LIN入门

Transcription

1 概要 本资料面向 LIN 总线初学者, 对什么是 LIN,LIN 的特征, 物理层 协议层及应用层相关规定进行说明 本资料主要是针对 LIN2.1 讲解 使用注意事项 本资料对 LIN 协会所提出的 LIN 总线的概要及协议进行了归纳, 可作为实际应用的参考资料, 对于具有 LIN 功能的产品不负任何责任 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 1 of 76

2 目录 概要... 1 使用注意事项 LIN 是什么? LIN 子网 (Cluster) 与节点 (Node) 主 / 从机节点与主 / 从机任务 LIN 的特点 LIN 协议层 帧的结构 同步间隔段 (Break Field) 同步段 (Sync Byte Field) 受保护 ID 段 (Protected Identifier Field) 数据段 (Data Field) 校验和段 (Checksum Field) 帧传输时间的计算 帧在总线上的传输波形 帧的类型 无条件帧 (Unconditional Frame) 事件触发帧 (Event Triggered Frame) 偶发帧 (Sporadic Frame) 诊断帧 (Diagnostic Frame) 保留帧 (Reserved Frame) 进度表 (Schedule) 状态机 (State Machine) 实现 主机任务的状态机 从机任务的状态机 网络管理 唤醒 休眠 状态管理 网络报告 节点内部报告 帧收发的硬件实现 组成 LIN 的硬件特点 协议控制器 实现方案 总线收发器 实现方案 LIN 总线 时钟源 EMI 及其控制 设计电路时的注意事项 工作环境对时钟的影响 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 2 of 76

3 4.8.2 端接阻抗和总线负载 ESD 防护 兼容性 参考资料 信号处理 配置 识别和诊断 传输层 PDU 结构 传输层通信 LIN 应用层 概述 信号处理功能 配置功能 识别功能 诊断功能 参考资料 LIN 的 API 什么是 API? LIN 的 API 核心 API 传输层 API 配置与识别 API 注意事项 兼容性 开发工具 API 使用示例 从机节点初始化 从机节点主程序 参考资料 工作流 节点性能文件 节点性能文件举例说明 LIN 描述文件 LIN 描述文件举例说明 公司主页和咨询窗口...75 修订记录 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 3 of 76

4 1. LIN 是什么? LIN 是 Local Interconnect Network 的缩写, 是基于 UART/SCI(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter / Serial Communication Interface, 通用异步收发器 / 串行通信接口 ) 的低成本串行通信协议 可用于汽车 家电 办公设备等多种领域 本文主要针对 LIN 在分布式的汽车电子网络系统中的应用 1996 年,Volvo 和 Volcano 通讯 (VCT) 为 Volvo S80 系列开发了一种基于 UART/SCI 的协议, 即 Volcano Lite 1997 年,Motorola 与 Volvo 和 VCT 合作, 帮助它们改进 Volcano Lite 协议以满足各种不同需求 ( 比如无需晶振的从机设备自动同步 ), 并制定可以支持各种半导体产品的开放标准 1998 年 12 月,Audi BMW Daimler Chrysler 和 Volkswagen 也加入进来, 由此形成了 LIN 协会 ( 开发 LIN 标准的目的在于适应分层次车内网络在低端 ( 速度和可靠性要求不高 低成本的场合 ) 的需求 LIN 经历了几个版本的发布和更新, 如表 1.1 所示 发布时间 版本 1999/ 版发布 2000/ 版发布 2000/ 版发布 表 1.1 LIN 协议历史 2002/ 版发布, 主要对物理层进行修改, 提高了节点之间的兼容性 2003/ 版发布, 支持配置和诊断的标准化, 规定了节点性能文件等 2006/ 版发布, 澄清了部分内容, 修正了配置部分, 将传输层和诊断部分独立成章 图 1.1 为 LIN 在汽车中的应用, 主要用于车身系统 图 1.1 LIN 在汽车中的应用 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 4 of 76

5 1.1 LIN 子网 (Cluster) 与节点 (Node) 图 1.2 LIN 的典型应用示例 图 1.2 为一典型的车载 LIN 通信子网 ( 注 1), 黄色方块为 LIN 的从机节点, 蓝色方块为 LIN 的主机节点, 一个节点即一个 LIN 接口 ( 注 2) LIN 网络与主干线 CAN(Controller Area Network, 控制器局域网 ) 总线相连时, 需要加入 CAN-LIN 网关, 一般由主机节点来充当 LIN 与上层网络相连时的示意图参照图 1.3 注 :1. 由于 LIN 网络在汽车中一般不独立存在, 经常与上层网络 ( 如 CAN) 相连, 因此子网的概念是相对于上层网络而言 在不强调与上层网络相连的情况下, 后面也称作 LIN 网络 2. 一个节点不一定对应一个 ECU(Electronic Control Unit, 电子控制单元 ), 因为一个 ECU 可能提供多个 LIN 接口, 并且这些接口可能连接到不同的 LIN 通信子网中 CAN 总线 CAN-LIN 网关 ( 一般由主机节点充当 ) LIN 总线 从机节点 1 从机节点 2 从机节点 3 节点可以抽象为如图 1.4 所示 图 1.3 LIN 与上层网络连接示意图 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 5 of 76

6 API 协议层 物理层 节点应用程序 传输层帧处理 LIN 总线 信号处理 图 1.4 LIN 节点的构成 节点应用层向下层传输信号和消息 信号和消息位于帧中的数据段, 是节点向其他节点传达的实质信息 它们之间的区别在于信号封装于信号携带帧 ( 帧 ID 范围在 0x00~0x3B 之间, 参照 节表 3.1) 中, 用于在运行状态传递上层发生的事件, 如温度传感器的测量结果等 消息封装于诊断帧 ( 帧 ID 为 0x3C 或 0x3D, 参照 节表 3.1) 中, 是有固定格式 最大长度不超过 4095 字节的信息, 例如第 5 章介绍的服务请求 应用程序通过信号处理实现信号的传递, 通过传输层实现消息的传递 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 6 of 76

7 1.2 主 / 从机节点与主 / 从机任务 LIN 的拓扑结构为单线总线, 应用了单一主机多从机的概念 总线电平为 12V, 传输位速率 (Bitrate) 最高为 20kbps 由于物理层限制, 一个 LIN 网络最多可以连接 16 个节点, 典型应用一般都在 12 个节点以下, 主机节点有且只有一个, 从机节点有 1 到 15 个 主机节点 (Master Node) 包含主机任务 (Master Task) 和从机任务 (Slave Task), 从机节点 (Slave Node) 只包含从机任务, 如图 1.5 所示 主机节点 从机节点 从机节点 从机节点 主机任务 从机任务 从机任务 从机任务 从机任务 1~15 个从机节点 图 1.5 LIN 总线拓扑图 主机任务负责 : (1) 调度总线上帧的传输次序 ; (2) 监测数据, 处理错误 ; (3) 作为标准时钟参考 ; (4) 接收从机节点发出的总线唤醒命令 从机任务不能够主动发送数据, 需要接收主机发送的帧头 ( 帧的起始部分, 参照 3.1 节的图 3.1), 根据帧头所包含的信息 ( 这里指帧 ID, 详细内容参照 节 ) 判断 : (1) 发送应答 ( 帧中除帧头外剩下的部分, 参照 3.1 节的图 3.1); (2) 接收应答 ; (3) 既不接收也不发送应答 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 7 of 76

8 2. LIN 的特点 LIN 具有以下特点 : (1) 网络由一个主机节点和多个从机节点构成 (2) 使用 LIN 可以大幅度的削减成本, 表现在以下方面 : 开放型规范 : 规范可以免费从官方网站获得 硬件成本削减 : 基于普通 UART/SCI 接口的低成本硬件实现, 无需单独的硬件模块支持 ; 从机节点无需高精度时钟就可以完成自同步 ; 总线为一根单线电缆 装配成本削减 :LIN 采用了工作流 (Work Flow) 和现成节点 (Off-the-shelf Node) 的概念, 将网络装配标准化, 并可通过 LIN 传输层进行再配置 缩短软件开发周期 :LIN 协议将 API(Application Programming Interface, 应用编程接口 ) 标准化 (3) 信号传输具有确定性, 传播时间可以提前计算出, 参照 节 (4) LIN 具有可预测的 EMC(ElectroMagnetic Compatibility, 电磁兼容性 ) 性能, 参照 4.7 节 为了限制 EMI(ElectroMagnetic Interference, 电磁干扰 ) 强度,LIN 协议规定最大位速率为 20kbps (5) LIN 提供信号处理 配置 识别和诊断四项功能, 参照 节的图 5.2 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 8 of 76

9 3. LIN 协议层 本章内容介绍了帧 进度表 主 / 从机的状态机实现 LIN 网络的休眠 (Sleep)/ 唤醒 (Wakeup) 和状态管理等, 对应着 LIN 规范的以下部分 : LIN Protocol Specification 3.1 帧的结构 帧 (Frame) 包含帧头 (Header) 和应答 (Response) 两部分 主机任务负责发送帧头 ; 从机任务接收帧头并对帧头所包含信息进行解析, 然后决定是发送应答, 还是接收应答, 还是不作任何反应 帧在总线上的传输如图 3.1 所示 主机任务 帧头 帧头 从机任务 1 应答 从机任务 2 应答 一帧 另一帧 图 3.1 帧在总线上的传输帧头包括同步间隔段 同步段以及 PID(Protected Identifier, 受保护 ID) 段, 应答包括数据段和校验和段, 如图 3.2 所示, 其中值 0 为显性电平 (Dominant), 值 1 为隐性电平 (Recessive), 总线上实行 线 - 与 : 当总线上有大于等于一个节点发送显性电平时, 总线呈显性电平 ; 所有的节点都发送隐性电平或不发送信息 ( 不发送任何信息时总线默认呈隐性电平 ) 时, 总线才呈现隐性电平, 即显性电平起主导作用 图中帧间隔为帧之间的间隔 ; 应答间隔为帧头和应答之间的间隔 ; 字节间间隔包括同步段和受保护 ID 段之间的间隔 数据段各字节间之间的间隔以及数据段最后一个字节和校验和段之间的间隔 下面对帧头和应答的各部分进行详细说明 13 位受保护 ID 数据 1... 数据 i (i 8) 校验和 同步间隔段同步段受保护 ID 段数据段校验和段帧头应答 显性或隐性位 帧间隔 (Inter-frame Space) 应答间隔 (Response Space) 字节间间隔 ( 包括数据段各字节间 ) (Inter-byte Space) 图 3.2 帧的结构 同步间隔段 (Break Field) 同步间隔段由同步间隔 (Break) 和同步间隔段间隔符 (Break Delimiter) 构成, 如图 3.3 所示 同步间隔是至少 ( 注 1) 持续 13 位 ( 以主机节点的位速率为准 ) 的显性电平, 由于帧中的所有间隔或总线空闲时都应保持隐性电平, 并且帧中的任何其它字段都不会发出大于 9 位的显性电平, 因此同步间隔可以标志一个帧的开始 同步间隔段的间隔符是至少持续 1 位的隐性电平 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 9 of 76

