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LIN总线校验和对比解析

news 2025/11/12 9:06:16

核心概念：校验和的作用

1. 经典校验和

2. 增强校验和

对比总结表

如何区分使用哪一种？

举例说明

结论

首先，要明白校验和是干什么的。在LIN帧中，它位于数据场之后，用于检测数据传输过程中是否出现错误。它是对前面传输的一些字节进行一个简单的计算，接收方会进行同样的计算，如果结果不匹配，就认为数据有误，从而丢弃该帧。

关键区别在于：计算校验和时，所包含的字节范围不同。

经典校验和是LIN 1.3及更早版本使用的标准方法。

保护对象：只保护数据场本身。
计算范围：仅对数据场的8个字节（0-7） 进行求和（如果数据不足8字节，也按8字节计算，未使用的部分视为0）。
计算方法：
1. 将数据场所有字节（最多8个）相加，得到一个临时和。
2. 忽略加法过程中产生的任何进位（即只取和的低8位）。
3. 对结果执行“取反”操作（按位取反，即0变1，1变0）。
4. 最终得到的这个字节就是经典校验和。
公式（伪代码）：
Checksum_Classic = ~(Data_0 + Data_1 + ... + Data_7)
（注意：忽略进位，结果取单字节）
优缺点：
- 优点：计算简单。
- 缺点：安全性较低。如果受保护的ID（即帧ID） 在传输中出错了，校验和是无法发现的，因为ID本身不参与计算。攻击者或严重的噪声可能伪造一个具有正确数据但ID错误的消息，而接收方无法识别。

适用场景：主要用于LIN 1.3及向下兼容的场合，对安全性要求不高的场景。

增强校验和是从LIN 2.0开始引入的，也是目前推荐使用的方法，因为它提供了更好的错误检测能力。

保护对象：保护受保护的ID和数据场。
计算范围：包括受保护的帧ID和数据场的所有字节。
关键概念：受保护的ID
这不是原始的帧ID（0x00-0x3F），而是对原始ID进行了一个简单的变换，使其包含奇偶校验信息。具体来说：
- ID0 = ID[0] XOR ID[1] XOR ID[2] XOR ID[4]
- ID1 = ~(ID[1] XOR ID[3] XOR ID[4] XOR ID[5])
  受保护的ID是一个字节，其低6位是原始ID，高2位是ID1和ID0（ID0是最低有效位）。
  简单理解：在计算增强校验和时，你使用的不是原始的Frame ID，而是这个“受保护的ID”字节。
计算方法：
1. 将 “受保护的ID”字节 与数据场所有字节相加，得到一个临时和。
2. 同样，忽略加法过程中产生的任何进位。
3. 对结果执行“取反”操作。
4. 最终得到的这个字节就是增强校验和。
公式（伪代码）：
Checksum_Enhanced = ~(Protected_ID + Data_0 + Data_1 + ... + Data_n)
（注意：忽略进位，结果取单字节）
优缺点：
- 优点：安全性更高。因为它同时保护了帧ID和数据场，任何一方的传输错误（无论是ID还是数据）都能被检测到。
- 缺点：计算稍复杂一点点（需要先计算受保护的ID）。

适用场景：LIN 2.0及以上版本，是所有新设计的默认和推荐选择。

在LIN规范中，帧的ID决定了它使用哪种校验和。具体规则如下：

ID 0x00 - 0x3B：可以使用增强校验和。具体使用哪种由系统设计者决定，但现代设计通常默认使用增强型。
ID 0x3C - 0x3F：这些是保留ID，用于特殊功能（如主机请求帧0x3C，诊断帧0x3D/0x3E等）。规范强制规定这些帧必须使用经典校验和。

假设有一个LIN帧：

计算受保护的ID（仅增强校验和需要）：
- 原始ID 0x20 的二进制是 10 0000。
- 根据规则计算ID0和ID1，得到受保护的ID。假设计算结果为 0x80（此处为示例，非精确计算）。
计算校验和：
- 经典校验和：
  Checksum = ~(0x4A + 0x55) = ~(0x9F) = 0x60
  （计算时，如果数据不足8字节，其余按0处理）
- 增强校验和：
  Checksum = ~(0x80 + 0x4A + 0x55) = ~(0x11F) // 忽略进位，取0x1F = ~(0x1F) = 0xE0