【科普系列】LIN協(xié)議錯(cuò)誤類型介紹

1. 引言

LIN（Local Interconnect Network）是一種針對汽車電子系統(tǒng)應(yīng)用的串行通信協(xié)議，主要用于汽車電子控制單元（ECU）之間的通信。LIN總線的特點(diǎn)是成本低、速率低、通信距離短、連接節(jié)點(diǎn)少，主要用于對帶塊要求低、實(shí)時(shí)性要求不高的控制任務(wù)，例如車門控制、天窗控制、座椅控制、車內(nèi)照明等功能。LIN總線采用的是主從式架構(gòu)，由主節(jié)點(diǎn)基于調(diào)度表調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中的通信。

1. LIN總線的錯(cuò)誤類型

盡管LIN協(xié)議設(shè)計(jì)簡單，具有低帶寬和低實(shí)時(shí)性，但它仍然采用多種錯(cuò)誤檢測和處理方法，以避免和糾正常見的通信錯(cuò)誤。LIN總線錯(cuò)誤類型主要包括位錯(cuò)誤、同步段錯(cuò)誤、PID錯(cuò)誤、應(yīng)答不完整錯(cuò)誤、校驗(yàn)和錯(cuò)誤、物理總線錯(cuò)誤等。接下來我們將介紹常見的錯(cuò)誤類型，便于大家理解不同錯(cuò)誤類型的特點(diǎn)和出現(xiàn)的場景。

1. LIN總線錯(cuò)誤類型介紹

1.位錯(cuò)誤

通常LIN 總線上只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在向外發(fā)送信息，發(fā)送的同時(shí)回讀總線上的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送電平與回讀電平不一致時(shí)，視為位錯(cuò)誤。這種不一致可能是由于多種原因造成的，比如信號干擾、硬件故障或網(wǎng)絡(luò)擁塞等。如圖1所示，通過仿真干擾數(shù)據(jù)場，使發(fā)送節(jié)點(diǎn)回讀到的byte 1與其發(fā)送的值不一致，所以出現(xiàn)了圖中的RcvError位錯(cuò)誤幀。

圖1位錯(cuò)誤示例

2.同步段錯(cuò)誤

接收節(jié)點(diǎn)通過同步場計(jì)算出的數(shù)據(jù)傳輸速率超過了預(yù)先設(shè)定的正常范圍，這可能意味著傳輸過程中出現(xiàn)了異常情況，比如信號干擾、硬件故障或配置錯(cuò)誤等。如圖2中的Invalid sync byte是因?yàn)榻邮斩嗽O(shè)置的速率與發(fā)送端不同，導(dǎo)致接收端收到后由于速率超出預(yù)設(shè)范圍出現(xiàn)同步段錯(cuò)誤。

圖2同步段錯(cuò)誤示例

3.PID錯(cuò)誤

奇偶校驗(yàn)的主要作用是檢測幀頭傳輸過程中的單比特錯(cuò)誤，如果在傳輸過程中報(bào)文ID的某個(gè)位發(fā)生了錯(cuò)誤，接收方通過校驗(yàn)規(guī)則計(jì)算奇偶校驗(yàn)位的值并與接收到的奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行比對，來確定ID場數(shù)據(jù)是否發(fā)生了錯(cuò)誤，如果不一致則認(rèn)為發(fā)生了PID(Protected identifier)錯(cuò)誤。圖3中Not responded invalid header仿真了錯(cuò)誤的PID 0x15，導(dǎo)致出現(xiàn)PID錯(cuò)誤。

圖3PID錯(cuò)誤示例

4.無應(yīng)答錯(cuò)誤

LIN主節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)頭后，沒有節(jié)點(diǎn)響應(yīng)（事件觸發(fā)幀除外）即為無應(yīng)答錯(cuò)誤。圖4中的發(fā)送錯(cuò)誤（TransmError）是指有主節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)頭，而沒有收到從任務(wù)響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)無應(yīng)答錯(cuò)誤。

圖4無應(yīng)答錯(cuò)誤示例

1. 應(yīng)答不完整錯(cuò)誤

LIN主節(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)頭后，如果接收到的響應(yīng)中數(shù)據(jù)場缺失或未收到校驗(yàn)和段，則認(rèn)為應(yīng)答不完整錯(cuò)誤。如圖5中short response就是仿真了從節(jié)點(diǎn)短的應(yīng)答，屬于應(yīng)答不完整錯(cuò)誤的一種。

圖5應(yīng)答不完整錯(cuò)誤示例

6.校驗(yàn)和錯(cuò)誤

接收節(jié)點(diǎn)計(jì)算的校驗(yàn)和與接收到的校驗(yàn)和字段不匹配即為校驗(yàn)和錯(cuò)誤，圖6中錯(cuò)誤幀的出現(xiàn)是因?yàn)楦蓴_了校驗(yàn)和，使得校驗(yàn)和不匹配，出現(xiàn)校驗(yàn)和錯(cuò)誤。

圖6校驗(yàn)和錯(cuò)誤示例

7.物理總線錯(cuò)誤

總線短路或直接連到電源上導(dǎo)致總線無法通信，該錯(cuò)誤由主機(jī)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)檢測。圖7中Dominant signal是通過將LIN總線短路到電源，從而出現(xiàn)持續(xù)的顯性電平錯(cuò)誤。

圖7物理總線錯(cuò)誤示例

1. 總結(jié)

了解 LIN總線的錯(cuò)誤類型對于開發(fā)、測試均具有極大的好處。通過對錯(cuò)誤類型的全面了解，開發(fā)人員可以提前預(yù)測和避免潛在的問題，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、容錯(cuò)能力和安全性，從而提升系統(tǒng)整體的可靠性和性能。對于測試人員來說則可以更加從容應(yīng)對總線測試過程中出現(xiàn)的各種異常情況，提高測試的效率和質(zhì)量。

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1. 參考文獻(xiàn)

【1】《LINSpecification Package Revision 2.1》