LIN入门 信号处理、配置、识别、诊断
信号处理、配置、识别、诊断
使用的角度来看， LIN 提供四项功能——信号处理、配置、识别和诊断，这四项功能共同构成了 LIN 的应用层。传输层是配置、识别和诊断这三项功能的通信载体，实现应用层消息与帧之间的格式转换和传输。为了规范使用， LIN 为应用层和传输层定义了 API 接口。
传输层
传输层的任务单一，就是充当一个“翻译官”，把来自诊断服务的消息(Message)“翻译”成协议层可以处理的PDU (Packet Data Unit，分组数据单元)，或者反过来，把协议层收到的 PDU“翻译”成诊断服务需要的消息。消息到 PDU 的转换过程称为拆分(Packing)， PDU 到消息的转换过程称为重组(Unpacking)。 PDU 对应着帧结构的数据段，并通过诊断帧发送或接收。
PDU 结构
为满足汽车行业的要求，LIN 传输层 PDU 的格式与 ISO 制定的基于 CAN 网络的诊断标准(参照参考资料[9])
非常相似(是 ISO 标准的子集)。这种兼容性大大减少了在 CAN 和 LIN 之间转换数据格式的工作量， 降低了对节
点计算能力的要求。
从发送格式上， PDU 单元可分为单帧(Single Frame， SF)、首帧(First Frame， FF)和续帧(Consecutive Frames，CF)三种。从发送源上，主机发送请求 PDU，从机发送应答 PDU。
PDU 格式，包括节点地址(NAD),协议控制信息(PCI),LEN,服务 ID(SID),应答服务 ID(RSID),消息字节段(D1~D6)。首字节 NAD 首先发送，末字节 D4,D5,D6 最后发送。
传输层通信
应用层发出的消息如果长度不超过单帧的容量，传输层会按单帧的格式交给协议层发送。传输层收到的单帧也会直接作为消息送往应用层；如果消息长度超过单帧的容量，传输层先要把消息拆分成首帧和续帧并排好次序，然后再交给协议层依次发送。反过来，协议层收到的首帧和续帧，传输层先要按照接收次序将其重组为消息，最后交给应用层处理。
LIN 传输层只能按顺序接收续帧。
LIN 传输层具备出错重传功能。
传输层由传输层 API 完成
| 操作 | 传输层 API |
|---|---|
| 发一个 PDU | ld_put_raw |
| 收一个 PDU | ld_get_raw |
| 发一个消息 | ld_send_message |
| 收一个消息 | ld_receive_message |
LIN应用层
概述
LIN 应用层提供信号处理、配置、识别和诊断四项功能。配置、识别和诊断功能又包含若干项目，称为服务(Service)。为了区别，每项服务都有固定、唯一的服务代号(Service ID， SID)。
LIN 应用层的配置、识别和诊断都是针对逻辑节点(Logical Node)的。逻辑节点是能够对来自主机节点和/或诊断设备的服务请求作出响应的功能实体。为了区别不同的逻辑节点， LIN 定义了NAD (Node Address forDiagnose，诊断地址)。第 1 章介绍了物理节点(Physical Node)、从机任务和接口(Interface)的概念。对于一个物理节点来说，从机任务和接口对应着实现帧收发的软件和硬件实体，而逻辑节点则代表了配置、识别和诊断方面的能力。物理节点、从机任务以及接口是一一对应的，但是物理节点可以包括 1 个或者多个逻辑节点。
信号处理功能
信号处理功能是指应用层可以不经过传输层，直接从协议层获取或修改网络中的信号。 这些信号由NCF(Node Capability File，节点性能文件)定义，既可以是工作参数(例如温度、压力的测量值、继电器的开合状态等)，也可以是状态标志(例如某信号携带帧的收发状态)。
信号携带帧在 LIN 网络的节点之间传递，每个节点既可以是信号的发布者，也可以是信号的收听者。信号处理功能由核心 API 完成.
