
BitTiming
BitSynchronization
LineDriverReceiver
LLCLogicalLinkLayer
MACMediumAccessControl
图21OSI参考模型
-3-
这个规范的范围是定义数据链路层和物理层以及周围层上的LIN协议
报文
在总线上发送的信息有长度可选的固定格式见第3章每个报文帧都包含24或8字节的数据
以及3字节的控制安全信息总线的通讯由单个主机控制每个报文帧都用一个分隔信号起始接着是
一个同步场和一个标识符场这些都由主机任务发送从机任务则是发回数据场和校验场见图22
通过主机控制单元中的从机任务数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元相应的主机报
文ID可以触发从机从机的通信
mastercontrolunitslavecontrolunit
slavecontrolunit
mastertask
slavetaskslavetaskslavetask
bus
synchbreakidentifierfield
13bitmin1byte
inter-framesynchfield
spacebreak1bytenextsynchbreak
MasterTask
t
responsedatafieldscheckfield
space24or8
bytes1byte
SlaveTask
图22LIN的通讯概念
信息路由
LIN系统中节点不使用有关系统配置的任何信息除了单主机节点的命名
系统灵活性不需要改变任何其他从机节点的软件或硬件就可以在LIN网络中直接添加节点
报文路由报文的内容由识别符命名识别符不指出报文的目的地但解释数据的含义最大的
标识符数量是64其中4个保留用于专用的通讯譬
如软件升级或诊断
多播由于引入了报文滤波的概念任何数目的节点都可以同时接
收报文并同时对此报文做出
反应
位速率
最大的波特率是20kbits它是由单线传输媒体的EMI限制决
定最小的波特率是1kbits可以避免
和实际设备的超时周期冲突
为使用低成本的LIN器件建议使用下面的位速率
表21建议的位速率
低速中速
高速
2400bits9600bits
19200bits
-4-
单主机无仲裁
只有包含主机任务的控制器节点可以传输报文头一个从机任务对这个报文头作出响应由于没有仲
裁过程如果多于一个从机回应则将产生错误这种情况下的错误界定可由用户按照应用要求指定
安全性
错误检测
监控发送器比较总线应当的值和现在的值
数据场的校验和以256为模并取反将MSB的进位加到LSB上
标识符场的双重奇偶校验保护
错误检测的性能
发送器可以检测到所有的本地错误
对整个协议的错误有很高的错误检出率
错误标定和恢复时间
单主机的概念中不允许进行直接的错误标定错误在本地被检测到并用诊断的形式请求见第6章
故障界定
LIN节点可以区分短时扰动和永久故障它还能对故障作出合适的本地诊断和采取合适的行动见第7
章
连接
LIN网络节点的最大数量不仅由标识符的数量限制见上面的信息路由也由总线的物理特性限制
建议LIN网络的节点数量不应超过16否则节点增加将减少网络阻抗会导致环境条件变差
禁止无错误的通讯每一个增加的节点都可以减少约3
的网络阻抗30k1k
网络中总的电线通讯导线长度应少于或等于40m
主机节点的总线端电阻典型值是1k从机节点是30k
单通道
总线有一个传送位的单通道从这里数据可以获得数据的重新同步信息
物理层是一条单线每个节点通过上拉电阻线与总线电源从汽车电源网络获得VBAT见第10章
和上拉电阻串联的二极管可以防止电子控制单元ECU在本地电池掉电的情况下通过总线上电
信号的波形由EMI和时钟同步的要求定义
ECUVBAT
LINbusline
SCI
GND
图23物理层的示意图
-5-
总线值
总线有两个互补的逻辑值显性或隐性相应的位值和电压值可参见表
22
表22逻辑和物理总线值
逻辑值位值总线电压见102章
显性0地
隐性1电池
应答
正确接收报文后的应答过程在LIN协议中没有定义主机控制单元检查由主机任务初始化的报文和由
它自己的从机任务接收的报文的一致性如果不一致例如丢失从机响应校验和不正确等等主机任
务可以改变报文的进度表
如果从机检测到不一致从机控制器将保存这个信息并将它用诊断信息的形式向主机控制单元请求
诊断信息可按普通报文帧的形式进行发送
命令帧和扩展帧
4个8字节响应的标识符被保留用作特殊的报文帧两个命令帧和两个扩展帧
