【通讯协议】S32K142芯片——LIN通信的学习和配置

前言

随着汽车电子的发展，汽车上的电子零件正在逐渐地增加。汽车的正常运作离不开各个元器件之间的协调工作，因此，零部件之间的通讯显得尤为重要。在汽车通讯中我们经常在使用CAN总线通讯，但是了在兼顾系统通讯的同时，尽量减少成本，LIN通讯则应时而生。在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如雨刮器，车门雷达等制动装置之间的通讯使用LIN总线可大大节省成本。

1.LIN是什么？

LIN是 Local Interconnect Network 的缩写，是基于 UART/SCI(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter / Serial Communication Interface，通用异步收发器/串行通信接口)的低成本串行通信协议。（串行通信技术，是指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。 串行通信中，将数据按位依次传输， 每位数据占据固定的时间长度，即可使用少数几条通信线路 就可以完成系统间交换信息。还规定 LIN总线长度不超过 40 米。

2. LIN连接结构及节点构成

LIN 的拓扑结构为单线总线，应用了单一主机多从机的概念。总线电平为 12V，传输位速率(Bitrate)最高为20kbps。一个 LIN 网络最多可以接 16 个节点，主机节点有且只有一个，从机节点有 1 到 15 个。

3. 帧的组成

帧(Frame)包含帧头(Header)和应答(Response)两部分。主机任务负责发送帧头；从机任务接收帧头并对帧头所包含信息进行解析，然后决定是发送应答，还是接收应答，还是不作任何反应。其中，由主机任务进行帧头的发送，而从机任务用帧响应来补充帧头从而形成完整的一帧。

3.1 帧头

帧头包括同步间隔场（Break）、同步场（Synch）和标识符场（PID）三个部分。

3.1.1 同步间隔场（Break）

间隔场不同于其他场，它有意的造成UART通讯中的FramingError（从起始位到第十位没有检测出停止位时的错误）来提示LIN总线中的所有节点之后要开始进行LIN报文的传输了。故而间隔场是用来标识一个新帧的起始点。间隔场是一个至少由13bit的显性值，包括起始位、间隔定界符等等。

3.1.2 同步场（Synch）

同步场是为了修正各个从机任务节点间时钟的误差。是一个数据值为0x55的字节场。各个从机任务根据最初和最终的下降沿除以8来计算出1bit的时间，并以此作为基准来调整自己的时钟误差。、

3.1.3 标识符场（PID）

标识符场表示LIN报文识别信息，由6位（bit0-bit5）的报文ID和2位（bit6-bit7）的奇偶校验和构成。

标识符（ID）有6bit，其值的范围是0-63。标识符可以分为以下四类：

载波帧的值，其值范围是0-59（0x3b）；

60（0x3c）和61（0x3d）可用来载运诊断数据；

62（0x3e）专门用于用户定义的扩展部分；

63（0x3f）专门用于以后的协议改进。

3.2 帧响应

帧响应由数据场和校验和场组成。

3.2.1 数据场

帧可以携带1-8byte的数据。对拥有指定标识符的帧来说，其包含的字节的数量应与发布服务器和所有认购器保持一致。

数据是在字节场中进行输送。

3.2.2 校验和场

帧的最后一个场是校验和（checksum）。校验和段是对帧中所传输的内容进行校验，校验和分为标准型校验和（Classic Checksum）及增强型校验和（Enhanced Checksum）。采用标准型校验和还是增强型校验和由主机节点管理，从机节点根据帧ID来判断采用哪种校验和。标准校验和只保护数据段，增强型校验和同时保护数据段和帧ID段。
上述大多参考这篇链接：LIN通信，想要深入了解LIN的通讯协议的可以研读这篇文章。

3. 代码配置

#include "LinIf.h"

// 系统参数 不修改
#define TIMER_COMPARE_VAL 2000
#define TIMER_TICKS_1US   4U
#define FRAME_SLAVE_RECEIVE_DATA  0x01//(0x30)
#define FRAME_MASTER_RECEIVE_DATA 0x34    //(2U)
#define FRAME_GO_TO_SLEEP         0x3C    //(3U)
volatile bool wakeupSignalFlag = false;
// 超时时间 0.5ms
#define TIMEOUT   (500U)
// LIN1时基计数
uint16_t lin1timerOverflowInterruptCount = 0U;
// 发送和接收缓存
uint8_t linTxBuff[8] = {0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16, 0x17, 0x18};
uint8_t linRxBuff[8] = {0};
int Master_flag1 = 0;

void Master_flag(void)
{
	if(Master_flag1 == 1)
	{
		LIN_DRV_MasterSendHeader(INST_LIN1, FRAME_MASTER_RECEIVE_DATA);
	}
	else if(Master_flag1 == 0)
	{
		LIN_DRV_MasterSendHeader(INST_LIN1, FRAME_SLAVE_RECEIVE_DATA);
	}
}

