西华大学毕业设计说明书
从LIN协议通讯的角度来看，一个LIN网络由一个主机任务模块(master task)
和若干个从机任务模块 (slave task)组成。主机节点中既有主机任务模块又有从机任务模块，其它节点都只有从机任务模块。在LIN网络中，由主机任务务模块来决定什么时候在总线上传输什么报文帧，而从机任务模块则提供每一帧需要传送的数据。主机任务模块和从机任务模块都是帧处理层的组成部分。本次车窗控制系统以驾驶室侧为主节点，其他的为从节点构成了车窗系统的LIN网络。在车窗LIN网络中，主节点的主要功能是采集车窗升降信号，同时控制整个网络通信的发起;从节点的主要功能是通过判断由主节点发来的控制信息和本身所采集的状态，控制相应的车窗电机工作。
LIN总线最初是为汽车电子控制系统设计的，也可用于工业控制或家用电子产
品如洗衣机、冰箱中。对车载网络的典型应用是在汽车中的联合装配单元，如车门、座椅、车灯、温度传感器等。对于这些成本较敏感的单元，LIN总线可以使这些器件很容易的连接到车载网络中，并能得到十分方便的维护和服务。
4.2 LIN协议的研究
LIN协会于1998年由主要汽车制造商成立，主要目标是定义和实现汽车使用的
高品质线性总线系统的低成本、开放式标准。LIN协会在1999年7月发布了最初的LINvl.0版本。根据国际标准组织ISO/OSI参考模型，LIN总线具有规范的分层结构，它定义了物理层、数据链路层和传输层的协议规范。物理层定义了LIN总线传输媒介的物理特性、总线驱动和接收特性、位速率误差和位定时和同步等。数据链路层实现数据帧接收和错误检测、波特率计算以及数据的包装/解包，负责报文过滤和恢复管理等功能。传输层实现了单帧或多帧数据传输，在应用层和数据链路层之间翻译数据帧，传输诊断请求和响应，提供外部总线的诊断接口，实现节点配置、识别和诊断。其中数据链路层是LIN协议的核心，负责发送和接收数据帧，处理信号的组帧和解帧，如图4—1所示。
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图4—1 LIN总线分层结构图
LINv2.1总线规范包括了3个主要部分：LINv2.1协议规范——介绍了LIN的物
理层、数据链路层和传输层的协议规范 。LIN_API操作规程建议——介绍了网络和应用程序之间的接口；LIN配置语言规范——介绍了LIN配置文件的格式，用于配置整个网络。其中， LIN_API又可以被划分为以下三个部分，LIN核心API、LIN节点的配置和识别API以及LIN传输层API(可选)。
报文传输是由报文帧的格式形成和控制。报文帧由主机任务向从机任务传送同
步和标识符信息，并将一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表、发送报文头(HEADER)。从机任务位于所有的(即主机和从机)节点中，其中一个(主机节点或从机节点)发送报文的响应(RESPONSE)。
4.3 报文帧结构
一个报文帧的结构如图4—2所示，由一个帧头(由主机任务模块提供)和一个响应帧(由从机任务模块提供)组成。帧头包括一个同步间隔场 (SYNCHBREAK FIELD)、一个同步场 (SYNCH FIELD)、和一个标识符场 (IDENT FIELD)。报文帧
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的用途由标识符唯一定义，约定的从机任务根据标识符提供相关的响应帧并发送到总线上。响应帧由2，4或8字节的数据场(DATA FIELD)和一个验和场 (CHECKSUM FIELD)即3到9个字节场组成。报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔，最小的字节间空间和帧内响应空间是0。
图4—2 LIN报文帧结构
同步间隔场是报文帧的第一个场，由主机任务发送。它使所有的从机任务与总
线时钟信号同步。同步间隔场由两个不同的部分组成。第一个部分是大约持续13个位定时的显性总线电平，接着的第二部分是1个位定时的隐性电平，作为同步界定符。第二个场允许用来检测接下来的同步场的起始位，具体的结构如下图4—3所示。
图4—3 同步间隔场结构
同步场包含了时钟的同步信息。同步场的格式是“0x55”，表现在8个位定时中
有5个下降沿(即：“隐性”跳变到“显性”的边沿)，如图4—4所示。
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图4—4 同步场结构
标识符场定义了报文的内容和长度。其中，内容是由6个标识符位和两个ID奇
偶校验位表示，如图4—5所示。标识符位的第4和第5位(ID4和ID5)定义了报文的数据场数量Ndata，见图4—6。这将把64个标识符分成4个小组，每组16个标识符这些标识符分别有2，4和8个数据场。
图4—5 标识符场结构
标识符有同样的ID位ID0~ID3，但有不同的长度代码ID4、ID5，可以表示不
同的报文。标识符的奇偶校验位通过下面的混合奇偶算法计算：
这种情况下，不可能所有的位都是隐性或显性。数据场通过报文帧传输，由多
个8位数据的字节场组成。传输由最低位(LSB)开始。
校验和场是数据场所有字节的和的反码。和按“带进位加(ADDC)”方式计算，
每个进位都被加到本次结果的最低位(LSB)。这就保证了数据字节的可靠性。所有数
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据字节的和的补码与校验和字节之加的和必须是“0xFF”。
图4—6 报文帧中控制数据场数量
报文在总线上发送的信息有长度可选的固定格式。每个报文帧都用一个分隔信
号起始接着是一个同步场和一个标识符场，这些都由主机任务发送。从机任务则是发回数据场和校验场。通过主机控制单元中的从机任务数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。相应的主机报文ID可以触发从机—从机的通信。这样的通讯机制带来了非常理想的效果：
（1）系统灵活性：不需要改变任何其他从机节点的软件或硬件，就可以在LIN
网络中直接添加节点。
（2）报文路由：报文的内容由识别符命名。识别符不指出报文的目的地，但解
释数据的含义。最大的标识符数量是64，其中4个保留用于专用的通讯，譬如软件升级或诊断。
（3）多播:由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点都可以同时接收报文，
并同时对此报文做出反应。报文滤波是基于整个标识符的，用户必须通过网络配置来保证:每一个从机任务对应一个传送标识符。对于在总线传输的报文，任何节点都可以同时检测到报文，并同时对此报文做出反应。如果直到帧的结尾都没有检测到错误，这个报文对发送器和接收器都有效。如果报文发生错误，则主机和从机任务都认为该报文没有发送。应当注意的地方是:主机任务和从机任务在发送和接收到一个错误报文时所采取的措施并没有在协议规范中定义。像主机重新发送或从机的后退操作都由应用的要求来决定，而且要在应用层中说明。在总线上传送的事件信息也可能丢失，而且这个丢失不能被检测到。
LIN协议规范共定义了6个不同的报文错误类型，介绍如下：
（1）位错误：向总线发送一个位的单元同时也在监控总线。当监控到的位的值
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