LIN匯流排是目前常見的一種A類網路協議。LIN的全稱為Local Interconnect Network。LIN主要功能是為CAN匯流排網路提供輔助功能，應用場合有智慧感測節點、自動車窗節點等。目前最新的LIN協議是LIN2.2，制定於2010年。LIN的一大優點是成本低，但其最大傳輸速率為20Kbps。建議的通訊速率如下，低速2400bps，中速9600bps，高速19200bps。根據OSI參考模型，LIN匯流排僅規範了資料鏈路層和物理層。

LIN的部分應用

LIN的特點如下：

1.採用單主多從的組網方式，無CAN匯流排那樣的仲裁機制，最多可連線16個節點（1主15從）。

2.對硬體要求簡單，僅需UART/SCI 介面，輔以簡單驅動程式便可實現 LIN 協議。故幾乎所有的MCU均支援LIN。

3.不需要單獨的晶振，便能完成主、從節點的同步，硬體成本大幅降低。

4.僅使用一根訊號線便可完成資訊的傳輸，即所謂的單匯流排裝置。

5.傳輸速率最高可達20Kbps，符合A類網路標準，滿足車身控制需要。

6.LIN 網路中新節點的加入，對網路中其他原有節點的軟硬體設計不會造成影響。

LIN網路主從節點的功能

LIN網路中的節點任務分為主機任務和從機任務兩類。其中，主機任務只在主機節點上執行，而從機任務在主機節點和從機節點上均可執行。也就是說，主機節點可以實現主機任務和從機任務。

A.主機任務主要執行以下功能：

1.定義總線上的通訊速率。（同步場？待考）

2.傳送報文幀頭，包含同步間隔場、同步場和識別符號場三個部分。

3.監控匯流排通訊，通過校驗和確定資料正確性與否。

4.使從機進入喚醒或睡眠狀態，並響應從機的喚醒要求。

B.從機任務既可運行於主機又可運行於從機，它主要完成以下功能：

1.等待主機任務傳送的同步間隔，使從機與主機於同步場中獲得同步。

2.分析識別符號場，若與自己相關，則接收或傳送資料，若與自己無關則什麼都不做。

3.檢查和傳送校驗和。

4.接受主機任務的喚醒和睡眠請求。

綜上，主機報文的識別符號能觸發與之對應的不同從機之間的通訊。

LIN報文的幀結構

LIN 總線上具有“顯性”和“隱性”兩種互補的邏輯電平。其中，顯性電平（參考地電壓）是邏輯 0，隱性電平（電源電壓）是邏輯1。

LIN在總線上以具有固定格式的報文進行傳遞，但是這種報文資料段的長度是可以調整的。LIN網路中的所有節點（包括主機節點）都具有從機任務，當接到主機任務的報文資訊時，它們中的某一個要對報文做出響應。

報文頭僅可以由主機節點發出

LIN匯流排的一幀主要由兩部分組成，即報文頭（Header）和報文響應（Response）。其中，報文頭是由一個主機節點的主機任務發出的，而報文響應（以下簡稱響應）是由一個主機節點或從機節點的從機任務發出的。其中報文頭由同步間隔場（最小13個顯性位）、同步場（1個位元組，資料不變，0x55）、和PID場（1個位元組）三部分組成；報文響應由2/4/8個位元組的資料場、校驗和場（1個位元組）所組成。報文頭和響應之間有一個幀內空間分隔，最小空間為0。

LIN的幀結構（英文版）LIN的幀結構（彩圖版）LIN的幀結構示波器採出來的LIN波形，能看出0x00和0x55

LIN 的位元組場格式就是通常的“SCI”或“UART”序列資料格式(N81編碼)。即每個位元組場的長度是10個位定時(BIT TIME)：1bit起始位＋8bits資料位＋1bit停止位。

起始位(START BIT)是一個“顯性”位，它標誌著位元組場的開始。接著是8個數據位，首先發送最低位。停止位(STOP BIT)是一個“隱性”位，它標誌著位元組場的結束。LIN報文幀中的同步場、識別符號場、資料場、校驗和場的格式都符合上述位元組場的格式。

