LIN（Local Interconnect Network，局域互联网）是由Audi（奥迪）、BMW（宝马）、Daimler⁃Chrysler（戴姆勒-克莱斯勒）、Motorola（摩托罗拉）、Volcano Communications Technologies（VCT通信技术公司）、Volkswagen（大众）和VOLVO（沃尔沃）等公司和部门（LIN联合体）提出的一个汽车底层网络协议，其目的是给出一个价格低、性能可靠的低速网，在汽车网络层次结构中作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前各种各样的低端总线系统。这个标准与其相应的开发、测试以及维护平台的应用，将会降低车上电子系统开发、生产、使用和维护的费用。在奥迪A6L汽车上，LIN总线用于新鲜空气鼓风机、风窗玻璃辅助加热器以及天窗等的控制。车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。LIN总线系统可让一个LIN主控制单元与最多16个LIN从控制单元进行数据交换。

　　○硬件成本削减：基于普通UART/SCI 接口的低成本硬件实现，无需单独的硬件模块支持；从机节点无需高精度时钟就能够实现自同步；总线为一根单线电缆；

　　○装配成本削减：LIN 采用了工作流和现成节点的概念，将网络装配标准化，并可通过LIN 传输层进行再配置；

　　4、 LIN具有可预测的EMC性能。为了限制EMI强度，LIN 协议规定最大位速率为20kbps；

　　LIN总线传输数据线V供电，在从节点内配置30KΩ电阻端接12V供电。各节点通过电池正极端接电阻向总线供电，每个节点都能够最终靠内部发送器拉低总线电压。LIN总线驱动器的物理结构如图。

　　隐性电平：如果所有节点都没有驱动收发器晶体管导通，此时在LIN数据总线上的电压就是蓄电池电压，为隐性电平，表示逻辑“1”。

　　显性电平：当有节点需要向外发送信息时，发送控制单元内的收发器驱动晶体管导通，将LIN数据总线导线接地，此时在LIN总线V，为显性电平表示逻辑“0” 。

　　LIN的拓扑结构为单线总线，应用了单一主机多从机的概念。总线V，传输位速率(Bitrate)最高为20kbps。由于物理层限制，一个LIN 网络最多可以连接16个节点，典型应用一般都在12个节点以下，主机节点有且只有一个，从机节点有1到15个。

　　主机节点(Master Node)包含主机任务(Master Task)和从机任务(Slave Task)，从机节点(Slave Node)只包含从机任务。

　　帧头包括同步间隔段、同步段以及PID(Protected Identifier，受保护ID)段，应答包括数据段和校验和段。其中值“0”为显性电平(Dominant)，值“1”为隐性电平(Recessive)，总线上实行“线-与”：当总线上有不小于一个节点发送显性电平时，总线呈显性电平；所有的节点都发送隐性电平或不发送信息(不发送任何信息时总线默认呈隐性电平)时，总线才呈现隐性电平，即显性电平起主导作用。图中帧间隔为帧之间的间隔；应答间隔为帧头和应答之间的间隔；字节间间隔包括同步段和受保护ID段之间的间隔、数据段各字节间之间的间隔以及数据段最后一个字节和校验和段之间的间隔。

　　同步间隔段由同步间隔(Break)和同步间隔段间隔符(Break Delimiter)构成。同步间隔是至少持续13位(以主机节点的位速率为准)的显性电平，由于帧中的所有间隔或总线空闲时都应保持隐性电平，并且帧中的任何其它字段都不会发出大于9位的显性电平，因此同步间隔可以标志一个帧的开始。同步间隔段的间隔符是至少持续1位的隐性电平。

　　从机任务接收帧头的同步间隔段时，以该从机任务所在节点的位速率为准，当检测总线位的显性电平时，认为是帧的开始。当从机节点使用精度较高的时钟时，识别阈值可以再一次进行选择9.5位。协议没有规定同步间隔段的发送和检测方法。