10 同步间隔 13 位显性电平 同步间隔段间隔符 图 3.3 同步间隔段 从机任务接收帧头的同步间隔段时, 以该从机任务所在节点的位速率为准, 当检测总线上出现持续 11 位 ( 注 2) 的显性电平时, 认为是帧的开始 当从机节点使用精度较高的时钟时, 识别阈值可以选择 9.5 位 ( 注 3) 协议没有规定同步间隔段的发送和检测方法 注 :1. 发送显性电平的下限为 13 位, 上限应保证帧的最大传输时间 T Header_Maximum ( 参照 节 ) 在规定范围之内 2. 参照 4.6 节的表 4.3, 当从机节点选择的时钟 ( 精度不高的时钟 ) 在容限范围内 (±14%) 时,( ) / 13 = 14%, 即是说当处于最差情况下 ( 时钟相差 14%) 时, 从机任务按照自身时钟测量的主机节点发送的 13 位显性电平不会低于 位, 若识别阈值高于 位, 那么当选用 14% 的时钟时, 就会出现主机发送同步间隔, 而从机检测不到的情形 由于在除同步间隔段以外, 帧中任何其余部分都不会发送超过 9 位的显性电平 ( 可以参照本章后面几节的内容 ),( ) / 9 = 14%, 即是说判断阈值必须大于 位, 否则可能把帧中其余部分误判作为同步间隔段 综上, 识别阈值为 11 位显性电平 3. 参照 4.6 节的表 4.3, 当从机节点选择的时钟 ( 精度较高的时钟 ) 在容限范围内 (±1. 5%) 时, 按照上面注 2 的计算, 识别阈值应在 位 ( 由 ( ) / 9 = 1.5% 计算而来 ) 到 位 ( 由 ( ) / 13 = 1.5% 计算而来 ) 之间 具体设定阈值会随着所选时钟的精度, 取值范围在 位到 位之间浮动 同步段 (Sync Byte Field) 在介绍同步段之前, 首先介绍一下字节域 (Byte Field) 的概念, 字节域包括 1 位起始位 (Start Bit, 显性 ) + 8 位数据位 + 1 位停止位 (Stop Bit, 隐性 ), 是一种标准 UART 数据传输格式, 如图 3.4 所示 在 LIN 的一帧当中, 除了上一节讲述的同步间隔段, 后面的各段都是通过字节域的格式传输的 在 LIN 帧中, 数据传输都是先发送 LSB(Least Significant Bit, 最低有效位 ), 最后发送 MSB(Most Significant Bit, 最高有效位 ) 起始位 L S B 第 0 位 M S B 第 7 位 停止位 字节域 显性或隐性位 图 3.4 字节域 LIN 同步以下降沿为判断标志, 采用字节 0x55( 转换为二进制为 b) 同步段的字节域如图 3.5 所示 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 10 of 76

11 起始位 L S B 第 0 位 M S B 第 7 位 停止位 同步段 图 3.5 同步段 从机节点可以不采用精度高的时钟, 而采用片上振荡器等精度和成本相对较低的时钟, 由此带来的与主机节点时钟产生的偏差, 需要通过同步段进行调整, 调整的结果是使从机节点数据的位速率与主机节点一致 同步段用于同步的基准时钟为主机节点的时钟 从机节点通过接收主机节点发出的同步段, 计算出主机节点位速率, 根据计算结果对自身的位速率重新作调整 计算公式如下 : 1 位时间 = 第 7 位的下降沿时刻 - 起始位的下降沿时刻 8 通过计算, 可以得到主机节点实际传输 1 位所用的时间, 即位速率 受保护 ID 段 (Protected Identifier Field) 受保护 ID 段的前 6 位叫作帧 ID(Frame ID), 加上两个奇偶校验位后称作受保护 ID 如图 3.6 所示 起始位 帧 ID ID 0 帧 ID ID 1 帧 ID ID 2 帧 ID ID 3 帧 ID ID 4 帧 ID ID 5 校验位 P 0 校验位 P 1 停止位 受保护 ID 段 显性或隐性位 图 3.6 受保护 ID 段 帧 ID 的范围在 0x00~0x3F 之间, 共 64 个 帧 ID 标识了帧的类别和目的地 从机任务对于帧头作出的反应 ( 接收 / 发送 / 忽略应答部分 ) 都是依据帧 ID 判断的 如果帧 ID 传输错误, 将会导致信号无法正确到达目的地, 因此引入奇偶校验位 校验公式如下, 其中 代表 异或 运算, 代表 取非 运算 P0 = ID0 ID1 ID2 ID4 P1 = (ID1 ID3 ID4 ID5) 由公式可以看出,PID 不会出现全 0 或全 1 的情况, 因此, 如果从机节点收到了 0xFF 或 0x00, 可判断为传输错误 依据帧 ID 不同将帧进行分类, 如表 3.1 所示, 对各种类型的详细说明参照 3.2 节 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 11 of 76

12 表 3.1 帧的类型 帧的类型 帧 ID 无条件帧 信号携带帧 事件触发帧 0x00 ~ 0x3B 偶发帧 诊断帧 主机请求帧从机应答帧 ( 注 1) 0x3C 0x3D 保留帧 0x3E,0x3F 注 :1. 从机应答帧是一个完整的帧, 与帧结构中的 应答 ( 帧的一部分 ) 不同, 注意区别 数据段 (Data Field) 节点发送的数据位于数据段, 包含 1 到 8 个字节 ( 注 1), 先发送编号最低的字节 DATA1, 编号依次增加, 如图 3.7 所示 数据段包含了两种数据类型, 信号 (Signal) 和诊断消息 (Diagnostic messages) 信号 (Signal) 由信号携带帧传递, 一个帧 ID 对应的数据段可能包含一个或多个信号 信号更新时要保证其完整性, 不能只更新一部分 一个信号通常由一个固定的节点发出, 此节点称为该信号的发布节点 (Publisher); 其余的一个或多个节点接收, 它们称为信号的收听节点 (Subscriber)( 注 2) 诊断消息 (Diagnostic message) 由诊断帧传递, 对消息内容的解析由数据自身和节点状态决定 数据段 1~8 个字节数据 (i = 1 ~ 8) 数据段第 1 字节 数据段第 i 字节 起始位 L S B 第 0 位 第 1 位 第 2 位 第 3 位 第 4 位 第 5 位 第 6 位 M S B 第 7 位 停止位 显性或隐性位 图 3.7 数据段 注 :1. 协议没有规定帧中的哪一部分显示数据长度码的信息, 数据的内容和长度是由系统设计者根据帧 ID 事先约定好的 2. 总线上的数据是以广播形式被发送到总线上的, 任何节点均能接收, 但并非所有信号对每个节点都有用 收听节点接收帧的应答是因为该节点的应用层会使用这些信号, 而对于其余节点, 由于用不到这些信号, 所以没有必要作接收处理, 将忽略帧的应答部分 发布和收听由哪个节点进行完全根据应用层的需要由软件或配置工具实现 一般情况下, 对于一个帧中的应答, 总线上只存在一个发布节点, 否则就会出现错误 事件触发帧例外, 可能存在零个 一个或多个发布节点, 参照 节 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 12 of 76

13 3.1.5 校验和段 (Checksum Field) 校验和段是对帧中所传输的内容进行校验, 如图 3.8 所示 起始位 C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 停止位 校验和段 显性或隐性位 图 3.8 校验和段 校验和分为标准型校验和 (Classic Checksum) 及增强型校验和 (Enhanced Checksum), 如表 3.2 所示 表 3.2 校验和类型 校验和类型 校验对象 适用场合 标准型校验和 数据段各字节 诊断帧, 与 LIN1.x 从机节点通信 增强型校验和数据段各字节以及受保护 ID 与 LIN2.x 从机节点通信 ( 诊断帧除外 ) 采用标准型校验和还是增强型校验和由主机节点管理, 发布节点和各收听节点根据帧 ID 来判断采用哪种校验和 校验方法为将校验对象的各字节作带进位二进制加法 ( 每当结果大于等于 256 时就减去 255), 并将所得最终的和逐位取反, 以该结果作为要发送的校验和 接收方根据校验和类型, 对接收数据作相同的带进位二进制加法, 最终的和不取反, 并将该和与接收到的校验和作加法, 如果结果为 0xFF, 则校验和无误, 这在一定程度上保证了数据传输的正确性 例如 : 采用标准型校验和,Data1 = 0x4A,Data2 = 0x55,Data3 = 0x93,Data4 = 0xE5, 计算方法如表 3.3 所示 : R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 13 of 76

14 表 3.3 校验和计算举例发送方 / 接收方和进位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0x4A 0x4A x55 = 加上进位 0x9F 0x9F x93 = 加上进位 0x132 0x xE5 = 加上进位 0x118 0x 取反 0xE 接收方 0x19( 重新计算的校验和, 不取反 ) + 0x E6( 接收到的校验和 ) = 0xFF 帧传输时间的计算 帧 ( 有关帧的结构参照 3.1 节的图 3.2) 在总线上传输的时间计算如表 3.4 所示 其中,T Frame_Maximum 为帧在总线上传输的最大时间 ;T Header_Maximum 为帧头在总线上传输的最大时间 ;T Response_Maximum 为应答在总线上传输的最大时间 ;T Header_Nominal 为帧头额定传输时间 : 同步间隔段 ( 包含同步间隔和同步间隔段间隔符 ) 的最小传输时间 + 同步段传输时间 + 受保护 ID 段传输时间 ; 帧头的余量 T Header_Rest 包含字节间间隔, 规定为帧头额定传输时间的 0.4 倍 ;T Response_Nominal 为应答额定传输时间 : 数据段传输时间 + 校验和段传输时间 ; 应答的余量 T Response_Rest 包含应答间隔以及字节间间隔, 规定为应答额定传输时间的 0.4 倍 ;N data 表示数据段包含 N 个字节 表 3.4 帧在总线上传输时间的计算 T Header_Maximum T Response_Maximum T Header_Nominal T Header_Rest T Response_Nominal T Response_Rest T Frame_Maximum 同步间隔 ( 最小值 ) 同步间隔段间隔符 ( 最小值 ) 同步段 受保护 ID 段 时间 (T bit ) 校 40% 数据段验 T 和 Header_Nominal 10 N Data 10 40% T Response_Nominal R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 14 of 76

15 3.1.7 帧在总线上的传输波形 帧在总线上的传输波形示例如图 3.9 所示 主机节点 Tx 同步间隔段同步段 PID 段 Data1 Data2 校验和 从机节点 Tx 总线波形 同步间隔段同步段 PID 段 帧头 Data1 Data2 校验和 应答 主机节点作为发布节点 主机节点 Tx 同步间隔段同步段 PID 段 从机节点 Tx Data1 Data2 校验和 总线波形 同步间隔段同步段 PID 段 帧头 Data1 Data2 校验和 应答 从机节点作为发布节点 图 3.9 帧在总线上的传输波形 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 15 of 76

16 3.2 帧的类型 下面对 节表 3.1 帧的类型 中各种帧进行详细说明 无条件帧 (Unconditional Frame) 无条件帧是具有单一发布节点, 无论信号是否发生变化, 帧头都被无条件应答的帧 无条件帧在主机任务分配给它的固定的帧时隙 ( 参照 3.3 节 ) 中传输 总线上一旦有帧头发送出去, 必须有从机任务作应答 ( 即无条件发送应答 ), 如图 3.10 所示, 其中列出的帧 ID 的值只是为了举例说明, 协议并未强制规定 从机节点 1 主机节点从机节点 2 ID = 0x30 ID = 0x31 ID = 0x32 帧时隙 帧头 应答箭头指向的一侧是收听节点, 另外一侧是发布节点 图 3.10 无条件帧 帧 ID = 0x30 应答部分的发布节点为从机节点 1, 收听节点为主机节点 典型应用如从机节点 1 向主机节点报告自身某信号的状态 帧 ID = 0x31 应答部分的发布节点为主机节点, 收听节点为从机节点 1 和从机节点 2 典型应用如主机节点向从机节点发布信息 帧 ID = 0x32 应答部分的发布节点为从机节点 2, 收听节点为从机节点 1 典型应用如从机节点之间彼此通信 事件触发帧 (Event Triggered Frame) 事件触发帧是主机节点在一个帧时隙 ( 参照 3.3 节 ) 中查询各从机节点的信号是否发生变化时使用的帧, 当存在多个发布节点时, 通过冲突解决进度表 ( 参照 3.3 节 ) 来解决冲突 当从机节点信号发生变化的频率较低时, 主机任务一次次地轮询各个信号会占用一定的带宽 为了减小带宽的占用, 引入了事件触发帧的概念 事件触发帧的典型应用就是轮询四个车门的开关情况 与其利用无条件帧每个车门轮询一遍, 不如同时对四个车门进行询问, 如果其中一个车门打开了 ( 事件发生 ), 该车门要对询问作应答, 即事件触发的含义 这样做可以减小带宽, 但同时会导致两种现象, 其一就是没有车门被打开, 即无节点应答 事件触发帧允许一帧中只有帧头无应答 ; 另外一种情况就是冲突, 即同时有大于等于两个车门被打开, 对该问题同时作答 事件触发帧允许两个以上的节点对帧头作应答而不视为错误 当发生冲突时, 主机节点需要重新作轮询, 这样会增加一些响应时间, 但由于事件触发帧本身就用来处理低概率事件, 总的来说还是节省了带宽 原先用作轮询的无条件帧, 称为与该事件触发帧关联的无条件帧, 即事件触发帧的应答部分是与其关联的无条件帧所提供的应答 当发生冲突时, 需要立刻中断当前的进度表 ( 参照 3.3 节 ), 启动冲突解决进度表 (Collision Resolving Schedule), 重新调用这些关联的无条件帧 其中, 冲突解决进度表要求包含所有的关联的无条件帧 图 3.11 示例描述了事件触发帧的传输状况 事件触发帧的帧 ID 为 0x10, 与其关联的两个无条件帧的帧 ID 分别是 0x11 和 0x12, 这些帧 ID 的值只是为了举例说明, 协议并未强制规定 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 16 of 76