| 操作 | 核心 API |
|---|---|
| 信号读写 | l_bool_rd/l_bool_wr |
| 信号读写 | l_u8_rd/l_u8_wr |
| 信号读写 | l_u16_rd/l_u16_wr |
| 信号读写 | l_bytes_rd/l_bytes_wr |
| 读标志，清除标志 | l_flg_tst |
| 读标志，清除标志 | l_flg_clr |
配置功能
LIN 规范规定，每个逻辑节点都应该有 NAD。在网络运行期间，任意两个逻辑节点的 NAD 都必须不同，否则就会产生冲突。此外，每个逻辑节点都要能处理带有某些 PID 的帧。由此可见， NAD 和 PID 分别与逻辑节点建立了一种映射关系， LIN 规范把 NAD 和 PID 的这样一种组合称为逻辑节点的配置项(Configuration)。一个逻辑节点可以有一个以上的配置项，但在网络运行期间，每个逻辑节点只能有一个配置项有效。
配置功能是指 LIN 的主机节点能自动地给所有逻辑节点选择配置项，消除 NAD 和 PID 分配中存在的冲突，使网络正常工作。配置功能是确保各节点协调运作的内部功能，包含分配 NAD、分配 PID 等服务。配置功能通过传输层完成配置服务。
为了适应汽车行业的需要， LIN 规范定义配置功能的服务时，参照了 ISO 制定的 UDS(Unified DiagnosticServices，车辆统一诊断服务)标准(参照参考资料[7])和 OBD(On-board Diagnostic，车载自动诊断)标准(参照参考资料[9])。配置功能各项服务及其 SID 都是 ISO 标准的子集。
配置功能的工作模型与计算机局域网的“客户机-服务器”模型很相似，如图 5.4 所示。主机节点可以被视为客户机，逻辑节点被视为服务器。客户机首先向服务器发出服务请求，服务器依照请求执行操作，然后向客户机返回应答。
节点存储模型
从机节点 NAD 配置
从机节点 PID 配置
识别功能
识别功能是指主机节点能够获取逻辑节点的信息，例如产品代号等。借助识别功能，主机节点和逻辑节点还可以实现一些自定义的操作。识别功能与上面介绍的配置功能使用同样的工作模型，识别功能由识别 API 完成。
| 服务名称 | 用途 | 识别与配置 API |
|---|---|---|
| Read by identifier | 读取逻辑节点的信息，或者实现自定义的操作。 | ld_read_by_id、ld_read_by_id_callout |
诊断功能
诊断功能是指 LIN 网络之外的诊断设备可以直接连接 LIN 的主机节点，或者通过外部的其它网络(例如ISO11898 定义的 CAN 网络，参照参考资料[8])连接主机节点，连接后，诊断设备可以按规定的诊断协议(例如ISO15765 规范，参照参考资料[9])与 LIN 的逻辑节点通讯。与配置功能相比，诊断功能是 LIN 网络作为一个整体对外呈现的可配置、可访问的属性。
为了适应汽车行业的需要， LIN 规范定义诊断服务时，参照了 ISO 制定的 UDS 标准(参照参考资料[7])和OBD 标准(参照参考资料[9])。 LIN 诊断功能是以上两个标准的子集，相同服务的 SID 也相同。
诊断功能的工作模型如图 5.7 所示，它是配置功能工作模型的扩展。主机节点在此扮演了一个“网关”的角
色，在诊断设备和 LIN 网络之间传递服务请求和应答。
诊断功能的实用意义可以用一个例子来说明：假设采用 LIN 子网的车门连接在底盘 CAN 网络上，诊断车门故障时，只需要把 OBD 设备连接于车载计算机的 CAN 接口即可，而不需要拆下车门；确定车门故障点后，拆下车门维修完毕，只需把 OBD 设备连接于车门的 CAN 接口，就能确认门是否已被修好，而不需要事先把车
门装回。
一般而言，节点的计算能力与成本成正比。应用层的四项功能中，只有诊断功能可以根据具体产品而灵活
裁减，其余的功能都是固定而且必须的。
诊断功能的可裁减性体现在两方面：实现方式以及支持的服务种类，这些都是直接影响着节点计算负荷的
因素。
诊断方式
LIN 网络有三种方式来实现诊断功能，它们的差别在于传输层的复杂度，因为拆分/重组需要一定的计算量。
| 诊断方式 | 方式 A | 方式 B | 方式 C |
|---|---|---|---|
| 传输层 | — | 支持 SF/FF/CF | 视设计而定 |
| 协议层 | 信号携带帧 | 诊断帧 | 诊断帧(使用自定义 NAD) |
| 计算量 | 最小 | 大 | 视设计而定 |
| 可移植性 | 好 | 好 | 差 |
诊断类型(Diagnostic Class)
逻辑节点功能越复杂，支持的服务越多，对逻辑节点的计算能力要求就越高。
依据诊断服务的数量， LIN 规范划分出三种不同的诊断类型——I 类、 II 类和 III 类，适用于不同条件的逻
辑节点。 I 类最低， III 类最高，较高类型完全包含较低类型的功能
I 类是所有诊断类型的公共部分，提供信号处理、识别、配置功能，诊断功能采用表 5.12 中的方式 A，这
也是每个逻辑节点必备的服务。II 类节点增加了 UDS 定义的识别服务(注 1)，诊断方式一般采用表中的方式 B。
III 类节点相比 II 类节点，又增加了 UDS 定义的部分其它服务，此外，还增加了通过 LIN 总线在线升级
的功能。