LIN總線系統(tǒng)簡析演示幻燈片

1,LIN總線系統(tǒng),為什么引入LIN總線？,2,任務(wù)要求：1.熟悉LIN總線系統(tǒng)的功用、結(jié)構(gòu)組成及主要元件；2.理解LIN總線系統(tǒng)的工作原理；3.能識讀和分析LIN總線系統(tǒng)電路；4.能分析LIN總線系統(tǒng)的波形；5.能根據(jù)相關(guān)資料確定LIN總線的技術(shù)參數(shù)；6.能分析LIN總線的故障；7.能主動與學(xué)習(xí)小組成員溝通，與教師和同學(xué)建立良好的人際關(guān)系。,3,一、LIN總線概述,1.LIN總線的含義,LIN（LocalInterconnectNetwork）即局部連接網(wǎng)絡(luò)，也被稱為“局域網(wǎng)子系統(tǒng)”，即LIN總線是CAN總線網(wǎng)絡(luò)下的子系統(tǒng)，車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的,LIN總線是一種輔助的串行通信總線網(wǎng)絡(luò)，多用于不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（例如CAN總線）提供輔助功能,LIN典型的應(yīng)用是車上傳感器和執(zhí)行器的聯(lián)網(wǎng)，LIN屬于汽車上的A級網(wǎng)絡(luò)。,4,2.LIN總線的特點,（1）工作方式：LIN總線為單主/多從方式；CAN總線為多主或主/從方式。,（2）數(shù)據(jù)傳輸線：LIN總線為單線傳輸；CAN總線為雙線傳輸。,（3）工作電壓：LIN總線為12V；CAN總線為5V。,（4）傳輸速率：LIN總線最高為20kb/s，屬于低速總線（A類）；CAN總線最高為1Mb/s，應(yīng)用于汽車上的屬于中速（B類）、高速（C類）。,（5）傳輸距離：LIN總線最長為40m；CAN總線最長為10km。,5,（6）LIN總線無需仲裁；CAN總線采用非破壞性仲裁技術(shù)。,（7）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度：LIN總線一幀信息中數(shù)據(jù)長度為2、4或8B；CAN總線為一幀信息中數(shù)據(jù)長度為08B。,（8）標(biāo)識符的位數(shù)：LIN總線有6位標(biāo)識符；CAN總線有11位或29位標(biāo)識符。,（9）節(jié)點數(shù)：LIN總線一般不超過16個；CAN總線最多110個。,（10）傳輸線的顏色：LIN總線主色為紫色；CAN總線主色為橙色。,6,LIN總線的優(yōu)點：,（1）在LIN系統(tǒng)中，加入新節(jié)點時，不需要其它從節(jié)點作任何軟件或硬件的改動,（3）從節(jié)點不需振蕩器就能實現(xiàn)同步，節(jié)省了多從控制器部件的硬件成本,（4）基于通用UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件，價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單,（2）整個網(wǎng)絡(luò)的配置信息只包含在主節(jié)點中，從節(jié)點可以自由地接入或脫離網(wǎng)絡(luò)而不會影響網(wǎng)絡(luò)中的通信LIN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),7,1.LIN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),一個主節(jié)點，主節(jié)點可以執(zhí)行主任務(wù)（引起LIN網(wǎng)絡(luò)通信）也可以執(zhí)行從任務(wù)，總線上的信息傳送由主節(jié)點控制。主節(jié)點連接在CAN數(shù)據(jù)總線上,多個從節(jié)點，從節(jié)點只能執(zhí)行從任務(wù)。,二、LIN總線的結(jié)構(gòu)原理,8,（1）主節(jié)點（主控制單元）,A6L轎車LIN總線內(nèi)部組成示意圖,用于空調(diào)控制,用于前部車頂模塊,9,LIN總線主控單元監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞及其速率，發(fā)送信息標(biāo)題,主控制單元的軟件內(nèi)已設(shè)定了一個周期，這個周期用于決定何時將哪些信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上多少次,該控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線與CAN總線之間起溝通作用（“翻譯”），它是LIN總線系統(tǒng)中唯一與CAN數(shù)據(jù)總線相連的控制單元,通過LIN主控制單元進行與之相連的LIN從控制單元的自診斷,（1）主節(jié)點（主控制單元）,10,（2）從節(jié)點（從控制單元）,奧迪A6L轎車CAN、LIN總線與從控制器示意圖,11,LIN總線從控制器,（2）從節(jié)點（從控制單元）,傳感器,執(zhí)行元件,控制單元ECU,12,大眾邁騰轎車的舒適CAN總線系統(tǒng),LIN總線,ECU-雨刷電機控制單元,傳感器-雨滴+光強傳感器,傳感器-車輛傾斜傳感器,執(zhí)行元件-報警喇叭,LIN總線,（2）從節(jié)點（從控制單元）,13,（2）從節(jié)點（從控制單元）,接收、傳遞或忽略與從主節(jié)點接收到的主任務(wù)（起始報文/信息標(biāo)題）相關(guān)的數(shù)據(jù),可以通過一個“叫醒”信號，喚醒主節(jié)點。