17 从机节点 1 主机节点从机节点 2 ID = 0x10 ID = 0x10 ID = 0x10 ID = 0x11 ID = 0x12 关联的无条件帧的信号没有发生变化, 无需应答 从机节点 1 的信号发生变化, 应答事件触发帧 从机节点 1 和 2 的信号都发生变化, 应答事件触发帧时发生冲突 当前进度表需要中断, 启动冲突解决进度表, 调用所有关联的无条件帧的帧 ID 帧时隙 帧头 应答箭头指向的一侧是收听节点, 另外一侧是发布节点 图 3.11 事件触发帧 与事件触发帧关联的多个无条件帧需要满足以下 5 个条件 : (1) 数据段包含的数据字节数等长 ; (2) 使用相同的校验和类型 ; (3) 数据段的第一个字节为该无条件帧的受保护 ID, 这样才能够知道应答是哪个关联的无条件帧发送出来的 ; (4) 由不同的从机节点发布 ; (5) 不能与事件触发帧处于同一个进度表 ( 参照 3.3 节 ) 中 偶发帧 (Sporadic Frame) 偶发帧是主机节点在同一帧时隙 ( 参照 3.3 节 ) 中当自身信号发生变化时向总线启动发送的帧 当存在多个关联的应答信号变化时, 通过事先设定的优先级来仲裁 与事件触发帧一样, 偶发帧的应答也关联了一组无条件帧 规定偶发帧只能由主机节点作为发布节点 偶发帧的传输可能出现三种状况 :1) 当关联的无条件帧没有信号发生变化时, 该时隙 ( 参照 3.3 节 ) 保持沉默, 如图 3.12 第一个帧时隙所示, 主机节点连帧头都不需要发送 ;2) 当其中一个关联的无条件帧包含的信号发生了变化, 则发送该关联的无条件帧的应答部分 ;3) 如果有两个或两个关联的无条件帧包含的信号发生了变化, 则按照事先规定好的优先级, 优先级较高的关联的无条件帧获得发送权, 优先级较低的要等到下一个偶发帧的帧头到来时才能发送应答 由于主机节点是唯一的发布节点, 所以主机节点事先就知道各个关联信号的优先级别, 这样在传输时就不会产生冲突 引入偶发帧的目的在于为进度表 ( 参照 3.3 节 ) 增加一些动态特性 当主机节点的信号发生变化时才有通信发生 事件触发帧和偶发帧反映了帧在不同时机 ( 信号变化或未发生变化 ) 的传输状况, 引入它们的目的是为了增加通信的灵活性 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 17 of 76

18 主机节点 从机节点 主机节点没有信号发生变化, 空时隙 ID = 0x22 偶发帧, 主机节点信号发生变化, 并作为发布节点将信号发送给从机节点 帧时隙 帧头 图 3.12 偶发帧 应答箭头指向的一侧是收听节点, 另外一侧是发布节点 诊断帧 (Diagnostic Frame) 诊断帧包括主机请求帧和从机应答帧, 主要用于配置 识别和诊断用 主机请求帧 (Master Request Frame, MRF), 帧 ID = 0x3C, 应答部分的发布节点为主机节点 ; 从机应答帧 (Slave Response Frame,SRF), 帧 ID = 0x3D, 应答部分的发布节点为从机节点 数据段规定为 8 个字节, 一律采用标准型校验和 诊断帧的具体用法参照第 5 章 保留帧 (Reserved Frame) 保留帧的帧 ID 为 0x3E 和 0x3F, 为将来扩展用 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 18 of 76

19 3.3 进度表 (Schedule) 进度表是帧的调度表, 规定总线上帧的传输次序以及各帧在总线上的传输时间 进度表位于主机节点, 主机任务根据应用层需要进行调度 进度表可以有多个, 一般情况下, 轮到某个进度表执行的时候, 从该进度表规定的入口处开始顺序执行, 到进度表的最后一个帧时, 如果没有新的进度表启动, 则返回到当前的进度表第一个帧循环执行 ; 也有可能在执行某个进度表当中发生中断, 执行另一个进度表后再返回, 如事件触发帧的冲突解决过程就是一个典型的例子, 如图 3.13 所示 进度表 A 入口 1( 注 1) 入口 2 入口 3 第 1 帧 第 2 帧 第 3 帧 只有一个进度表时, 采用循环执行 进度表 A 进度表 B 进度表 C 第 1 帧 第 1 帧 第 1 帧... 第 i 帧 第 j 帧 第 k 帧 三个进度表存在时, 顺序执行 包含事件触发帧的进度表 冲突解决进度表 第 1 帧 第 2 帧事件触发帧发生冲突 第 3 帧 关联的无条件帧第 1 帧 关联的无条件帧第 n 帧 进度表发生中断 注 1. 进度表的调入点称为进度表的一个入口 (Entry), 对应进度表的某个帧 图 3.13 进度表 进度表除规定了帧 ID 的传输次序外, 还规定了帧时隙 (Frame Slot) 的大小 帧时隙是进度表规定的一个帧的帧头起始到下一个的帧的帧头起始的时间 每个帧的帧时隙都可以不同, 一个帧时隙对应了进度表的一个入口, 如图 3.14 所示, 其中 i = 1~8 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 19 of 76

20 入口 1 进度表 A 帧时隙 15ms 入口 2 进度表 A 帧时隙 15ms 入口 3 进度表 A 帧时隙 15ms 入口 4 进度表 A 帧时隙 15ms 入口 1 进度表 B 帧时隙 15ms 时基 5ms 13 位受保护 ID 数据 1... 数据 i 校验和 同步间隔段同步段受保护 ID 段数据段校验和段 T Frame_Maximum 显性或隐性位帧间隔抖动 帧时隙 图 3.14 帧时隙 其中 T Frame_Maximum 为帧在总线上传输的最大时间, 参照 节的表 3.4 抖动 (Jitter) 为帧的同步间隔段的下降沿与帧时隙起始时刻相差的时间 时基 (Time Base) 为 LIN 子网的最小计时单位, 通常设定为 5ms 或 10ms 帧时隙必须为时基的整数倍, 并且起始于时基的开始时刻 ( 称为时基的节拍 (Tick)), 切换到另外一个进度表时一定要等到当前帧时隙的结束 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 20 of 76

21 3.4 状态机 (State Machine) 实现 主机任务的状态机当进度表启动后, 主机任务依次发送同步间隔段 同步段和受保护 ID 段, 如图 3.15 所示 空闲 进度表启动准备传送帧 同步间隔段 同步段 受保护 ID 段 发送同步间隔段 发送同步段 发送受保护 ID 图 3.15 主机任务的状态机 从机任务的状态机 从机任务负责发布或者接听帧的应答 包括两个状态机 : 1. 同步间隔段和同步段检查器 2. 帧处理器 从机任务状态机如表 3.5 所示, 其中帧处理的状态机如图 3.16 所示 表 3.5 从机任务状态机 从机任务状态机 检测同步间隔段 / 同步段序列 说明要求节点处于任何状态下都能识别出该序列, 包括已经检测到序列或进入帧处理的状态 帧处理 接收并分析 PID 接收数据接收校验和发送数据发送校验和 对接收到的受保护 ID 进行分析, 按照事先的设计, 选择是接收应答部分, 还是发送应答部分, 或者不接收也不发送 在这五个子状态中, 如果收到同步间隔段 / 同步段序列, 将重新跳到 接收并分析 PID 的子状态, 通信不停止, 根据需要置位相应的错误标志 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 21 of 76

22 成功传输 / 置位 Successful_transfer 发生错误 / 置位 Error_in_response 接收同步间隔段和同步段 空闲状态 等待接收同步间隔段 / 同步段序列 接收到同步间隔段 / 同步段序列 退出 活动状态 接收到了同步间隔段 / 同步段序列 [ 上一个帧的应答部分不全 ] 置位 response_error 接收到了同步间隔段 / 同步段序列 [ 无应答 ] 受保护 ID 接收受保护 ID 未知的受保护 ID 或帧错误 退出 分析受保护 ID 是接收应答 分析受保护 ID 是发送应答 接收数据段 发送数据段 接收数据字节 发送数据字节 所有的数据字节接收完毕 所有的数据字节发送完毕 接收校验和 帧错误 发送校验和 发送数据与回读数据不同 接收校验和 发送校验和 校验和有效 校验和无效或帧错误 发送数据与回读数据相同 发送数据与回读数据不同 成功传送 错误 成功传送 错误 图 3.16 帧处理的状态机 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 22 of 76

23 3.5 网络管理 网络管理主要指的是网络的休眠和唤醒管理, 如图 3.17 所示 初始化 复位或从休眠唤醒后总线进入初始化状态 接收到唤醒信号或内部原因唤醒了 LIN 子网 初始化过程完成 [<100ms] 总线休眠模式 总线持续保持隐性电平, 只有唤醒信号可以出现在总线上 接收到休眠命令或总线静默 4s~10s 运行状态 总线上存在帧的收发 图 3.17 网络管理 唤醒 当总线处于休眠状态时, 主 / 从机节点都可以向总线上发送唤醒信号, 唤醒信号持续 250μs~5ms 其余节点 ( 除发送唤醒信号以外的节点 ) 以大于 150μs 为阈值判定唤醒信号 每个从机节点必须在唤醒信号显性脉冲的结束处算起 100ms 以内准备接收来自主机的命令 ( 帧头 ); 主机节点也必须被唤醒,100ms 之内主机节点发送帧头开始通信 主机节点的同步间隔段也可以充当唤醒信号, 由于从机节点需要作初始化处理, 因此主机节点所发的这个帧有可能不会被正常接收 如果节点发送出唤醒信号后, 在 150ms~250ms 之内没有接收到总线上的任何命令 ( 帧头 ), 则可以重新发送一次唤醒信号 唤醒信号最多可以发送 3 次,3 次之后, 必须等待至少 1.5s 之后才可以再次发送唤醒信号, 如图 3.18 所示 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 23 of 76

24 >150μs 最大 100ms 从机节点准备好开始接收或发送帧从机节点接收唤醒信号 >1.5s >1.5s >1.5s 150ms~250ms 150ms~250ms 至少等待 1.5s 250μs~5ms 250μs~5ms 250μs~5ms 发送唤醒信号 150ms~250ms 间没有接收到总线命令, 需要重新发送唤醒, 最多发送三次后需要至少等待 1.5s 后才能再次发送 图 3.18 唤醒 休眠 总线可以在两种情况下进入休眠 : (1) 利用诊断帧中的主机请求帧 0x3C 作休眠命令, 要求数据段的第一个字节为 0x00, 其余字节为 0xFF 休眠命令由主机节点发出, 总线上的从机节点只判断数据段的第一个字节, 其余字节忽略 从机节点在接收到休眠命令后, 不一定要进入低功耗模式, 根据应用层需要设置, 如图 3.19 所示 同步间隔段 同步段 帧 ID 0x3C Data1 0x00 Data2 0xFF Data3 0xFF Data4 0xFF Data5 0xFF Data6 0xFF Data7 0xFF Data8 0xFF 校验和 0x00 收听节点判断为休眠命令的依据 收听节点将忽略后续字节 图 3.19 休眠命令 (2) 当总线静默 ( 没有显性和隐性电平之间的切换 )4s~10s 时, 节点自动进入休眠状态 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 24 of 76

