电控 – 汽车总线 – CAN、LIN、FlexRay、Ethernet、MOST（2）

LIN局域互联网络总线（Local Interconnect Network）：局域互联网络（Local Interconnect Network，LIN）是一种针对汽车分布式电子系统设计的低成本串行通讯网络，主要作为控制器区域网络（CAN）等高速总线的补充，适用于车门、空调等对带宽要求较低的控制单元（简单说就是这些地方用CAN太浪费成本了）。LIN总线通常被用于连接远端设备，相当于人体中的神经末梢。LIN基于SCI/UART(Serial Communication Interface / Universal Asynchronous Receiver-Transmitter 串行通信接口/通用异步收发器)的低成本串行通信协议数据格式，采用单主控制器/多从设备模式，传输速率最高达20Kbit/s，单网络节点数不超过16个且具有64种标识符。

LIN总线概念于1998年首次提出（晚于CAN总线），1999年由奥迪、宝马、大众等汽车厂商及博世等供应商联合成立LIN联盟推动标准化，并发布LIN 1.0版本。2000年LIN联盟再次发布了1.1版本，2001年首款搭载该技术（LIN 1.1）的汽车量产，2002年发布LIN规范1.3版，2003年2.0版本出现，2006年2.1版本面世，2010年更新至2.2A版。2004年起联盟发布一致性测试规范，要求汽车零部件供应商通过认证测试。2010年后LIN标准维护工作移交国际标准化组织（ISO），技术规范转为国际标准。https://wxa.wxs.qq.com/tmpl/pu/base_tmpl.htmlLIN总线是面向汽车低端分布式应用的低成本，低速串行通信总线。它的目标是为现有汽车网络提供辅助功能，在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合使用，降低成本。LIN总线相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本和无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器。这些优点是以较低的带宽和受局限的单宿主总线访问方法为代价的。

LIN总线上的所有通讯都由主机节点中的主机任务发起，主机任务根据进度表来确定当前的通讯内容，发送相应的帧头，并为报文帧分配帧通道。总线上的从机节点接收帧头之后，通过解读标识符来确定自己是否应该对当前通讯做出响应、做出何种响应。基于这种报文滤波方式，LIN可实现多种数据传输模式，且一个报文帧可以同时被多个节点接收利用。典型的LIN 总线应用是汽车中的联合装配单元，如：门、方向盘、座椅、空调、照明灯、湿度传感器，交流发电机等。对于这些成本比较敏感的单元，LIN 可以使那些机械元件如智能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这些元件可以很容易地连接到汽车网络中并得到十分方便的维护和服务。在LIN 实现的系统中通常将模拟信号量用数字信号量所替换，这将使总线性能优化。

在以下的汽车电子控制系统中使用LIN 来实现将得到非常完美的效果：车顶：湿度传感器、光敏传感器、信号灯控制、汽车顶篷；车门：车窗玻璃、中枢锁、车窗玻璃开关、吊窗提手；车头：传感器、小电机；方向盘：方向控制开关、挡风玻璃上的擦拭装置、方向灯、无线电、空调、座椅、座椅控制电机、转速传感器LIN和CAN的区别：

成本与分工：LIN成本是CAN成本的三分之一，双绞线的成本比单线高60%。在部分车型中，CAN总线用2%的成本占比控制着80%的核心功能，LIN总线则以1%的成本管理着20%的辅助设备，这种分工策略让整车电子成本优化达到15%，类似城市交通中高铁和公交车的完美配合。这种分层架构使系统扩展性提高3倍，新增一个LIN节点仅需要0.5小时编辑，而CAN节点扩展需要2小时。CAN总线：硬件成本较高(需专用控制器)，协议复杂，适合关键系统。LIN总线：硬件简单(基于UART接口)，协议轻量，成本低，适合低成本应用。

速度、响应时间：LIN（便宜） 最高20kbps, 20毫秒响应；CAN（价格中等） 500kbps，0.1毫秒延迟。一般来讲，动力CAN是500Kbps，舒适CAN是125kbps，FlexRay（贵） 10Mbit/s，MOST光纤（非常贵） 25Mbit/s。在博士最新一代ESP系统中，CAN总线每秒处理128位数据，而LIN总线在空调控制模块中仅需传输8位温度指令。

拓扑结构及通信方式：CAN采用总线型拓扑，所有节点通过共享的通信线路进行连接。基于消息广播机制，任何节点都可以发送和接收消息，实现多主机通信。CAN通常采用双绞线结构，支持多个节点之间通讯。

LIN：通常采用单主/多从结构，一个主节点负责调度和管理网络通信。基于查询/应答模式，主节点定期轮询从节点以获取数据或发送命令。LIN采用单线结构，用于连接较少节点的通讯。

网络结构：LIN总线：单主结构(Master-Slave)，仅主节点可发起通信，从节点被动响应，结构简单。

CAN总线：多主结构(Multi-Master)，任何节点均可主动发起通信，支持节点间平等通信。主从结构：LIN为单线传输设计，采用主从同步机制，主节点每100毫秒发同步信号，限制16个节点，最多可以挂16个控制单元，并且子系统只具备与主系统通信的功能，各个子系统之间无法通信，也不能与LIN网络之外的系统模块进行通信。主节点可以与多个从节点进行通信，适用于较简单的控制和监测任务。LIN遵循问答的形式，即：主问从答，或者主问主答，或者主问无应答（正常：选配从模块未安装，故障：会报故障码），从模块不能主动回答问题。类似于班级钉钉群聊家长被禁言，家长无需说话只需要执行老师发出的任务指令，最多可以接收任务后点击“收到”表情按钮。

