韓震，初洪超

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LIN總線技術解析與應用

韓震，初洪超

（江淮汽車技術中心新技術研究院，安徽 合肥 230601）

汽車電子系統(tǒng)日益復雜。車載網(wǎng)絡作為汽車通信和控制的基礎，已成為汽車電子技術發(fā)展的趨勢。目前應用最為廣泛的是CAN總線。LIN總線作為汽車CAN 網(wǎng)絡的一個功能補充，是一種低成本汽車總線系統(tǒng)。LIN規(guī)范、報文傳送、通信規(guī)則等決定了其結(jié)構(gòu)的靈活性，以及可為汽車網(wǎng)絡中各節(jié)點提供相互的操作性。LIN總線在汽車電子中主要用于照明警示、電動車窗、車門等車身系統(tǒng)。以電動車窗為例，介紹LIN在汽車電子中的應用。

車載網(wǎng)絡；LIN總線；汽車電子

引言

汽車車載網(wǎng)絡技術是汽車技術高速發(fā)展的代表，是傳統(tǒng)汽車技術和新興計算機網(wǎng)絡技術相互結(jié)合的結(jié)晶。車載網(wǎng)絡技術在汽車電子控制系統(tǒng)中的作用越來越重要，它解決了現(xiàn)代汽車電子化中出現(xiàn)的線路復雜和線束增加的問題，同時也是汽車通信和控制的一個基礎。目前在汽車上應用的車載網(wǎng)絡基本情況見表1。

1 CAN／LIN網(wǎng)絡簡介

CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN被用在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。比如：發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN 控制裝置。

LIN，全稱為“Local Interconnect Network”，始創(chuàng)于1998年，由Audi、BMW 等7家汽車制造商及Motorola集成電路制造商聯(lián)合提出，專為降低汽車成本而開發(fā)的一種總線系統(tǒng)，它是現(xiàn)有汽車CAN 網(wǎng)絡功能的補充。在現(xiàn)代汽車改革方面，LIN也是較為普遍使用的一種總線，它作為CAN總線的補充，可有效地降低汽車制造成本。LIN提升了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性，并且無論從硬件還是軟件角度而言，都為網(wǎng)絡中的節(jié)點提供了相互操作性，并可預見獲得更好的EMC(電磁兼容)特性。主要用于汽車外圍設備的網(wǎng)絡連接，應用最多的是燈光照明、車窗座椅、電動天窗等的控制傳輸。LIN協(xié)議的主要特征如表2所示。

表1 主要車載網(wǎng)絡基本情況

表2 LIN協(xié)議主要特征

2 LIN總線的基本知識

2.1 LIN規(guī)范概述

①報文

在總線上發(fā)送的信息，每個報文幀都包括2，4或8個字節(jié)的數(shù)據(jù)以及3個字節(jié)的控制和安全信息?？偩€的通訊都由主機任務發(fā)送，從機的任務則是發(fā)回數(shù)據(jù)場和校驗和場。通過主機控制單元中的從機任務，數(shù)據(jù)可以被主機控制單元發(fā)送到任何從機控制單元。

②信息路由

LIN系統(tǒng)中，節(jié)點不使用有關系統(tǒng)配置的任何信息，除了單主機節(jié)點的命名。不需要改變?nèi)魏纹渌鼜臋C節(jié)點的軟件或硬件就可以在LIN網(wǎng)絡中直接添加節(jié)點，報文的內(nèi)容由標識符命名。

③位速率

最大的波特率是20kbit／s，它是單線傳輸介質(zhì)的EMI限制制定。最小的波特率是lkbit／s，可以避免和實際應用的超時周期沖突。為使用低成本的LIN器件，建議使用如表3所示的位數(shù)率。

④單主機一無仲裁

只有包含主機任務的控制器節(jié)點可以傳輸報頭，—個從機任務對這個報頭做出響應。由于沒有仲裁的過程，如果多于—個從機響應就會產(chǎn)生錯誤。

表3 LIN通信速率

⑤網(wǎng)絡節(jié)點

對于工程造價信息化建設工作的優(yōu)化，必然還需要把握好具體工具和技術的創(chuàng)新，這也就需要切實把握好信息化管理數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化，能夠確保相應工程造價信息化管理數(shù)據(jù)庫具備較強的勝任力，能夠較好實現(xiàn)對于各類數(shù)據(jù)的有效收集和匯總保存，并且在分析方面也能夠?qū)崿F(xiàn)流暢高效處理。此外，造價信息化管理數(shù)據(jù)庫還需要體現(xiàn)出較強的個性化效果，在統(tǒng)一規(guī)范要求的基礎上，能夠為個別工程項目提供相適宜的功能，有效滿足工程項目的造價信息化管理要求。