两个命令帧都包括8字节响应可以用于从主机向从机节点或相反上载和下载数据这个特征用
于软件升级网络配置和诊断帧的结构和普通的报文相同响应场包含用户定义的命令场而不是数据场
举个例子命令场可以使从机节点进入服务模式或睡眠模式
保留两个扩展帧标识符用于将用户定义的报文格式和以后的LIN格式嵌入到现在的LIN协议中而
不需要改变当前的LIN规范这就保证了LIN从机向上兼容以后的LIN协议修订版扩展帧标识符向所有
的总线成员声明了一个未定义的帧格式标识符后面紧跟着的是LIN字节场的仲裁号码接收到这个标识
符的从机必须忽略后面的字节场直到出现下一个同步间隔synchronizationbreak
睡眠模式唤醒
为了减少系统的功耗LIN节点可以进入没有任何内部活动和被动总线驱动器的睡眠模式用于广播
睡眠模式的报文是一个专用的命令在32节中定义睡眠模式时总线呈隐性
任何总线活动或任何总线节点的内部条件都将结束唤醒睡眠模式一旦节点被内部唤醒基于唤
醒信号的过程将给主机通报这一消息唤醒帧是一个不变的显性位序列参见34节
唤醒后内部的活动将重新启动MAC子层将等待系统振荡器稳定从机节点则在重新参与总线通讯
前等待直到自己和总线活动同步等待显性的同步间隔
时钟恢复和SCI同步
每个报文帧都由一个同步间隔SYNCHBREAK起始接着是同步场SYNCHFIRLD这个同
步场在几倍的位定时长度中包含了5个下降沿即隐性到显性的转换这个长度可以测量即
通过定时器的捕获功能而且可以用于计算从机节点内部定时见31节和第9章
同步间隔帧将使能丢失了同步的从机节点识别同步场com节
振荡器容差
位定时的要求允许在有容差的从机节点上使用预设定的在片振荡器参见表81主机节点的时钟由
石英或陶瓷谐振器发生而且是频率中心点
-6-
3报文传输
31报文帧
报文传输是由报文帧的格式形成和控制报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符信息并将
一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务主机任务位于主机节点内部它负责报文的进度表发送
报文头HEADER从机任务位于所有的即主机和从机节点中其中一个主机节点或从机节点
发送报文的响应RESPONSE
一个报文帧见图31是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成报文
帧的报文头包括一个同步间隔场SYNCHBREAKFIELD一个同步场SYNCHFIELD和一个标识
符场报文帧的响应RESPONSE则由3个到9个字节场组成24或8字节的数据场DATAFIELD
和一个校验和场CHECKSUMFIELD字节场由字节间空间分隔报
文帧的报文头和响应是由一个帧
内响应空间分隔最小的字节间空间和帧内响应空间是0这些空间的最大长度由报文帧的最大长度
TFRAME_限制这个长度在表33中指出
MESSAGEFRAME
inter-frame
HEADERRESPONSE
space
orBREAK
SYNCHSYNCHIDENTDATADATADATADATACHECKSUM
BREAKFIELDFIELDFIELDFIELDFIELDFIELDFIELD
in-frameinterbyte
responsespacespace
图31LIN报文帧
com字节场BYTEfields
字节场的格式见图32就是通常的SCI或UART串行
数据格式8N1编码每个字节场
的长度是10个位定时BITTIME起始位STARTBIT是一个显
性位它标志着字节场的开始
接着是8个数据位首先发送最低位停止位STOPBIT是
一个隐性位它标志着字节场的结束
BYTEFIELD
START8DATASTOP
BITBITSBIT
图32LIN字节场
com报文头场HEADERfields
同步间隔SYNCHRONISATIONBREAK
为了能清楚识别报文帧的开始报文帧的第一个场是一个同步间隔
SYNCHBREAK同步间隔场
SYNCHBREAKFIELD是由主机任务发送
它使所有的从机任务与总线时钟信号同步
-7-
同步间隔场有两个不同的部分见图33第一个部分
是由一个持续TSYNBRK或更长时间即最小是
TSYNBRK不需要很严格的显性总线电平接着的第二部分是最少持续
TSYNDEL时间的隐性电平作为同
步界定符第二个场允许用来检测下一个同步场SYNCHFIELD的起始位
最大的间隔和界定符时间没有精确的定义但必须符合整个报文头