// LIN0回调函数
lin_callback_t lin1CallbackHandler(uint32_t instance, lin_state_t * lin1_State)
{
	lin_callback_t callbackCurrent;
	callbackCurrent = lin1_State->Callback;
	(void)instance;
	uint8_t index;

	switch (lin1_State->currentEventId)
	{
		case LIN_PID_OK:
			LIN_DRV_SetTimeoutCounter(INST_LIN1, 500);
			// user handle
			// LIN_DRV_MasterSendHeader()函数会进入到这里，在这里通过ID的不同进行不同的操作
			if(FRAME_SLAVE_RECEIVE_DATA == lin1_State->currentId)
			{
				// 主机写
				LIN_DRV_SendFrameData(INST_LIN1, linTxBuff, sizeof(linTxBuff));
				if(Master_flag1 == 0)
				{
					Master_flag1 = 1;
				}
			}
			if(FRAME_MASTER_RECEIVE_DATA == lin1_State->currentId)
			{

				// 主机读
				LIN_DRV_ReceiveFrameData(INST_LIN1, linRxBuff, sizeof(linRxBuff));

				if(Master_flag1 == 1)
				{
					Master_flag1 = 0;
				}
			}

			/* If PID is FRAME_GO_TO_SLEEP, salve node will go to sleep mode */
		/*	if(FRAME_GO_TO_SLEEP == lin1_State->currentId)
			{
			       LIN_DRV_GoToSleepMode(INST_LIN1);
			}*/
			break;
		case LIN_PID_ERROR: LIN_DRV_GoToSleepMode(INST_LIN1); break;
		case LIN_TX_COMPLETED:
		case LIN_RX_COMPLETED: LIN_DRV_GotoIdleState(INST_LIN1); break;
		case LIN_CHECKSUM_ERROR:
		case LIN_READBACK_ERROR:
		case LIN_FRAME_ERROR:
		case LIN_RECV_BREAK_FIELD_OK: LIN_DRV_SetTimeoutCounter(INST_LIN1, TIMEOUT); break;
		case LIN_WAKEUP_SIGNAL: wakeupSignalFlag = true;  break;
		case LIN_SYNC_ERROR:
		case LIN_BAUDRATE_ADJUSTED:
		case LIN_NO_EVENT:
		case LIN_SYNC_OK:
		default: break;
	}
	return callbackCurrent;
}

关于一些引脚和时钟的配置可以参考这篇文章: 引脚和时钟配置，这篇文章主要利用S32DS编译环境中的PE工具，可以参考配置一下；这里我主要介绍LIN通信的中断函数配置，作为依次发送数据以及读取从机发送过来的数据

• 利用Master_flag函数切换主机的状态，主机发送和主机读取这两种状态依次切换，其中FRAME_SLAVE_RECEIVE_DATA为主机发送（从机接收）的帧头ID，其值为0x01，FRAME_MASTER_RECEIVE_DATA 为主机接收（从机发送）的帧头，其值为0x34
• 在lin1CallbackHandler函数中，分别对不同帧头ID做出不同响应，若为FRAME_SLAVE_RECEIVE_DATA 则利用LIN_DRV_SendFrameData函数将定义好的数组linTxBuff数据发送出去，同时将Master_flag1的数值变为1切换到主机接收（从机发送）状态；
• 若为FRAME_MASTER_RECEIVE_DATA 则利用LIN_DRV_ReceiveFrameData函数将读取到的数据存入事先定义好的数组linRxBuff中，同时将Master_flag1的数值变为0切换到主机发送（从机接收）状态。
• 最后记得将Master_flag函数放到合理的周期任务中，还有如果板子采用的是SBC芯片，则需要唤醒LIN通信（本人亲身经历的教训）。

总结

本文先大概介绍了什么是LIN通信，然后对LIN报文结构进行分析，最后讲述了LIN通信的代码配置以及注意事项，希望能帮助到大家！最后发一张我调试出来的LIN波形图：