自1980年代,Kvaser就開始CAN產品的研發,對CAN和相關總線技術有著非常深入的研究。您可以向我們獲取多種CAN總線培訓資料,包括專業技術文檔,產品指南和幫助文檔,用戶可以隨時根據需要下載和查看。
CAN總線多用于工控和汽車領域,是國際上應用泛的現場總線之一。通常,CAN協議本身僅規定如何通過共享通信介質把小數據包從A點傳送到B點。它不包含例如流量控制、數據傳送大于可容納8字節的報文、節點地址、通信建立等內容。
為了管理系統中的通信,我們就必須有一個高層協議(HLP),高層協議通常規定了:啟動行為、如何在系統內不同的節點中分發報文標識符、如何編譯數據幀的內容、系統內的狀態報告等。
針對CAN總線的高層協議多達幾十種,在這里整理了見的幾種和主要HLP之間的區別,本篇主要將LIN總線的相關內容系統性地梳理給到大家,希望能對CAN總線技術的學習者有所幫助。也歡迎您關注廣州智維微信公眾號!
LIN總線協議
01
背景
本地互聯網絡LIN協議是基于Volvo衍生公司Volcano通信技術公司(VCT)開發的Volcano-Lite技術。因為其他汽車企業也對CAN的低成本替代協議感興趣,所以建立了LIN辛迪加聯合組織。
02
應用領域
LIN是CAN和SAE J1850協議的補充性協議,針對時間要求不高或不需要精確容錯的應用(相比CAN協議,LIN的可靠性較低)。LIN的目標是易于使用,作為CAN協議的低成本替代品。LIN在車輛中可以使用的場合包括車窗升降器、后視鏡、雨刷和雨量傳感器。
03
協議簡介
? LIN物理層基于ISO 9141(K-line)
? 主從式結構
? 單線加上地線
? 時間觸發的調度
? 1-20 kb/s
? 顯性/隱性位
? 按字節的串行通信
? 線長不得超過40米
? 標準由LIN組織定義
04
物理屬性

△圖1:收發器說明(摘錄自LIN 2.0規范)
在總線上,一個邏輯低位(0)為顯性,一個邏輯高位(1)為隱性。
ECU的供電電壓(Vsup)應該在7 V和18 V之間。圖2顯示總線邏輯位解釋的限制。

05
數據傳輸
主節點為控制方,確保以正確的時間間隔和周期發送數據幀,并且每個幀都在總線上獲得足夠的時間片。這種時間調度方法基于下載到主節點軟件的LCF(LIN配置文件)。
所有數據都通過一個包含幀頭、響應和一些響應間隔的幀進行發送,因此從節點有時間進行應答。每個幀都發送到LCF確定的數據幀槽中。
主節點發送包含幀頭的幀時,創建新的報文。然后從節點根據主節點發送的幀頭在幀中填充數據。

△圖3:LIN幀的例子
無條件幀
事件觸發幀
零星幀
這種方法為本來靜態的LIN協議提供一些動態行為。僅當主節點知道從節點中信號發生更新時,才發送零星幀的幀頭。通常,主節點填充幀本身的數據字節,從節點是信息的接收方。
06
字節字段的定義

主節點任務
主節點發送的幀(頭)包含三個部分:同步間隔字段、同步字節字段和一個標識符字段。每個部分都以一個起始位開始,以一個結束位結束。
同步間隔字段表示報文的開始,至少13個顯性位(包括起始位)。同步間隔以一個“間隔分隔符”結束,該分隔符至少包含一個隱性位。

△圖5:同步間隔字段
發送同步字節字段來確定兩個下降沿之間的時間,從而確定主節點使用的傳輸速率。位模式是0x55(,下降沿數量)。這對于兼容量產從節點尤其有用。

△圖6:同步字節字段
標識符字段包含6位長的標識符和兩個奇偶校驗位。6位標識符包含關于發送方和接收方的信息,以及響應中要求的字節數。奇偶校驗位如下進行計算:校驗位P0是ID0、ID1、ID2和ID4之間進行邏輯“或”運算的結果。校驗位P1是ID1、ID3、ID4和ID5之間邏輯“或”運算后再進行反轉的結果。

△圖7:標識符字段

△圖8:幀長取決于標識符
根據主節點發送的標識符的兩個MSB(有效位),從節點的響應(數據字段)可以是2、4或8字節長。在LIN 2.0中才提供這個能力,以前的版本只有8字節的靜態長度。

△圖9:響應數據字段
從節點任務
從節點等待同步間隔字段,然后通過同步字節字段開始主從節點之間的同步。根據主節點發送的標識符,從節點將進行接收、發送或什么都不做。應該進行發送的從節點發送主節點請求的字節數,然后以一個檢驗和字段結束傳輸。
有兩種不同類型的檢驗和。LIN 1.3中使用傳統的檢驗和,包含報文中所有數據字節(8個字節)的反轉八位和。LIN 2.0中使用的新檢驗和在檢驗和計算中加入了保護的標識符。反轉八位和與modulo-256不同。每次所得和大于256時,就減去255。例如,對于240+32=272,和為272,然后執行272-255=17,得到的檢驗和為17。
07
診斷
LIN 2.0中的一項新功能是可以從主從節點讀出診斷信息。為了這個目的,使用了兩個幀標識符。這兩個幀標識符都需要8個數據字節:主節點用標識符60(0x3c)請求幀,從節點用標識符61(0x3d)進行響應。診斷幀的個字節是NAD(診斷用節點地址),這是一個字節長的診斷用節點地址。值范圍從1到127,0被保留,128到255可以自由使用。有三種診斷方法:基于信號的診斷、用戶定義的診斷或使用診斷傳輸層。
基于信號的診斷
基于信號的診斷是的方法,在普通幀中使用標準信號,有以下特性:
? 從節點上負載較低
? 標準化的概念
用戶定義的診斷
用戶定義的診斷可用來滿足特定設備的要求,但是這同時表示它不能用作通用目的。這種方法使用128到255范圍的NAD。
診斷傳輸層
對于基于CAN的系統(使用ISO診斷)之上構建的LIN網絡,可以使用這種方法。此方法使用NAD 1到127,具備以下特性:
? 主設備上負載較低
? 為LIN從節點提供ISO診斷
? 用于更復雜和強大的LIN節點

△圖10:請求幀PCI類型 = SF

△圖11:請求幀PCI類型 = FF

△圖12:請求幀PCI類型 = CF
診斷響應幀以類似的方式構建,響應服務標識符(RSID)指定響應的內容。

△圖13:響應幀PCI類型 = SF

08
版本兼容性
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