下面對幾個重要的部分詳細說明。

同步間隔場

間隔場是唯一一個不符合位元組場格式的場。從節點需要檢測到至少連續11個顯性位才認為是間隔訊號。

同步場

一個位元組，即0x55。

LIN的被保護識別符號場（PID場）

PID場定義了報文的內容和長度。如圖，PID場分為6個識別符號位和2個ID奇偶校驗位。6個識別符號位我們稱之為ID。如果加上2個奇偶校驗位就變成PID了，即Protected ID。6個識別符號位中，識別符號後兩位為資料長度控制位。總的來看，ID的範圍是0-0x3F。注意是ID，不是PID。要區分開。這一段要講的是我們需要將LIN的ID與PID分清楚，不能混淆。

上圖中的ID4和ID5為資料長度控制位（ID4是低位）。值為00或10時，資料長度為2個位元組。值為01時，資料長度為4個位元組。值為11時，資料長度為8個位元組。在實際應用中，我並沒有發現ID4和ID5與真實的資料長度有什麼關係。接觸到的LIN報文均為8個位元組的資料。

P0和P1為奇偶校驗位，演算法如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
	short p0=0,p1=0;
	short LIN_ID=0x22,PID=0x00;

	p0 = (LIN_ID & 0x01) ^ ((LIN_ID & 0x02) >> 1) ^ ((LIN_ID & 0x04) >> 2) ^ ((LIN_ID & 0x10) >> 4); //按位異或
        p0 = p0 & 0x01; 
        p1 = ~(((LIN_ID & 0x02) >> 1) ^ ((LIN_ID & 0x08) >> 3) ^ ((LIN_ID & 0x10) >> 4) ^ ((LIN_ID & 0x20) >> 5));
        p1 = p1 & 0x01; 

	PID = (p1 << 7) | (p0 << 6) | LIN_ID;
	printf("p0=%#x,p1=%#x,PID=%#X\n",p0,p1,PID);

	system("pause");
	return 0;
}

所謂奇偶校驗就是在傳送的每一個位元組後都加上一位，使得每個位元組中1的個數為奇數個或偶數個。接收方通過計算資料中1的個數是否滿足奇偶性來確定資料是否有錯。這個不用背，用的時候可以查表。

資料場

資料場主要需注意每個位元組先傳輸的是最低位。即如果某一訊號長度超過1個位元組，採用低位在前的方式傳送（小端）。

校驗和場（checksum）

校驗和場是資料場所有位元組的和的反碼。所有資料位元組的和的補碼，與校驗和位元組相加所得的和必須是0xFF。

演算法（Classical）：累加所有位元組。對每次加和進行判斷，如果和大於0xFF，那麼就把高八位的1，與低八位相加，其實就是低八位加1（翻轉八位和）。得到最後的結果後，取其反碼，我們就得到了最後的校驗和。參照下圖理解一下。

如何算出LIN的校驗和場

講解一下上面的圖，0x4A+0x55 = 0x9F這個沒有疑問，再加0x93 = 0x132，很明顯，超過了0xFF，分解為0x1和0x32，突出的高8位刪除，加到低8位中，0x1+0x32=0x33。再加0xE5 = 0x118，又超了，0x1+0x18=0x19。取反（Not），0xE6。

練習：下圖是一些LIN匯流排資料，以最後一組為例，2個0xFF之和為0x1FE，處理後仍然為0xFF。故8個0xFF加和之後仍為0xFF，取反碼為0x00。

一組LIN報文

校驗和場的兩種型別

校驗和場通常會有兩種不同的型別，英文簡稱為CST（Checksum Type）。一種是classic checksum（LIN 1.3），一種是enhanced checksum(LIN 2.0及以上)。上文講到的校驗和場演算法實際上是classic的，即只對Data（資料場）進行校驗和的計算。Enhanced Checksum在計算時需要把PID也加入到計算佇列中。

9600波特率下，ChecksumType為classic

下圖是CST(校驗和型別)為Enhanced時的報文形態。此時校驗和的計算需要包含前面的PID位元組。舉例，下圖中第一幀報文，ID為0x02，PID通過查表（參考文獻5）可得到對應的PID是0x42，0x42的反碼是0xBD。原理上一樣，只不過計算校驗和的時候，需要把PID也放進去。

PLIN-USB收到的LIN報文，很詳細

這裡有個知識點一定要注意：識別符號為0x3C和0x3D的幀只能使用經典校驗，這兩組幀是LIN的診斷幀。即LIN 2.0及以上才有的診斷幀，需要使用經典校驗，不能將PID也加入到校驗計算序列。自己寫LIN驅動的小夥伴要格外注意。

