汽车中CAN线和LIN线具体定义是什么？起应用有什么不同？

2024-02-24 01:52:58游戏攻略010

汽车中CAN线和LIN线具体定义是什么？起应用有什么不同？,第1张

汽车中CAN线和LIN线具体定义是什么？起应用有什么不同？
导读：CAN是ControllerAreaNetwork的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数

CAN是ControllerAreaNetwork的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。

LIN(LocalInterconnectNetwork)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使用LIN总线可大大节省成本。LIN技术规范中除定义了基本协议和物理层外还定义了开发工具和应用软件接口。LIN通讯是基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式。仅使用一根12V信号总线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线。

这种低成本的串行通讯模式和相应的开发环境已经由LIN协会制定成标准。LIN的标准化将为汽车制造商以及供应商在研发应用操作系统降低成本。

什么是LIN总线

LIN（Local Interconnect Network）总线是基于UART/SCI（通用异步收发器/串行接口）的低成本串行通讯协议。其目标定位于车身网络模块节点间的低端通信，主要用于智能传感器和执行器的串行通信，而这正是CAN总线的带宽和功能所不要求的部分。

CAN总线和LIN的区别

LIN报文帧包括帧头（hearder）与应答（response）两部分。主机负责发送至帧头；从机负责接收帧头并作出解析，然后决定是发送应答，还是接收应答或不回复。

帧头结构包括同步间隔段、同步段、PID段（受保护ID）段，应答部分包括数据段与效验和段。其中值“0”为显性电平、“1”为隐性电平，这点与CAN总线相类似。在总线上实行“线-与”：当总线有至少一个节点发送显性电平时，总线呈现显性电平；所有节点均发送隐性电平或者不发送信息时，总线呈隐性电平，即显性电平起着主导作用。

（1)同步间隔段 (表示一个帧的开始，至少有13位显性电平)

同步间隔段至少是由13位的显性电平组成，由于帧中的所有间隙或者总线空闲时总线均保持隐性电平状态。所以同步间隔段可以标志一个帧的开始。其中同步间隔段的间隔符至少为1位隐性电平。

LIN同步以下降沿为判断标志，采用字节0x55（01010101b）进行同步。在从机节点上可以不采用高精度的时钟，由此带来的偏差，需要通过同步段来进行调整。

LIN总线根据帧ID号的不同，把报文分为信号携带帧、诊断帧、保留帧。

PS：从机应答帧是一个完整的帧，与帧结构中的“应答”不同！

（4）数据段 （存放数据）

数据段可以包含1-8个字节，其中包含有两种数据类型，信号（singal）和诊断消息（diagnostic messages）。信号由信号携带帧传递，诊断消息由诊断帧传递。

协议中并没有规定哪一部分显示数据长度码的信息（这点与CAN总线不同），数据的内容与长度均是由系统设计者根据帧ID事先约定好的。

总线上的数据是以广播形式发出，任何节点均可以收到，但并非对每个节点有用（与CAN相同）。具体到发布与接听是由哪个节点进行完成这个取决于应用层的软件配置，一般情况下，对于一个帧中的应答，总线上只存在一个发布节点，否则就会出现错误。事件触发帧例外，可能出现0,1，多个发布节点。

5）效验和段 （对帧的传输内容进行校验，包含数据段字节和受保护ID）

效验和段是为了对帧传输内容进行效验。效验分为标准型效验与增强型效验。采用标准型还是增强型是由主机节点管理，发布节点和收听节点根据帧ID来判断采用哪种效验和。

（1）⭐无条件帧

无条件帧是具有单一发布节点的，无论信号是否发生变化，帧头均会被无条件应答的帧。

如上图中帧ID=0x30应答部分的发布节点为从机节点1，收听节点为主机节点，应用在从机节点向主机节点报告自身状态；帧ID=0x31中，应答部分为主机节点，收听部分为从机节点，应用在主机节点向从机节点发送消息；帧ID=0x32中应答部分的发送节点为从机节点2，收听节点为从机节点1，应用与从机节点之间的通信。

（2）事件触发帧

事件触发帧是主机节点在一个帧间隙中查询各从机节点的信号是否发生变化时使用的帧。当存在多个发布节点时，通过冲突解决进度表来解决冲突。

当从机节点信号发生变化的频率较低的时候，主机任务一次次地查询各个节点信息会占用一定的带宽。为了减小带宽的占用，引入了事件触发帧的概念。其主要原理就是：当从机节点信息状态没有发生变化的时候，从机节点可以不应答主机发出的帧头；当有多个节点信息同时发生变化的时候，同时应答事件触发帧头会造成总线的冲突。当主机节点检测到冲突时，便会查询冲突解决进度表来依次向各个节点发送无条件帧（无条件帧只有能1个节点应答）来确定从机节点的信息状态。

