LIN技術規(guī)范及在汽車中的應用PPT課件

1、第十章 LIN 技術規(guī)范及在汽車中的應用 第七節(jié) 振蕩器容差 第八節(jié) 位定時要求和同步過程 第九節(jié) 總線驅動器/接收器 第十節(jié) 應用舉例 第十一節(jié) 常見問題分析 上一頁第1頁/共96頁第一節(jié) 簡介 LIN是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN網絡將價格低廉的LIN收發(fā)器掛在普通串行口，再配以LIN驅動軟件就可以構成LIN節(jié)點。LIN總線為單主節(jié)點/多從節(jié)點模式，從節(jié)點無須價格較高的石英或瓷片振蕩器，物理總線為低成本的單線。典型的LIN總線應用是汽車的聯(lián)合裝配單元控制，如車門、方向盤、座椅、空調、照明燈、溫度傳感器和交流發(fā)電機等。LIN 總線是一種輔助的總線網絡，

2、在不需要CAN 總線的寬帶和多功能的場合，比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊，使用LIN總線可大大節(jié)省成本。下一頁返回第2頁/共96頁第一節(jié) 簡介 LIN 的主要特性如下： （1）低成本，基于通用UART 接口，幾乎所有單片機都具備LIN 必須的硬件： （2）極少的信號線即可實現國際標準ISO9141規(guī)定； （3）傳輸速率最高可達20Kbps; （4）單主控制其/多從設備模式，無需仲裁機制； （5）從節(jié)點不需晶振或陶瓷振蕩器就能實現自同步，節(jié)省了從設備的硬件成本； （6）保證信號傳輸的延遲時間； （7）不需要改變LIN 從節(jié)點的硬件和軟件就可以在網絡上增加節(jié)點。 （8）通常一個LIN 網絡上節(jié)

3、點數目小于12個，共有64個標志符。上一頁 下一頁返回第3頁/共96頁第一節(jié) 簡介 這種低成本的串行通訊式和相應的開發(fā)環(huán)境已經由LIN 協(xié)會制定成標準。制定LIN規(guī)范的目的是根據ISO/OSI 參考模型的數據鏈路層和物理層實現任何兩個LIN設備的互相兼容。LIN的標準化將為汽車制造商以及供應商在研發(fā)、應用、操作系統(tǒng)中降低成本。LIN協(xié)議標準目前已經歷了若干個版本如：LIN 1.2 ，LIN 1.3 ，。 LIN 標準包括傳輸協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范、開發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口。LIN在硬件和軟件上保證了網絡節(jié)點的互操作性并有可預測EMC 的功能。上一頁 下一頁返回第4頁/共96頁第一節(jié)

4、 簡介 LIN 規(guī)范包括了三個主要部分：一是LIN 協(xié)議規(guī)范部分介紹LIN 的物理層和數據鏈路層；二是LIN 配置語言描述部分介紹LIN配置語言描述部分介紹LIN 配置文件的格式，LIN配置文件用于配置整個網絡作為OEM和不同網絡節(jié)點的供應商之間的通用接口，同時可作為開發(fā)和分析工具的一個輸入；三是LIN API 部分介紹了網絡和應用程序之間的接口。 LIN 規(guī)范可以實現開發(fā)和設計工具之間的無縫連接并提高了開發(fā)的速度增強了網絡的可靠性。LIN 規(guī)范的范圍如圖10-1的虛線框部分。本書只對LIN 的協(xié)議規(guī)范進行詳細介紹，LIN 配置語言描述和API不進行詳細介紹，感興趣的讀者可以參考相關手冊。上一

5、頁 下一頁返回第5頁/共96頁第一節(jié) 簡介 雖然LIN最初的設計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)，但在工業(yè)自動化傳感器總線、大眾消費電子產品中也有著廣泛的應用市場。 LIN協(xié)議規(guī)范目的是根據ISO/OSI參考模型的數據鏈路層和物理層，實現任何兩個LIN設備的互相兼容。使用這個規(guī)范的任何設備都受到知識產權法律保護。 LIN是一個值得投資的總線通信，它不要求有CAN的帶寬和多功能性。線驅動器接收器的規(guī)范遵從ISO9141 標準，而且EMI性能有所提高。上一頁返回第6頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 LIN協(xié)議有下面特性： （1）單主機多從機組織，即沒有總線仲裁； （2）保證信號傳輸的延遲時間； （3）可選的

