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LIN 总线仿真技术

本文假设读者具备一定的 LIN 协议知识。LIN 与 CAN 不同：CAN 是多主广播，而 LIN 是单主多从、命令-响应（command/response）网络。通信总是由主节点发起：

主节点发送帧头（Header）：Break + Sync + PID（受保护 ID，6 位 ID 加 2 位奇偶校验）；
被该 ID 点名的从节点（或主节点自己）在响应槽中回送数据（1~8 字节）和校验和；
校验和分经典校验（classic）与增强校验（enhanced，把 PID 也计入），诊断帧 0x3C/0x3D 通常使用增强校验。

因此从软件角度看，一次 LIN 交互就是两件事：发帧头和收/发响应数据。只要用 socket 把帧头和数据在各节点间转发，就能在一台 PC 上完整仿真 LIN 网络，包括 LinIf、LinTp（ISO 15765 over LIN）以及 LIN bootloader。

本项目提供两代 LIN 仿真器和统一的客户端库 linlib。

LIN 仿真器 v1（TCP 中心转发）

v1 仿真器是一个 TCP 服务器，应用名为 LinSimulator：

监听 127.0.0.1 的 100 + 总线号 端口（例如总线 0 为 100）；
每个节点是一个 TCP 客户端，所有帧先发给仿真器，再由仿真器转发给其他节点，模拟总线分发；
仿真器理解 LIN 帧格式：帧头（H）与响应数据（D）必须配对，1 秒内等不到数据会报 Lin Error 超时；完整帧（帧头+数据，F）直接记录转发；
支持用 -f <Mask>#<Code> 按 PID 过滤打印日志。

源码：lin_simulator.c。

LIN 仿真器 v2（UDP 组播，推荐）

v2 与 CAN 仿真器 v2 一样，采用 UDP 组播（组播地址 224.244.224.245，端口 10000 + 总线号），设备名为 simulator_v2：

无需中心服务器进程：各节点直接加入同一组播组互相收发，更接近真实总线；
每帧携带发送方 16 字节 UUID，节点据此丢弃自己发出的回声帧；
LinSimulatorV2 程序是可选的总线监视器：它只加入组播组、打印总线报文（含相邻帧间隔毫秒数），不做任何转发。

源码：lin_simulator_v2.c，客户端实现 lin_simulator_v2.cpp。

linlib 客户端库

无论 v1/v2 仿真器，还是真实硬件桥接，节点都通过统一的 linlib 访问 LIN 总线，头文件为 linlib.h：

typedef uint32_t lin_id_t;

int  lin_open(const char *device_name, uint32_t port, uint32_t baudrate);
bool lin_write(int busid, lin_id_t id, uint8_t dlc, const uint8_t *data, bool enhanced);
bool lin_read(int busid, lin_id_t id, uint8_t dlc, uint8_t *data, bool enhanced,
              int timeout /* ms */);
bool lin_close(int busid);

使用约定（这是与 canlib 最大的不同）：

lin_read() 用于主节点轮询：它先向总线发送指定 ID 的帧头，然后在 timeout 毫秒内等待从节点的响应数据，并自动校验 checksum；
lin_write() 用于携带数据的一帧（例如主节点请求帧 MRF）：帧头与数据一次性发出；
ID 小于等于 0x3F 时库自动计算 PID 的两位奇偶校验位；直接传入大于 0x3F 的值则视为已带校验的 PID/扩展 ID；
enhanced 选择增强/经典校验和；
内部线上帧用类型字符区分：H 帧头、D 数据、F 帧头+数据（扩展 ID 对应小写 h/f）。

支持的设备：

device_name	设备
`simulator`	TCP LIN 仿真器 v1（需启动 LinSimulator，端口 100+总线号）
`simulator_v2`	UDP 组播 LIN 仿真器（v2，推荐，无需服务器，端口 10000+总线号）
`lvds`	通过 RS232 连接 LVDS 调试器访问真实 LIN（用于 lvds-arch 平台刷写）
`i2c`	LIN 从节点 I2C 桥接
`spi`	LIN 从节点 SPI 桥接

在 AUTOSAR 一侧，simulator 平台在 linlib/DevLib 之上封装了符合 AUTOSAR Lin 驱动接口的 LinAc.c（Lin_SendFrame、Lin_MainFunction、Lin_MainFunction_Read），LinApp、LinBL 等仿真应用即通过它挂到虚拟总线上。

Python 侧 AsPy 也提供了对应封装：

>>> import AsPy
>>> master = AsPy.lin('simulator', 0)                 # device/port/baudrate/enhanced/timeout 均可按关键字传入
>>> master.write(0x3C, bytes([0x10, 0x01]))           # 发送携带数据的一帧
True
>>> master.read(0x3D, 8)                              # 发 0x3D 帧头并等待从节点响应
[True, 61, b'...']                                    # [成功, 实际 PID, 数据]

实验：对仿真 LIN 从节点做 UDS 诊断

下面用 LinApp 模拟一个 LIN 诊断从节点（其 LinIf 配置为 slave 模式：0x3C 主请求 MRF、0x3D 从响应 SRF，均为增强校验和），用 IsoTpSend 充当主节点/诊断仪，经 LinTp 发送 UDS 会话切换请求 10 01。

# step 1: app 标签页，编译 LIN 仿真器、LinApp 从节点和 IsoTpSend
D:\repository\as>scons --app=LinSimulator
D:\repository\as>scons --app=LinApp
D:\repository\as>scons --app=IsoTpSend

# sim 标签页：启动 LIN 总线 0 的 v1 仿真器（simulator_v2 无需此步）
D:\repository\as>build\nt\GCC\one\LinSimulator.exe 0
lin(0) socket driver on-line!

# step 2: app 标签页：运行仿真 LIN 从节点
D:\repository\as>build\nt\GCC\LinApp\LinApp.exe

# step 3: boot 标签页：主节点/诊断仪经 LIN 发送 UDS 10 01
D:\repository\as>build\nt\GCC\IsoTpSend\IsoTpSend.exe -d LIN.simulator -p 0 -t 0x3c -r 0x3d -v 1001
TX: 10 01
RX: 50 01 13 88 00 32

此时在 sim 标签页可以看到总线上完整的帧头/数据记录（PID、DLC、checksum）。至此，无需任何 LIN 硬件就完成了一次 LIN 诊断会话仿真；把设备名换成 LIN.simulator_v2 并去掉 LinSimulator 进程，即切换到推荐的 v2 组播方案。

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