LIN总线系统简析详细版课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,LIN总线系统,为什么引入LIN总线？,.,1,LIN总线系统为什么引入LIN总线？.1,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。,.,2,任务要求：.2,一、LIN总线概述,1.LIN总线的含义,LIN（Local Interconnect Network）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。,.,3,一、LIN总线概述1.LIN总线的含义LIN（Local I,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,。,.,4,2.LIN总线的特点（1）工作方式：LIN总线为单主/多从方,（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,08B,。,（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,。,.,5,（6）LIN总线无需仲裁；CAN总线采用非破坏性仲裁技术。（,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,.,6,LIN总线的优点：（1）在LIN系统中，加入新节点时，不需要,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,.,7,1.LIN总线的网络结构一个主节点，主节点可以执行主多个从节,（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,.,8,（1）主节点（主控制单元）A6L轿车LIN总线内部组成示,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）,.,9,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,（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,.,10,（2）从节点（从控制单元）奥迪A6L轿车CAN、LIN总线,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,.,11,LIN总线从控制器（2）从节点（从控制单元）传感器执行元件控,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）,.,12,大众迈腾轿车的舒适CAN总线系统LIN总线ECU-雨刷电传感,（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。,.,13,（2）从节点（从控制单元）接收、传递或忽略与从主节点接收到,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,.,14,2.LIN总线系统的物理结构主节点从节点节点数为什么（2）受,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,.,15,3.LIN总线的信号 隐性电平：如果无信息发送到LIN数据总,（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2,0%,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4,0%,接收信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的6,0%,.,16,（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,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,.,17,4.LIN总线的信息格式报文帧起始报文（信息标题）和应答,（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。,.,18,（1）起始报文（信息标题）由LIN主控制单元按周期发送，,（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：,.,19,（2）应答（回应/信息内容）由LIN主节点（主控制单元）,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。,.,20,5.LIN总线的数据传输过程 LIN总线的数据传递流程,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,.,21,5.LIN总线的数据传输过程奥迪A6轿车空调系统的LIN系统,（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。,.,22,（1）带有子反馈的空调装置LIN信息传递流程从控制单元向,（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。,.,23,（2）带有主反馈的空调装置LIN信息传递流程主控制单元向,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。,.,24,6.LIN总线的数据传输方式（1）主一从方式由主节点到一,（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,.,25,（2）从一从方式通信信号在从节点之间传播，而不经过主响,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