THEADER_的总体时间预算
THEADER_在表33中定义
SYNCHBREAKFIELDSYNCHFIELD
_
TSYNBRKTSYNDEL
synchronization
delimiter
图33同步间隔场
同步间隔场SYNCHBREAKFIELD的位定时规范以及从机控制单
元对此的估计值是考虑LIN网络
中允许的时钟容差而得出的结果见表81如果显性电平
持续的时间比在协议中定义的普通显性位序列
这里是0x00场有9个显性位还要长此时认为这是一个同步间
隔场SYNCHBREAKFIELD
如果这个间隔超出了用从机位定时测量的间隔TSBRKTS
则从机节点将检测到一个间隔见表31这个
阀值是由从机节点的最大本地时钟频率得出基于精确的本地时基阀值
TSBRKTS被指定了两个值
同步间隔场SYNCHBREAKFIELD的显性电平长度至少为
TSYNBRK可以更长这个时间是用
主机位定时来测量最小值应根据连接从机节点指定的最小本地时钟频率所
要求的阀值而得出见表81
表31同步间隔场SYNCHBREAKFIELD的定时
同步间隔场逻辑名字最小值
[Tbit]通常值[Tbit]最大值[Tbit]
同步间隔低相位显性TSYNBRK13a
-
同步间隔界定符隐性TSYNDEL1a
b
11
同步间隔从机阀值显性TSBRKTS
9c
a这个位定时基于主机的时基
b这个位定时基于本地从机的位时基它对时钟容差低于FTOL_UNSYNCH的节点有效见表81例
如有RC振荡器的从机节点
c和b一样但对对时钟容差低于FTOL_SYNCH的节点有效譬如带石英晶振或陶瓷谐振器的从机节
点见表81
同步场SYNCHFIELD
同步场SYNCHFIELD包含了时钟的同步信息同步场SYNCH
FIELD的格式是0x55表
现在8个位定时中有5个下降沿即隐性跳变到显性的边沿见图34同步的过程在第9
章定义
SYNCHFIELD
START01234567STOP
BITBIT
图34同步场
-8-
标识符场IDENTIFIERFIELD
标识符场ID-FIELD定义了报文的内容和长度其中内容是由6
个标识符IDENTIFIER位和
两个ID奇偶校验位IDPARITYbit表示见图35标识符位
的第4和第5位ID4和ID5定义了
报文的数据场数量NDATA见表32这将把64个标识符分成4
个小组每组16个标识符这些标识
符分别有24和8个数据场
表32在报文帧中控制数据场数量
ID5ID4NDATA数据场的数
量[字节]
002
012
104
118
标识符有同样的ID位ID0ID3但有不同的长度代码ID4ID5可以表示不同的报文
注意如果在对此有严格的技术问题譬如在气象系统中的系统中报文的长度代码可以和表32
中规定的不同此时数据字节的数量可以从08任意选择而和标识符无关
标识符的奇偶校验位通过下面的混合奇偶算法计算
P0ID0?
?
ID1ID2?
ID4奇校验
P1ID1?
ID3ID4?
ID5偶校验
这种情况下不可能所有的位都是隐性或显性
标识符0x3C0x3D0x3E和0x3F以及它们各自的标识符场0x3C
0x7D0xFE和0xBF所有8
字节报文都保留用于命令帧如睡眠模式和扩展帧见32节
IDENTIFIERFIELD
ID0ID1ID2ID3ID4ID5P0P1
STARTIDENTIFIERIDPARITYSTOP
BITBITBITBIT
LENGTHCONTROL
图35标识符场
com响应场RESPONSEfield
根据应用如果信息和控制单元无关则报文的响应场数据校验和可
以不需要处理譬如不知
道或错误的标识符在这种情况下校验和的计算可以忽略参见附录A5
数据场DATAFIELD
数据场通过报文帧传输由多个8位数据的字节场组成传输由LSB开
始见图36
DATAFIELD
D0D1D2D3D4D5D6D7
LSBMSB
STARTDATASTOP
BITBITsBIT
图36数据场
-9-
校验和场CHECKSUMFIELD
校验和场是数据场所有字节的和的反码图37和按
带进位加ADDC方式计算每个进位
都被加到本次结果的最低位LSB这就保证了数据字节的可靠
性
CHECKSUMFIELD
C0C1C2C3C4C5C6C7
STARTSTOP
BITCHECKSUMBIT
BITs
图37校验和场
所有数据字节的和的补码与校验和字节之加的和必须是0xFF
32保留的标识符
命令帧标识符COMMANDFRAMEIDENTI
升级会员 