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GB/T 42691.2-2023

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基本信息
标准编号 GB/T 42691.2-2023 (GB/T42691.2-2023)
中文名称 道路车辆 局域互联网络(LIN) 第2部分:传输层协议和网络层服务
英文名称 Road vehicles -- Local Interconnect Network(LIN) -- Part 2: Transport protocol and network layer services
行业 国家标准 (推荐)
中标分类 T36
国际标准分类 43.040.15
字数估计 74,733
发布日期 2023-05-23
实施日期 2023-12-01
起草单位 泛亚汽车技术中心有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、长城汽车股份有限公司、惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司、一汽-大众汽车有限公司、东风汽车集团股份有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、上汽通用五菱汽车股份有限公司、上汽大通汽车有限公司、中国第一汽车股份有限公司、北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司、中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司
归口单位 全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)
提出机构 中华人民共和国工业和信息化部
发布机构 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会

GB/T 42691.2-2023: 道路车辆 局域互联网络(LIN) 第2部分:传输层协议和网络层服务
中华人民共和国国家标准
道路车辆 局域互联网络(LIN)
第2部分:传输层协议和网络层服务
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了一种传输协议和网络层服务,专门用于满足局域互联网络上基于LIN的车辆网络系
统的要求。协议规定了一种非确认性的通信。
LIN协议支持标准化的服务原语接口,如ISO 14229-2定义。
本文件适用于传输协议和网络层服务,以支持不同的应用层实现,如:
---正常通信报文;
---诊断通信报文。
传输层定义了包含在单帧或多个帧中的数据传输方式。传输层帧使用诊断帧传输。传输层使用标
准化的API。
传输层的使用是针对在主干网(如CAN)执行诊断的系统以及系统设计者希望在各LIN子网网络
使用相同诊断能力的系统。事实上帧对于ISO 15765-2是相同的,搬运帧的PDU是非常相似的。
传输层的目标是:
---降低LIN主节点的负载;
---直接对LIN从节点提供全部或部分诊断;
---面向具有强大功能的LIN节点的集合(不是主流低成本方式)。
典型的系统配置如图1所示。
图1 使用传输层的LIN集的典型系统设置
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
3 术语和定义、符号、缩略语
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
4 约定
ISO 17987(所有部分)和ISO 14229-7是基于OSI服务公约(见ISO/IEC 10731)规定的约定,因为
它们适用于物理层、协议、网络服务和传输协议以及诊断服务。
5 网络管理
5.1 网络管理的一般信息
LIN集中的网络管理仅涉及网络的唤醒和休眠。其他网络管理特性,如配置检测和跛行回家
(Limp-home)管理应由应用处理。
5.2 LIN节点通信状态图
5.3 唤醒
5.3.1 唤醒一般信息
LIN集休眠时,任意节点可以通过发送唤醒信号请求唤醒。唤醒信号以强制总线变为显性状态
250μs~5ms开始,直到收到总线信号总线变为隐性状态,该唤醒信号可视为有效。
5.3.2 主节点生成唤醒
