车载通信架构 —— 传统车内通信网络LIN总线（低成本覆盖低速场景）

车载通信架构 —— 传统车内通信网络LIN总线（低成本覆盖低速场景）
我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：
“屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力，任何消耗你的人和事，多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己，无利益不试图说服别人，是精神上的节能减排。 无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力”

文章大体有如下内容：
1、LIN 总线简介
2、LIN 总线结构
3、LIN 总线通信方式
4、LIN 总线优劣势
5、LIN总线在电子电气架构诊断体现

正文如下：
一、LIN 总线简介
LIN（Local Interconnect Network/局部互联网络）协会于1998年由5家整车厂（奥迪、宝马、戴姆勒、沃尔沃、大众）、 1家半导体制造商（摩托罗拉）、1家工具提供商（Mentor Graphics）成立。LIN总线为其所制定的针对低速网络的低成本网络解决方案（20Kbps）,主要用于解决一个系统内的通信问题， 应用于车窗、车门、座椅等对实时性和传输速度要求不高但成本敏感的领域，从而与 CAN总线形传输速度和成本上的互补。
LIN总线是一种基于UART/SCI（通用异步收发器/串行接口）的低成本串行通信协议，主要用于汽车中网络宽带、性能没有过高要求的汽车功能模块，如车窗，天窗等模块。LIN总线采用单线传输形式，应用了单主机多从机的概念，总线电平一般为12V，传输速率最高限制为20kbps。由于物理层的限制，一个LIN网络最多可以连接16个节点。从机任务不能直接向总线发送数据，需要接收到主节点发送的帧头后，根据帧头所包含的信息来判断是否回复响应。
LIN总线在汽车中的应用场景主要包括：
1、汽车中的联合装配单元，如门、方向盘、座椅、空调、照明灯等。
2、湿度传感器，交流发电机等。
3、在座位、车门与天窗模块、开关面板汽车方向盘、乘员舒适系统等外围ECU实时性要求不高或不需要精确容错的场景。

二、LIN 总线结构
一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，而几乎所有微控制器都具备UART/SCI接口，因此LIN节点并不需要专用的控制器，从而大大降低成本。LIN总线网络由一个主节点、一个或多个从节点以及一条单线组成。

LIN 总线结构
LIN总线的结构是主从结构的星型模型，所有的从机都连接到一个主机上。传输只能由主机发起，从机不能主动发起请求。可以把从机看做消息的发布者，主机看做消息的订阅者，要想获得一个消息（某个变量的值），主机必须不断的去读对应的报文。这个结构就决定了LIN总线只能传输少量的消息，来保证消息更新的实时性。
LIN总线结构具有以下特点：
-> 1、成本低：LIN总线是基于通用UART/SCI的低成本接口硬件，几乎所有MCU都具有LIN总线的硬件基础，因此成本较低。
-> 2、单线传输：LIN总线采用单线传输，节约了线束，降低了成本，同时传输距离也更长。
-> 3、从机节点无需晶振或陶瓷振荡器：LIN总线从机节点无需晶振或陶瓷振荡器就可以实现同步，大幅度降低了成本。
-> 4、可灵活增加或减少从机节点：LIN总线可以灵活地增加或减少从机节点，无需改变其他节点的硬件电路。
-> 5、一根线最多可连接16个节点：LIN总线的一根线最多可以连接16个节点，由总线电气特性决定。
-> 6、支持多报文传输和诊断功能：LIN总线支持多报文传输（基于ISO15765-2的传输层规范）和诊断功能（ISO14299的诊断服务）。
-> 7、主从结构无需仲裁：LIN总线采用主从结构，不存在冲突，无需仲裁。
-> 8保证信号传输的延迟时间：LIN总线可以计算信号传输的延迟时间，保证了信号传输的稳定性。
总之，LIN总线结构具有低成本、单线传输、高灵活性、稳定传输等特点，适用于汽车中网络宽带、性能要求不高的模块。

三、LIN 总线通信方式
LIN总线所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责消息的发送和接收， 主节点则还包含一个主任务（Master Task），负责通信的启动。通信时主任务发送报头，携带动作命令的信息，从任务提供响应信息补充报头形成完整的报文。报文内容和CAN类似，由ID定义，且同样采用广播方式，所有节点都能够接收和响应总线上的帧信息。在车辆设计阶段LIN总线上的通信调度优先级会预先确定好，该调度表由“LIN 描述文件”发送到所有的LIN节点。

LIN总线是一种单线通信方式，采用单主机多从机的概念。主机发送信息，从机根据信息帧中的地址判断是否响应。从机不能主动发送信息，只能接收并响应主机的请求。主机和从机之间的连接是点对点的，因此每个从机都需要单独连接到主机。
总线中，主机负责发送报文帧，从机根据报文帧中的地址信息进行响应。报文帧包括帧头、应答部分和数据段。帧头包含源地址和目标地址，应答部分包括从机对接收到的帧的确认和错误检测，数据段包含传输的实际数据。从机接收到帧头后，会根据地址信息判断是否为自身发送的请求，如果是则响应并发送确认信息，否则忽略该帧。
由于LIN总线是单线传输，因此采用单线电阻来平衡线路中的电阻和电容。同时，LIN总线还采用了信号电压偏置技术，通过在信号线上偏置一个固定的电压，来提高信号的稳定性和抗干扰能力。

四、LIN 总线优劣势
LIN总线采用单线传输、硅片中硬件或软件的实现成本低、无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器从而成本大大低于CAN总线。但低成本的软硬件也限制了极低的传输速率。此外LIN总线的单宿主总线访问方法存在局限，一旦主节点出现问题，整个LIN网络将会瘫痪。
LIN总线的优势包括：
-> 1、硬件和协议简单，易于实现和维护；
-> 2、成本较低，适用于成本敏感的应用；
-> 3、单主多从的结构可以简化网络设计，并降低成本；
-> 4、在空闲状态下，LIN总线可以进入低功耗模式；
-> 5、在低速率下工作，通信的容错性较高。
LIN总线的劣势包括：
-> 1、传输速率较低，最高只能达到20Kbps，而CAN可达1Mbps；
-> 1、主从结构，中心化拓扑，消息传输需要由主机发起，从机不能主动发起请求；
-> 1、LIN总线抗干扰能力较弱，与CAN总线的一对差分双绞线不同，其抗干扰能力大大减弱；
总的来说，LIN总线具有低成本、简单、灵活等优点，适用于汽车中低速、低成本、对实时性要求不高的通信场景。但是其传输速率较低、抗干扰能力较弱等缺点也需要在使用时予以考虑。

五、LIN总线在电子电气架构诊断定义
基于LIN总线的技术特点，在当下电子电器架构中LIN总线还有很多应用。在日常电子电器架构中对LIN总线的诊断应用相对比CAN总线也有所不同：
1、LIN一般作为执行器，做Master下挂节点，做诊断和刷写；
2、做诊断功能，一般只支持DID相关内容，DTC只是检测，不做存储。当DTC检测出后以报文形式触发Master对该DTC进行检测。

搁笔分享完毕！
愿你我相信时间的力量
做一个长期主义者！