,檢查所接收數(shù)據(jù)總量和所發(fā)送數(shù)據(jù)的總量。,同主節(jié)點的同步字節(jié)保持一致。,只能按照主節(jié)點的要求同其他從節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。,注意：只有當(dāng)LIN主節(jié)點發(fā)送出主任務(wù)（起始報文或信息標(biāo)題）后，從節(jié)點才會反應(yīng)。,14,2.LIN總線系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu),主節(jié)點,從節(jié)點,節(jié)點數(shù)為什么不能太多？,（2）受總線物理特性的限制節(jié)點數(shù)越多網(wǎng)絡(luò)阻抗越低（并聯(lián)），會發(fā)生通信故障。LIN系統(tǒng)每增加一個節(jié)點大約使網(wǎng)絡(luò)阻抗降低3。,（1）受標(biāo)識符長度的限制,二極管的作用？,當(dāng)VBAT為低時（本地節(jié)點斷電或斷路等）防止LIN總線驅(qū)動節(jié)點的電源線，從而大大增加總線負(fù)載,15,3.LIN總線的信號,隱性電平：如果無信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上（總線空閑）或者發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上的是一個隱性位,顯性電平接近于0V,隱性電平12V,顯性電平：當(dāng)傳輸顯性位時，發(fā)送控制單元內(nèi)的收發(fā)器將LIN數(shù)據(jù)總線接地。,注意：收發(fā)器的型號不同，顯性平有差異,（1）信號波形,16,（2）信號傳遞的安全性,在隱性電平和顯性電平的收發(fā)時，通過預(yù)先設(shè)定公差來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性,為了能在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收的允許電壓值要稍高一些,發(fā)送信號電壓必須滿足顯性電平小于電源電壓的20%,發(fā)送信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的80%,接收信號電壓必須滿足顯性電平小于電源電壓的40%,接收信號電壓必須滿足隱性電平大于電源電壓的60%,17,4.LIN總線的信息格式,報文幀起始報文（信息標(biāo)題）和應(yīng)答（回應(yīng)/信息內(nèi)容）兩部分構(gòu)成。,起始報文（信息標(biāo)題）由LIN主節(jié)點（主控制單元）發(fā)送，LIN總線的通信由此引起,應(yīng)答（回應(yīng)/信息內(nèi)容）由LIN主節(jié)點（主控制單元）或從節(jié)點（從控制單元）發(fā)送,18,（1）起始報文（信息標(biāo)題）由LIN主控制單元按周期發(fā)送，由同步暫停區(qū)、同步分界區(qū)、同步區(qū)、識別區(qū)構(gòu)成,同步暫停區(qū)至少為13位的顯性位。,同步分界區(qū)至少為一位隱性位。,同步區(qū)由0101010101這個二進制位序構(gòu)成，所有的LIN從控制單元通過這個二進制位序來與LIN主控制單元進行匹配（同步）。,識別區(qū)識別區(qū)的長度為8位（二進制的），頭6位是回應(yīng)信息識別碼和數(shù)據(jù)區(qū)的個數(shù)。后兩位是校驗位，用于檢查數(shù)據(jù)傳遞是否有錯誤。,標(biāo)識符（6位）給出的是這個信息的意義或特征，而不是這個信息傳送的地址。,19,（2）應(yīng)答（回應(yīng)/信息內(nèi)容）由LIN主節(jié)點（主控制單元）或從節(jié)點（從控制單元）發(fā)送，由數(shù)據(jù)場和校驗場組成,數(shù)據(jù)場由2B、4B或8B的數(shù)據(jù)組成。每個數(shù)據(jù)區(qū)是10個二進制位，其中一位是顯性起始位，一個是包含信息的字節(jié)和一個隱性停止位。起始位和停止位是用于再同步，從而避免傳遞錯誤的。,校驗場1個字節(jié)，由數(shù)據(jù)場的數(shù)據(jù)求和取反碼生成,帶有從控制單元回應(yīng)的信息：該回應(yīng)由LIN從控制單元來發(fā)送。LIN主控制單元通過信息標(biāo)題內(nèi)的標(biāo)志符要求LIN從控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)。,帶有主控制單元命令的信息：該回應(yīng)由LIN主控制單元來發(fā)送。LIN主控制單元通過信息標(biāo)題內(nèi)的標(biāo)志符要求LIN從控制單元使用包含在回應(yīng)內(nèi)的數(shù)據(jù)。,兩種信息：,20,5.LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸過程,LIN總線的數(shù)據(jù)傳遞流程,一個LIN總線的子系統(tǒng)總是由主系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的信息標(biāo)題要求時，它才向LIN總線發(fā)送數(shù)據(jù)。