主节点可以发出间隔场,例如通过发出普通帧头,中断充当唤醒信号(在这种情况下,主节点应明确
该报文可能不会被从节点处理,因为从节点可能还未唤醒以及还未准备好监听LIN帧头)。
每一个从节点(连接到电源)应检测唤醒信号(一个大于150μs的显性脉冲,接下来是总线信号上
升沿)并且在100ms内准备好监听总线命令,计算起点为显性脉冲的结束边沿,如图3。上升沿的检测
应由收发器执行,也可以由微控制器LIN接口执行。
150μs的检测阈值加上250μs的脉冲生成构成的检测时间,对于未标定的从节点是足够的。检测
到唤醒脉冲后,从节点任务机(见GB/T 42691.3-2023中5.4.3)应开始进入空闲状态。空闲状态期间,
从节点不应在总线生成显性脉冲,直到状态机进入激活状态。
5.3.3 从节点生成唤醒
如果发送唤醒信号的节点是从节点,应立即准备好接收或发送帧。主节点也应唤醒并且在从节点
准备好后( >100ms),开始发送帧头去找到唤醒的原因(使用信号)。
主节点应检测唤醒信号(一个大于150μs的显性脉冲,接下来是总线信号上升沿)并且在网络设计
者或应用特定的时间内准备好开始通信。上升沿的检测应由收发器执行,也可以由微控制器LIN接口
执行。
如果主节点不发送间隔场(比如开始发送报文)或如果生成唤醒信号的节点从发出唤醒信号后的
150ms~250ms,未接收到唤醒信号(从其他节点处),则生成该唤醒信号的节点应发送一个新的唤醒
信号,如图4。在从节点发送唤醒信号的同时,主节点发送间隔场,那么从节点应接收并识别该间隔场。
图4 一组唤醒信号
三次(失败)请求后,在节点发出第四次唤醒信号前应等待至少1.5s。设置更长的持续时间的原因
是允许网络进行通信以防发起唤醒的从节点出现故障,例如从节点读取总线状态出现故障,它可能无限
地重发唤醒信号,不限制从节点可以发送多少次唤醒信号,但是,推荐在一次唤醒条件下,从节点发送不
超过一组三次唤醒信号。图5表明唤醒信号在更长的时间内是如何发送的。
5.4 休眠
主节点通过发送一条休眠指令使得网络中的每一个节点立即进入总线休眠状态。该请求未必强制
从节点进入低功耗模式。在接收到休眠指令后,从节点的应用可能仍处于激活状态。具体行为是应用
特定的。休眠指令是一条主节点的请求报文,数据场第1字节设置为0016,其他设置为FF16,如表1。
从节点应忽略数据场的第2字节到第8字节,并且只解析第1字节。
6 网络层
6.1 通则
本文件规定了一种非确认性网络层通信协议,用于网络节点,如ECU 间的,或外部测试设备与
ECU间的数据交换。如果需要传输的数据无法放在一帧LIN报文中,还提供一种分段的方式。
为了描述网络层的功能,应将提供给更高层的服务以及网络层的内部操作考虑在内。
所有的网络层服务具有相同的基本结构。为了定义这些服务,规定了三种类型的服务原语:
---服务请求原语,用于更高的通信层或应用传递控制信息和数据给网络层;
---服务指示原语,用于网络层传递状态信息以及接收数据给更高的通信层或应用;
---服务确认原语,用于网络层传递状态信息给更高的通信层或应用。
本服务规范不指定应用程序接口,仅包括一系列独立于任何实现的服务原语。
6.2 网络层服务格式描述
所有的网络层服务具有相同的基本格式。
6.3 网络层内部操作
网络层内部操作提供了分段和重组的方法。网络层的主要目的是传输帧,这些帧可能可以,也可能
无法放在一帧LIN报文中。对于无法放在一帧LIN报文中的帧会分段为多个部分,每一个部分都可以
放在一帧LIN报文中。
6.4 服务数据单元说明
下列条款描述了LIN网络层业务使用的所有网络层业务参数。
6.4.1 N_AI,地址信息
6.4.1.1 N_AI描述
N_AI用于识别网络层通信对等实体。N_AI由LINID和N_NAD组成。两个专用的LINID用
于任何传输层协议通信。
ID3C16(主节点请求)分配给主节点用于报文的传输。
ID3D16(从节点响应)分配给从节点用于报文的传输。
由于节点类型(主节点或从节点)对于LIN集中所有的节点是始终固定的,6.5.1服务原语参数对
LINID使用没有限制,但本文件为每一个节点做了分配。
此外,N_NAD包含了由请求/响应寻址的从节点以及寻址类型(物理寻址、功能寻址、广播式)。
这些参数提到了寻址信息。整体来看,N_AI参数用于识别帧的发送端和接收端,以及帧的通信模
型(N_TAtype)。
6.4.1.2 N_NAD,网络NAD
类型:一字节无符号整型值。
