LIN总线系统简析.ppt

LIN总线系统 为什么引入LIN总线 任务要求 1 熟悉LIN总线系统的功用 结构组成及主要元件 2 理解LIN总线系统的工作原理 3 能识读和分析LIN总线系统电路 4 能分析LIN总线系统的波形 5 能根据相关资料确定LIN总线的技术参数 6 能分析LIN总线的故障 7 能主动与学习小组成员沟通 与教师和同学建立良好的人际关系 一 LIN总线概述 1 LIN总线的含义 LIN LocalInterconnectNetwork 即局部连接网络 也被称为 局域网子系统 即LIN总线是CAN总线网络下的子系统 车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的 LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络 多用于不需要CAN总线的带宽和多功能的场合 LIN的目标是为现有汽车网络 例如CAN总线 提供辅助功能 LIN典型的应用是车上传感器和执行器的联网 LIN属于汽车上的A级网络 2 LIN总线的特点 1 工作方式 LIN总线为单主 多从方式 CAN总线为多主或主 从方式 2 数据传输线 LIN总线为单线传输 CAN总线为双线传输 3 工作电压 LIN总线为12V CAN总线为5V 4 传输速率 LIN总线最高为20kb s 属于低速总线 A类 CAN总线最高为1Mb s 应用于汽车上的属于中速 B类 高速 C类 5 传输距离 LIN总线最长为40m CAN总线最长为10km 6 LIN总线无需仲裁 CAN总线采用非破坏性仲裁技术 7 传输的数据长度 LIN总线一帧信息中数据长度为2 4或8B CAN总线为一帧信息中数据长度为0 8B 8 标识符的位数 LIN总线有6位标识符 CAN总线有11位或29位标识符 9 节点数 LIN总线一般不超过16个 CAN总线最多110个 10 传输线的颜色 LIN总线主色为紫色 CAN总线主色为橙色 LIN总线的优点 1 在LIN系统中 加入新节点时 不需要其它从节点作任何软件或硬件的改动 3 从节点不需振荡器就能实现同步 节省了多从控制器部件的硬件成本 4 基于通用UART接口 几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件 价格低廉 结构简单 2 整个网络的配置信息只包含在主节点中 从节点可以自由地接入或脱离网络而不会影响网络中的通信LIN的网络结构 1 LIN总线的网络结构 一个主节点 主节点可以执行主任务 引起LIN网络通信 也可以执行从任务 总线上的信息传送由主节点控制 主节点连接在CAN数据总线上 多个从节点 从节点只能执行从任务 二 LIN总线的结构原理 1 主节点 主控制单元 A6L轿车LIN总线内部组成示意图 用于空调控制 用于前部车顶模块 LIN总线主控单元监控数据传递及其速率 发送信息标题 主控制单元的软件内已设定了一个周期 这个周期用于决定何时将哪些信息发送到LIN数据总线上多少次 该控制单元在LIN数据总线与CAN总线之间起沟通作用 翻译 它是LIN总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元 通过LIN主控制单元进行与之相连的LIN从控制单元的自诊断 1 主节点 主控制单元 2 从节点 从控制单元 奥迪A6L轿车CAN LIN总线与从控制器示意图 LIN总线从控制器 2 从节点 从控制单元 传感器 执行元件 控制单元ECU 大众迈腾轿车的舒适CAN总线系统 LIN总线 ECU 雨刷电机控制单元 传感器 雨滴 光强传感器 传感器 车辆倾斜传感器 执行元件 报警喇叭 LIN总线 2 从节点 从控制单元 2 从节点 从控制单元 接收 传递或忽略与从主节点接收到的主任务 起始报文 信息标题 相关的数据 可以通过一个 叫醒 信号 唤醒主节点 检查所接收数据总量和所发送数据的总量 同主节点的同步字节保持一致 只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换 注意 只有当LIN主节点发送出主任务 起始报文或信息标题 后 从节点才会反应 2 LIN总线系统的物理结构 主节点 从节点 节点数为什么不能太多 2 受总线物理特性的限制 节点数越多网络阻抗越低 并联 会发生通信故障 LIN系统每增加一个节点大约使网络阻抗降低3 1 受标识符长度的限制 二极管的作用 当VBAT为低时 本地节点断电或断路等 防止LIN总线驱动节点的电源线 从而大大增加总线负载 3 LIN总线的信号 隐性电平 如果无信息发送到LIN数据总线上 总线空闲 或者发送到LIN数据总线上的是一个隐性位 显性电平 接近于0V 隐性电平 12V 显性电平 当传输显性位时 发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地 注意 收发器的型号不同 显性平有差异 1 信号波形 2 信号传递的安全性 在隐性电平和显性电平的收发时 通过预先设定公差来保证数据传输的稳定性 为了能在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号 接收的允许电压值要稍高一些 发送信号电压必须满足显性电平小于电源电压的20 