6、報文楨長度2、4和8字節(jié)； （4）配置的靈活性； （5）帶時間同步的多點廣播接收，從機節(jié)點無需石英或陶瓷諧振器； （6）數據校驗和的安全性和錯誤檢測； （7）檢測網絡中的故障節(jié)點； （8）使用最小成本的半導體元件小型貼片單芯片系統(tǒng)。下一頁返回第7頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 在圖10-2中，OSI參考模型的LIN 分層結構顯示如下： （1）物理層定義了信號如何在總線媒體上傳輸，本規(guī)范中定義了物理層的驅動器/接收器特性。 （2） MAC（媒體訪問控制子層）是LIN協(xié)議的核心，它管理從LLC子層接收到的報文，也管理發(fā)送到LLC子層的報文，MAC子層由故障界定這個管理實體監(jiān)控。 （3） LLC（邏輯

7、鏈路控制子層）涉及報文濾波和恢復管理的功能。上一頁 下一頁返回第8頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 1.報文 在總線上發(fā)送的信息，有長度可選的固定格式。每個報文幀都包含2、4或8字節(jié)的數據以及3字節(jié)的控制、安全信息?？偩€的通訊由單個主機控制。每個報文幀都用一個分隔信號起始，接著是一個同步場和一個標識符場，這些都由主機任務發(fā)送。從機任務則是發(fā)回數據場和校驗場（見圖10-3）。 通過主機控制單元中的從機任務，數據可以被主機控制單元發(fā)送到任何從機控制單元。相應的主機報文ID可以觸發(fā)從機-從機的通信。上一頁 下一頁返回第9頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 2.信息路由 LIN 系統(tǒng)中，節(jié)點不使用有關系統(tǒng)配置的

8、任何信息，除了單主機節(jié)點的命名。 （1）系統(tǒng)的靈活性：不需要改變任何其他從機節(jié)點的軟件或硬件，就可以在LIN網絡中添加節(jié)點。 （2）報文路由：報文的內容由識別符命名。識別符不指出的目的地，但解釋數據的含義最大的標識符數量是64，其中4個保留用于專用的通訊，譬如軟件升級或診斷。 （3）多播：由于引入了報文濾波的概念，任何數目的節(jié)點都可以同時接收報文，病同時對此報文做出反應。上一頁 下一頁返回第10頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 3.位速率 最大的波特率是20Kb/s, 它是由單線傳輸媒體的EMI 限制決定。最小的波特率是1 Kb/s,可以避免和實際設備的超時周期沖突。 為使用低成本的LIN 器件，

9、建議使用表10-1中的位速率： 4.單主機無仲裁 只有包含主機任務的控制器節(jié)點可以傳輸報文頭，一個從機任務對這個報文頭做出響應，由于沒有仲裁過程，如果多于一個從機回應，則將產生錯誤。這種情況下的錯誤界定可由用戶按照應用要求指定。上一頁 下一頁返回第11頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 5安全性 （1）錯誤檢測： 監(jiān)控，發(fā)送器比較總線“應當”的值和“現在”的值； 數據場的校驗和以256為模并取反，將MSB的進位加到LSB上； 標識符場的雙重奇偶校驗保護。 （2）錯誤檢測的性能 發(fā)送器可以檢測到所有的本地錯誤； 對整個協(xié)議的錯誤有很高的錯誤檢出率。 6.錯誤標定和恢復時間 單主機的概念中不允許進行直接

10、的錯誤標定。錯誤在本地被檢測到，并用診斷的形式請求。 上一頁 下一頁返回第12頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 7故障界定 LIN節(jié)點可以區(qū)分短時擾動和永久故障，它還能對故障做出合適的本地診斷和采取合適的行動。 8.連接 LIN網絡節(jié)點的最大數量不僅由標識符的數量限制，也由總線的物理特性限制。 建議：LIN網絡的節(jié)點數量不應超過16.否則，節(jié)點增加將減少網絡阻抗，會導致環(huán)境條件變差，禁止無錯誤的通訊。每一個增加的節(jié)點都可以減少網絡阻抗（約130k）。 網絡中總的“電”線（通訊導線）長度應少于或等于40m。 總線端電阻典型值：主機節(jié)點是1 k，從機節(jié)點是30 k。上一頁 下一頁返回第13頁/共96頁

11、第二節(jié) 基本概念 9.單通道 總線有一個傳送位的單通道。從這里數據可以獲得數據的重新同步信息。 10.物理層 物理層是一條單線，每個節(jié)點通過上拉電阻線于總線，電源從汽車電源網獲得（VBAT），和上拉電阻串聯(lián)的二極管可以防止電子控制單元（ECU）在本地電池掉電的情況下通過總線上電（圖10-4）。 信號的波形由EMI和時鐘同步的要求定義。 11.總線值 總線有兩個互補的邏輯值：“顯性”或“隱形”。相應的位值和電壓值如表10-2所示。上一頁 下一頁返回第14頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 12.應答 正確接收報文后的應答過程在LIN協(xié)議中沒有定義。主機控制單元檢查由主機任務初始化的報文和由它自己的從機

