本文旨在介紹本地互聯(lián)網(wǎng)（LIN）這種低成本的串行通訊協(xié)議，它主要用于汽車的分布式電子系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的車輛概念中。
車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)解決方案
新技術(shù)為車輛帶來的眾多改變之一就是電子零部件的不斷增加，同時，帶有多種傳感器、執(zhí)行器、電子控制器的高級控制系統(tǒng)也對車用通訊技術(shù)提出了巨大需求。顯而易見，這些需求只能通過使用這種網(wǎng)絡(luò)解決方案來滿足，因為車內(nèi)環(huán)境各不相同，所以，本文將介紹三種能滿足成本、安全性和通訊速度需求的主要通訊標(biāo)準(zhǔn)。
*FlexRay
*CAN -控制器局域網(wǎng)絡(luò)
*LIN -本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
以上三種通訊標(biāo)準(zhǔn)在通訊速度和每個節(jié)點的成本方面的比較，見圖1
圖1： 主要汽車通訊協(xié)議
每個通訊標(biāo)準(zhǔn)都有各自的優(yōu)點和目標(biāo)應(yīng)用平臺：
FlexRay－－高速度（每信道高達(dá)10 Mbps）、雙信道、時間觸發(fā)、強大的容錯協(xié)議，設(shè)計用作骨干網(wǎng)。一般的目標(biāo)應(yīng)用是所謂的X-by-wire（線控）概念。其目的是通過電子信號傳輸來替代傳統(tǒng)的制動踏板和制動器或方向盤和車輪之間的機械傳動。
CAN（控制器局域網(wǎng)）－－中等速度（最高1Mbps）、單信道、雙線容錯協(xié)議，目前不僅在汽車業(yè)，還在許多工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用。CAN協(xié)議的目標(biāo)應(yīng)用可以包括電機控制、懸架控制和車內(nèi)信息娛樂功能。
LIN-本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)－－低速（最高20kbps）、單線低成本協(xié)議，可用于終端節(jié)點應(yīng)用。LIN的概念注定這種協(xié)議用于傳感器/執(zhí)行器中，一般用于低速通訊，即速度不是關(guān)鍵因素的應(yīng)用中。
圖2是面向總線的汽車設(shè)計理念的一個例子。這種設(shè)計顯示三種通訊協(xié)議的共存?！?
圖2：總線車概念
LIN－－本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
如上所述，LIN是一種低成本的單線串行通訊接口。它基于通用的UART/SCI接口，可以20 kbps的波特率保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。LIN總線一般應(yīng)用于集成裝置，比如門、方向盤、座椅、溫度控制和發(fā)動機冷卻風(fēng)扇等。在這些裝置中，LIN網(wǎng)絡(luò)對成本敏感的特性使其采用了一系列先進的機械電子裝置，如智能傳感器/執(zhí)行器。此外，通過用數(shù)字編碼代替模擬編碼，機械電子裝置可以輕松連接到車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并易于進行各種診斷和維修，包括系統(tǒng)的重新編程和更新。
LIN協(xié)議的另一個主要特征是從節(jié)點中可以自動完成同步而無需晶振或陶瓷振蕩器。這一特性和基于SCI的通訊的簡便性是任何LIN實施提供經(jīng)濟高效性的主要因素。
操作基礎(chǔ)
LIN的操作概念基于一主多從的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這種情況下，LIN集群（LIN 2.0版中LIN網(wǎng)絡(luò)的同義詞）包含一個主節(jié)點和幾個（多達(dá)15個）從節(jié)點。
圖3： 操作概念
如圖3所示，LIN節(jié)點實際上可以分成兩個獨立的部分：
*主任務(wù)．ｍａｓｔｅｒtask），負(fù)責(zé)決定何時傳輸哪個幀
*從任務(wù)（Slave task），提供將通過LIN總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并允許通過節(jié)點從低功耗模式中喚醒LIN集群。
典型的主節(jié)點包含主任務(wù)和從任務(wù)，而從節(jié)點只包含從任務(wù)。
幀的組成
通過LIN總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位叫作幀。每個幀包含兩個主要部分：
*主任務(wù)提供的報頭。
*從任務(wù)處理的響應(yīng)。
圖4：LIN幀的組成
報頭包含以下幾個部分：
* 中斷（Break） - 至少13位長的LIN總線的主導(dǎo)狀態(tài)，由主任務(wù)產(chǎn)生，包含每個LIN幀。
* 同步字段（Synchronisation field） - 數(shù)據(jù)值在0x55的位字段，使從任務(wù)能與主時鐘同步。
* 受保護的識別符(PID) - 獨特地定義消息內(nèi)容但不定義接收方的地址。PID以一個6位長的識別符開始，后面跟有兩個奇偶校驗位。
LIN幀的響應(yīng)部分是節(jié)點的從任務(wù)提供的，可分為以下兩部分：
*數(shù)據(jù)字段－－傳輸1到8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