发送信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的80 接收信号电压必须满足显性电平小于电源电压的40 接收信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的60 4 LIN总线的信息格式 报文帧 起始报文 信息标题 和应答 回应 信息内容 两部分构成 起始报文 信息标题 由LIN主节点 主控制单元 发送 LIN总线的通信由此引起 应答 回应 信息内容 由LIN主节点 主控制单元 或从节点 从控制单元 发送 1 起始报文 信息标题 由LIN主控制单元按周期发送 由同步暂停区 同步分界区 同步区 识别区构成 同步暂停区 至少为13位的显性位 同步分界区 至少为一位隐性位 同步区 由0101010101这个二进制位序构成 所有的LIN从控制单元通过这个二进制位序来与LIN主控制单元进行匹配 同步 识别区 识别区的长度为8位 二进制的 头6位是回应信息识别码和数据区的个数 后两位是校验位 用于检查数据传递是否有错误 标识符 6位 给出的是这个信息的意义或特征 而不是这个信息传送的地址 2 应答 回应 信息内容 由LIN主节点 主控制单元 或从节点 从控制单元 发送 由数据场和校验场组成 数据场 由2B 4B或8B的数据组成 每个数据区是10个二进制位 其中一位是显性起始位 一个是包含信息的字节和一个隐性停止位 起始位和停止位是用于再同步 从而避免传递错误的 校验场 1个字节 由数据场的数据求和取反码生成 带有从控制单元回应的信息 该回应由LIN从控制单元来发送 LIN主控制单元通过信息标题内的标志符要求LIN从控制单元发送数据 带有主控制单元命令的信息 该回应由LIN主控制单元来发送 LIN主控制单元通过信息标题内的标志符要求LIN从控制单元使用包含在回应内的数据 两种信息 5 LIN总线的数据传输过程 LIN总线的数据传递流程 一个LIN总线的子系统总是由主系统发送相应的信息标题要求时 它才向LIN总线发送数据 所发送的数据可供每个LIN数据总线控制单元接收 LIN 信息1表示主系统要求子系统1提供数据 LIN 信息2表示主系统要求子系统2提供数据 LIN 信息3表示主系统为子系统发送数据 比如主系统向子系统2发送数据 5 LIN总线的数据传输过程 奥迪A6轿车空调系统的LIN系统框图 1 带有子反馈的空调装置LIN信息传递流程 从控制单元向LIN总线反馈温度信号和鼓风机实际转速信号 从控制单元向LIN总线反馈温度信号和鼓风机实际转速信号 带有从控制单元回应的信息 LIN从控制单元会根据识别码给这个回应提供信息 空调装置在LIN总线系统上发送信息标题 查询制冷剂温度和鼓风机实转速 传感器G395读取标题 检修转换 然后将当时的制冷剂温度值放到LI系统上 制冷剂温度和鼓风机实际转速被空调装置识别 2 带有主反馈的空调装置LIN信息传递流程 主控制单元向LIN总线系统发送鼓风机转速信号 主控单元向LIN总线系统发送鼓风机转速信号 带有主控制单元命令的信息 LIN主控制单元会提供回应 根据识别码的情况 相应的LIN从控制单元会使用这些数据去执行各种功能 空调装置在LIN总线系统上发送信息标题 调节新鲜空气鼓风机的等级 空调装置发送所希望的鼓风机等级 新鲜空气鼓风机读取信息 相应地控制鼓风机 6 LIN总线的数据传输方式 1 主一从方式 由主节点到一个或多个从节点 由一个从节点到主节点或到主节点再到其他从节点 主一从通信模式将大部分调度操作转移到主节点上 从而简化其他节点操作 LIN从节点硬件大幅减少 甚至可能减少为单个状态设备 主节点能够同时与所有节点通信 信息和要求的ID数量都大大减少 这种通信方法速度缓慢 LIN节点很难及时地接收和处理数据 并选择性地将它传输给其他节点 2 从一从方式 通信信号在从节点之间传播 而不经过主节点或者通过主节点广播消息到网络中的所有的从节点 响应速度提高 各个从节点的时钟源未知 因此 从节点将数据传输到网络时 数据可能发生漂移 主节点不显示从一从通信已经失效 7 LIN总线数据传输的顺序 1 LIN主控制单元的软件内已设定了一个顺序 LIN主控制单元就按这个顺序将信息标题发送至LIN总线上 2 常用的信息会多次传递 3 LIN主控制单元的环境条件可能会改变信息的顺序 如 点火开关接通 关闭 自诊断已激活 未激活 停车灯接通 关闭 三 LIN总线在实车上的应用 1 在奥迪A6L轿车上的应用 奥迪A6L防盗系统中的LIN总线系统 2 在丰田卡罗拉轿车上的应用 认证ECU总线 车门总线 空调总线 在卡罗拉轿车上 多路通信系统 LIN 用来控制车身系统ECU之间的通信 主要包括车门系统LIN通信系统 认证系统LIN通信系统 空调LIN通信系统 对于卡罗拉LIN总线故障 可以按下面的流程图进行故障排除 ECU端子的检查 诊断故障码表 LIN通信总线故障 车辆送入修理车间 检查蓄电池电压 标准电压 11 14V 提示 如果电压低于11V 在继续操作前 对蓄电池充电或换蓄电池 使用智能检测仪 检查CAN通信功能以确保通信系统无故障 是否输出DTC码 是否出现LIN通信故障 输出DTC 根据诊断故障表进行故障排除 未输出DTC 未出现LIN通信故障 检查CAN通信系统的通信功能 总体分析和故障排除 1 数据表 主动测试 2 ECU端子检查 未输出DTC 出现LIN通信故障 根据故障症状