LIN网络的发展及其技术特点

    LIN是一种低成本的单线串列通讯介面。它基於通用的UART/SCI介面，可以20kbps的串列传输速率保证数据的可靠传输。LIN总线一般应用於集成装置，比如门、方向盘、座椅、温度控制和发动机冷却风扇等。在这些装置中，LIN网络对成本敏感的特性使其采用了一系列*的机械电子装置，如智能传感器/执行器。此外，通过用数字编码代替模拟编码，机械电子装置可以轻松连接到车辆网络系统，并易於进行各种诊断和维修，包括系统的重新编程和更新。 
　　LIN协议的另一个主要特徵是从节点中可以自动完成同步而无需晶振或陶瓷振荡器。这一特性和基於SCI的通讯的简便性是任何LIN实施提供经济性的主要因素。
　　1、操作基础
　　LIN的操作概念基於一主多从的拓扑结构。在这种情况下，LIN集群（LIN 2.0版中LIN网络的同义词）包含一个主节点和几个（多达15个）从节点。



图1∶ 操作概念
　　如图1所示，LIN节点实际上可以分成两个独立的部分∶主任务（Master task），负责决定何时传输哪个帧;从任务（Slave task），提供将通过LIN总线传输的数据，并允许通过节点从低功耗模式中唤醒LIN集群。
　　典型的主节点包含主任务和从任务，而从节点只包含从任务。
　　2、帧的组成
　　通过LIN总线传输的数据单位称为帧。每帧包含两个主要部分∶主任务提供的报头，从任务处理的响应。



图2∶LIN帧的组成
　　报头包含以下几个部分∶
　　（1）中断（Break）——至少13位长的LIN总线的主导状态，由主任务产生，包含每个LIN帧。
　　（2）同步栏位（Synchronisation field）——数据值在0x55的位栏位，使从任务能与主时钟同步。
　　（3）受保护的识别符（PID）——*地定义消息内容但不定义接收方的位址。PID以一个6位长的识别符开始，後面跟有两个奇偶校验位。
　　LIN帧的响应部分是节点的从任务提供的，可分为以下两部分∶
　　（4）数据栏位——传输1到8个字节的数据。
　　（5）检验和栏位——包含反向转化的8个字节总和，包括後续（Carry Over）数据字节。LIN帧的结构见图3。



图3∶LIN帧结构
　　在LIN帧的响应部分传输的数据内容有三种类型∶
　　（1）信号——响应的数据栏位中包含的梯状值或字节阵列。在这种情况下，帧的ID必须在0x00和0x3B之间。注意，数据段中信号的位置对带有相同PID的帧来说是固定的。
　　（2）诊断资讯——用来传输诊断或配置数据。这些信息总是8位元长，并带有预留的ID号。0x3C ID用於主请求，而0x3D用於从响应。
　　（3）保留资讯——可用於用户定义的扩展名 （这种情况下ID等於0x3E）或预留用於未来的协议改进（ID设为0x3F）。
　　主任务对报头的传输基於集群的时间表。时间表规定了传送帧的顺序，以及当前和下一个帧之间的间隔。由於时间表的数量从理论上讲没有限制，所以可以定义几个不同的时间表来满足集群运行的不同需求。时间表概念是一个机制，有助於确保网络不会过载，并确保有保证的数据传输。
LIN驱动器实施
    根据目标MCU提供的功能，可以采用几种LIN驱动器实施策略。
    对於没有UART模块的MCU，需要位元响应（Bit-Bang）解决方案，使用一个定时器和两个通用IO引脚将UART功能构建到软件中。主要优势是没有UART的MCU一般是*的处理器。另一方面，这样的CPU使用非常精密，需要为每个字节都发送中断请求。zui後，这种解决方案与基於UART的解决方案相比一般需要更多内存，比如，在飞思卡尔68HC908QY器件中就可以找到这类LIN驱动器。
    带有标准的UART（SCI）模块的MCU一般意味著驱动器的软件安装更加简单，但另一方面，UART模块会增加zui终解决方案的MCU成本。与需要位元响应（Bit-Bang）解决方案相比，这种解决方案的优势在於CPU的负荷更低，因为基於LIN通讯的中断只对接收到的每个字节进行。
    LIN优化UART模块的MCU是减少驱动器软件部分而增加功能/特性的下一个步骤。飞思卡尔68HC908EY或68HC908GR设备中采用的增强型SCI模块提供串列传输速率调节和仲裁模块选项，无需额外的定时器就能测量输入信号（对LIN同步消息有用）。另一方面，这种方法可能会增加zui终设计的成本。
    zui後一点，也是很重要的一点，理想的解决方案应使用LIN的UART模块。飞思卡尔MCU（如68HC908QL设备）的SLIC（LIN从介面控制器）模块就是一个范例。与标准的UART解决方案相比，这种解决方案的成本和复杂性更高，并且要求实施SLIC优化的驱动器。另一方面，SLIC提供如下功能∶自动同步、自动串列传输速率调整、与上述任何解决方案相比中断数大大减少、自动校验和的生成与验证。因此，它允许将MCU於用户应用。
    此外，还有一种非常有趣的解决方案是将所有与LIN有关的计算转移到支持LIN的协处理器模块上。飞思卡尔的MC9S12X系列采用了这种方案。这些产品配备有*独立於核心的X-gate RISC协处理器，可将整个LIN通讯负载从CPU核心中释放，从而保证CPU在所有时间内都可用於用户应用。