25 3.6 状态管理 状态管理是为了检测运行中的错误 错误一旦被发现, 根据设计需要采取不同的措施进行排除, 一种方法是简单替换掉错误节点, 另一种方法是让发生问题的节点进入到自我保护 / 安全模式 (Limp Home Mode) 网络报告 协议强制规定, 每个从机节点都要在它发布的某个无条件帧中包含一个长度为一位的标量信号 response_error, 向主机节点报告自身状态 主机节点负责接收这个信号并且执行分析, 如表 3.6 所示 事件触发帧由于允许总线冲突, 需特殊处理 表 3.6 主机节点对 response_error 的解释 response_error FALSE TRUE 从机节点无应答 主机节点对信号的解释从机节点操作正确 从机节点有偶发错误 从机节点 总线或主机存在严重错误 LIN 协议并没有标准化错误类型, 用户可根据需要自行制定 表 3.7 列出了可能出现的一些错误类型供参考 表 3.7 错误类型举例 错误类型 位错误 同步段错误 解释 通常, 在一个时刻,LIN 总线上只有一个节点在向外发送信息, 发送的同时回读总线上的数据, 当发送节点发送电平与回读电平不一致时, 视为位错误 ( 事件触发帧的总线冲突除外, 参照 节 ) 根据接收的同步段重新计算的位速率超出了规定的容限 ( 参照 4.6 节的表 4.3), 认为是同步段错误 PID 错误 接收节点对帧 ID(PID 的前六位 ) 按照校验规则重新计算校验位 (P0 和 P1), 若与接收到的校验位不符, 则接收节点认为是 PID 传输错误 无应答错误 发送完帧头后, 如果总线上没有节点应答, 视为无应答错误 ( 事件触发帧除外 ) 应答不完整错误 收听节点接收的数据段不完整或没有接收到校验和段 校验和错误 收听节点接收到的校验和与重新计算的校验和 ( 不取反 ) 加起来不等于 0xFF 帧错误 字节域的停止位上出现了显性电平 物理总线错误 总线短路或直接连到电源上导致总线无法通信, 该错误由主机节点负责检测 节点内部报告 节点自身需要设定两个状态位 :Error_in_response 和 Successful_transfer 当发送或接收应答的时候发现错误, 将置位 Error_in_response; 成功传输则置位 Successful_transfer 节点需要将这两个状态位报告给应用层 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 25 of 76

26 4. 帧收发的硬件实现 本章着重介绍与 LIN 帧收发相关的硬件的组成 特点以及应用设计时的注意事项 本章内容对应着 LIN 规范的以下部分 : LIN Protocol Specification( 部分内容 ) LIN Physical Layer Specification 4.1 组成 收发 LIN 帧需要的硬件包括协议控制器 (Protocol Controller) 总线收发器 (Bus Transceiver) 和 LIN 总线三部分, 如图 4.1 所示 节点 A 节点 B 协议控制器 协议控制器 总线收发器 总线收发器 LIN 总线介质 图 4.1 帧收发相关硬件 LIN 规范并未限定传输介质的类型和连接器的规格 目前 LIN 网络主要使用铜线作为传输介质, 针对铜线的总线收发器也是市场主流 鉴于这种情况, 下文如无特别说明, 均是针对铜线介质展开 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 26 of 76

27 4.2 LIN 的硬件特点 单线通信 从机节点无需高精度时钟源 EMI 低而且可控 最高通信速率 20kbps R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 27 of 76

28 4.3 协议控制器 协议控制器的主体是一个基于 UART/SCI 的通信控制器, 工作方式是半双工 协议控制器既可以使用专用模块实现, 也可以用 UART/SCI+ 定时器 实现 发送时, 协议控制器把二进制并行数据转变成高 - 低电平信号, 并按照规定的串行格式 (8 数据位,1 停止位, 无校验位 ) 送往总线收发器 ; 接收时, 协议控制器把来自总线收发器的高 - 低电平信号按照同样的串行格式储存下来, 然后再将储存结果转换成二进制并行数据 协议控制器要能产生和识别帧的同步间隔段 如第 3 章所述, 同步间隔段包含一个低电平脉冲, 长度至少为 13 位 发出和识别同步间隔段虽然增加了硬件设计的复杂度, 但是从接收方的角度看, 这样做能把同步间隔段与普通的数据字节区别开, 确保了同步信息的特殊性 协议控制器要能执行本地唤醒 (Local Wakeup) 需要唤醒总线时, 协议控制器通过总线收发器向 LIN 总线送出唤醒信号 ( 参照 节 ) 协议控制器要能识别总线唤醒 (Bus Wakeup) 当收到来自 LIN 总线的唤醒信号时, 协议控制器能够正确动作, 进入规定的通信状态 ( 注 1) 注 :1. 例如, 主机节点延迟 100ms, 然后查询唤醒来源 实现方案 依据硬件资源不同可以分为 3 类 : UART/SCI+ 定时器 + 外部中断 硬件 LIN(Hardware LIN) 和 LIN 模块 (LIN Module), 分别面向对成本和性能有不同侧重的应用 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 28 of 76

29 4.4 总线收发器 总线收发器的主体是一个双向工作的电平转换器, 完成协议控制器的高 - 低电平与 LIN 总线的隐性 - 显性电平 ( 注 1) 之间的转换 显性 - 隐性电平的定义如表 4.2 所示 表 4.1 LIN 总线电平定义 最小值典型值最大值说明 显性未规定未规定 0.4Vsup 隐性 0.6Vsup 未规定未规定 Vsup 指总线收发器的电源电压 LIN 规范规定 :LIN 总线的电平参考点是总线收发器的电源参考点 为了克服电源波动和参考点漂移的影响,LIN 规范要求总线收发器要能承受 ±11.5% 的电源波动和参考点电平波动, 并且能承受电源和参考点之间 8% 的电位差波动 收发双方的电平鉴别门限也设置了较大的冗余度 参照参考资料 [9] 的表 6.6 总线收发器还包括一些附加的功能, 例如总线阻抗匹配 压摆率 (Slew-rate) 控制等 此外,LIN 规范要求总线收发器具备这样一种特性 : 本地节点掉电或工作异常时, 不能影响总线上其他节点工作 注 :1. 显性 - 隐性 此处有两个含义, 一是突出 LIN 总线 线 - 与 的本质, 二是与协议控制器的 高 - 低电平 相区别 实现方案 在一些要求不高的场合, 可以采用简单的收发器电路, 如图 4.2 所示, 参照参考资料 [4] V BAT Vcc 主机节点 :1KΩ 从机节点 :30KΩ UART TXD Vcc 47KΩ 470pF 4.7KΩ Vcc 100Ω 470pF LIN 总线 IRQ 47KΩ 470pF 47KΩ UART RXD 33KΩ 图 4.2 简易的 LIN 收发器电路 不少半导体厂商提供集成化的总线收发器, 这些产品功能完善, 环境适应能力强, 设计产品时建议优先考虑 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 29 of 76

30 4.5 LIN 总线 LIN 总线是衔接所有 LIN 节点的通信介质 LIN 总线的特征阻抗 尤其是容抗 会影响信号的波形, 在设计产品时应予以重视, 参照 节 为汽车电子产品增加 LIN 功能所花费的成本与获得的灵活性相比, 往往后者更为显著 汽车上大多数传感器 执行器除至少要接 1 根电源线和 1 根地线外, 此外还有一些模拟 / 数字信号线, 这些接口往往存在兼容性的问题 如果采用 LIN 规范, 仅用 3 根线 ( 电源 地和 LIN) 就可以实现标准化的数字接口 传感器 执行器通过总线连接, 汽车结构设计可以更加灵活, 线束的数量 ( 重量 ) 不但不会增加, 还可能减少 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 30 of 76

31 4.6 时钟源 LIN 网络的主机节点必须设置较高精度的时钟, 而从机节点则不必 换句话说, 主机节点是 LIN 网络的时间基准, 这保证了位速率的准确性 LIN 规范规定一个 LIN 网络里只有一个主机节点, 这保证了位速率的唯一性 LIN 规范规定所有通信都由主机节点发起, 并在帧头中加入同步段, 这就给从机节点提供了主机节点位速率的信息 只要所有从机节点都能在 LIN 通信时与主机节点采用同样的位速率,LIN 网络就能正常工作 这种做法虽然降低了传输效率, 但是一方面减少了高精度时钟数量, 降低了成本 ; 另一方面不需要仲裁, 降低了软硬件设计复杂度 主机节点 从机节点位速率要满足表 4.3 的要求 表 4.2 主机节点和从机节点位速率的允许误差 参数名称 允许误差 含义 Ftol_res_master ±0.5% 主机节点位速率相对于额定位速率的最大偏差 Ftol_res_slave ±1.5% 对于自身位速率较准确的从机节点 ( 例如使用了高精度时钟 ), 可以不必利用同 步段修正自身的位速率 这个指标表示此类从机节点的位速率与额定位速率 的最大偏差 Ftol_unsync ±14% 对于自身位速率不准确的从机节点, 需要利用同步段修正自身的位速率 这 个指标表示此类节点在同步之前的位速率与额定位速率的最大偏差 Ftol_sync ±2% 同步后, 主机节点和从机节点位速率的最大偏差 Ftol_sl_to_sl ±2% 收发应答段期间, 互相通信的两个从机节点位速率的最大偏差 对表 4.3 的参数说明如下 : 主机节点 从机节点的位速率必须在使用环境要求的温度范围和电压范围内, 优于规定的精度 ( 主机节点是 ±0.5%, 从机节点是 ±14%) 同步之前, 主机和从机节点的位速率与额定位速率的误差应符合 Ftol_res_master 和 Ftol_res_slave/Ftol_unsync 的要求 主机节点按主机位速率发出同步间隔段, 从机节点应可按从机位速率将其解释为长度大于 9~11 位的显性电平 ( 这个宽度必须是帧的其他部分不可能出现的 ) 这里除了要考虑从机节点对时间的测量误差 ( 取决于时钟精度 ), 还要考虑从机节点可用位速率与额定位速率的误差, 以及 LIN 总线电抗特性造成的传输延迟 ( 固有误差, 取决于硬件设计 ) 同步之后, 从 PID 段到校验和段, 通信双方的位速率相对误差不大于 ±2%( 即 Ftol_sync 和 Ftol_sl_to_sl) 如果是主机节点与从机节点通信, 设 Ftol_res_master 为 ±0.5%, 那么不论从机节点是否利用同步段修正位速率, 其位速率相对于额定位速率的误差不能大于 Ftol_sync - Ftol_res_master, 即 ±1.5% 如果是从机节点之间通信, 对从机节点各自的位速率误差的要求将高于 ±1.5% R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 31 of 76

32 4.7 EMI 及其控制 EMI 这里指电磁干扰 对于 LIN 而言,EMI 主要由位速率和压摆率共同决定 位速率决定单位时间内电平变化次数, 压摆率决定电平跳变的快慢 单位时间内跳变次数越多, 每次跳变持续时间越短, 跳变过程包含的谐波成分就越丰富,EMI 也越大 ; 相反, 跳变持续时间越长, 单位时间跳变次数越少, 其谐波成分越少,EMI 也较低 LIN 可以控制 EMI 这是因为协议控制器可以控制 LIN 总线位速率, 总线收发器可以控制压摆率 另外, LIN 协会把 LIN 的最高位速率限制在 20kbps 值得一提的是, 这个速度远非 LIN 物理层的极限, 而是在数据速率与 EMI 之间权衡的结果 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 32 of 76

33 4.8 设计电路时的注意事项 工作环境对时钟的影响 片上振荡器容易受到环境温度和电源电压的影响, 石英晶体容易受到冲击振动的破坏 在选择时钟源时, 一定要考虑使用环境的温度范围 电源电压范围和冲击振动情况 在电路板布局时, 要让时钟器件尽量避开热源和易受外力冲击的部位 总之, 要确保在最恶劣的情况下, 也能保证时钟的精度和稳定性 LIN 的硬件部分应该在 -40 ~+125 的温度范围内保证满足 LIN 规范规定的指标 在电源适应性方面, 要能承受 ±11.5%( 注 1) 的电压波动 对于汽车电子产品, 还要承受汽车电源系统常见的总线短路 负载突降 (Load Dump) 电源反接 蓄电池串联 (Jump-start) 等现象 注 :1. LIN 规范 2.1 版将这个指标提高到 ±11.5%,LIN 规范 1.x 和 2.0 版中, 这个指标是 ±10% 端接阻抗和总线负载 为了实现 线 - 与 特性,LIN 规范规定了主机节点和从机节点的端接电阻, 如表 4.4 所示 端接电阻一端连接 LIN 总线, 另一端经串联二极管连接收发器电源, 如图 4.3 所示 图中的串联二极管是必须的, 当 ECU 的 电池断路 的时候, 它可以防止 LIN 总线向 ECU 供电 表 4.3 端接电阻 最小值 典型值 最大值 单位 主机节点 Ω 从机节点 KΩ V SUP_M V SUP_S1 V SUP_S2 V SUP_Sn V SUP_x : 各收发器电源 ( 例如 :ECU 内部电源 ) 主机节点端接电阻 从机节点端接电阻 LIN 总线 1K 30K 30K 30K Rx Rx Tx 主机节点收发器 Rx Tx Tx 从机节点 1 收发器从机节点 2 收发器 Rx Tx 从机节点 n 收发器 图 4.3 端接电阻 LIN 子网各节点并联在一起, 构成如图 4.4 所示的等效电路 其中, 总线负载电阻等于各节点端接电阻的并联等效电阻 ( 总线的电阻通常很小, 可以忽略 ), 总线负载电容等于各节点输入电容和总线分布电容的并联等效电容 总线电阻决定了总线收发器驱动级的功率和通信期间的功耗 ; 总线电容可以很好地吸收周围环境的噪声干扰 总线电阻和总线电容构成的 RC 滤波器还有助于控制压摆率 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 33 of 76

