<车上网 络技术>

主机节点和从机节点控制器均采用PHILIPS的高性能8位单 片机P87LPC768，该单片机除具有51系列单片机典型功能， 完全满足LIN控制器的硬件要求外，还具有片内看门狗和振 荡器等模块，可有效简化LIN节点结构，降低成本。LIN收 发器采用PHILIPS公司生产的TJA1020，其可用波特率范围 2.4-20Kbits/s，它具有较高的抗电磁干扰性（EMI）,可以 自动修整输出波形降低电磁辐射（EME），且当传输速率低 于10Ｋｂ/ｓ时, TJA1020可以工作在低斜率模式下而进一 步降低电磁辐射。电源模块主要由PHILIPS公司生产的电压 调节器SA57022构成，SA57022可通过ON/OFF引脚开启或关 闭，它与LIN收发器配合实现节点的睡眠和唤醒。主机节点 的CAN接口由CAN控制器SAJ1000和CAN驱动器82C250组成。
16 第7章 LIN总线
<车上网 络技术>
根据传输条件的不同，报文帧可分为绝对 帧、触发帧、离散帧、诊断帧、用户定义帧和 保留帧六种。 LIN总线上的所有通讯都由主机节点中的 主机任务发起，主机任务根据进度表来确定当 前的通讯内容，发送相应的帧头，并为报文帧 分配帧通道。总线上的从机节点接收帧头之后， 通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通 讯做出响应、做出何种响应。基于这种报文滤 波方式，LIN可实现多种数据传输模式，且一个 报文帧可以同时被多个节点接收利用
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第7章 LIN总线
LIN总线成本低的原因

<车上网 络技术>
LIN相对于CAN的成本节省主要是由于采用 单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本 和无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器。 这些优点是以较低的带宽和受局限的单宿主 总线访问方法为代价的。
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第7章 LIN总线
LIN网络的结构

<车上网 络技术>
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第7章 LIN总线
LIN网络在车镜控制上的应用
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第7章 LIN总线
LIN网络架构
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如上文所述，LIN网络基于主从节点构架而形成网络拓扑结构。 主节点需要向从节点发出周期性的检测信号，检测结果由从节点反 馈给主控制器。其中周期根据事件检测的实时性要求而设定。 如图二所示，LIN的信号由一个由主任务提供的标头（Header） 和由从任务处理的响应部分（Response）构成。标头包含一个13 位的同步间隔字段（Synch Break Field）、一个由主任务产生的 同步字段（Synch Field），以及一个辨识字段（Identifier Field）。其中每一个字节字段都以串行位元组方式发送，起始位的 第一位为“0”，而终止位为“1”。由主任务执行的信号标头会依整 个LIN丛集的进度表决定每个信号的传输时间，以确保数据传输的 确定性及避 免网络超载的危险。在LIN网络中只有主节点采用晶体 振荡器来为系统提供精确的基本时钟，此时钟会嵌入上述的同步字 段中，让从任务能与主节点时序同步。LIN信号的响应部分包含一 个数据域位（Data Filed），长度为2 / 4 / 8个字节，和一个长度 为一个字节的验证字段（Checksum Field）。
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第7章 LIN总线
<车上网 络技术>


LIN总线是单线，通过从电池正极Vbat的端接电阻 向导线或总线供电。总线收发器是ISO 9141标准 的一个增强实现。该总线可以采用两个互补的逻辑 电平：接近于地的电压显性值(dominant value) 表示逻辑“0”，电压接近于电池供电电压的隐性值 (recessive value)表示逻辑“1”。 该总线的端接部分使用1k(在宿主节点)和30k(在 从属节点)的上拉电阻。从属节点的端接电容通常 为220pF。
第7章 LIN总线
<车上网 络技术> a.主机节点
CAN/LIN网关
b.从机节点
LIN主机节点和从机节点

主机节点采集本地各控制开关的状态并接受CAN总线上 的远程信息，据此产生控制指令，并将指令转换为LIN 报文帧通过LIN网络发送给相应从机节点，从机节点接 收到与自己相关的报文帧后对报文帧进行拆封、解读， 然后根据获得的指令控制相应的执行器动作，从而实 现对车门各部件的控制。同时，在需要时从机节点分 别将其控制部件所处状态反馈给主机节点，主机节点 再将该状态信息通过指示灯或喇叭提供给驾驶员或通 过CAN总线发送给其他控制单元。主机节点也作为本 LIN网络与上层CAN网络连接的网关。
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第7章 LIN总线
LIN节点结构
LIN 通信媒介（铜线） UART集成在微控制器部件中
<车上网 络技术>
RX
LIN 线路接口
采用 + UARTLIN
TX
LIN节点
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Lin节点拥有 线路接口 （LIN标准） 以便同其他 LIN电控单元 之间处理 信息数据。 还有一部分 是协议控制器 （集成在 微控制器中）。
21 第7章 LIN总线
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a.主机节点
CAN/LIN网关
b.从机节点
主机节点主要由控制器、电源、控制按 钮、LIN接口、CAN接口和指示灯几部分 组成。 后视镜从机节点主要由控制器、电源、 LIN接口、执行器驱动单元和执行器如后 视镜调整电机、除霜加热器等组成。
22 第7章 LIN总线
lin 网络 由一 个主 节点 和多 个从 节点 组成。
主节点
从节点1
…
从节点n
主任务 从任务 从任务
从任务
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第7章 LIN总线
<车上网 络技术>