12、任務接收的報文的一致性。如果不一致，主機任務可以改變報文的進度表。 如果從機檢測到不一致，從機控制器將保持這個信息并將它用診斷信息的形式向主機控制單元請求。診斷信息可按普通報文幀的形式進行發(fā)送。 13.命令幀和擴展幀 4個8字節(jié)響應的標識符被保留用作特殊的報文幀：兩個命令幀和兩個擴展幀。上一頁 下一頁返回第15頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 兩個命令幀都包括8字節(jié)響應，可以用于從主機向從機節(jié)點（或相反）上載和下載數據。 保留兩個擴展幀標識符，用于將用戶定義的報文格式和以后的LIN格式嵌入到現在的LIN協(xié)議中，而不需要改變當前的LIN規(guī)范。 14.睡眠模式/喚醒 為了減少系統(tǒng)的功耗，LIN節(jié)點可以

13、進入沒有任何內部活動和被動總線驅動器的睡眠模式。睡眠模式時，總線呈隱性。 任何總線活動或任何總線節(jié)點的內部條件都將結束（喚醒）睡眠模式。一旦節(jié)點被內部喚醒，基于喚醒符號的過程將給主機通報這一消息，喚醒幀是一個不變的顯性位序列。 喚醒后內部的活動將重新啟動，MAC子層將等待系統(tǒng)振蕩器穩(wěn)定。從機節(jié)點則在重新參與總線通訊前等待，直到（自己）和總線活動同步（等待顯性的同步間隔）。上一頁 下一頁返回第16頁/共96頁第二節(jié) 基本概念 15.時鐘恢復和SCI同步 每個報文幀都由一個同步間隔起始，接著是同步場，這個同步場在幾倍的位定時長度中包含了5個下降沿。這個長度可以測量，而且可以用于計算從機節(jié)點內部定時

14、。 同步間隔幀將使能丟失了同步的從機節(jié)點識別同步場。 16.振蕩器容差 位定時的要求允許在有容差的從機節(jié)點上使用預設定的在片振蕩器（參看表10-3）。主機節(jié)點的時鐘由石英或陶瓷諧振器發(fā)生，而且是“頻率中心點”。上一頁返回第17頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 一、報文幀 報文傳輸是由報文幀的格式形成和控制。報文幀由主機任務向從機任務傳送同步和標識符信息，并將一個從機任務的信息傳送到所有其他從機任務。主機任務位于主機節(jié)點內部，它負責報文的進度表、發(fā)送報文頭（HEADER）.從機任務位于所有的（即主機和從機）節(jié)點中，其中一個（主機節(jié)點或從機節(jié)點）發(fā)送報文的響應（RESPONSE）. 下一頁返回第18頁

15、/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 一個報文幀（如圖10-5）是由一個主機節(jié)點發(fā)送的報文頭和一個主機或從機節(jié)點發(fā)送的響應組成。報文幀的報文頭包括一個同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）、一個同步場（SYNCH FIELD和一個標識符場。報文幀的響應（RESPONSE）則由3個到9個字節(jié)場組成：2、4或8字節(jié)的數據場（DATA FIELD）和一個校驗和場（CHECKSUM FIELD）.字節(jié)場由字節(jié)間空間分隔，報文幀的報文頭和響應是由一個幀內響應空間分隔。最小的字節(jié)間空間和幀內響應空間是0.上一頁 下一頁返回第19頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 1字節(jié)場（BYTE fileds） 字節(jié)場的格式

16、（如圖10-6）就是通常的“SCI”或”“UART”串行(8N1編碼)。每個字節(jié)場的長度10個定時（BIT TIME）.起始位（START BIT ）是一個“顯性”位，它標志著字節(jié)場的開始。接著是8個數據位，首先發(fā)送最低位，停止位（STOP BIT）是一個“隱形”位，它標志著字節(jié)場的結束。 2 .報文頭場（HEADER FILELDS） (1)同步間隔（SYNCHRONISATION BREAK）. 為了能清楚楚識別報文幀的開始，報文幀的第一個是一個同步間隔（Synch break）.同步間隔場是由主機任務發(fā)送。它使所有的從機任務與總線時鐘信號同步。上一頁 下一頁返回第20頁/共96頁第三節(jié)