与事件触发帧关联的多个无条件帧需要满足以下5个条件：

★数据段所包含的数据字节数等长

★使用相同的效验与类型

★数据段的第一个字节为该无条件帧的受保护ID，这样才能够知道应答是哪个关联的无条件帧发送出来的

★由不同的从机节点发布

★不能与时间触发帧处于同一个进度表中

（3）偶发帧

偶发帧是主机节点在同一帧时隙中当自身信号发生变化时向总线启动发送的帧。当存在多个关联的应答信号变化时，通过预先设定的的优先级来仲裁。

与事件触发帧类似，偶发帧也定义了一组无条件帧。规定偶发帧只有由主机节点发布。偶发帧的传输可能出现三种情况：1）当关联的无条件帧没有信号发生变化，这是主机连帧头也不需要发送。2）当关联的一个无条件帧信号发生变化则发送该帧。3）当有多个无条件帧发生信号变化时，则按照事先规定要的优先级依次发送。

（4）⭐诊断帧

诊断帧包括主机请求帧和从机应答帧，主要用于配置、识别和诊断。主机请求帧ID=0x3c，应答部分的发布节点为主机节点；从机应答帧ID=0x3d，应答部分的发布节点为从机节点。数据段规定为8个字节，一律采用标准效验和。

（5）保留帧

保留帧的ID=0x3e与0x3f，为将来扩张需求用。

进度表

进度表是帧的调度表，规定了总线上帧的传输次序以及传输时间。进度表位于主机节点，主机任务根据应用程需要进行调度。进度表可以有多个，一般情况下，轮到某个进度表执行的时候，从该进度表的入口处开始执行，到进度表的最后一个帧时，如果没有新的进度表启动则返回到当前进度表的第一个帧开始执行；也有可能在执行到某个进度表时发生中断，跳到另一个进度表后再返回，如事件触发帧就是一个典型的例子。

（1）LIN总线的通信是基于SCI数据格式，媒体访问采用单主节点、多从节点的方式，数据优先级由主节点决定，灵活性好（2）一条LIN总线最多可以连接16个节点，共有64个标识符（3）LIN总线采用低成本的单线连接，传输速率最高可达20kbit/s （4）不需要进行仲裁，同时在从节点中无须石英或陶瓷振荡器，只采用片内振荡器就可以实现自同步，从而降低硬件成本（5）几乎所有的MCU（微控制单元）均具备LIN所需硬件，且实现费用较低（6）网络通信具有可预期性，信号传播时间可预先计算（7）通过主机节点可将LIN与上层网络（CAN）相连接，实现LIN的子总线辅助通信功能，从而优化网络结构，提高网络效率和可靠性（8）LIN总线通信距离最大不超过40m

本文中关于LIN报文帧结构的5个部分，及部分文字参考公众号“汽车ECU设计”的相关内容，只是对其部分描述进行了简化和补充。

LIN的全称为LocalInterconnect Network。LIN主要功能是为CAN总线网络提供辅助功能，在传统车上应用最多的场合就是自动车窗、车灯、后视镜这些节点。LIN的一大优点是成本低，而且走线也更简单，只是一根线就好了，而不用像CAN总线一样需要双绞线。但其最大传输速率为20Kbps。

在说LIN总线之前，先把物理层的东西搬出来，下图就是目前应用最为广泛的LIN总线的应用电路，是从TJA1021的规格书中截图出来的。

作为主节点的LIN收发器电路是有一个1K上拉到Vbat的电阻，而如何改变LIN总线上的电位，也就是通过LIN收发器内部的MOSFET的拉低来实现的。因此，LIN总线实际上是一个12V电平的方波信号，之前我用示波器录过一段LIN总线上的波形，可惜找不到了，只能抄网络上别人的图来写了。

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LIN总线的特点

1采用单主多从的组网方式，无CAN总线那样的仲裁机制，最多可连接16个节点（1主15从）。2对硬件要求简单，仅需UART/SCI接口，辅以简单驱动程序便可实现 LIN 协议。故几乎所有的MCU均支持LIN。3不需要单独的晶振，便能完成主、从节点的同步，硬件成本大幅降低。4仅使用一根信号线便可完成信息的传输，即所谓的单总线设备。5传输速率最高可达20Kbps，符合A类网络标准，满足车身控制需要。6LIN 网络中新节点的加入，对网络中其他原有节点的软硬件设计不会造成影

歌名：位置

词：王小路　曲：陈波　编：崔迪

歌手：aLin

专辑：失恋无罪

发行日：2006 年 2 月 10 日

edit by PinkyVivi

我依然沉溺　在回忆的海底

就快没了　呼吸

突然听见自己　心跳如此清晰

我竟还活在　你的过去

我曾经相信　会遇到那个人

或许能把你　代替