34 各节点负载电阻 等效负载电阻 电源 电源 LIN 总线 LIN 总线 参考点 参考点 各节点负载电容 图 4.4 总线等效电路 等效负载电容 为确保最恶劣情况下正常通信的需要,LIN 规范除了限制节点的端接电阻 电容和时间常数, 还规定 LIN 总线长度不超过 40 米, 一个 LIN 网络的最大节点数目不超过 16 应注意, 由于端接电阻连接着电源和 LIN 总线, 当出现 LIN 总线对地短路时, 如果不采取保护措施, 会有较大的电流流过端接电阻, 产生显著的功耗 ESD 防护 ESD(Electrostatic Discharge) 指静电危害, 表现为短暂而幅度迅速衰减的高压 大电流放电, 由于其瞬间电压可达数千伏, 对于工作在干燥的环境或者接地不良的电子产品威胁最严重 总线收发器最容易受到 ESD 的冲击 LIN 规范要求总线收发器的电源和地应直接连接到 ECU 的接口处, 这就使电源线成为 ESD 侵入的窗口 同样,LIN 总线也可能窜入 ESD 如果处理不当, 容易因为放电过程中的高压 大电流烧毁内部器件 设计时可以采取以下措施 : 在电源线和地线之间串联电阻和电容 ; 地线加粗, 并与其它大面积接地导体就近, 链接低阻抗 ; 在 LIN 信号线与地线之间并接 ESD 保护器件, 例如瞬态电压抑制器件 (Transient Voltage Suppressor, TVS) RC 滤波器 ( 注 1) 等 有关此问题的详细分析参照参考资料 [5] [6] 注 :1. RC 滤波器的截止频率应远高于 LIN 的位速率, 否则会影响 LIN 通信波形 兼容性 协议控制器可以用广泛使用的 UART/SCI 来实现 总线收发器的主要指标符合 ISO 9141 的要求, 参照参考资料 [10] R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 34 of 76

35 4.9 参考资料 [1] R8C/Tiny Series R8C/11 Group LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Slave Volume, Renesas Technology, 2006 [2] R8C/Tiny Series R8C/22 Group R8C23 Group Hardware Manual, Renesas Technology, 2006 [3] R32C/100 Series R32C/121 Group Hardware Manual (preliminary), Renesas Technology, 2006 [4] H8/300H Tiny Series LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Master, Renesas Technology, 2003 [5] TJA1020 LIN transceiver application note, NXP Semiconductors, 2005 [6] TLE7259G LIN transceiver application note, Infineon Technologies, 2005 [7] LIN Protocol Specification Revision 1.3, LIN Consortium, 2002 [8] LIN Physical Specification Revision 2.0, LIN Consortium, 2005 [9] LIN Physical Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [10] ISO9141:1989 Road vehicles - Diagnostic systems - Requirements for interchange of digital information R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 35 of 76

36 5. 信号处理 配置 识别和诊断 本章从应用需求入手, 介绍了信号处理 配置 识别 (Identification) 和诊断的概念 功能和用途 本章内容对应于 LIN 规范的以下部分 : LIN Transport Layer Specification LIN Node configuration and Identification Specification LIN Diagnostic Specification 从使用的角度来看,LIN 提供四项功能 信号处理 配置 识别和诊断, 这四项功能共同构成了 LIN 的应用层 传输层是配置 识别和诊断这三项功能的通信载体, 实现应用层消息与帧之间的格式转换和传输 为了规范使用,LIN 为应用层和传输层定义了 API 接口, 参照第 6 章 5.1 传输层 传输层的任务单一, 就是充当一个 翻译官, 把来自诊断服务的消息 (Message) 翻译 成协议层可以处理的 PDU (Packet Data Unit, 分组数据单元 ), 或者反过来, 把协议层收到的 PDU 翻译 成诊断服务需要的消息 消息到 PDU 的转换过程称为拆分 (Packing),PDU 到消息的转换过程称为重组 (Unpacking) PDU 对应着帧结构的数据段, 并通过诊断帧发送或接收 PDU 结构 为满足汽车行业的要求,LIN 传输层 PDU 的格式与 ISO 制定的基于 CAN 网络的诊断标准 ( 参照参考资料 [9]) 非常相似 ( 是 ISO 标准的子集 ) 这种兼容性大大减少了在 CAN 和 LIN 之间转换数据格式的工作量, 降低了对节点计算能力的要求 从发送格式上,PDU 单元可分为单帧 (Single Frame,SF) 首帧 (First Frame,FF) 和续帧 (Consecutive Frames, CF) 三种 从发送源上, 主机发送请求 PDU, 从机发送应答 PDU 如图 5.1 所示, 为 PDU 格式, 包括节点地址 (NAD), 协议控制信息 (PCI),LEN, 服务 ID(SID), 应答服务 ID(RSID), 消息字节段 (D1~D6) 首字节 NAD 首先发送, 末字节 D4,D5,D6 最后发送 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 36 of 76

37 消息字节段 NAD PCI SID D1 D2 D3 D4 D5 单帧 请求 NAD PCI LEN SID D1 D2 D3 D4 首帧 NAD PCI D1 D3 D3 D4 D5 D6 续帧 NAD PCI RSID D1 D2 D3 D4 D5 单帧 应答 NAD PCI LEN RSID D1 D2 D3 D4 首帧 NAD PCI SID D1 D2 D3 D4 D5 续帧 图 5.1 LIN 传输层支持的 PDU 格式 NAD PDU 单元的第一个字节是 NAD(node address), 用于区分不同从机节点的地址 如表 5.1 所示, 列出了 NAD 的取值范围表 5.1 NAD 取值范围 0x00 用于休眠命令, 参见 x01~0x7D 0x7E 0x7F 0x80~0xFF 从机节点地址, 即 NAD 功能节点地址 ( 功能 NAD) 广播节点地址 ( 广播 NAD) 用户自定义 PCI PDU 单元的第二个字节是 PCI(Protocol Control Information) 信息, 包含了 PDU 单元类型和消息字节长度的信息 如表 5.2: R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 37 of 76

38 表 5.2:PCI 数据结构 类型 PCI 类型附加信息 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 SF( 单帧 ) Length FF( 首帧 ) Length 高 4 位 CF( 续帧 ) 帧计数器 单帧中, 附加信息 Length 表示消息字节数加 1 首帧中, 附加信息只表示 Length 的高 4 位, 低 8 位在 LEN 中表示 因此在消息长度为 12 位数据, 最大长度为 4095(0xFFF) 续帧中的附加信息表示首帧后, 跟随的续帧的编号, 第一个续帧编号为 1, 之后累加 1 如果续帧数多于 15 个, 那么帧计数器在第 16 个续帧时从 0 重新计数 SID 与 RSID SID(Service Identifier) 表示了从机节点应完成的服务请求 节点配置服务的 SID 区间为 0xB0~0xB7, 诊断服务的 SID 区间为 0x00~0xAF,0xB8~0xFE RSID(Response Service Identifier) 表示从机节点应答的内容, 它的值是 SID+0x 消息字节段 消息字节段的内容取决于服务的种类 在单帧中, 消息字段最多 6 个字节 在首帧和续帧中, 所有 PDU 的消息字段, 经过 重组 组成一个完成的消息 传输层通信 应用层发出的消息如果长度不超过单帧的容量, 传输层会按单帧的格式交给协议层发送 传输层收到的单帧也会直接作为消息送往应用层 ; 如果消息长度超过单帧的容量, 传输层先要把消息拆分成首帧和续帧并排好次序, 然后再交给协议层依次发送 反过来, 协议层收到的首帧和续帧, 传输层先要按照接收次序将其重组为消息, 最后交给应用层处理 LIN 传输层只能按顺序接收续帧 LIN 传输层具备出错重传功能 传输层由传输层 API 完成, 参照 6.4 节 表 5.3 列出了传输层与 API 的对应关系,API 的内容参照第 6 章 表 5.3 传输层与 API 的关联 操作收 / 发一个 PDU 收 / 发一个消息 传输层 API ld_put_raw ld_get_raw ld_send_message ld_receive_message R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 38 of 76

39 5.2 LIN 应用层 概述 LIN 应用层提供信号处理 配置 识别和诊断四项功能 配置 识别和诊断功能又包含若干项目, 称为服务 (Service) 为了区别, 每项服务都有固定 唯一的服务代号 (Service ID,SID) 图 5.2 描述了 LIN 应用层及其关联 诊断设备 / 应用程序 请求 / 应答 信号处理诊断配置识别 应用层 消息拆分 / 重组 3 传输层 FF + CF SF 帧 协议层 信号携带帧 NAD 0x80-0xFF NAD 0x00-0x7F c 保留帧 诊断帧 SF FF CF : 不推荐使用 : 单帧 : 首帧 : 续帧 图 5.2 LIN 应用层及其关联 1 信号通过信号携带帧通信 2 配置服务通过传输层, 以单帧的形式通信 3 识别服务通过传输层, 以单帧的形式通信 4 基于信号的诊断服务 5 诊断传输层, 通过传输层通信, 需要使用复帧的形式通信 6 用户自定义的诊断 为便于理解本图, 后文对每项功能都分别进行了详细描述并提出了工作模型的概念 LIN 应用层的配置 识别和诊断都是针对逻辑节点 (Logical Node) 的 逻辑节点是能够对来自主机节点和 / 或诊断设备的服务请求作出响应的功能实体 为了区别不同的逻辑节点,LIN 定义了 NAD(Node Address for Diagnose, 诊断地址 ) 第 1 章介绍了物理节点 (Physical Node) 从机任务和接口 (Interface) 的概念 对于一个物理节点来说, 从机任务和接口对应着实现帧收发的软件和硬件实体, 而逻辑节点则代表了配置 识别和诊断方面的能力 物理节点 从机任务以及接口是一一对应的, 但是物理节点可以包括 1 个或者多个逻辑节点 为了规范地使用应用层的功能,LIN 规范定义了一套 API 下文会提到各项功能与 API 的关联,API 的内容参照第 6 章 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 39 of 76

40 5.2.2 信号处理功能 信号处理功能是指应用层可以不经过传输层, 直接从协议层获取或修改网络中的信号 这些信号由 NCF(Node Capability File, 节点性能文件 ) 定义, 既可以是工作参数 ( 例如温度 压力的测量值 继电器的开合状态等 ), 也可以是状态标志 ( 例如某信号携带帧的收发状态 ) 信号处理功能的工作模型如图 5.3 所示 信号携带帧在 LIN 网络的节点之间传递, 每个节点既可以是信号的发布者, 也可以是信号的收听者 主机节点 发布者 收听者 信号 从机节点 从机节点 从机节点 收听者 发布者 图 5.3 信号处理模型 信号处理功能由核心 API 完成, 参照 6.3 节 表 5.4 列出了信号处理功能与 API 的对应关系,API 的内容参照第 6 章 表 5.4 信号处理功能与 API 的关联 操作 信号读写 读标志, 清除标志 核心 API l_bool_rd/l_bool_wr l_u8_rd/l_u8_wr l_u16_rd/l_u16_wr l_bytes_rd/l_bytes_wr l_flg_tst l_flg_clr 配置功能 LIN 规范规定, 每个逻辑节点都应该有 NAD 在网络运行期间, 任意两个逻辑节点的 NAD 都必须不同, 否则就会产生冲突 此外, 每个逻辑节点都要能处理带有某些 PID 的帧 由此可见,NAD 和 PID 分别与逻辑节点建立了一种映射关系,LIN 规范把 NAD 和 PID 的这样一种组合称为逻辑节点的配置项 (Configuration) 一个逻辑节点可以有一个以上的配置项, 但在网络运行期间, 每个逻辑节点只能有一个配置项有效 配置功能是指 LIN 的主机节点能自动地给所有逻辑节点选择配置项, 消除 NAD 和 PID 分配中存在的冲突, 使网络正常工作 配置功能是确保各节点协调运作的内部功能, 包含分配 NAD 分配 PID 等服务 配置功能通过传输层完成配置服务 为了适应汽车行业的需要,LIN 规范定义配置功能的服务时, 参照了 ISO 制定的 UDS(Unified Diagnostic Services, 车辆统一诊断服务 ) 标准 ( 参照参考资料 [7]) 和 OBD(On-board Diagnostic, 车载自动诊断 ) 标准 ( 参照参考资料 [9]) 配置功能各项服务及其 SID 都是 ISO 标准的子集 配置功能的工作模型与计算机局域网的 客户机 - 服务器 模型很相似, 如图 5.4 所示 主机节点可以被视为客户机, 逻辑节点被视为服务器 客户机首先向服务器发出服务请求, 服务器依照请求执行操作, 然后向客户机返回应答 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 40 of 76