17、報文傳輸 同步間隔場有兩個不同的部分（如圖10-7）。第一個部分是由一個持續(xù)TSYNBRK或更長時間（即最小是TSYNBRK，不需要很嚴格）的顯性總線電平。接著的第二部分是最少持續(xù)TSYNDEL時間的隱性電平作為同步界定符。第二個場允許用來檢測下一個同步場（SYNCHFIELD）的起始位。 最大的間隔和界定符時間沒有精確的定義，但必須符合整個報文頭THEAD_MAX 的總體時間預算。 同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）的位定時規(guī)范以及從機控制單元對此的估計值是考慮LIN網絡中允許的時鐘容差而得出的結果。 上一頁 下一頁返回第21頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 如果顯性電平持續(xù)的時間

18、比在協(xié)議中定義的普通顯性位序列（這里是0 x00場有9個顯性位）還要長，此時認為這是一個同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）.如果這個間隔超出了用從機位定時測量的間隔TSBRKTS,則從機節(jié)點將檢測到一個間隔（見表10-4）。這個“閥值”是由從機節(jié)點的最大本地時鐘頻率得楚?；诰_的本地時基，閥值TSBRKTS 被指定了兩個值。 同步間隔場（SYNCH BREAK FIELD）的顯性電平長度至少為TSYNBRK (可以更長)，這個時間是用主機位定時來測量。最小值應根據連接從機節(jié)點指定的最小本地時鐘頻率所要求的閥值而得出。上一頁 下一頁返回第22頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 （2）同

19、步場（SYNCH FIELD）.同步場包含了時鐘的同步信息，同步場的格式是“0 x55”,表現在8個位定時中有5個下降沿（即“隱形”跳變到“顯性”的邊沿）（見圖10-8）。同步的過程在本章第八節(jié)中定義。 （3）標識符場（IDENTIFIER FIELD）.標識符場定義了報文的內容和長度。其中，內容是由6個標識符位和兩個ID奇偶校驗位（ID PARITY bit ）表示，如圖10-9。標識位的第4和第5位（ID4和ID5）定義了報文的數據場數量NDATA(見表10-5)。這將把64個標識符分成4個小組，每組16個標識符，這些標識符分別 有2、4和8個數據場。上一頁 下一頁返回第23頁/共96頁第

20、三節(jié) 報文傳輸 3.響應場（RESPONSE FIELD） 根據應用，如果信息和控制單元無關，則報文的響應場（數據、校驗和）可以不需要處理，如不知道或錯誤的標識符。在這種情況下，校驗和的計算可以忽略（參見第十一節(jié)）。 （1）數據場（DATA FIELD）.數據場通過報文幀傳輸，由多個8位數據的字節(jié)場組成。傳輸由LSB開始（如圖10-10）。 （2） 校驗和場（CHECKSUM FIELD）. 校驗和場是數據場所有字節(jié)的和的反碼，如圖10-11所示。校驗和按“帶進位加”(ADDC)方式計算，每個進位都被加到本次結果的最低位（LSB）.這就保證了數據字節(jié)的可靠性。所有數據字節(jié)的和的補碼與校驗和字節(jié)

21、和必須是“0 xFF”.上一頁 下一頁返回第24頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 二、保留的標識符 1、命令幀標識符（Command frame indentifier） 保留的兩個命令幀標識符用于主機向所有總線成元服務廣播普通命令請求。它的幀結構和普通的8位報文幀（見圖10-12）相同，只由保留的標識符來區(qū)別。 “0 x3C”ID場=0 x3C;ID0,1,6,7=0;ID2,3,4,5=1 是一個主機請求幀，和 “0 x3D”ID場=0 x7D;ID1,7=0;ID 0,2,3,4,5,6=1 是一個從機響幀。上一頁 下一頁返回第25頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 標識符“0 x3C”是一個“主

22、機請求幀”（MasterReq）,它可以從主機向從機節(jié)點發(fā)送命令和數據。標識符“0 x3D”是一個 “從機響應幀”（SlaveResp）,它觸發(fā)一個從機節(jié)點（由一個優(yōu)先的下載幀編址）向主機節(jié)點發(fā)送數據。 保留第一個數據場為0 x000 x7F的命令幀，其用法由LIN協(xié)會定義。用戶可以分配剩下的命令幀。 命令幀的第一個數據字節(jié)：D7位=0保留使用；D7位=1自由使用。上一頁 下一頁返回第26頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 2.睡眠模式命令 睡眠模式命令用于將睡眠模式廣播到所有的總線節(jié)點。在完成這個報文后，一直到總線上出現喚醒信號結束睡眠模式前，將沒有總線活動。睡眠模式命令是第一個數據字節(jié)0 x00

