LIN总线与CAN总线的传输方式有什么不同?

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LIN，Interconnect Network，适用于速度和可靠性要求不高、低成本的场合，LIN的使用场景包括车窗、天窗、座椅、门锁、空调、照明等舒适性相关的地方

LIN网络

主机节点/从机节点

不同协议的网络需要网关相连接，所以LIN网络与CAN总线相连时，需要加入CAN-LIN网关，这个网关一般由LIN网络的主机节点充当

LIN是单线总线，最大传输速率为20kbps，它采用的是一主多从的概念，就是一个LIN网络只会有一个主机，多个从机

由于物理层限制，一个LIN网络最多有16个节点，那么除去一个主机节点是有且唯一，从机节点的数量就是1到15个

主机任务/从机任务

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）只有从机任务（Slave Task）

主机任务负责

调度总线上帧的传输次序
监测数据，处理错误
作为标准时钟参考
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，根据帧头所包含的信息判断：

发送应答
接收应答
既不接收也不发送应答

帧的结构

帧包括帧头和应答两个部分，主机节点里的主机任务负责发送帧头，主机节点或从机节点里的从机任务接收帧头，并对帧头所包含的信息进行解析，然后决定是发送应答，还是接收应答，还是不作任何反应

帧的结构

帧头

帧头包括同步间隔段、同步段和PID段

同步间隔段

同步间隔段的作用：

这里就要讲到LIN总线的显性电平和隐性电平

上图中，值0为显性电平，值1为隐性电平，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；当所有的节点都发送隐性电平或不发送信息时，总线呈隐性电平，所以能看出显性电平起主导作用

同步间隔段由同步间隔和同步间隔段间隔符组成，同步间隔是至少13位的显性电平，除了同步间隔段，没有任何其他情况会发出大于9个的显性电平，那么13个显性电平的同步间隔段，就可以作为一个帧的开始的标志

同步间隔段间隔符是一个隐性电平

同步段

在讲同步段之前，先了解一个概念，字节域

字节域以显性电平开始，以隐性电平结束，是一种标准的UART数据传输格式

在LIN的帧中，除了同步间隔段以外，其他各段都是以字节域的格式传输的

这里也可以看到数据段里的各byte字节，也是按照字节域的格式传输的

LIN总线为了节约成本，没有采用高精度时钟，采用了精度和成本相对较低的时钟，这样就会导致从机节点与主机节点的时钟误差，而同步段就是为了调整从机节点数据的位速率与主机节点一致

PID

“PID，Protected Identifier Field，受保护的ID
”

为什么叫受保护的ID？

PID有8个bit，其中只有前6个bit是实际位，叫帧ID，后面两个bit是前6个bit奇偶校验后得到的值，叫奇偶校验位

从机任务是根据收到的帧ID作出反应的，所以需要验证帧ID是否正确，就是根据奇偶校验位，这也就是为什么叫作PID的原因

校验位P0 = ID0 @ ID1 @ ID2 @ ID3 @ ID4

校验位P1 = ~(ID1 @ ID2 @ ID3 @ ID4 @ ID5)

@表示异或运算，~表示取反

“由此可以看出，PID不可能出现全0或全1的情况，如果从机任务收到了0xFF或0x00，可以判断为传输错误
”

根据帧ID的不同，将LIN帧分为

应答

应答包括数据段和校验和段

数据段

数据段是节点发送的数据，1到8个字节不等，它承载着信号或诊断消息两种数据类型

信号由信号携带帧传递，一个帧ID对应的数据段可能包含一个或多个信号，发送信号的节点称为发布节点，接收信号的节点称为收听节点

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

但是对于事件触发帧，可能存在0个、1个或多个发布节点

诊断消息由诊断帧传递

校验和段

校验和段是对数据段内容进行校验，它只有1个字节

校验和根据不同的场景分为：标准型校验和、增强型校验和

采用哪种校验和是由主机节点管理的，发布节点和收听节点根据帧ID判断采用哪种校验和

计算方法很简单：数据段内的各字节依次相加，如果有进位，则加到低位，最终得出的值取反

收听节点如何校验呢？同样地，把数据段内的各字节依次相加，如果有进位，则加到低位，得到的值不取反，与接收到的校验和相加，最终得到0xFF，校验无误

帧传输时间的计算

这里有几个需要注意的时间，由于帧里面的各段间有间隔，这也是要花掉时间的

所以

帧头的余量T_Header_Rest包含字节间间隔，规定为T_Header_Nominal的百分之40

应答的余量T_Response_Rest包含应答间隔以及字节间间隔，规定为T_Response_Nominal的百分之40

N_data为数据段内的字节数

帧的类型

无条件帧

无条件帧的帧头从主机任务发出后，必定有从机任务应答，也就是说必定有从机任务发出无条件帧中的信号，无论信号是否发生变化

有且只有一个从机任务对无条件帧的帧头作出应答，发出信号

从这里是否可以明白一些东西

“主机节点里的主机任务负责发送帧头，主机节点和从机节点里从机任务根据事先设计好的规则，负责对接收到的帧头信息进行分析，以确定自己是否要把这个帧的数据发出去，或是否要接收这个帧的数据（来自其他从机任务的）
”

这和CAN总线通信还是很不一样的，后面我会进行分析和总结

无条件帧的典型应用场景如下

这里其实有很多的细节没画出来

第一个场景

“

主机节点的主机任务发送了一条LIN帧的帧头给所有的从机任务(包括主机节点里的从机任务)，所有的从机任务收到帧头后分析帧ID=0x30，判断是要发这个帧的数据，还是收这个帧的数据，或者是不作处理
从机节点1的从机任务收到帧ID 0x30，发现自己需要把某些信号值发出去，这些信号值就是属于帧ID 0x30的
主机节点的从机任务收到帧ID 0x30，发现自己需要接收别人发来的信号值并作处理
从机节点2的从机任务收到帧ID 0x30，发现自己既不需要发送信号，也不需要接收信号
这个场景的典型应用就是从机节点1向主机节点报告自身某信号的状态

”

从上面的分析中我们能总结出LIN总线通信方式