大家好，本文章向大家介紹LIN總線的物理層。

LIN相對于CAN是一種低成本的通信總線。

出于成本原因與CAN相比，LIN通信線路為一根線。

另外，LIN通信可以不需要通信控制器，它的物理通信可以通過UART接口也稱為SCI接口實現(xiàn)。

這種接口幾乎集成在所有的微控制器中，所以LIN是基于UART幀結構的通信。

通過右圖我們可以看到真實LIN報紋與UART幀的對應關系。

圖片源VECTOR

我們可以看到UART幀包括8個數(shù)據(jù)位加一個起始位和一個停止位。

起始位是一個固定的邏輯0，停止位是一個固定的邏輯1。

那么在LIN總線中，邏輯0與邏輯1和物理電瓶如何對應呢？

我們繼續(xù)學習LIN的信號規(guī)范。

在LIN規(guī)范中，規(guī)定顯信位是一個邏輯0。

對于發(fā)送節(jié)點，總線物理電瓶小于20%VSUP時即為0。

對于接收節(jié)點，總線物理電瓶小于40%VSUP時為0。

隱性位是一個邏輯1。

對于發(fā)送節(jié)點，總線物理電瓶大于80%VSUP時為1。

對于接收節(jié)點，總線物理電瓶大于60%VSUP時即為1。

以上規(guī)定了接收節(jié)點和發(fā)送節(jié)點的信號特征。

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點還需要進行同步，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。

下面我們介紹Lin總線的同步。

在LIN總線中，有初始同步和重同步兩種同步方式。

首先我們介紹初始同步。

LIN主節(jié)點/重節(jié)點在每次報文傳輸開始時需要建立同步。

為了降低成本，LIN總線沒有時鐘線。

重節(jié)點一般采用低成本的RC振蕩器，并允許最大14%的時鐘偏差。

當總線處于空閑時，總線狀態(tài)為邏輯1。

數(shù)據(jù)開始傳輸時，由LIN的主節(jié)點實現(xiàn)初始同步。

主節(jié)點會向總線發(fā)送同步間隔場和同步場數(shù)據(jù)。

同步間隔場至少由13個位的顯信位和1個位的隱信位組成。

同步場數(shù)據(jù)為LIN（x）55。

當重節(jié)點接收到主節(jié)點發(fā)送的同步場數(shù)據(jù)后，

重節(jié)點測量同步場第一個和最后一個下降嚴之間的時間，并將此時間除以8。

由此計算出主節(jié)點的位時間。

同時，根據(jù)計算結果調(diào)整自身的位速率，從而使主節(jié)點和重節(jié)點的位速率一致。

初始同步實現(xiàn)了所有重節(jié)點時鐘和主節(jié)點時鐘同步。

但是，在實際應用中，各節(jié)點時鐘精度是存在差異的。

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，由于這種時鐘精度的差異可能會造成未傳輸?shù)钠睢?/p>

在LIN總線中還有一種同步方式，為重同步。

LIN幀格式是基于UART的通行格式。

發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點可利用UART幀其實位的下降嚴進行同步。

盡量避免因時鐘精度的差異而導致的傳輸偏差。

這個階段的同步稱之為重同步。

以上內(nèi)容就是關于LIN總線物理層的介紹。

--LIN通信原理及幀結構--

接下來向大家介紹LIN總線的通信原理以及LIN報文幀結構。首先是LIN總先通信原理。

LIN網(wǎng)絡采用的是主從結構。在這種主從結構中，有一個主節(jié)點和多個從節(jié)點。主節(jié)點包含主任務和從任務，從節(jié)點只包含從任務。主任務根據(jù)在LIN調(diào)度表中確定的時間，負責向總先發(fā)送Header也稱為“報頭”。網(wǎng)絡中的節(jié)點接收到Header后，從任務負責發(fā)送Response或接收Response或不發(fā)送也不接收。Response也稱為“響應”。Header和Response就組成了LIN報文。我們這里可以看一個例子，來理解LIN總線的通信原理。在這個例子中，網(wǎng)絡有一個主節(jié)點和三個從節(jié)點。在LIN的調(diào)度表中定義了LIN報文的發(fā)送時間。在T0發(fā)送Header1，在T1發(fā)送Header2，在T2發(fā)送Header3。那么，LIN的主節(jié)點就會按照定義好的時間去發(fā)送Header。

主節(jié)點在T0發(fā)送了Header1，接著從節(jié)點1發(fā)送了Response，從節(jié)點3接收了Response，從節(jié)點2不發(fā)送也不接收。

接著，主節(jié)點根據(jù)調(diào)度表發(fā)送了Header2、Header3，完成一個通信循環(huán)。由此我們可以看到，LIN報文的發(fā)送和接收時間都是預先確定并且可以預測的。經(jīng)過上面的介紹，我們了解到LIN報文是由Header和Response組成的。下面我們具體看一下LIN報文的幀結構。首先是Header。Header是由主節(jié)點發(fā)送的。

header由sync break field的及同步間隔場、sync field的同步場和Protected
Identifier及PID組成。同步間隔場由同步間隔和間隔界定符組成。同步間隔為至少持續(xù)13個位的顯信位。

由于總線處于空閑時為隱信位，并且報文中除同步間隔場外的任何其他字段均符和UART真格式，也就不會發(fā)出大于9個位的顯信位。所以，同步間隔可以表示一幀報文的其實。間隔接訂符至少包含一個隱信位。同步場為固定格式，數(shù)據(jù)為LINx55，用于初始同步。下面我們來詳細看一下header中的PID。

PID由6位ID和P0，P1兩位奇偶校驗位組成。由于LIN的ID有6位，所以它的范圍為0-63。在這些ID中，60和61及LINx3C和LINx3D用于診斷報文。

62和63為保留。P0，P1兩位奇偶校驗位組成，P0是ID0、ID1、ID2、ID4進行異或運算的結果。P1是ID1、ID3、ID4、ID5進行異或運算后取非的結果。由此我們可以看出ID與PID是有一個確定的對應關系的。我們接著看Response。

Response包含數(shù)據(jù)場和校驗場。數(shù)據(jù)場長度為1-8個字節(jié)。校驗場能夠起到校驗和保護傳輸內(nèi)容的作用。我們具體來看一下。在另總線中有兩種校驗模型，分別是經(jīng)典校驗和增強校驗。那么它們有什么區(qū)別呢？經(jīng)典校驗范圍為數(shù)據(jù)場內(nèi)容，增強校驗范圍為PID和數(shù)據(jù)場內(nèi)容。在LIN規(guī)范1.1、1.2、1.3版本中沒有增強校驗。這里需要注意的是，對于ID為LINx3c和LINx3d的報紋，也就是整段報文，在所有版本的LIN規(guī)范中使用的都是經(jīng)典校驗。