23、的下載命令。 3.擴展幀標識符 保留的兩個擴展幀標識符允許在不改變現有LIN規(guī)范的情況下，在LIN協(xié)議中嵌入用戶定義的報文格式或以后的LIN格式。這就保證了LIN從機可以向上兼容以后的LIN協(xié)議修訂辦。上一頁 下一頁返回第27頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 擴展幀用保留的標識符場區(qū)別： “0 x3E” ID場=0XFE; ID1,2,3,4,5,6,7=1 是用戶定義的擴展幀，和 “0 x3F” ID場=0 xBF; ID6=0; ID0,1,2,3,4,5, 7=1 是以后的LIN 擴展幀。 標識符“0 x3E”(標識符場=“0Xfe”)表示一個用戶定義的擴展幀，它可以被自由使用。標識符“0

24、x3F”(標識符場=“0XBE”)直接保留給以后的LIN (和CAN 協(xié)議中的標準幀切換到擴展幀相比較)擴展版本，現在還不能使用。 標識符后面可以跟隨任意數量的LIN 字節(jié)場（見圖10-13）。這里沒有定義幀的長度、通訊概念（甚至可以 是多主機）和數據內容。ID場的長度編碼對這兩個幀不起作用。 從機接收擴展幀標識符，但如果不使用它的內容，則必須忽略所有的后續(xù)LIN字節(jié)區(qū)直到接收到下一個同步間隔（SYNCH BREAK）上一頁 下一頁返回第28頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 三、報文幀的長度和總線睡眠檢測 報文幀用一個同步間隔場作為起始，用校驗和場作為結束。報文幀中的字節(jié)場用字節(jié)間空間和幀內響應空

25、間分隔。字節(jié)間空間和幀內響應空間的長度沒有定義，只限制了整個報文幀的長度。最小的幀長度TFRAME_MIN是傳輸一個幀所需要的最小時間（字節(jié)間空間和幀間響應空間是0）。最大的幀長度TFRAME_MAX 是允許傳輸一個幀的最大時間。時間值如表10-6所示。它們由數據場字節(jié)NDATA的數量決定，并不包括系統(tǒng)固有的（如物理上）信號延時。 如果從機檢測到總線在TTIME_OUT中沒有活動，它會假設總線處于睡眠模式。這也可能是由于睡眠報文被破壞。上一頁 下一頁返回第29頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 四、喚醒信號 總線的睡眠模式可以通過任何節(jié)點發(fā)生一個喚醒信號來中。喚醒信號可以通過任何從機任務發(fā)送，但只有

26、總線以前處于睡眠模式且節(jié)點內部請求被掛起時才有效。 喚醒信號是字符“0 x80”.當從機不和主機節(jié)點同步時，信號可以比精確的時鐘源信號拉長15%或縮短15%。主機可以檢測到字符“0 x80”,并作為一個有效的數據字節(jié)， “0Xc0”、“0 x80”或0 x00”都可以。第一個場由TWUSIG的顯性位序列給出，即8個顯性位（包括起始位）。接著的第二個場是持續(xù)了至少TWUDEL 的隱性喚醒界定符，即至少4個位定時（包括停止位和一個隱性暫停位）如圖10-14所示。上一頁 下一頁返回第30頁/共96頁第三節(jié) 報文傳輸 在喚醒信號發(fā)送到總線上后，所有的節(jié)點都運行啟動過程，并等待主機任務發(fā)送一個同步間隔和

27、同步場。如果在喚醒信號超時（TIME-OUT AFTER WAKEUP SIGNAL）時間內沒有檢測到同步場，請求第一個喚醒信號的節(jié)點將再一次發(fā)送一個新的喚醒信號，但這種情況將不超過3次，然后喚醒信號的傳輸將被3個間隔超市(TIMEOUT AFTER THREE BREAKS )掛起，見表10-7和第十一節(jié)。只有內部喚醒請求掛起的節(jié)點才允許重新發(fā)送喚醒信號，在3個間隔超時后再重新發(fā)送3個喚醒信號，此后就可以決定是否要停止重新發(fā)送。 如果沒有其他的節(jié)點，位定時Tbit 參照主機節(jié)點的SCI 波特率見本章第九節(jié)。上一頁返回第31頁/共96頁第四節(jié) 報文濾波及確認 一 、報文濾波 報文濾波是基于整個

28、標識符。必須通過網絡配置來確認：每一個從機任務對應一個傳送標識符。 二、報文確認 如果直到幀的結尾都沒有檢測到錯誤，這個報文對發(fā)送器和接收器都有效。 如果報文發(fā)生錯誤，則主機和從機任務都認為報文沒有發(fā)送。 注意：主機和從機任務在發(fā)送和接收到一個錯誤報文時所采取的行動并沒有在協(xié)議規(guī)范中定義。像主機重新發(fā)送或從機的后退操作都由應用的要求來決定，而且要在應用層中說明。 在總線上傳送的事件信息也可能丟失，而且這個丟失不能被檢測到。 返回第32頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理 一、錯誤檢測 這里共定義了5個不同的報文錯誤類型。產生錯誤的原因見第十一節(jié)。 1.位錯誤 向總線發(fā)送一個位的單元同時也在監(jiān)控總

