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（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。,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。,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：1114V）,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）,根据故障症状表进行故障排除,提示： 使用智能检测仪。,（1）LIN总线故障排除流程,当主车身ECU和认证ECU之间存在断路、短路或ECU通信故障时，会输出DTC码 B2287，其故障部位主要在于认证ECU、主车身ECU、线束或连接器。相关电路如图4-30所示。,图4-30,注意：点火开关置于OFF位置，使用智能检测仪进行故障排除时，将智能检测仪连接至车辆，以1.5秒钟的间隔打开和关闭门控灯开关，直到检测仪和车辆之间开始通信。,诊故障码表,（3）LIN主单元故障的排除方法,