連接LIN網(wǎng)絡節(jié)點的最大數(shù)量不僅由標識符的數(shù)量限制，也由總線的物理特征限制。建議LIN網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)量不應超過16，網(wǎng)絡中積累的電線長度應≤40m。

2.2 LIN總線報文傳輸

①報文幀

報文傳輸是由報文幀的格式形成和控制。報文幀由主機任務向從機任務傳送同步和標識符信息，并將一個從機任務的信息傳送到所有其他從機任務。主機任務位于主機節(jié)點內(nèi)部，負責報文的進度表、發(fā)送報文頭。報文幀格式見圖1。

圖1 報文幀格式

②報文頭場

為了能清楚識別報文幀的開始，報文幀的第一個場是一個同步間隔場，同步間隔場是由主機任務發(fā)送。它能使所有的從機任務與總線時鐘信號同步，如圖2所示。同步場包含了時鐘的同步信息，同步場的格式是“0x55”，表現(xiàn)在8個位定時中有5個下降沿。

圖2 同步間隔場和同步場

③標識符場

標識符場由ID和Parity組成，如圖3所示。

“讓別人覺得舒服，是最好的修養(yǎng)。”這句話放在任何年代都不過時，生活中有許多人卻總想靠踩別人去贏得自己的自尊。有位朋友的兒子進了外企，薪水不菲，每逢親友聚會，他就會大談如今物價高，月薪萬兒八千的人活得生不如死。接著便掰著手指頭，津津有味地計算他兒子扣除五險一金、所得稅，還有多少多少。在座的月薪大多不過四五千，都在“生不如死”之列，當然越聽越心煩?？赡俏焕闲譁喨徊挥X，依舊不停地“嘚嘚”，可想而知多招人厭。

圖3 報文ID場

④數(shù)據(jù)場

數(shù)據(jù)場通過報文幀傳輸，由多個8位數(shù)據(jù)的字節(jié)組成。傳輸從低位開始，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)場

⑤校驗和場

上帝偏愛亞伯的供品，這意味著“祭煙馨香，最受耶和華喜歡”，上帝更喜歡吃燒肉的煙！所以，后來摩西規(guī)定一定要殺大量的犧牲以滿足上帝。這也無意中泄露：引起該隱不滿而殺弟的是上帝偏心——至少起因之一在上帝自己！另外，該隱誅弟的故事說明，第一，該隱誅弟是《摩西五經(jīng)》中記錄的人類第一次犯罪，在此之前肯定還有犯罪沒有被記錄下來。第二，當時人類還沒有法律，對于這種殺人罪還沒有明確的懲處辦法。第三，上帝因為一兩個人犯罪而用大洪水懲處所有的人，這是不公平的。誰作惡誰受罰才是公平的。

用于校驗接收的數(shù)據(jù)是否正確，如圖5所示。

圖5 校驗和場

2.3 LIN的通訊規(guī)則

一個LIN網(wǎng)絡由一個主節(jié)點和一個或多個從節(jié)點組成，LIN網(wǎng)絡上的通訊總是由主發(fā)送任務所發(fā)起的。LIN總線有主—從傳輸或從一從傳輸兩種方法。

897 Tongue image classification method based on transfer learning and fully connected neural network

①主一從通信模式

主一從通信模式將大部分調(diào)度操作轉(zhuǎn)移到主節(jié)點上，從而簡化其它節(jié)點操作。因此，LIN從節(jié)點硬件大幅減少，甚至可能減少為單個狀態(tài)設備。另一個優(yōu)勢是，由于主節(jié)點能夠同時與所有節(jié)點通信，信息和要求的ID數(shù)量都大大減少。但是，這種通信方法速度緩隉。這時，LIN節(jié)點很難及時地接收和處理數(shù)據(jù)，并選擇性地將它傳輸給其它節(jié)點。

②從一從通信模式

這幾年，李敬益和社區(qū)同事在處理矛盾糾紛上又想出了新方法。他們在社區(qū)范圍內(nèi)發(fā)放“彩云社區(qū)無憂卡”和“彩云社區(qū)民情聯(lián)系卡”。這兩張卡的正面是訴求者的基本信息與訴求內(nèi)容，背面是社區(qū)工作人員的手機號碼。

從一從通信模式下，響應“從任務”的是遠程節(jié)點。各個信息幀上的節(jié)點共用信息，從而極大地提高響應速度。但是，從_從通信方法有重要的局限：首先，各個從節(jié)點的時鐘源未知，因此從節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡時，數(shù)據(jù)可能發(fā)生漂移；其次，這種情況下，主節(jié)點不顯示“從一從”通信已經(jīng)失效。