29、線。當監(jiān)控到的位的值和發(fā)送的位的值不同時，則在這個位定時檢測到一個位錯誤。 2.校驗和錯誤 所有數據字節(jié)的和的補碼與校驗和字節(jié)之和不是“0 xFF”時，則檢測到一個校驗和錯誤（見本章第三節(jié)中校驗和場）。下一頁返回第33頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理3.標識符奇偶錯誤標識符的奇偶錯誤（即錯誤的標識符）不會被標出。通常，LIN 從機節(jié)點不能區(qū)分一個未知但有效的標識符和一個錯誤的標識符。然而，所有的從機節(jié)點都能區(qū)分ID場中8位都已知的標識符和一個已知但錯誤的標識符。4.從機不響應錯誤如果任何從機任務在發(fā)送SYNCH 和標識符場時，在最大長度時間 TFRAME_MAX(見本章第三節(jié))中沒有完成報文

30、幀的發(fā)送，則產生一個不響應錯誤。上一頁 下一頁返回第34頁/共96頁第五節(jié) 錯誤和異常處理5.同步場不一致錯誤當從機檢測到同步場的邊沿在給出的容差外，則檢測到一個同步場不一致的錯誤（見節(jié)）。6.沒有總線活動如果在接收到最后一個有效信息后，在TTIMEOUT (見本章第三節(jié))的時間內沒有檢測到有效的同步間隔場或字節(jié)場，則檢測到一個沒有總線活動條件。二、錯誤標定LIN協(xié)議不標定檢測到的錯誤。錯誤由每個總線節(jié)點標記而且可以被本章第六節(jié)中“錯誤標定”所描述的故障界定過程訪問。上一頁返回第35頁/共96頁第六節(jié) 故障界定 故障界定的概念主要定位與使主機節(jié)點可以處理盡量多的錯誤檢測、錯誤恢復和診斷。故障界

31、定主要基于系統(tǒng)的要求，它除了一些很小的特征外都不是LIN 協(xié)議的一部分?？赡艿腻e誤原因及故障界定過程請參看第十一節(jié)。 1.主機控制單元 主機控制單元要檢測下面的錯誤狀況： （1）主機任務發(fā)送：當回讀自己的發(fā)送時，在同步或標識符字節(jié)檢測到一個位錯誤或標識符奇偶錯誤。 （2）主機控制單元中的從機任務接收：當從總線期望或讀一個數據時，檢測到一個從機不響應錯誤或校驗和錯誤。下一頁返回第36頁/共96頁第六節(jié) 故障界定2.從機控制單元任何從機控制單元要檢測以下的錯誤情況：（1）從機任務發(fā)送：當回讀自己的發(fā)送時，在數據或校驗和場有位錯誤。（2）從機任務接收：當從總線讀值時，檢測到一個標識符奇偶錯誤和一個校

32、驗和錯誤。當從總線上讀值時，在會檢測到一個從機不響應錯誤當一個從機期望從另外一個從機（由標識符決定）接收報文，但在報文幀的最大長度TFRAME_MAX(見表10-5)的時間內總線上沒有有效的報文，則產生錯誤，而且這個錯誤類型會被檢測到。但當從機不準備接收報文（由標識符決定），它就不需要檢測到這個錯誤。當在給出的容差（見本章第十節(jié)）中沒有檢測到同步場的邊沿，則檢測到一個同步字節(jié)不一致錯誤。上一頁返回第37頁/共96頁第七節(jié) 振蕩器容差 在片時鐘發(fā)生器使用內部校準時，可以使頻率容差比15%更好。這個精度足以在報文流中檢測到同步間隔如表10-3所示。接著，使用同步場的精細校準可以確保適當地接收和發(fā)送

33、報文。在考慮操作中的溫度影響以及電壓飄逸的情況下，在片振蕩器要在其余報文中保持穩(wěn)定。返回第38頁/共96頁第八節(jié) 位定時要求和同步過程 一、位定時要求 如果沒有其他情況，本文檔中的所有位時間都參考主機節(jié)點的位定時。 二、同步過程 同步場的模式是“0 x55”,同步過程是基于模式下降沿之間的時間量度。下降沿在2、4、6和8位時間有效，可以簡單地計算基本位時間Tbit，如圖10-15所示。 建議測量起始位和第7位下降沿之間的時間，并將得到的值除8（即將二進制的定時器值向LSB右移3位），將最低位四舍五入，校正即得到結果。返回第39頁/共96頁第九節(jié) 總線驅動器/接收器 一、總體配置 總線驅動器/接