41 主机节点 客户端 请求 应答 逻辑节点 逻辑节点 逻辑节点 服务器 图 5.4 配置 / 识别模型 节点存储模型 如图 5.5, 节点存储模型 ROM ROM or NVRAM 序列号 NAD PID PID PID 厂商 ID 功能 ID 可变 ID 导出配置 存储配置.NCF 初始 NAD 列表 生成初始 NAD RAM NAD PID PID PID 图 5.5 节点存储模型 如同商品包装上的条形码, 每个物理节点都有一个固定的编码, 叫做 LIN 产品代号 (LIN Product Identification) 产品代号是出厂时赋予的, 除非修改产品, 否则其内容不变 产品代号保存在不需要电源就能维持记录的地方, 例如 ROM 或者非易失性存储器 (Non-volatile Random Accessible Memory,NVRAM) 在进行配置服务时, 从主机接收的产品代号必须和从机节点保存的产品代号一致, 才能正常进行配置服务 表 5.5 LIN 产品代号存储格式 D1 D2 D3 D4 D5 厂商 ID 厂商 ID 功能 ID 功能 ID 可变 ID LSB MSB LSB MSB 另外, 从机节点还可以有一个序列号, 用于识别特殊的节点 序列号大小为 4 字节 从机节点可以将配置信息保存起来, 重启后调用保存的配置信息, 而无需主机节点再次分配 针对配置项的存储类型,LIN 规范定义了三种从机节点配置模型 : 第一种, 无配置节点, 这种从机节点在重启后, 自身没有配置项, 每次重启都需要主机进行配置 第二种, 预配置节点, 这种从机节点在重启后, 调用预先设置的配置项 但是在主机重新对其进行配置后, 不能存储新配置项 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 41 of 76

42 第三种, 全功能配置节点, 这种从机节点可以保存主机对其的配置, 并在重启后调用此配置 表 5.6 从机节点配置模型类型 从机节点配置 重启后配置 存储配置 无配置节点 无 无 预配置节点 有 无 全功能节点 有 有 从机节点 NAD 配置 有三种方法生成配置 NAD, 如果初始 NAD 等于配置 NAD, 那么不需要进行其他配置操作 如果配置 NAD 需要从从机节点存储的保留配置中提取, 需要调用 ld_set_configuration 进行配置, 如果 NAD 需要变更, 则需要主机发送配置 NAD 请求 初始 NAD 列表 (NCF 文件 ) 存储 NAD 初始 NAD 主机分配 ld_set_configuration 配置 NAD Assign NAD Assign NAD 图 5.6 配置 NAD 主机节点给从机节点分配 NAD 是通过 Assign NAD 服务完成的 首先主机节点向从机节点发送配置 NAD 请求, 如果从机节点配置成功, 从机节点会应答 分配 NAD 服务的 PDU 结构如表 5.7 所示 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 42 of 76

43 表 5.7 分配 NAD 请求与应答 主机请求 NAD PCI SID D1 D2 D3 D4 D5 初始 NAD 0x06 0xB0 厂商 ID LSB 厂商 ID MSB 功能 ID LSB 功能 ID MSB 新分配 NAD 从机应答 NAD PCI RSID 未定义 初始 NAD 0x01 0xF0 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 注意, 应答时, 仍然使用初始 NAD 每个从机节点有一个初始 NAD, 初始 NAD 是从一个初始 NAD 列表中选择的 初始 NAD 列表是在编写节点性能文件 (NCF) 时设置的 LIN 协议没有对生成初始 NAD 的具体方法进行限制 从机节点 PID 配置 从机节点各个帧的 PID, 是主机进行分配的 通过分配 PID 列服务, 主机一次最多可给从机节点分配 4 个帧的 PID 分配 PID 列服务的 PDU 结构如表 5.8 所示 : 表 5.8 从机节点 PID 配置请求与应答 主机请求 NAD PCI SID D1 D2 D3 D4 D5 NAD 0x06 0xB7 开始 index PID (index) PID (index+1) PID (index+2) PID (index+3) 从机应答 NAD PCI RSID 未定义 NAD 0x06 0xF7 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF 其中, 消息字节段的第一字节是开始帧索引, 表示分配第一个帧的排列号 从机节点中各帧的排列顺序是按照节点性能文件 (NCF) 和 LIN 描述文件 (LDF) 中定义的顺序定义的 第一帧的索引编号是 0 后续四个字节是给从机节点分配的 PID 如果分配的 PID 值为 0, 表示对应的信号携带帧无效 如果分配的 PID 值为 0xFF, 表示保持对应帧的 PID 不变 其它服务 除了对从机节点 NAD 和 PID 的配置,LIN 规范还定义了其他配置服务, 如条件变更 NAD, 数据导入, 保存配置 配置功能由配置与识别 API 完成, 参照 6.5 节 表 5.9 列出了配置服务与 API 的对应关系,API 的内容参照第 6 章 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 43 of 76

44 表 5.9 配置服务及与 API 的关联 服务名称用途识别与配置 API Assign NAD 为逻辑节点分配新的 NAD ld_assign_nad Conditional change NAD Assign frame ID range 为 NAD 有冲突的逻辑节点分配新的 NAD 为逻辑节点可以处理的帧分配新的 PID ld_conditional_change_nad ld_assign_frame_id_range Save configuration 请求逻辑节点保存当前的配置项 ld_save_configuration ld_read_configuration 识别功能 识别功能是指主机节点能够获取逻辑节点的信息, 例如产品代号等 借助识别功能, 主机节点和逻辑节点还可以实现一些自定义的操作 识别功能与上面介绍的配置功能使用同样的工作模型, 如图 5.4 所示 识别服务中, 主机发送的请求 PDU 单元结构如表 5.10: 表 5.10 识别功能的请求与应答 主机请求 NAD PCI SID D1 D2 D3 D4 D5 NAD 0x06 0xB2 识别 ID 厂商 ID LSB 厂商 ID MSB 功能 ID LSB 功能 ID MSB 从机应答 NAD PCI RSID D1 D2 D3 D4 D5 识别 ID=0 NAD 0x06 0xF2 厂商 ID LSB 厂商 ID MSB 功能 ID LSB 功能 ID MSB 可变 ID 识别 ID=1 NAD 0x05 0xF2 序列号 0 LSB 序列号 1 序列号 2 序列号 3 MSB 0xFF 识别 ID=32~63 NAD 0x05 0xF2 用户定义用户定义用户定义用户定义用户定义 失败应答 NAD 0x03 0x7F 请求 SID (=0xB2) 错误代码 (=0x12) 0xFF 0xFF 0xFF 其中, 从机根据目标 ID 的值来回应相应的信息 目标 ID 指定的相关信息如表 5.11: R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 44 of 76

45 表 5.11 目标 ID 目标 ID 指定读出的内容应答消息长度 0 LIN 产品 ID 6 = 5+RSID 1 序列号 5 = 4+RSID 2-31 保留 用户自定义用户自定义 保留 - 识别功能由识别 API 完成, 参照 6.5 节 表 5.12 列出了识别服务与 API 的对应关系,API 的内容参照第 6 章 Read by identifier 诊断功能 表 5.12 识别服务及与 API 的关联 服务名称用途识别与配置 API 读取逻辑节点的信息, 或者实现自定义的操作 ld_read_by_id ld_read_by_id_callout 诊断功能是指 LIN 网络之外的诊断设备可以直接连接 LIN 的主机节点, 或者通过外部的其它网络 ( 例如 ISO11898 定义的 CAN 网络, 参照参考资料 [8]) 连接主机节点, 连接后, 诊断设备可以按规定的诊断协议 ( 例如 ISO15765 规范, 参照参考资料 [9]) 与 LIN 的逻辑节点通讯 与配置功能相比, 诊断功能是 LIN 网络作为一个整体对外呈现的可配置 可访问的属性 为了适应汽车行业的需要,LIN 规范定义诊断服务时, 参照了 ISO 制定的 UDS 标准 ( 参照参考资料 [7]) 和 OBD 标准 ( 参照参考资料 [9]) LIN 诊断功能是以上两个标准的子集, 相同服务的 SID 也相同 诊断功能的工作模型如图 5.7 所示, 它是配置功能工作模型的扩展 主机节点在此扮演了一个 网关 的角色, 在诊断设备和 LIN 网络之间传递服务请求和应答 诊断设备 客户端 请求 应答 主机节点 服务器 客户端 请求 应答 逻辑节点 逻辑节点 逻辑节点 服务器 图 5.7 诊断模型 诊断功能的实用意义可以用一个例子来说明 : 假设采用 LIN 子网的车门连接在底盘 CAN 网络上, 诊断车门故障时, 只需要把 OBD 设备连接于车载计算机的 CAN 接口即可, 而不需要拆下车门 ; 确定车门故障点后, R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 45 of 76

46 拆下车门维修完毕, 只需把 OBD 设备连接于车门的 CAN 接口, 就能确认门是否已被修好, 而不需要事先把车门装回 一般而言, 节点的计算能力与成本成正比 应用层的四项功能中, 只有诊断功能可以根据具体产品而灵活裁减, 其余的功能都是固定而且必须的 诊断功能的可裁减性体现在两方面 : 实现方式以及支持的服务种类, 这些都是直接影响着节点计算负荷的因素 诊断方式 LIN 网络有三种方式来实现诊断功能, 它们的差别在于传输层的复杂度, 因为拆分 / 重组需要一定的计算量, 这些方式如下表 5.13 所示, 另外可参考图 5.2 表 5.13 诊断功能的实现方式 方式 A 方式 B 方式 C 传输层支持 SF/FF/CF 视设计而定 协议层信号携带帧诊断帧诊断帧 ( 使用自定义 NAD) 计算量最小大视设计而定 可移植性好好差 诊断类型 (Diagnostic Class) 逻辑节点功能越复杂, 支持的服务越多, 对逻辑节点的计算能力要求就越高 依据诊断服务的数量,LIN 规范划分出三种不同的诊断类型 I 类 II 类和 III 类, 适用于不同条件的逻辑节点 I 类最低,III 类最高, 较高类型完全包含较低类型的功能 I 类是所有诊断类型的公共部分, 提供信号处理 识别 配置功能, 诊断功能采用表 5.12 中的方式 A, 这也是每个逻辑节点必备的服务 II 类节点增加了 UDS 定义的识别服务 ( 注 1), 诊断方式一般采用表 5.12 中的方式 B III 类节点相比 II 类节点, 又增加了 UDS 定义的部分其它服务, 此外, 还增加了通过 LIN 总线在线升级的功能 注 :1. 请注意区别 UDS 定义的识别服务与 描述的识别服务 诊断类型的关联如图 5.8 所示 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 46 of 76

47 标准化部分 其他 UDS 识别 LIN 诊断功能 III ISO UDS 规范 II 自定义部分 LIN 配置功能 LIN 识别功能 I 在线升级 图 5.8 诊断类型 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 47 of 76

48 5.3 参考资料 [1] LIN Transport Layer Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [2] LIN Node configuration and Identification Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [3] LIN Diagnostic Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [4] LIN Application Program Interface Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [5] LIN Diagnostic and Configuration Specification Revision 2.0, LIN Consortium, 2003 [6] LIN Application Program Interface Specification Revision 2.0, LIN Consortium, 2003 [7] ISO 14229:2006 Road vehicles Unified diagnostic services (UDS) - Specification and requirements [8] ISO 11898:2003 Road vehicles Controller area network (CAN) -- Part 1: Data link layer and physical signaling [9] ISO 15765:2004 Road vehicles Diagnostics on Controller area network (CAN) -- Part 3: Network layer services R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 48 of 76