用Kvaser收到的第一個LIN報文

LIN匯流排的佈線組網

LIN網路的節點數量不應超過16個，否則節點增加將減少網路阻抗，會導致環境條件變差，從而不能進行正常的無錯誤通訊。BOSCH汽車電氣與電子中這樣描述，“LIN匯流排規範中沒有規定匯流排允許的最大節點數。......但實際應用中，為了保證資料傳輸的可靠性，匯流排允許的最大節點數為16個。“

實驗證明（該實驗需要考證），每增加一個節點，就會減少約3％的阻抗；網路中的通訊導線長度應小於或等於40m；主機節點的匯流排端電阻典型值是1kΩ，從機節點是30 kΩ。

LIN匯流排的應用

LIN總線上可以傳輸的兩類資料，訊號報文和診斷報文。

診斷報文的輸送是在具有兩個保留識別符號的幀裡面完成的。資料場的判讀取決於資料場本身以及通訊節點的狀態。

LIN具有排程表機制。排程表負責排程網路各報文傳送的順序。排程表在網路系統設計階段確定。排程表使得LIN通訊具有可預測性。主任務可以擁有多個排程表，並在不同的排程表之間切換。

LIN的描述檔案叫做LDF檔案，可以設定報文幀，訊號和排程表等。

LIN幀的分類

LIN幀按照幀型別來分類可以分為普通幀、事件觸發幀、零星幀、診斷幀、使用者自定義幀和保留幀。

普通幀的識別符號(ID)為0到0x3B。主任務發出報文頭，一個任務響應，一個或多個任務接收。

事件觸發幀的識別符號為0到0x3B。事件觸發幀必須有一個獨立的ID，該ID可以與多個普通幀相關聯。在事件觸發幀時隙內傳送幀頭，只有當相關聯的無條件幀內有訊號被更新時，才傳送幀響應。幀響應的第一個資料位元組等於識別符號，即響應最多可以傳輸7個位元組的資料；如果沒有幀響應，幀頭被忽略。幀響應可由多個節點發送，發生衝突時切換到“衝突解決排程表”，之後再切換回到原來的排程表。

零星幀表示共用一個時隙、在需要時才被髮送的一組普通幀。識別符號為0到0x3B。

診斷幀用來傳輸診斷或配置資訊，一般包含8個位元組資料。0x3C為主請求幀，0x3D為從響應幀（注意校驗方式是classic！）。診斷響應基於ISO15765-2傳輸層和ISO14229應用層。

診斷幀

使用者自定義幀識別符號為0x3E，可以傳輸任何使用者自定義的資訊。

保留幀的識別符號為0x3F。略。

關於LIN的版本

LIN2.0新增加了下列屬性：“增強校驗和（Enhanced）”、“重新配置和診斷”、“波特率自動探測”、“響應錯誤狀態監控”。LIN2.0從機節點無法與LIN1.3主機節點操作。

關於睡眠

主節點可以傳送一幀ID為0x3c，第一個位元組為零的主請求幀來使處於工作狀態的從節點進入睡眠。這幀報文稱為睡眠指令。

從節點在接到睡眠指令之後，也可以選擇不進入睡眠狀態而繼續工作，這根據應用層協議而定。

當匯流排空閒4到10秒的時候，所有從節點必須進入睡眠狀態。（注：空閒的定義是沒有顯性位和隱性位之間的轉換。）

關於喚醒

在一個處於睡眠狀態的LIN網路中，任何一個節點都可以傳送喚醒訊號。

喚醒訊號是一個250us到5ms的顯性電平。

問題：這裡的喚醒訊號可否按照恆潤的教程理解為在20Kbit/s波特率下的0x0F，或在1Kbit/s波特率下的0x0F？

當從節點發出喚醒訊號之後150ms，主節點仍未傳送報頭時，從節點可以再次傳送喚醒訊號。當連續傳送了3次喚醒訊號之後如果主節點仍未傳送報頭，從節點要等待1.5秒以後才可以再次傳送喚醒訊號。

關於LIN的基礎知識先介紹到這裡。推薦一個帖子：《白話LIN匯流排》，很生動形象！

白話 LIN匯流排， 晚會開始啦 - 汽車電子 - 電子工程世界-論壇

www.LIN-SUBBUS.org上的訊息顯示稱，LIN2.2A為最後一版非ISO的LIN匯流排標準。

LIN匯流排最新的specification（規範）將會是ISO 17987 Part 1-7 中的一部分。

本文轉自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/38833752