　　在介绍同步段之前，首先介绍一下字节域(Byte Field)的概念，字节域包括1位起始位(Start Bit，显性)+8位数据位+1位停止位(Stop Bit，隐性)，是一种标准UART数据传输格式。在LIN的一帧当中，除了上一节讲述的同步间隔段，后面的各段都是通过字节域的格式传输的。在LIN帧中，数据传输都是先发送LSB(Least Significant Bit，最低有效位)，最后发送MSB(Most Significant Bit，最高有效位)。

　　LIN同步以下降沿为判断标志，采用字节0x55(转换为二进制为01010101b)。同步段的字节域如图。

　　从机节点可以不采用精度高的时钟，而采用片上振荡器等精度和成本相比来说较低的时钟，由此带来的与主机节点时钟产生的偏差，一定要通过同步段做调整，调整的结果是使从机节点数据的位速率与主机节点一致。同步段用于同步的基准时钟为主机节点的时钟。从机节点通过接收主机节点发出的同步段，计算出主机节点位速率，根据计算结果对自身的位速率重新作调整。

　　受保护ID段的前6位叫作帧ID(Frame ID)，加上两个奇偶校验位后称作受保护ID。

　　帧ID的范围在0x00～0x3F之间，共64个。帧ID标识了帧的类别和目的地。从机任务对于帧头作出的反应(接收/发送/忽略应答部分)都是依据帧ID判断的。如果帧ID传输错误，将会导致信号无法正确抵达目的地，因此引入奇偶校验位。校验公式如下，其中“⊕”代表“异或”运算，“¬”代表“取非”运算。

　　由公式能够准确的看出，PID不可能会出现全0或全1的情况，因此，如果从机节点收到了“0xFF”或“0x00”,可判断为传输错误。依据帧ID不同将帧进行分类，从机应答帧是一个完整的帧，与帧结构中的“应答”(帧的一部分)不同，注意区别。

　　节点发送的数据位于数据段，包含1到8个字节（协议没有规定帧中的哪一部分显示数据长度码的信息，数据的内容和长度是由系统设计者根据帧ID事先约定好的），先发送编号最低的字节DATA1，编号依次增加。

　　数据段包含了两种数据类型，信号(Signal)和诊断消息(Diagnostic messages) 。

　　信号(Signal)由信号携带帧传递，一个帧ID对应的数据段可能包含一个或多个信号。信号更新时要保证其完整性，不能只更新一部分。一个信号通常由一个固定的节点发出，此节点称为该信号的发布节点(Publisher)；总线上的数据是以广播形式被发送到总线上的，任何节点均能接收，但并非所有信号对每个节点都有用。收听节点接收帧的应答是因为该节点的应用层会使用这一些信号，而对于其余节点，由于用不到这些信号，所以没有必要作接收处理，将忽略帧的应答部分。发布和收听由哪个节点进行完全根据应用层的需要由软件或配置工具实现。正常的情况下，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，有几率存在零个、一个或多个发布节点。

　　其余的一个或多个节点接收，它们称为信号的收听节点(Subscriber)。

　　诊断消息(Diagnostic message)由诊断帧传递，对消息内容的解析由数据自身和节点状态决定。

　　采用标准型校验和还是增强型校验和由主机节点管理，发布节点和各收听节点根据帧ID 来判断采用哪种校验和。

　　校验方法为将校验对象的各字节作带进位二进制加法(每当结果不小于256 时就减去255)，并将所得最终的和逐位取反，以该结果作为要发送的校验和。接收方根据校验和类型，对接收数据作相同的带进位二进制加法，最终的和不取反，并将该和与接收到的校验和作加法，如果结果为0xFF，则校验和无误，这在某些特定的程度上保证了数据传输的正确性。