除了宿主节点的命名之外，LIN网络中的节 点不使用有关系统设置的任何信息。我们可 以在不要求其它从属节点改变硬件和软件的 情况下向LIN 中增加节点。
第7章 LIN总线：用于车体控 制的总线标准

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7.1 概述 7.2 LIN数据传输 7.3 LIN在汽车中的应 用
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第7章 LIN总线
第7章考考你

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7-1.lIN车载网络最大的特点是什么？ 协议简单、成本低、速率低 7-2.几个重要数值：Lin网最多节点数16； 最大传输距离40m；总线端电阻典型值主节 点1kΩ、从节点30 kΩ 7-3.LIN主、从节点结构？ 7-4.LIN在汽车中的应用举例？
一个完整的报文帧如图所示。
图 LIN报文帧 第7章 LIN总线
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报文帧
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一个报文帧由一个帧头（由主机任务模块提 供）和一个响应帧（由从机任务模块提供）组 成。帧头包括一个同步间隔场(SYNCH BREAK FIELD)、 一个同步场(SYNCH FIELD)和一个 标识符场。报文帧的用途由标识符唯一定义， 约定的从机任务根据标识符提供相关的响应帧 并发送到总线上（如图2、图3所示），响应帧 由2、4或8字节的数据场(DATA FIELD)和一个 校验和场(CHECKSUM FIELD)组成。对这个标 识符相联的数据感兴趣的从机任务将接收响应 帧，校验和检验通过后对数据进行处理。
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第7章 LIN总线
LIN总线系统实例2：镜子

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镜子功能可被集成到一个或更多个LIN从属节点上。 这些功能包括：镜子上下、进出马达控制；加热； 水坑灯；转向灯；减少刺眼现象(电镀彩色镜， ECM)等。 带CAN接口和USART/增强USART的高性能8位控 制器应能满足宿主节点的需求。存储器需求和封装 尺寸要求取决于软件功能、CAN软件堆栈和硬件 I/O需求。在这个例子中，从属节点功能可由低性 能8位控制器实现。
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第7章 LIN总线
7.1 概述

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LIN(Local Interconnect Network) 是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽 车中的分布式电子系统控制，LIN 的目标 是为现有汽车网络(例如 CAN 总线)提供辅 助功能。因此，LIN总线是一种辅助的总线 网络，在不需要 CAN 总线的带宽和多功能 的场合，比如智能传感器和制动装置之间的 通讯。
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第7章 LIN总线
7.3 LIN在汽车中的应用
现以车门LIN网络为例介绍 LIN总线设计的一般方法。 车门控制LIN网络的结构及 其在车门上的布置如右图 所示，该网络由主机节点、 后视镜从机节点、摇窗机 从机节点、门锁从机节点 车门控制LIN网络 构成。

<车上网 络技术>
LIN总线系统实例1：车门 20
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第7章 LIN总线
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图二
LIN信号结构示意图
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第7章 LIN总线
LIN数据传输
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LIN总线中数据借助报文帧来传输，报文帧由报文头和 响应组成。 报文头只能由主机任务发送，它包括同步间隔场、同步 场和标识符场三个部分。同步间隔场为至少13个连续的 显性位（低电平），它标志着一个报文帧的开始。其后 为同步场，同步场逻辑值为0x55，从机节点利用同步 场来实现与主机节点的同步。标识符场紧跟在同步场之 后，长度为一个字节。标识符场中低6位为标识符位， 共可组成64个标识符，其中60个用作一般报文传输、 两个用作诊断帧、一个用作用户定义帧、一个留作LIN 扩展用。标识符后两位为奇偶校验位。 标识符指出当前帧的内容，从机节点据此来确定自己是 否应该对当前帧做出响应、做出何种响应。
第7章 LIN总线
通讯概念

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LIN包含一个宿主节点和一个或多个从属节点。所 有节点都包含一个被分解为发送和接收任务的从属 通讯任务，而宿主节点还包含一个附加的宿主发送 任务。在实时LIN中，通讯总是由宿主任务发起的。 宿主节点发送一个包含同步中断、同步字节和消息 识别码的消息报头。从属任务在收到和过滤识别码 后被激活并开始消息响应的传输。响应包含两个、 四个或八个数据字节和一个检查和(checksum)字 节。报头和响应部分组成一个消息帧。