*檢驗和字段－－包含反向轉(zhuǎn)化的8個字節(jié)總和，包括后續(xù)(Carry Over)數(shù)據(jù)字節(jié)。
LIN幀的結(jié)構(gòu)見圖5。
圖5：LIN幀結(jié)構(gòu)
在LIN幀的響應(yīng)部分傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容有三種類型：
信號 - 響應(yīng)的數(shù)據(jù)字段中包含的梯狀值或字節(jié)陣列。在這種情況下，幀的ID必須在0x00和 0x3B之間。注意，數(shù)據(jù)段中信號的位置對帶有相同 PID的幀來說是固定的。
診斷信息 - 用來傳輸診斷或配置數(shù)據(jù)。這些信息總是8位長，并帶有預(yù)留的ID號。0x3C ID用于主請求， 而0x3D 用于從響應(yīng)。
保留信息 - 可用于用戶定義的擴展名 (這種情況下ID等于0x3E)或預(yù)留用于未來的協(xié)議改進（ID設(shè)為0x3F）。
主任務(wù)對報頭的傳輸基于集群的時間表。時間表規(guī)定了傳送幀的順序，以及當(dāng)前和下一個幀之間的間隔。由于時間表的數(shù)量從理論上講沒有限制，所以可以定義幾個不同的時間表來滿足集群運行的不同需求。時間表概念是一個機制，有助于確保網(wǎng)絡(luò)不會過載，并確保有保證的數(shù)據(jù)傳輸。
網(wǎng)絡(luò)管理
LIN中的網(wǎng)絡(luò)管理只指集群喚醒和休眠（go-to-sleep）流程。所有其它網(wǎng)絡(luò)管理功能，如配置檢測或自我保護（limp hom）管理都由應(yīng)用完成。
若想使所有從節(jié)點均進入低功耗模式，主節(jié)點會發(fā)出第一個數(shù)據(jù)字節(jié)為零的主請求(MasterRequest)幀。此幀就是休眠命令。從節(jié)點軟件負(fù)責(zé)處理正確進入低功耗模式所需的所有步驟。此外，如果LIN總線處于非活動狀態(tài)超過25000位時間（在使用LIN 2.0規(guī)范的情況下為超過4秒），從節(jié)點也應(yīng)該自動進入低功耗模式。
為了喚醒休眠的LIN集群，任何節(jié)點都可以發(fā)出喚醒命令。喚醒請求是通過迫使總線進入250ms到5 ms的主導(dǎo)狀態(tài)發(fā)出的。每個從節(jié)點都可以檢測到喚醒請求，并準(zhǔn)備好接收100 ms之內(nèi)的總線命令。
LIN節(jié)點功率管理狀態(tài)圖見圖6。
圖6：LIN節(jié)點功率管理
LIN評估
1996年，沃爾沃和Volcano通訊(VCT) 為Volvo S80系列開發(fā)了一種基于UART/SCI的協(xié)議，即Volcano Lite。此協(xié)議是車輛通訊系統(tǒng)不可缺少的組成部分。1997年，摩托羅拉公司與沃爾沃和沃爾沃通訊合作，幫助它們改進Volcano Lite協(xié)議以滿足各種不同需求（比如無需晶振的從設(shè)備自動同步），并制定可以支持各種半導(dǎo)體產(chǎn)品的開放標(biāo)準(zhǔn)。1998年12月，Audi、BMW、Daimler Chrysler和VW也加入進來，由此形成了LIN協(xié)會(http://www.lin-subbus.org)。
LIN 1.0版于1999年7月發(fā)布，并受到一些汽車公司使用的VLIT總線的嚴(yán)重影響。LIN標(biāo)準(zhǔn)在2000年經(jīng)過兩次更新，從而產(chǎn)生LIN1.2版本。
2002年11月，LIN協(xié)會頒布LIN1.3版標(biāo)準(zhǔn)，主要對物理層進行修改，提高了節(jié)點之間的兼容性。
當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)版本，即LIN2.0，是2003年9月發(fā)布的。由于LIN2.0版是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，所以本文主要介紹此版本。
由于Audi、BMW、Daimler Chrysler、VW、Porsche 和VCT汽車公司在實施過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，所以，LIN的新版本目前正在制定當(dāng)中。2005年5月，VCT被Mentor Graphics (http://www.mentor.com)收購，成為一個大公司的組成部分，因而能持續(xù)支持和開發(fā)VCT的完整產(chǎn)品線。
| LIN 2.0規(guī)范包 LIN規(guī)范2.0版反映了LIN協(xié)會指出的發(fā)展趨勢。它還包括了SAE J2602 Task Force提供的信息，尤其是在現(xiàn)有從節(jié)點的使用方面。LIN2.0規(guī)范包包含以下部分： * LIN物理層規(guī)范描述了物理層，包括比特率、時鐘容限（clock tolrerance）等。 * LIN協(xié)議規(guī)范描述了LIN的數(shù)據(jù)鏈路層。 * LIN API規(guī)范描述了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之間的接口，包括配置和診斷層。 * LIN配置語言規(guī)范描述了LIN說明文件的句法和語義，此說明文件用于配置完整的網(wǎng)絡(luò)，并作為開發(fā)和分析工具的輸入信息。 * LIN診斷和配置規(guī)范描述了可部署在數(shù)據(jù)鏈層上，為診斷消息和節(jié)點配置提供信息的服< 推薦廠商
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