CAN总线通常是多主机网络结构，支持多个节点之间的同等通信，具有分布式计算和控制的能力。相当于工作群群聊或电话通话，领导安排工作，员工反馈并汇报任务完成程度和结果，即：有指令的下达，有结果的反馈。就像整车控制器VCU和电池管理系统BMS之间的通讯，当你按下车辆启动电源时，仪表上的ready灯想要点亮，VCU如何知道车辆的状态是否符合上电条件就是通过CAN线通讯来传输的，BMS采集单体电芯的温度、电压等信号确定是正常后，再把这个信息传递给VCU。同时VCU收到各个控制器模块传来的一切正常指令之后，也会通过CAN线发出信号给到BMS，给出上电指令，BMS收到指令后，就会指挥总正、总负、预充（电池高压安全合集有文章介绍）这些接触器是闭合还是断开。CAN为双绞线设计，采用仲裁机制，标识符小的报文优先通过，类似救护车、消防车、城市快速公交BRT等优先路权，这种仲裁机制可以让2000节点在1Mbps速率下和谐工作。支持多节点(理论最多110节点)，适用于复杂网络。

帧ID：LIN总线使用6位的帧ID，一个子系统中只能有比较少的单元；

CAN总线的帧ID是11位或者29位，在一个子系统中有比较多的单元。

说明：字节（Byte，简写B，存储单位）是计算机信息中用于描述存储容量和传输容量的一种计量单位，是计算机的基本存储单位。一个字节由8个相邻的二进制位组成，每个位由0或1组成。字节是计算机技术中最小的可操作存储单位。国际电工委员会（IEC）和电气与电子工程师协会（IEEE）将字节的单位符号指定为大写字母B。字节计算机存储和处理信息的基本单位。一个字节由 8 个二进制位组成，由00000000到11111111，组成字节的所有二进制位由计算机作为一个单元统一处理。

位（bit简写为“b”，带宽单位用b） ，读作“比特”，表示二进制中的1位。计算机中的数据都是以0和1来表示的。一个二进制位只能有一种状态（即：2的0次幂=1），即只能存放二进制数“0”或者“1”。 每8个位（即：2的8次幂=256，可以表达出256种数值）组成一个字节，是最小一级的信息单位。

1 Byte = 8bit （1字节=8比特）

网速与存储区分：

宽带：100Mbps=100兆比特每秒，实际下载速度➗8，即：100Mbps≈12.5MB/s

传输速率（网速、带宽）：bps（或bitps）是比特每秒

存储空间(硬盘）、文件大小：TB、GB、MB、KB、Byte是字节B

基准电压：LIN总线以12V电压为基准（如下图），来自低压蓄电池，通讯电压一般在8V到9V之间。在电压大于12V的60%时，即可有效识别为数字1，即：隐性。当电压小于12V的40%时，即可有效识别为数字0，即：显性，这可以减少电磁干扰及震荡，避免造成信号无法识别，同时也降低了电路难度。信号波形需要通过示波器才能看到，万用表只能测量平均值（因为电压一直在0V和12V之间快速变化），通常测出来的电压在7V-11V之间，如果测量电压为12V，说明LIN总线对电源短路，如果测量电压为0V，说明LIN总线对搭铁短路，一旦LIN总线出了问题，该模块控制的所有单元将无法正常工作，想准确判断应该使用示波器；

CAN总线以5V电压为基准（CAN_H加上CAN_L等于5V），通讯电压在1.5V到3.5V之间。

传输距离：CAN总线：最长可达1000米(取决于波特率和电缆类型)，适合长距离通信。LIN总线：通常不超过40米，适用于短距离、低成本的连接。应用领域：LIN相当于主机向它的下属单位去传送指令，即：电脑与执行器之间通讯，相当于领导向员工指派指令（一个主机与一个或多个从机，每个从机都有固定的ID，主机发送来ID对应的从机进行应答或执行指令。从机的应答和ID有关，和安装的位置无关，比如：LIN线控制的转向灯，若把车辆的左组合灯安装到右边，开右转开关时转向灯不会亮，仍然是开左转开关时转向灯会亮，因为组合灯的ID不变，左边的灯即使装在右边，插头也是用右边的，但是开右转向时LIN线数据中转向灯点亮的ID是右组合灯的，与左组合灯里的ID不匹配，它就不会执行指令，无法点亮转向灯），用于较简单的控制任务，如车内照明、雨刷控制、门窗等；CAN用于不同控制单元之间的通讯，即：电脑与电脑之间通讯，相当于部门领导和部门领导进行沟通，常常用于高性能和复杂通讯系统，如发动机系统、电池控制系统，没有主从关系，是并列平等的关系。

知识拓展：串行通讯与‌并行通讯的区别

串行通讯与‌并行通讯‌是数据通信中两种最基本的数据传输方式，核心区别在于数据位是“逐位依次传输”还是“多位同时传输”。举例说明：一个字节包括8位二进制数，如果是并行传输，意味着将8个数同时传输，就需要有8组信号线，类似于8个人并排走。串行只需要一组信号线，把8个数按照顺序依次传输过去，每次1个，相当于我们排成了一列，一个一个通过。即：并行是排成一排并排走（通行速度更快，但成本高，线越多电磁干扰大，同步难题，线束及接口逻辑复杂，所以并行用的越来越少）。串行是排成一列一个一个走（线路上，成本低，抗干扰性强（尤其是差分信号），适合长距离，现代技术通过提高时钟频率实现超高速）。

LIN和CAN总线都是串行通讯，但协议不同，即：数据排列方式不同。