34、收器是一個ISO9141標準的增強設備。它包括雙向LIN 總線，這個雙向總線連接每個節(jié)點的驅動器/接收器，并通過一個終端電阻和一個二極管連接到電池節(jié)點的正極VBAT（見圖10-16）。二極管可以在“丟失電池”（掉電）的情況下，阻止ECU從總線不受控制的上電。 注意：LIN 規(guī)范ECU 的外部電氣連接電壓作為參考電壓，而不是將ECU 內部電壓作為參考電壓。當設計LIN 的收發(fā)器電路時，特別要考慮二極管的反向極性寄生電壓降。下一頁返回第40頁/共96頁第九節(jié) 總線驅動器/接收器 二、信號規(guī)范 LIN 物理層的電氣直流參數和端電阻值分別見表10-8和表10-9. 注意：由于在一個集成的電阻、二極管網

35、絡中沒有寄生的電流通路。所以要在總線和ECU 內部電壓（Vsup）之間形成一條寄生電流通道（圖10-17）。如通過ESD 元件。 LIN 物理層的電氣AC交流參數見表10-10，定時參數見圖10-18中定義。上一頁 下一頁返回第41頁/共96頁第九節(jié) 總線驅動器/接收器 三、線的特性 總線信號上升和下降的最大旋轉率實際上由典型總線收發(fā)器控制的旋轉率限制。上升信號的最小旋轉率由RC 時間常數給定。因此，總線的電容應保持非常低，使波形大的非對稱性。主機模塊選擇的電容要比從機模塊大，這樣可以作為不同數量的節(jié)點網絡變量的：“緩沖器”。整個總線的電容CBUS 可以用下式算出： CBUS=CMASTER+

36、n *CSLAVE +CLINE* LENBUS (10-3) 表10-11 給出線的特性和參數。上一頁 下一頁返回第42頁/共96頁第九節(jié) 總線驅動器/接收器 四、ES/EMI 的符合條件 半導體物理層設備必須遵守IEC1000-4-2:1995的要求，保護不受人體放電損壞最小的放電電壓級是2000V. 注意：在ECU連接器的汽車應用中，要求的ESD 電壓級可達8000V.上一頁返回第43頁/共96頁第十節(jié) 應用舉例 典型的LIN 總線應用是汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門、方向盤、座椅、空調、照明燈、溫度傳感器、交流發(fā)電機等、對于這些成本比較敏感的單元，LIN 可以使那些機械元件，如只能傳感器、

37、制動器或光敏器件得到較廣泛的使用。這些元件可以很容易的連接到汽車網絡中，并得到十分方便的維護和服務。在LIN 現實的系統(tǒng)中，通常將模擬信號量用數字信號量所替換，這將十總線性能優(yōu)化。 在一下的汽車電子控制系統(tǒng)中使用LIN來實現，將得到非常完美的效果。 車頂：溫度傳感器、光敏傳感器、信號燈控制和汽車頂篷。 車門:車窗玻璃、中樞鎖、車窗玻璃開關和吊窗提手。下一頁返回第44頁/共96頁第十節(jié) 應用舉例 車頭：傳感器和小電機。 方向盤：方向控制開關、擋風玻璃上的擦拭裝置、方向燈、無線電、空調、座椅、座椅控制電機和轉速傳感器。 盡管LIN最初的設計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)但LIN也可廣泛應用于工業(yè)自動化

38、傳感器總線、大眾消費電子產品中。 圖10-19是PHILIPS 半導體公司基于CAN/LIN 總線提出的汽車車身網絡層解決方案。從圖中可以看到。藍色較粗線代表CAN 總線，它連接了傳動裝置控制單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元等。紅色較細線代表LIN 總線，由LIN 總線構成的LIN 網絡作為CAN 網絡的輔助網絡，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設備。上一頁返回第45頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 一、報文序列的舉例 1周期性的報文傳輸 總線上通常的報文傳輸如下所示： 它可以預知最差情況的定時。下一頁返回第46頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 2.總線喚醒過程

39、在睡眠模式中，沒有總線活動。任何從機節(jié)點可以發(fā)送一個喚醒信號中止睡眠模式。在普通的情況下，主機節(jié)點會用一個同步間隔啟動報文的發(fā)送:上一頁 下一頁返回第47頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 如果主機節(jié)點沒有響應，從機將最多再發(fā)送2次喚醒信號。然后，喚醒嘗試將在某段時間內掛起，直到它恢復：上一頁 下一頁返回第48頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 二、ID場有效值表 ID 均有效值如表10-12所示。 三、校驗和計算舉例 假設報文幀有4個字節(jié)，則由：Data0=0 x4A; Datal=0 x55; Data2=0 x93; Data3=0Xe5, 如表10-13檢驗和計算。 得出：校驗和是0