所發(fā)送的數(shù)據(jù)可供每個LIN數(shù)據(jù)總線控制單元接收。LIN-信息1表示主系統(tǒng)要求子系統(tǒng)1提供數(shù)據(jù)；LIN-信息2表示主系統(tǒng)要求子系統(tǒng)2提供數(shù)據(jù)；LIN信息3表示主系統(tǒng)為子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，比如主系統(tǒng)向子系統(tǒng)2發(fā)送數(shù)據(jù)。,21,5.LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸過程,奧迪A6轎車空調(diào)系統(tǒng)的LIN系統(tǒng)框圖,22,（1）帶有子反饋的空調(diào)裝置LIN信息傳遞流程從控制單元向LIN總線反饋溫度信號和鼓風(fēng)機實際轉(zhuǎn)速信號,從控制單元向LIN總線反饋溫度信號和鼓風(fēng)機實際轉(zhuǎn)速信號,帶有從控制單元回應(yīng)的信息，LIN從控制單元會根據(jù)識別碼給這個回應(yīng)提供信息,空調(diào)裝置在LIN總線系統(tǒng)上發(fā)送信息標(biāo)題查詢制冷劑溫度和鼓風(fēng)機實轉(zhuǎn)速傳感器G395讀取標(biāo)題，檢修轉(zhuǎn)換，然后將當(dāng)時的制冷劑溫度值放到LI系統(tǒng)上。制冷劑溫度和鼓風(fēng)機實際轉(zhuǎn)速被空調(diào)裝置識別。,23,（2）帶有主反饋的空調(diào)裝置LIN信息傳遞流程主控制單元向LIN總線系統(tǒng)發(fā)送鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速信號,主控單元向LIN總線系統(tǒng)發(fā)送鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速信號,帶有主控制單元命令的信息，LIN主控制單元會提供回應(yīng)。根據(jù)識別碼的情況，相應(yīng)的LIN從控制單元會使用這些數(shù)據(jù)去執(zhí)行各種功能。,空調(diào)裝置在LIN總線系統(tǒng)上發(fā)送信息標(biāo)題調(diào)節(jié)新鮮空氣鼓風(fēng)機的等級?？照{(diào)裝置發(fā)送所希望的鼓風(fēng)機等級。新鮮空氣鼓風(fēng)機讀取信息，相應(yīng)地控制鼓風(fēng)機。,24,6.LIN總線的數(shù)據(jù)傳輸方式,（1）主一從方式由主節(jié)點到一個或多個從節(jié)點；由一個從節(jié)點到主節(jié)點或到主節(jié)點再到其他從節(jié)點。,主一從通信模式將大部分調(diào)度操作轉(zhuǎn)移到主節(jié)點上，從而簡化其他節(jié)點操作。,LIN從節(jié)點硬件大幅減少，甚至可能減少為單個狀態(tài)設(shè)備。,主節(jié)點能夠同時與所有節(jié)點通信，信息和要求的ID數(shù)量都大大減少,這種通信方法速度緩慢，LIN節(jié)點很難及時地接收和處理數(shù)據(jù)，并選擇性地將它傳輸給其他節(jié)點。,25,（2）從一從方式通信信號在從節(jié)點之間傳播，而不經(jīng)過主節(jié)點或者通過主節(jié)點廣播消息到網(wǎng)絡(luò)中的所有的從節(jié)點。,響應(yīng)速度提高,各個從節(jié)點的時鐘源未知，因此，從節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)時，數(shù)據(jù)可能發(fā)生漂移,主節(jié)點不顯示從一從通信已經(jīng)失效,26,7.LIN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞?（1）LIN主控制單元的軟件內(nèi)已設(shè)定了一個順序，LIN主控制單元就按這個順序?qū)⑿畔?biāo)題發(fā)送至LIN總線上,（2）常用的信息會多次傳遞。,（3）LIN主控制單元的環(huán)境條件可能會改變信息的順序。如：點火開關(guān)接通/關(guān)閉；自診斷已激活/未激活；停車燈接通/關(guān)閉。,27,三、LIN總線在實車上的應(yīng)用,1.在奧迪A6L轎車上的應(yīng)用,奧迪A6L防盜系統(tǒng)中的LIN總線系統(tǒng),28,2.在豐田卡羅拉轎車上的應(yīng)用,認(rèn)證ECU總線,車門總線,空調(diào)總線,在卡羅拉轎車上，多路通信系統(tǒng)（LIN）用來控制車身系統(tǒng)ECU之間的通信，主要包括車門系統(tǒng)LIN通信系統(tǒng)、認(rèn)證系統(tǒng)LIN通信系統(tǒng)、空調(diào)LIN通信系統(tǒng)。,29,對于卡羅拉LIN總線故障，可以按下面的流程圖進行故障排除。,ECU端子的檢查,診斷故障碼表,LIN通信總線故障,車輛送入修理車間,檢查蓄電池電壓（標(biāo)準(zhǔn)電壓：1114V）,提示：如果電壓低于11V，在繼續(xù)操作前，對蓄電池充電或換蓄電池,使用智能檢測儀，檢查CAN通信功能以確保通信系統(tǒng)無故障,是否輸出DTC碼（是否出現(xiàn)LIN通信故障）,輸出DTC,根據(jù)診斷故障表進行故障排除,未輸出DTC（未出現(xiàn)LIN通信故障）,檢查CAN通信系統(tǒng)的通信功能,總體分析和故障排除：1、數(shù)據(jù)表/主動測試；2、ECU端子檢查。,未輸出DTC（出現(xiàn)LIN通信故障）,根據(jù)故障癥狀表