49 6. LIN 的 API 本章介绍 LIN 的 API 的概念 功能和一般用法, 并以例子的形式介绍了调用 API 的一般流程 本章内容对应 LIN 规范的以下部分 : LIN Application Program Interface Specification 6.1 什么是 API? API 是一组 规约, 用来定义软件模块的使用方法 API 既可以是数据结构, 也可以是若干个函数, 还可以是它们的混合 软件开发者可以把 API 看作是与软件模块的会话方式 应用程序和程序员既可以使用该模块的功能, 又无需访问其源代码, 或者理解其内部工作机制的细节 API 对软件开发意义重大 软件规模日益庞大, 常常需要把复杂系统划分成小的组成部分, 或者重复使用代码, 这时都会涉及到 API R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 49 of 76

50 6.2 LIN 的 API LIN 规范用 C 语言定义了 LIN 的 API, 但未定义 API 的内部实现 LIN 协会规定 : 对于采用 LIN 规范 2.x 版的 LIN 节点, 如果用 C 语言开发应用程序, 那么就必须使用 API, 对采用 LIN 规范 1.x 版的 LIN 节点, 可以不使用标准规定的 API 按照用途, 可以把 LIN 的 API 分为 3 类 核心 API 传输层 API 和配置与识别 API 三类 API 相对独立, 彼此关联, 如图 6.1 所示 应用层 传输层 协议层 传输层 API 配置和识别 API 核心 API 应用程序 LIN API 图 6.1 LIN API 及其关联 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 50 of 76

51 6.3 核心 API 核心 API 是 API 的基础, 除了完成协议层的帧收发,LIN 应用层各项功能都要用到核心 API 核心 API 包含多个函数, 其中,l_sch_tick()( 时基节拍管理 ) 和 l_sch_set()( 进度表管理 ) 是与进度表相关的两个函数 其他的函数负责控制各种硬件协调工作, 完成初始化 中断响应 比特流收发 字节缓冲 休眠 唤醒以及物理层的差错报告等功能 LIN 规范把核心 API 分成 6 个组, 如表 6.1 所示 类别名称说明 驱动与网络管理 l_sys_init 表 6.1 核心 API 的分类 初始化整个 LIN 节点, 包含应用层 传输层和协议层 在调用其它 API 函数前, 必须首先调用此函数, 例如在应用程序初始化阶段调用 信号处理 状态操作 l_bool_rd/l_bool_wr l_u8_rd/l_u8_wr l_u16_rd/l_u16_wr l_bytes_rd/l_bytes_wr l_flg_tst l_flg_clr 读写信号, 用于信号处理功能 所有信号长度之和不超过一帧的容量 每个信号的长度可以是 1 比特 (bool) 2~8 比特 (u8) 9~16 比特 (u16) 和 2~8 字节 (bytes) 查询 / 清除状态标志, 用于基本的诊断功能 为加强应用层与核心 API 的联系, 允许自定义一些标志, 由核心 API 置位, 应用层可以查询和清除 进度表管理 ( 注 1) 接口管理 逆向调用 l_sch_tick l_sch_set l_ifc_init l_ifc_goto_sleep( 注 1) l_ifc_wake_up l_ifc_ioctl l_ifc_rx l_ifc_tx l_ifc_aux l_ifc_read_status l_sys_irq_disable l_sys_irq_restore l_sch_tick 是一个时间触发的函数, 应该在每个时基节拍 ( 参照 3.3 节 ) 处调用 如果调用时恰逢帧时隙的开始, 此函数将启动下一个入口 ; 其他情况将完成诸如信号更新 读取通信状态报告 (Status Word) 指示下一个进度表入口等功能 请参照参考资料 [4] 的 节和参考资料 [3] 的 节 l_sch_set 用于选择当前有效的进度表 (l_sch_tick 就是根据当前有效的进度表工作的 ) l_sch_set 不但可以选择进度表, 而且可以精确地选择某个进度表入口 l_ifc_init 用于物理层初始化 在执行 接口管理 的其它 API 函数之前必须首先调用 l_ifc_goto_sleep 和 l_ifc_wake_up 分别实现休眠和唤醒操作 l_ifc_ioctl 执行一些底层的自定义操作 l_ifc_rx 和 l_ifc_tx 控制帧的收发 l_ifc_aux 用于捕获帧头, 这是个可选的函数, 其功能可以包含在 l_ifc_rx 中 l_ifc_read_status 用来读写状态报告 可选择的功能 某些物理层驱动可能不允许被中断打断, 这两个函数用来屏蔽和恢复系统的中断 注 :1. 仅适用于主机节点 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 51 of 76

52 6.4 传输层 API 从 LIN 规范 2.0 版开始, 增加了传输层 API 传输层 API 是为配置 识别和诊断这三项服务设置的, 是应用层与协议层的接口 传输层 API 的功能包括 : 建立并管理 PDU 队列 收发 PDU 以及检查 PDU 的通信状态 传输层 API 接收应用层消息, 调用核心 API 发送主机请求帧 ; 收到从机应答帧时, 传输层剥离协议层的帧头信息获得 PDU, 送往应用层处理 对于识别或配置服务, 因为用于识别和配置的诊断帧已经预先安排在进度表内, 所以传输层 API 只是在有关帧时隙到来时才工作, 不影响核心 API 的进度表调度, 不影响 LIN 的确定性 对于诊断服务, 因为诊断请求通常来自诊断仪表或者上级网络 ( 例如 CAN), 发生时机和频次不可预测, 所以传输层 API 要能动态地产生诊断帧, 并将诊断帧插入到当前的进度表里, 这会影响 LIN 的确定性 LIN 规范定义了两种传输层 API Raw API 和 Cooked API, 二者功能一致, 区别在于对应用层消息的处理方式 两种 API 不建议混用, 用户宜根据需要选用一种 如果节点需要监视通信细节, 那么应该用 Raw API, 它允许节点以 PDU 为单位处理信息 如果节点只需要转发消息而不需要关心消息内容, 那么适合使用 Cooked API, 它允许节点以消息为单位处理信息 传输层 API 如表 6.2 所示 类别名称说明 表 6.2 传输层 API 初始化 ld_init ld_init 用于传输层初始化 Raw Cooked ld_put_raw ld_get_raw ld_raw_tx_status ld_raw_rx_status ld_send_message ld_receive_message ld_tx_status ld_rx_status 完成 PDU 到帧的相互转换, 并且在 MRF/SRF 的帧时隙到来时传输 查询传输层的工作状态 完成消息到帧的相互转换, 并且在 MRF/SRF 的帧时隙到来时传输 查询传输层的工作状态 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 52 of 76

53 6.5 配置与识别 API 从 LIN 规范 2.0 版开始, 增加了配置与识别 API 用于支持应用层的配置功能和识别功能 配置与识别 API 如表 6.3 所示 表 6.3 配置与识别 API 类别 配置 识别 名称 ld_is_ready( 注 1) ld_check_response( 注 1) ld_assign_nad( 注 1) ld_conditional_change_nad( 注 1) ld_assign_frame_id_range( 注 1) ld_set_configuration( 注 2) ld_save_configuration( 注 1) ld_read_configuration( 注 2) ld_read_by_id( 注 1) ld_read_by_id_callout( 注 2) 说明 ld_is_ready 用来检查上一次的服务请求的执行状况 调用 ld_check_response 读取服务的执行情况 给指定的从机节点分配 NAD/PID 从机节点调用 ld_set_configuration 设置初始配置项 (NAD 和 PID) 主机节点调用 ld_save_configuration, 请求从机节点保存当前的配置项 从机节点调用 ld_read_configuration, 整理当前配置项并保存 读取从机节点的产品代号或者其他参数 向主机节点发送自定义的数据 注 :1. 仅适用于主机节点 2. 仅适用于从机节点 配置 API 除了实现具体的服务项目, 还可以向应用程序报告服务的执行情况 识别 API 包含两个函数 :ld_read_by_id 和 ld_read_by_id_callout ld_read_by_id 仅供主机节点使用, 主机节点只能通过它获得从机节点的硬件信息, 例如产品代号等等 ;ld_read_by_id_callout 仅供从机节点使用, 这是一个从 API 向节点应用程序的逆向调用, 它并不是必须的, 专门用于实现用户自定义的服务 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 53 of 76

54 6.6 注意事项 兼容性 API 的兼容性体现在两个方面, 一是不同版本 API 之间的兼容性, 二是 API 对帧收发硬件的兼容性 API 版本之间的兼容性如表 6.4 所示 表 6.4 不兼容的 API 列表 服务名称 LIN 1.X LIN 2.0 LIN 2.1 接口管理 l_ifc_connect l_ifc_disconnect l_ifc_goto_sleep l_ifc_wake_up l_ifc_read_status YES YES N/A N/A YES YES 识别 ld_read_by_id N/A YES YES ld_read_by_id_callout N/A N/A YES 通信管理 传输层 给指定的从机节点分配 NAD ld_is_ready ld_check_response ld_put_raw ld_get_raw ld_raw_tx_status ld_raw_rx_status ld_send_message ld_receive_message ld_tx_status ld_rx_status ld_assign_nad ld_conditional_change_nad N/A YES YES N/A YES YES N/A YES YES 给指定的从机节点分配 PID ld_assign_frame_id N/A YES N/A ld_assign_frame_id_range N/A N/A YES 配置项相关操作 ld_save_configuration ld_read_configuration ld_set_configuration N/A N/A YES 不同的硬件需要使用不同的 API LIN API 的实现通常都是与帧收发硬件密切相关的, 不能简单挪用 开发工具 目前已经有一些商品化的 LIN 开发工具 要开发 LIN 的应用, 商品化的开发工具并不是必须的, 不过, 此类工具确实能提高开发效率, 尤其是处理那些同时容纳不同 LIN 规范版本的节点的网络 图 6.2 显示了此类开发工具的工作原理 API 的实现可以是独立的若干个库文件, 也可能包含在某种开发工具之中 API 通常不能直接被调用, 需要配合若干外部附属模块 ( 例如驱动函数 ) 以及映射文件 ( 例如用宏定义实现节点端口与 API 库文件之间的衔接 ) 库文件与附属模块 映射文件一起, 在编译阶段添加到用户代码中, 请参照参考资料 [11] [12] R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 54 of 76

55 LDF 文件 LIN 相关硬件资源描述 设计工具 API 库 LIN 相关硬件与 API 库的映射 LIN 相关硬件驱动程序 应用程序 编译 / 连接 图 6.2 LIN 设计工具示意图 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 55 of 76

56 6.7 API 使用示例 参考资料 [11] 给出了一个 LIN 2.0 版的 API 的示例, 从中可以看出 API 的调用次序 该示例包括两部分 : 在从机节点初始化阶段需要执行的 API, 以及在从机节点应用程序中调用 API 的方法 从机节点初始化 extern unsigned char lin_somecotrol_init( void ); void PowerON_Reset(void) { HardwareSetup();/* 系统初始化 */ if( l_sys_init() ) { /* LIN API 初始化失败 */ sleep(); else { if( lin_somecotrol_init() ) { /* LIN 相关的模块初始化失败, 例如传感器 执行器 */ main(); return; sleep(); /* 其他系统要求的功能 */ /* 帧收发硬件的驱动程序入口 */ const T_Lib_Slave_Handle Slave_handle = { Lin_Drv_Init, Lin_Drv_HeaderIn, Lin_Drv_Pid_RecvReq, Lin_Drv_SendData, Lin_Drv_RecvData, Lin_Drv_SendRecvFinish, Lin_Drv_LinBus_Enable, Lin_Drv_LinBus_Disable, Lin_Drv_WakeUp ; /* LIN 网络初始化 */ unsigned char lin_somecotrol_init( void ) R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 56 of 76

57 { unsigned char rtn; rtn = 0; if( l_ifc_ioctl( 0, LIN_ENTRY_SLAVE_DRV, &Slave_handle ) ) { /* 帧收发硬件的驱动程序初始化失败 */ rtn = 1u; else { l_ifc_init(0); /* LIN 端口初始化 */ if( l_ifc_connect(0) ) { /* LIN 端口初始化失败 */ rtn = 1u; else { /* 其他必要的操作 */ return rtn; 从机节点主程序 #include "sfr_r825.h" #include "Lin_DrvR8C.h" #include "lin20.h" void lin_application( void ); /***************************/ /* Main Function */ /***************************/ void main(void) { while( 1 ) { /*...Something to do */ lin_application(); /*...Something to do */ R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 57 of 76