　　帧在总线上传输的时间计算如表所示。其中，TFrame_Maximum为帧在总线上传输的最大时间；THeader_Maximum为帧头在总线上传输的最大时间；TResponse_Maximum为应答在总线上传输的最大时间；THeader_Nominal为帧头额定传输时间：同步间隔段(包含同步间隔和同步间隔段间隔符)的最小传输时间+同步段传输时间+受保护ID段传输时间；帧头的余量THeader_Rest包含字节间间隔，规定为帧头额定传输时间的0.4倍；TResponse_Nominal为应答额定传输时间：数据段传输时间 + 校验和段传输时间；应答的余量TResponse_Rest包含应答间隔以及字节间间隔，规定为应答额定传输时间的0.4倍；NData表示数据段包含N个字节。

　　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。典型应用如从机节点1向主机节点报告自身某信号的状态。

　　事件触发帧是主机节点在一个帧时隙中查询各从机节点的信号是否发生明显的变化时使用的帧，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明显的变化的频率较低时，主机任务一次次地轮询各个信号会占用一定的带宽。为了减小带宽的占用，引入了事件触发帧的概念。

　　事件触发帧的典型应用就是轮询四个车门的开关情况。与其利用无条件帧每个车门轮询一遍，不如同时对四个车门进行询问，如果其中一个车门打开了(事件发生)，该车门要对询问作应答，即事件触发的含义。这样做能减小带宽，但同时会导致两种现象，其一就没有车门被打开，即无节点应答——事件触发帧允许一帧中只有帧头无应答；另外一种情况就是冲突，即同时有不小于两个车门被打开，对该问题同时作答——事件触发帧允许两个以上的节点对帧头作应答而不视为错误。当发生冲突时，主机节点要重新作轮询，这样会增加一些响应时间，但由于事件触发帧本身就用来处理低概率事件，总的来说还是节省了带宽。

　　原先用作轮询的无条件帧，称为与该事件触发帧关联的无条件帧，即事件触发帧的应答部分是与其关联的无条件帧所提供的应答。当发生冲突时，需要立刻中断当前的进度表，启动冲突解决进度表(Collision Resolving Schedule)，重新调用这些关联的无条件帧。其中，冲突解决进度表要求包含所有的关联的无条件帧。下图示例描述了事件触发帧的传输状况。事件触发帧的帧ID为0x10，与其关联的两个无条件帧的帧ID分别是0x11和0x12，这些帧ID的值只是为了举例说明，协议并未强制规定。

　　（3）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；

　　偶发帧是主机节点在同一帧时隙中当自身信号发生明显的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，通过事先设定的优先级来仲裁。

　　（2）当其中一个关联的无条件帧包含的信号发生了变化，则发送该关联的无条件帧的应答部分；

　　（3）如果有两个或两个关联的无条件帧包含的信号发生了变化，则按照事先规定好的优先级，优先级较高的关联的无条件帧获得发送权，优先级较低的要等到下一个偶发帧的帧头到来时才能发送应答。由于主机节点是唯一的发布节点，所以主机节点事先就知道各个关联信号的优先级别，这样在传输时就不会产生冲突。

　　引入偶发帧的目的是为进度表增加一些动态特性—当主机节点的信号发生明显的变化时才有通信发生。事件触发帧和偶发帧反映了帧在不同时机(信号变化或未发生明显的变化)的传输状况，引入它们的目的是为增加通信的灵活性。

　　诊断帧包括主机请求帧和从机应答帧，大多数都用在配置、识别和诊断用。主机请求帧(Master Request Frame，MRF)，帧ID=0x3C，应答部分的发布节点为主机节点；从机应答帧(Slave Response Frame，SRF)，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，一律采用标准型校验和。

