转载：LIN通信协议入门-CSDN博客
LIN（Local Interconnect Network）协议是汽车电子中广泛应用的一种低成本、低速、单线串行通信总线。它主要用于连接不需要CAN总线高性能和高成本的传感器、执行器、开关等设备（如车窗、雨刮、座椅、空调控制、车灯等），作为CAN网络的补充。
以下是LIN协议入门的核心知识点：
一、LIN的核心特点
1. 低成本
- 单线传输（对比CAN的双线差分）。
- 对微控制器要求低（8位MCU即可）。
- 收发器芯片价格低廉。
- 软件协议栈相对简单。
2. 低速
- 最高波特率通常为 20 kbps（常用 19.2 kbps）。
3. 单主多从结构
- 主节点 (Master): 只有一个。负责控制整个总线的通信，发起所有通信（发送帧头 Header），管理调度表，处理错误，执行睡眠/唤醒。
- 从节点 (Slave): 可以有多个（最多16个）。只在收到与自己相关的帧头后才响应（发送响应 Response）。
4. 时钟同步
- 从节点不需要高精度的本地时钟。主节点在帧头中发送一个特定的同步字节 (0x55)，从节点据此校准自己的波特率。
5. 确定性
- 通信由主节点严格按照调度表发起，保证了通信的时序确定性。
6. 应用场景
- 车身控制、舒适系统、智能传感器等对实时性和带宽要求不高的场合。
二、LIN帧结构
一个完整的LIN帧由主节点发送的Header和从节点（或主节点自身）发送的Response组成。
1. 帧头 (Header) - 由主节点发送
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同步间隔场 (Break Field)
- 标志帧的开始。
- 至少持续 13位 的显性电平（逻辑0）。
- 长度远大于普通数据位，确保能被所有从节点可靠识别为“帧开始”。
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同步场 (Sync Field)
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一个固定值：0x55（二进制 01010101）。
- 目的：让所有从节点校准自己的波特率。从节点通过测量这个字节中0->1或1->0的跳变时间来计算实际波特率并调整自身UART。
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标识符场 (Protected Identifier Field)
- 6位：帧ID (0-63)。定义了帧的类型和含义（携带什么数据，哪个从节点响应）。
- 2位：奇偶校验位 (P0, P1)。由6位ID计算得出（P0 = ID0 XOR ID1 XOR ID2 XOR ID4, P1 = NOT (ID1 XOR ID3 XOR ID4 XOR ID5)），用于保护ID传输的正确性。
- ID决定了：
- 响应由哪个（或哪些）从节点发送。
- 响应的数据场包含多少字节（0, 2, 4, 8字节）。
- 使用哪种校验和（经典校验和 或 增强校验和）。
- 帧的类型（信号携带帧、诊断帧、保留帧等）。
2. 响应 (Response) - 由从节点（或主节点自身）发送
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数据场 (Data Field)
- 包含实际传输的数据（应用信号或诊断信息）。
- 长度由帧ID决定（0, 2, 4, 8字节）。
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校验和场 (Checksum Field)
- 1个字节，用于验证数据（和部分ID）在传输过程中是否出错。
- 两种类型:
- 经典校验和 (Classic Checksum): 仅对数据场所有字节求和（忽略进位），取反码。用于ID范围 0-59（通常）。
- 增强校验和 (Enhanced Checksum): 对标识符场（低6位ID） 和数据场所有字节求和（忽略进位），取反码。提供更强的保护，用于ID范围 60-61（诊断帧）和 62-63（保留帧），也常用于所有新设计（更安全）。
三、LIN通信过程（典型）
1. 主节点启动
主节点根据预设的调度表 (Schedule Table) 决定在何时发送哪个帧的Header。
2. 发送Header
主节点发送Header（Break + Sync + PID）。
3. 从节点响应
- 所有从节点都接收到Header。
- 每个从节点检查PID中的ID。
- 只有预先配置为负责响应此ID的那个（或那些）从节点，才会在Header结束后的一段特定时间内（在响应间隔 Response Space 内）开始发送Response。
- 该从节点发送Data Field + Checksum Field。
4. 主节点/其他节点接收
- 主节点（以及总线上其他需要此数据的从节点）接收完整的帧（Header + Response）。
- 接收方验证校验和是否正确。
5. 错误处理
如果主节点在预期时间内未收到响应（超时），或校验和错误等，主节点会记录错误并可能采取相应措施（如重试、报告给上层应用）。
四、调度表 (Schedule Table)
- 是LIN通信的核心控制机制，由主节点维护。
- 定义了帧的发送顺序和每个帧的发送时间间隔（或相对延时）。
- 确保周期性信号（如温度读数）和非周期性事件（如开关按下）都能得到及时处理。
- 调度表通常在系统设计阶段定义，并配置在主节点中。
五、睡眠与唤醒
1. 睡眠模式 (Sleep Mode)
当总线空闲时（无通信），主节点可以发送一个特殊的睡眠命令帧（ID通常是 0x3C，数据场第一个字节为 0x00）命令所有节点进入低功耗睡眠模式。节点会关闭收发器或进入低功耗状态。
2. 唤醒 (Wake-up)
- 总线唤醒: 任何节点（主或从）都可以通过在总线上产生一个显性脉冲（持续≥150μs，通常250μs）来唤醒总线。
- 本地唤醒: 从节点可以通过自身的输入信号（如检测到开关按下）请求本地MCU唤醒，然后该MCU可以触发总线唤醒。
- 主节点检测到唤醒信号后，会唤醒自身并开始发送Header（通常是广播唤醒帧或恢复调度表），唤醒其他从节点。
六、入门关键点总结
- 记住“单主多从”：主节点发起（发Header），从节点响应（发Response）。
- 理解帧结构：Break(开始) -> Sync(同步波特率) -> PID(ID+校验) -> Data(数据) -> Checksum(校验和)。
- 调度表驱动：通信按计划进行。
- 低成本是核心：应用在对成本敏感、速度要求不高的地方。
- 诊断和睡眠唤醒是重要功能。
- 动手实践：用开发板+分析仪/示波器观察实际通信过程是最好的学习方式。