58 /*******************************/ /* LIN Application Function */ /*******************************/ extern l_flg Lin_Frm_FrameMst0_flg; extern l_flg Lin_Frm_FrameU1_flg; extern l_flg Lin_Frm_FrameU2_flg; extern l_flg Lin_Frm_FrameU3_flg; extern l_flg Lin_Frm_FrameEve0_flg; extern l_flg Lin_Frm_FrameSlv0_flg; extern l_flg Lin_Sig_Command_flg; extern T_Signal Lin_Sig_Status_Slv0; extern T_Signal Lin_Sig_Status_Slv1; extern T_Signal Lin_Sig_Command; void lin_application( void ) { l_u8 data[8]; l_u16 status; /* 判断 : 是否收到了新的帧? */ if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_frameu1_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameU1_flg ); /* 根据收到的帧执行相应的操作 */ else if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_framemst0_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameMst0_flg ); /* 根据收到的帧执行相应的操作 */ /* 判断 : 帧是否已经发出? */ if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_frameu2_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameU2_flg ); /* 执行发送结束之后的操作 */ else if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_frameu3_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameU3_flg ); /* 执行发送结束之后的操作 */ R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 58 of 76

59 else if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_frameeve0_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameEve0_flg ); /* 执行发送结束之后的操作 */ else if( 0!= l_flg_tst(&lin_frm_frameslv0_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Frm_FrameSlv0_flg ); /* 执行发送结束之后的操作 */ status = l_ifc_read_status( 0 ); /* 处理可能出现的应答错误 */ if( status & 0x0001u ) { /* 出现应答错误, 执行相关操作 */ if( LD_DATA_AVAILABLE == ld_raw_rx_status(0) ) { ld_get_raw( 0, data ); /* 判断 : 来自主节点的信号被更新了吗? */ if( 0!= l_flg_tst(&lin_sig_command_flg) ) { l_flg_clr( &Lin_Sig_Command_flg ); if( 0x1234u == l_u16_rd(&lin_sig_command) ) { l_u16_wr( &Lin_Sig_Status_Slv0, 0x0101u ); l_u16_wr( &Lin_Sig_Status_Slv1, 0x0201u ); /* 其他相关操作 */ else if( 0x5678u == l_u16_rd(&lin_sig_command) ) { l_u16_wr( &Lin_Sig_Status_Slv0, 0x0100u ); l_u16_wr( &Lin_Sig_Status_Slv1, 0x0200u ); /* 其他相关操作 */ /* 监测休眠命令 */ if( status & 0x0008u ) { /* LIN 端口休眠的相关操作 */ return; R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 59 of 76

60 6.8 参考资料 [1] LIN API Recommended Practice Revision 1.3, LIN Consortium, 2002 [2] LIN Application Program Interface Specification Revision 2.0, LIN Consortium, 2003 [3] LIN Application Program Interface Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [4] LIN Protocol Specification Revision 2.1, LIN Consortium, 2006 [5] H8/300H Tiny Series H8/36049 Group LIN(Local Interconnect Network) : Master Volume, Renesas Technology, 2003 [6] H8/300H Tiny Series LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Master, Renesas Technology, 2003 [7] H8/300H Tiny Series H8/36014 Group LIN(Local Interconnect Network) : Slave Volume, Renesas Technology, 2003 [8] H8/3664F/3694F/36014F Series LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Slave, Renesas Technology, 2003 [9] H8/3687F Series LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Slave, Renesas Technology, 2003 [10] R8C/Tiny Series R8C/11 Group LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Slave Volume, Renesas Technology, 2006 [11] R8C/Tiny Series R8C/25 Group LIN(Local Interconnect Network) Application Note: Slave Volume, Renesas Technology, 2006 [12] LINkits LIN Evaluation Boards, Freescale Semiconductors, 2007 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 60 of 76

61 7. 工作流 本章介绍了 LIN 工作流的概念, 以及节点性能文件和 LIN 描述文件的内容, 对应着 LIN 规范的以下部分 : LIN Node Capability Language Specification LIN Configuration Language Specification 为了实现从机节点入网的 即插即用,LIN 规范标准化了 LIN 网络从设计到生成的工作流程, 如图 7.1 所示 节点性能文件 (NCF) 设计 LIN 子网设计工具 LIN 子网生成工具 LIN 描述文件 (LDF) LIN 子网 调试 从机节点 1 从机节点 2 从机节点 3 主机节点 总线分析仪和仿真器 LIN 图 7.1 工作流 其中节点性能文件 (NCF) 定义了节点名称和节点的属性值, 包括产品代号 位速率 帧的定义等信息 LIN 子网设计工具收集到节点性能文件的信息, 自动生成 LIN 描述文件 (LDF) LDF 包含了整个子网的信息, 包括所有的信号和帧的声明, 以及进度表等信息 LDF 文件还可以作为调试时总线分析仪和仿真器的输入 LIN 子网生成工具根据 LDF 生成各种通信驱动, 可以建立起通信子网, 也可以将具备节点性能文件的现成节点加入到已经建立好的通信子网中, 并在网络进入运行前排除掉可能产生的冲突 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 61 of 76

62 7.1 节点性能文件 节点性能文件包含节点的物理特性 帧和信号的定义等内容, 如表 7.1 所示 表 7.1 节点性能文件 节点性能文件全局定义 LIN 语言版本 节点定义 ( 注 1) 节点名称 概要定义诊断定义帧定义信号编码类型定义 LIN 协议版本厂商 ID(Suppliler ID) 功能 ID(Function ID) 可变 ID(Variant ID) 位速率发送唤醒使能初始 NAD 诊断类型 P2_min( 注 2) ST_min( 注 3) N_As_timeout( 注 4) N_Cr_timeout( 注 5) 支持的 SID 诊断传输层最大消息长度 ( 单位 : 字节 ) 帧类别 ( 发布或收听 ) 帧名称长度最小时间帧属性最大时间事件触发帧信号名称信号定义信号属性编码类型名称逻辑值逻辑值信号值文本信息物理值物理值 初始值保留位数偏移量 ( 注 6) 编码类型名称 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 62 of 76

63 最小值最大值缩放倍数 ( 注 7) 偏移量 ( 注 7) 文本信息 BCD 值 ASCII 值 应答错误名称 状态管理 自由文本定义 错误状态信号 发布节点 ( 蓝色笔标出的部分为可选项, 红色笔标出的部分为选择其中的一项或几项 ) 注 :1. 一个节点描述文件可以定义多个节点, 在同一个文件中的节点不能重名 2. P2_min: 从 LIN 子网接收到主机请求帧到 LIN 的从机节点准备好数据发送应答之间的最小时间间隔 3. ST_min: 从机节点准备接收下一个帧 ( 主机请求帧 ) 或准备发送下一个帧 ( 从机应答帧 ) 的应答部分所需要的最小准备时间 4. N_As_timeout: 从传输层向 LIN 子网请求一个帧开始到传输层确认请求的帧传输结束之间的超时间隔, 即从发送方看, 发送 LIN 帧 (MRF 或 SRF) 的超时间隔 5. N_Cr_timeout: 在复合帧 ( 首帧 + 续帧的形式, 参照 5.3 节 ) 的传输中, 传输层接收到的首帧和续帧 续帧和续帧之间的超时间隔 6. 信号在字节中的偏移量如表 7.2 举例 表 7.2 信号在字节中的偏移量示例 10 位信号 S(LSB) 在 4 字节中的偏移量为 16 第 0 字节第 1 字节第 2 字节第 3 字节 S S S S S S S S S S 物理值 = 缩放倍数 原始值 + 偏移量 节点性能文件举例说明 以下为一个节点性能文件的例子和说明 node_capability_file; // 节点性能文件 LIN_language_version = 2.1 ; //LIN 语言版本 2.1 node step_motor { // 节点定义 节点名称 step_motor general { // 摘要定义 LIN_protocol_version = 2.1 ; //LIN 协议版本 2.1 supplier = 0x0005; function = 0x0020; variant = 1; // 厂商 ID, 功能 ID, 可变 ID bitrate = automatic min 10 kbps max 20 kbps; // 比特率自动选择范围 [10kbps-20kbps] sends_wake_up_signal = yes ; // 该节点可以发送 wakeup 信号 diagnostic { // 诊断定义 NAD = 1 to 3; // 初始 NAD 可以选择的值 :1~3 diagnostic_class = 2; // 支持的诊断类别为第 2 类 P2_min = 100 ms; ST_min = 40 ms; // 参照表 7.1 注释 support_sid { 0xB0, 0xB2, 0xB7 ; // 节点支持的全部 SID R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 63 of 76

64 frames { // 帧定义 publish node_status { // 帧名称为 node_status, 作为发布节点 length = 4; min_period = 10 ms; max_period = 100 ms; // 帧长度 4 字节, 传输最小 最大时间 signals { // 信号定义 ( 该帧中包含的信号 ) state {size = 8; init_value = 0; offset = 0; //state 信号 : 长度 8bit, // 初始值为 0, 偏移量为 0( 即 bit[7:0]) fault_state {size = 2; init_value = 0; offset = 9; fault_enc; //fault_state 信号 : 长度 2bit, 初始值为 0, // 偏移量为 9( 即 bit9 bit10), // 编码类型名称为 fault_enc error_bit {size = 1; init_value = 0; offset = 8; //error_bit 信号 : 长度 1bit, // 初始值为 0, 偏移量为 8 angle {size = 16; init_value = {0x22, 0x11; offset = 16; //angle 信号 : 长度 16bit, // 初始值为 0x22,0x11, 偏移量 16 subscribe control { // 帧名称为 control, 作为收听节点 length = 1; max_period = 100 ms; // 帧长度 1 字节, 传输最大时间 100ms signals { // 信号定义 ( 该帧中包含的信号 ) command {size = 8; init_value = 0; offset = 0; position; //command 信号 : 长度 8bit, 初始值为 0, // 偏移量为 0, 编码类型名称为 position encoding { // 信号编码类型 position {physical_value 0, 199, 1.8, 0, deg ; // 编码类型名称为 position: // 物理值, 最小值 0, 最大值 199, // 缩放倍数 1.8, 偏移量为 0, // 文本信息为 deg fault_enc {logical_value, 0, no result ; // 编码类型名称为 fault_enc: // 逻辑值, 信号值 0, 文本信息为 no result logical_value, 1, failed ; // 逻辑值, 信号值 1, 文本信息为 failed logical_value, 2, passed ; // 逻辑值, 信号值 2, 文本信息为 passed status_management { response_error = error_bit; // 状态管理 : 表示 response_error 的信号名称 fault_state_signals = fault_state; // 表示 fault_state_signals 的信号名称 free_text { step_motor signal values outside are ignored // 自由文本定义 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 64 of 76

65 7.2 LIN 描述文件 LIN 描述文件对整个 LIN 网络进行了描述, 也包含了要监测 LIN 网络所必需的信息, 包含 LIN 网络内所有节点 帧和信号的信息以及进度表等内容, 如表 7.3 所示 表 7.3 LIN 描述文件 LIN 描述文件 全局定义 LIN 协议版本 LIN 语言版本 LIN 位速率定义 通道后缀名称定义 ( 注 1) 参与节点 主机节点从机节点节点名称 LIN 协议版本 节点名称时基抖动节点名称列表 节点定义 节点属性 配置 NAD( 从机节点地址 ) 初始 NAD 产品 ID 应答错误名称错误状态信号 P2_min 属性定义 ST_min N_As_timeout N_Cr_timeout 符合 LIN2.0 的可配置的帧 符合 LIN2.1 的可配置的帧 组合节点名称 ( 物理节点 ) 节点组合定义 ( 注 2) 配置名称 逻辑节点名称列表 ( 包含于该物理节点中 ) 信号大小 标准信号 信号名称 初始值 该信号的发布节点 该信号的收听节点列表 信号定义 信号名称 诊断信号 信号大小 信号在帧中的偏移量 信号组 ( 注 3) 信号组名称列表 组大小 信号名称及在组中的偏移量列表 R01AN0348CC0100_AUTOMOTIVE Rev.1.00 Page 65 of 76