40、x19；校驗字節(jié)是0 xE6,是校驗和取反。 接收的節(jié)點可以使用相同的加法機制檢查數據和校驗字節(jié)的一致性。校驗和與校驗字節(jié)之和必須等于0Xff.上一頁 下一頁返回第49頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 四、報文錯誤的原因 下面的錯誤機制可以導致報文的損壞： 1.接地電壓的本地擾動 接收器的本地接地電壓比發(fā)送器低，因此接收節(jié)點將顯性的總線電平（邏輯電平是“0”）認為是隱性（邏輯電平是“1”）或無效。輸入信號的電平比顯性信號電平的有效范圍高。產生地電壓偏移的原因有多種。如在對地連接的寄生電阻上留過很傲的負載電流等。 通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。上一頁 下一頁返回第50頁/共96頁

41、第十一節(jié) 常見問題分析2.電源電壓的本地擾動接收器的本地電源電壓比發(fā)送器的高，因此接收節(jié)點將隱性的總線電平（邏輯電平是“1”）認為是顯性（邏輯電平是“0”）或無效。輸入信號的電平比隱性電平的有效范圍低。本地電壓上升的原因有多種，如內部電子電壓的二極管-電容電壓緩沖等。如果網絡中有電壓降，電容會暫時保持接收器內部電源電壓，因而比發(fā)送器內部電壓電壓高。通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。3.總線信號的總體電子擾動總線上的電壓可以被如電磁干涉等因素擾動，此時的邏輯總線值是不正確的?？梢酝ㄟ^發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平檢測這個擾動。上一頁 下一頁返回第51頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析 4.不同步

42、時基 如果從節(jié)點和主機節(jié)點的時基有顯著的偏離，則在定義的位定時窗口中不會采樣輸入的數據位或發(fā)送輸出的數據位。 通過發(fā)送節(jié)點監(jiān)視總線電平將無法檢測這個擾動。發(fā)送的從機將正確接收收到自己的報文，但主機或其他從機將接收到用“錯誤的頻率”。發(fā)送的不正確報文。 五、故障界定的建議 特殊的故障界定并不是LIN協(xié)議規(guī)范的一部分。在執(zhí)行故障界定時，建議使用下面的過程：上一頁 下一頁返回第52頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析1.主機控制單元（1）主機任務發(fā)送：在回讀自己的發(fā)送可以檢測到同步字節(jié)或標識符字節(jié)的位錯誤。主機控制單元通過增加主機發(fā)送錯誤計數器（MasterTransmitErrorCounter）來

43、保存任何發(fā)送錯誤的軌跡。當發(fā)送同步或標識符場被本地損壞時，計數器每次都加8.當兩個場回讀都正確時，計數器每次都減1（不低于0）。如果計數器的值超過C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD(假設總線上有重大的擾動)，應用層將執(zhí)行錯誤處理過程。（2）在主機控制單元中的從機任務發(fā)送：在回讀自己的發(fā)送時可以檢測到數據場或校驗和場的位錯誤。上一頁 下一頁返回第53頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析（3）在主機控制單元中的從機任務接收。當從總線上讀或等待一個數據時，可以檢測到從機不響應錯誤或校驗和錯誤。主機控制單元通過增加網絡中每個可能的從機節(jié)點所提供的主機接收錯誤計數器（Mas

44、ter Receive Error Counter）來保存任何傳輸錯誤的軌跡。當沒有接收到有效的數據場或校驗和場，計數器每次都加8.當兩個場都正確接收時，計數器每次都減1（不低于0），故障定的錯誤變量如表10-14所示。如果計算器的值超過C_MASTER_TRANSMIT_ERROR-THRESHOLD（假設連接的從機節(jié)點不正常工作），應用層將執(zhí)行錯誤處理過程。上一頁 下一頁返回第54頁/共96頁第十一節(jié) 常見問題分析2.機控制單元（1）從機任務發(fā)送。當回讀自己的傳輸時可以檢測到數據場和校驗和場的位錯誤。（2）從機任務接收。從總線上讀值可檢測校驗和錯誤。如果檢出和錯誤，從機將錯誤計數器加8，并假設如果這是僅由特殊節(jié)點（可被主機檢測到）產生的一個報文，則其他的發(fā)送節(jié)點損壞。如果所有的報文看起來都像是損壞，則假設它自己的接收器電路有錯誤。如果正確接收到報文，錯誤計數器每次都減1.如果