范围:0116~FF16。
描述:规定两种通信模式:
---一对一通信,称为物理寻址;
---一对多通信,称为功能寻址或广播寻址。
取决于N_NAD值的通信模式如下:
---0016:不适用,预留用于休眠指令帧;
---0116~7D:物理寻址类型;
---7E16:功能寻址类型;
---7F16:广播寻址类型;
---8016~FF:专用寻址类型。
所有类型的网络层帧都应支持物理寻址。请求得到响应是在预期中的。N_NAD值应始终根据从
节点中配置的NAD进行验证。
功能寻址应仅支持单帧通信。功能寻址请求不应得到响应。只有主节点可以发送功能寻址报文。
所有类型的网络层帧都应支持广播寻址。预期不会得到应答但应支持,即使可能引发冲突。只有
主节点可以发送广播寻址帧。
本文件不会分配NAD值在8016~FF16之间的寻址类型,当使用该范围段的NAD时,应由使用者
分配。
6.4.2 < Length >
类型:12位。
范围:00116~FFF16。
描述:该参数包括需要发送/接收的数据的长度。
6.4.3 < MessageData >
类型:字节串。
范围:不适用。
描述:该参数包括所有的更高层实体交换的数据。
6.4.4 < N_Result >
类型:枚举型。
范围:N_OK、N_TIMEOUT_As、N_TIMEOUT_Cs、N_TIMEOUT_Cr、N_WRONG_SN、N_UN-
EXP_PDU、N_ERROR、N_UNEXP_NEW_REQ
描述:该参数包括与服务执行结果相关的状态。如果同时发现两个或更多的错误,那么网络层实体
应使用错误提示中该清单内的首先发现的参数值,提供给更高层。
---N_OK:该值意味着服务执行已经成功完成;可以在发送端和接收端均发送该值给服务使
用者。
---N_TIMEOUT_As:当计时器N_As的计时超过其超时值N_Asmax时,应在发送端发送该值给
服务使用者。
---N_TIMEOUT_Cs:当计时器N_Cs的计时超过其超时值N_Csmax时,应在发送端发送该值给
协议使用者。
---N_TIMEOUT_Cr:当计时器N_Cr的计时超过其超时值N_Crmax时,应在发送端发送该值给
服务使用者。
---N_WRONG_SN:当接收到非预期的序列号(N_PCI.SN)时,应发送该值给服务使用者;只能
在接收端发送该值给服务使用者。
---N_UNEXP_PDU:当接收到非预期的协议数据单元时,应发送该值给服务使用者;可以在接收
端或发送端发送该值给服务使用者。
---N_ERROR:该参数为一般性错误值。当网络层检测到错误,并且没有更适合的描述该错误的
参数值时,可以发送该值给服务使用者。
---N_UNEXP_NEW_REQ:该值在如下场景下发送:
a) 当接收到新的更高优先级的N_USData.request请求服务调用时,会以N_USData.indica-
tion()的参数的形式,发送该值给激活的诊断通信中更低优先级的服务;
b) 由于当前激活的诊断通信中服务优先级更高,导致N_USData.request请求无法被接收;
c) 当接收到新的相同优先级的N_USData.request请求服务调用时,可以发送该值给服务使
用者。
6.5 网络层提供给更高层的服务
6.5.1 网络层服务原语规范
服务接口定义了一系列的服务,用于访问网络层提供的功能,如发送/接收数据和设置协议参数。
如下定义的通信服务,最多可以传输4095字节的数据。
a) N_USData.request:该服务用于请求传输数据。如果必要的话,网络层会把数据分段。
b) N_USData_FF.indication:该服务用于向上层指示开始接收分段帧。
c) N_USData.indication:该服务用于向上层提供接收的数据。
d) N_USData.confirm:该服务用于向上层确认请求的服务已经被执行(成功或失败)。
6.5.2 N_USData.request
该服务原语请求从发送端到接收端对等实体发送内容为< MessageData >,长度为< length >字
节。根据N_NAD中的地址信息识别(见6.4.1.2参数定义)。
每次调用N_USData.request服务,网络层应通过生成N_USData.confirm服务调用,向服务使用
者指示报文发送完成(或失败)。
6.......
   
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