　　进度表是帧的调度表，规定总线上帧的传输次序以及各帧在总线上的传输时间。进度表位于主机节点，主机任务根据应用层有必要进行调度。进度表可以有多个，正常的情况下，轮到某个进度表执行的时候，从该进度表规定的入口处开始顺序执行，到进度表的最后一个帧时，假如没有新的进度表启动，则返回到当前的进度表第一个帧循环执行；也有一定的可能在执行某个进度表当中发生中断，执行另一个进度表后再返回，如事件触发帧的冲突解决过程就是一个典型的例子。

　　进度表除规定了帧ID的传输次序外，还规定了帧时隙(Frame Slot)的大小。帧时隙是进度表规定的一个帧的帧头起始到下一个的帧的帧头起始的时间。每个帧的帧时隙都可以不同，一个帧时隙对应了进度表的一个入口。如图所示，其中i=1～8。其中TFrame_Maximum为帧在总线上传输的最大时间。抖动(Jitter)为帧的同步间隔段的下降沿与帧时隙起始时刻相差的时间。时基(Time Base)为LIN子网的最小计时单位，通常设定为5ms或10ms。帧时隙必须为时基的整数倍，并且起始于时基的开始时刻(称为时基的节拍(Tick))，切换到另外一个进度表时一定要等到当前帧时隙的结束。

　　1、唤醒：当总线处于休眠状态时，主/从机节点都可以向总线上发送唤醒信号，唤醒信号持续250μs～5ms。其余节点(除发送唤醒信号以外的节点)以大于150μs为阈值判定唤醒信号。每个从机节点必须在唤醒信号显性脉冲的结束处算起100ms以内准备接收来自主机的命令(帧头)；主机节点也必须被唤醒，100ms之内主机节点发送帧头开始通信。主机节点的同步间隔段也可以充当唤醒信号，由于从机节点需要作初始化处理，因此主机节点所发的这个帧有可能不会被正常接收。

　　如果节点发送出唤醒信号后，在150ms～250ms之内没有接收到总线上的任何命令(帧头)，则能重新发送一次唤醒信号。唤醒信号最多可以发送3次，3次之后，必须等待至少1.5s之后才能再一次发送唤醒信号。

　　总线可以在两种情况下进入休眠：(1)利用诊断帧中的主机请求帧0x3C作休眠命令，要求数据段的第一个字节为0x00，其余字节为0xFF。休眠命令由主机节点发出，总线上的从机节点只判断数据段的第一个字节，其余字节忽略。从机节点在接收到休眠命令后，不一定要进入低功耗模式，根据应用层需要设置。

　　(2)当总线静默(没有显性和隐性电平之间的切换)4s～10s时，节点自动进入休眠状态。

　　只有当LIN主控制单元发送出带有相应识别码的信息标题后，数据才会传至LIN总线。由于LIN主控制单元对所有信息做全面监控，因此无法从车外对LIN导线来控制。系统要求LIN从控制单元只能回应，这样就不会发生通过LIN总线打开车门的现象了。这种设置就使得在车外安装LIN从控制单元（如在前保险杠内的车库门开启控制单元）成为可能。

　　当LIN总线系统发生故障时，可利用故障检测仪对LIN总线系统来进行故障诊断和检测。对LIN总线系统来进行自诊断时，需使用LIN主控制单元的地址码。自诊断数据经LIN总线由LIN从控制单元传至LIN主控制单元。在LIN从控制单元上能够实现所有的自诊断功能。

　　1、LIN总线短路无论是LIN总线对电源正极短路还是对电源负极短路，LIN总线都会关闭，无法正常工作。

　　2、LIN总线断路LIN总线发生断路故障时，其功能丧失情况视发生断路故障的具置而定。当LIN总线在位置A处断路时，其下游的所有从控制单元（图中为从控制单元1和从控制单元2）均异常工作；当LIN总线在位置B处断路时，从控制单元1将异常工作；当LIN总线在位置C处断路时，从控制单元2将异常工作。根据LIN总线出现故障时其功能的丧失情况，结合LIN总线控制关系并参阅电路图，就能判断出发生断路故障的大致位置。