从上到下，深入理解LIN协议及进阶问题

一、当LIN总线静默4s-10s时，节点自动进入休眠状态。这个“自动进入休眠状态”是怎么实现的？
二、帧的架构设计
- 2.1 问题提出
- 2.2 帧设计
三、帧超时功能
四、主节点如何接收从节点上报的数据？
五、网络管理
- 5.1 当功能开关关闭时，应该让LIN总线休眠，降低电量消耗
- 5.2 实现
六、常识
七、事件触发帧的设计
八、状态管理
- 8.1 从机节点的状态上报
- 8.2 自我保护/安全模式
九、硬件架构

一、当LIN总线静默4s-10s时，节点自动进入休眠状态。这个“自动进入休眠状态”是怎么实现的？

LIN总线本身具有一种“线与”的特性，当总线处于空闲状态（即没有节点发送数据）时，总线会保持隐性电平。

而LIN节点内部通常会有一个定时器或时钟机制，用于检测总线上的活动时间。当节点检测到总线在4秒至10秒的连续时间内没有活动时（即没有数据帧传输），节点的定时器会触发一个事件，指示节点进入休眠状态。

在休眠状态下，节点会关闭或降低其部分功能，以减少功耗。同时，节点会保持对总线的监听，以便在需要时迅速唤醒。

二、帧的架构设计

2.1 问题提出

举例：主机节点想查询全车的氛围灯（比如有6个灯）的亮度，那这个场景怎么设计帧呢？

首先，我们需要理解车机业务，这个所谓的“查询全车的氛围灯”，并不是我发一个请求，对方给个回复就完了。
车是一个运行态的东西，持续运行的过程中，大部分时候希望可以随时查看各组件是否运行正常。这样的应用场景就决定了：查询状态这个业务并不是一次性的，而是周期性的，连续性的。任意一个时间点一个对手件发生故障或是运行不正常了，主机都需要及时的知道。这体现在很多功能，在SOC侧会有界面显示当前的运行状态是否正常，出问题的给出红色警示或是标记，尤其是一些涉及行车安全的功能，这是很重要的。

理解了上述概念，问题就变为了，如何实时地连续地知道全车氛围灯的状态？
答：每个氛围灯都要周期性地不停地上报自己的工作状态。

2.2 帧设计

调度表不停地在轮询，我们需要为每一个氛围灯设计一个帧（对应一个PID），周期性地上报自己的工作状态。就是说，不需要设计“主节点询问的这个帧”，是各氛围灯从节点自己主动地、周期性地连续上报。

三、帧超时功能

帧超时功能在LIN通信中的作用是：当LIN从节点（slave node）发送数据时，主节点（master node）会期望在一定时间内接收到完整的帧。如果从节点发送的帧因为某种原因（如干扰、节点故障等）没有在预期的时间内完成，主节点就会触发一个帧超时事件。这通常会导致主节点停止当前的通信过程，并可能采取其他措施，如重新初始化通信或报告错误。

帧超时功能有助于防止通信中的死锁情况，确保通信能够及时响应并恢复。同时，它也有助于识别并隔离网络中的故障节点，提高整个系统的可靠性。

四、主节点如何接收从节点上报的数据？

驱动层代码属于厂商机密，不能公开，所以本文只会提及大概的流程与思路。
对于MCU来说，从节点上报的数据，来源于协议收发器。以恩智浦TJA1021为例，如下图：
在这里插入图片描述
TJA1021是个协议收发器，兼容了很多LIN通信协议版本（LIN 2.0, LIN 2.1, LIN 2.2, LIN 2.2A等），具体见厂商文档。
硬件一般会配一套对应的驱动程序。
驱动程序一般都会对外开放一些回调接口，以供应用层实现业务。
在主应用启动时，先要运行驱动，运行驱动前会配置一些参数，这其中就包括了数据传输的回调接口。
如：发送数据成功的回调、接收数据成功的回调、通信出现错误时的回调等。

以上面的硬件为例，LIN驱动的回调的函数指针是 Lpuart_Lin_Ip_CallbackType类型，以供参考。

五、网络管理

5.1 当功能开关关闭时，应该让LIN总线休眠，降低电量消耗

比如，主机侧已经关闭了氛围灯开关。那就没有必要，还开启LIN通道，启动调度表、轮询发送帧，这些动作都没有意义。
实战中，发现自己公司的代码就有这个问题。LIN线程一启动时，就开启LIN通信，无论总开关是否关闭，LIN通信就一直跑着，导致MCU、协议收发器、各从机节点，从不进入睡眠状态，浪费了车机的电量。

设计LIN子网时，要做好网络管理。对于通信的睡眠与唤醒做好逻辑控制。按需使用LIN协议，避免不必要的浪费。