采用肉湯稀釋棋盤法[3-4]，根據(jù)測得單藥對受試菌的MIC值，以4倍、2倍、1倍、0.5倍、0.25倍濃度分別進行聯(lián)合，并設甲藥、乙藥單藥對照及細菌對照，測定聯(lián)合用藥對鼠傷寒沙門氏菌的抗菌效果。

3 LIN網(wǎng)絡在汽車電子中的應用

在汽車電子控制單元中，涉及汽車安全以及動力的系統(tǒng)，如汽車發(fā)動機、自動變速箱、ABS、安全氣囊等單元可采用CAN網(wǎng)絡控制方式，而對于小型系統(tǒng)，如電動門窗、轉(zhuǎn)向盤、座椅、照明燈等單元，出于成本的考慮可以采用LIN網(wǎng)絡控制方式。

現(xiàn)以防夾模塊LIN網(wǎng)絡為例介紹LIN總線設計的一般方法。

縱觀今年整體的尿素市場，價格高、庫存底的現(xiàn)狀已被接受，這也使得今年的市場波動超出了常規(guī)范圍。前期，在沒有需求的情況下，下游觀望氣氛濃郁，心態(tài)與價格博弈，行情稍顯低迷；后期，先有印度招標提供支撐，后隨著時間的推移，12月份下游廠家逐漸開工，冬儲也到了必須啟動的時間節(jié)點，整體需求將得以釋放，行情也將逐漸明朗。

所謂防夾，就是指在電動車窗上升過程中夾住物體并達到一定力度后，讓電動車窗自動停止或回落，用以防止物體被夾傷。

如今受新媒體和人們生活方式改變的影響，訂閱報紙的客戶數(shù)量逐年下降，一些文藝性、娛樂性的報刊群體也在逐漸減小，發(fā)行量連年急劇下滑，人民日報印刷廠也不例外地受到這一趨勢的沖擊。楊興華認為，報業(yè)印量下滑是大勢所趨，但人民日報印刷廠在這樣的大趨勢中依然能夠保持相對穩(wěn)定的態(tài)勢，實屬不易。

在LIN總線系統(tǒng)中，主機節(jié)點BCM采集本地各控制開關的狀態(tài)并接受CAN總線上的遠程信息，據(jù)此產(chǎn)生控制指令，并將指令轉(zhuǎn)換為LIN報文幀，通過LIN網(wǎng)絡發(fā)送給從節(jié)點防夾模塊。從機節(jié)點防夾模塊通過收發(fā)器TJA1020接收到與自己相關的報文幀后，對報文幀進行拆封、解讀，然后根據(jù)獲得的指令控制相應的執(zhí)行器動作，從而實現(xiàn)對燈狀態(tài)的控制。同時，在需要時從機節(jié)點分別將其控制部件所處狀態(tài)反饋給主機節(jié)點，主機節(jié)點再將該狀態(tài)信息通過指示燈等形式通過CAN總線發(fā)送給其他控制單元。主機節(jié)點也作為本LIN網(wǎng)絡與上層CAN 網(wǎng)絡連接的網(wǎng)關，如圖6所示。

圖6 LIN總線結(jié)構(gòu)

以防夾模塊為例，可使用2個字節(jié)來傳輸防夾模塊的報文，各字節(jié)的定義如表4所示。

表4 LIN通信定義

4 結(jié)論

隨著汽車技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，汽車信息通信的網(wǎng)絡化是必然趨勢。LIN作為一種性能優(yōu)異、價格低廉的新型總線，必將進一步推動汽車技術的發(fā)展。目前汽車廠商以及半導體廠商正一起致力于為未來的汽車開發(fā)更高速、更靈活、更經(jīng)濟以及更具有容錯性的總線，LIN將會與CAN總線等一起組成整個汽車的通信控制網(wǎng)絡，因此LIN是一個值得投資的總線通信。

參考文獻

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Application Of Lin Bus Technology And In Automotive Electronics

Han Zhen, Chu Hongchao

( Technology Center, JAC, Anhui Hefei 230601 )

Abstract:Automobile electronic system becomes more and more complex. In vehicle network as the basis for vehicle communication and control, has become the development trend of automobile electronic technology. At present, the most widely used is the CAN bus. LIN bus as a function of automotive CAN network supplement, is a low cost vehicle bus system. The LIN specification, a message transmission, communication rules determine the structural flexibility, and can provide the operation between each node in the network for automobile. LIN bus in automotive electronics is mainly used for lighting warning, electric windows, doors and other body systems. The electric window as an example, this paper introduces LIN application in automotive electronics.

Keywords: In Vehicle Network; LIN Bus; Automotive Electronics

CLC NO.: U462

Document Code: B

Article ID: 1671-7988(2018)21-142-03

中圖分類號：U462

文獻標識碼：B

文章編號：1671-7988(2018)21-142-03

作者簡介：韓震，就職于江淮汽車技術中心新技術研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.049