LIN-bus:


Op deze pagina worden de volgende onderdelen beschreven:

-LIN-bus algemeen
-Recessief en dominant
-Data frames
-Transmit frame en Response frame
-LIN-buscommunicatie van de stoelverwarmingsknop




LIN-bus algemeen:
De LIN-bus (dit is een afkorting van Local Interconnect Network) werkt niet zoals CAN-bus met twee draden, maar met één draad tussen twee of meerdere regeleenheden. Bij de LIN-bus is er sprake van een master en een slave; de master verzend een bericht en de slave ontvangt dit. De master staat in contact met een van de andere netwerken, zoals de MOST-bus of de CAN-bus.

De master kan een regelapparaat of een simpele schakelaar zijn en de slave een actuator of een regelapparaat. Dit zou bijvoorbeeld bij de aansturing van een aircocompressor kunnen zijn, of bij de bediening van een raammotor. Hierbij is de schakelaar de master en de raammotor de slave.



Enkele toepassingen waarbij LIN-bus bij de aansturing wordt gebruikt, zijn o.a:
- Schuif- kanteldak
- Spiegelverstelling
- Raammotoren
- Deursloten
- Elektrische stoelverstelling

In de onderstaande afbeelding zie je hoe LIN-bus kan worden toegepast in een portier. De master is via de CAN-bus (oranje en groene draden) met de gateway verbonden. Aan de master zitten vier slaves gekoppeld; de bovenste voor de spiegelverstelling, daaronder voor de portiergreepelektronica en daaronder links voor het slot en rechts voor de raammotor.



LIN-bus is ten op zichte van CAN-bus simpel en traag. De snelheid van de LIN-bus bedraagt ongeveer 1 tot maximaal 20Kbit/s (tegenover CAN-bus met een maximale snelheid van 20Mb/s). Dit maakt het een stuk goedkoper in de ontwikkeling en de productie van de onderdelen. Omdat het bij de bovengenoemde systemen niet belangrijk is dat deze via een zeer snel netwerk als CAN-bus aan worden gestuurd, is een traag netwerk als LIN-bus voldoende. Verder bedraagt de maximale lengte van de bekabeling 40 meter en kunnen er maximaal 16 regelapparaten (dus tot 16 slaves) aangesloten worden.

De LIN-bus zit aangesloten op de Gateway. Via de gateway kan er gecommuniceerd worden met andere type netwerken, zoals de CAN- of MOST-bus.



Recessief en dominant:
De master verzendt een bericht naar de slave. Deze informatie wordt doorgegeven aan de hand van spanningen die 0 volt of 12 volt bedragen. Het LIN-bussignaal kan worden gemeten met de oscilloscoop.

Op punt 1 staat er een spanning van 13 volt op de bus. Op punt 2 start de master met het verzenden van een bericht. De master schakelt de bus aan massa (punt 3). Binnen 0,1 milliseconde stijgt de lijn weer naar 13 volt. In de tijd dat de bus aan massa geschakeld is vindt er een informatieoverdracht plaats.



Wanneer de spanning op de bus gelijk is aan de accuspanning, wordt dat recessief genoemd. Tijdens de recessieve spanning wordt er geen informatie doorgezonden. De recessieve bit is een "0".
Pas wanneer de bus wordt kortgesloten met massa, wordt er een "1" gevormd. Dit wordt een dominante bit genoemd. In het signaal wordt de bus meerdere keren dominant en dan weer recessief. Ook de tijd dat de bus dominant of recessief is verschilt (de ene horizontale lijn is breder dan de ander). Door deze wisselende spanning wordt een signaal met enen en nullen gevormd.



De hoeveelheid enen en nullen vormen een signaal dat door de slave wordt herkend. De combinatie 01101100010100 kan betekenen: raammotor omhoog. De desbetreffende raammotor zal met dit commando het raam omhoog bewegen. Als het raam de hoogste stand heeft bereikt, zal de raammotor (de slave) een signaal aan de master geven dat hij stopt met aansturen. De LIN-bus wordt in dat geval niet volledig recessief, maar de databytes in het signaal veranderen.

De LIN-bus wordt tijdens het gebruik van de auto nooit volledig recessief; er vindt ten alle tijden een communicatie plaats tussen de master en de slaves. Wanneer de slave niet communiceert doordat de LIN-busdraad onderbroken is, of wanneer de slave een voedings- of massaprobleem heeft en niet ingeschakeld kan worden, dan zal de master ervoor zorgen dat er een foutcode in het regelapparaat wordt opgeslagen.



Data frames:
Een LIN-bussignaal bestaat uit een frame dat is opgebouwd uit verschillende velden. Het onderstaande signaal laat zien hoe een data frame is opgebouwd.



- Breakfield (Break): het breakfield wordt gebruikt om alle aangesloten slaves te activeren om naar de volgende delen van het frame te luisteren. Het breakfield bestaat uit een startbit en meerdere dominante bits (in het dominante deel is de spanning 0 volt).
- Synchronisation field (Synch): met behulp van het meten van de tijd tussen de vastgestelde op- en neergaande flanken wordt de masterklok gesynchroniseerd. De interne baudrate wordt opnieuw berekend.
- Identifier (ID): de identifier is afhankelijk of het een transmit frame of een response frame is. De transmit en response frames worden in de volgende paragraaf beschreven.
- Datafields (Data 1 & 2): bevatten de databytes en bevat de informatie die verstuurd moet worden (bijvoorbeeld de daadwerkelijke opdracht van de master aan de slave, of sensorinformatie van de slave aan de master).
- Checksum (Check): De checksum is een controleveld waarbij gecontroleerd wordt of dat alle data ontvangen is.
- Interframe Space (IFS): de LIN-bus wordt een aantal bits recessief gemaakt voordat er een nieuw bericht verstuurd wordt.

Tussen de verschillende velden is de bus een bepaalde tijd recessief. Deze tijd is vastgelegd in het protocol.


Transmit frame en Response frame:
De identifier in het bericht geeft aan of het een transmit frame of een response frame is. Het transmit frame wordt door de master verzonden (dit wordt een TX-ID genoemd) en het response frame wordt door de slave verzonden (RX-ID). Beide berichten bevatten het breakfield, de synch en de message ID fields die door de master gegenereerd zijn. De datafields en de checksum kunnen zowel door de master als de slave gegenereerd worden, afhankelijk of het transmit of response frames zijn.



LIN-buscommunicatie van de stoelverwarmingsknop:
In deze paragraaf wordt een voorbeeld gegeven van aansturing van de stoelverwarming via LIN-bus. In het aircobedieningspaneel zit een knop voor de stoelverwarming. Onder de knop zitten drie LED's die aangeven in welke stand de stoelverarming staat. Meerdere keren indrukken van de knop zal zorgen voor een andere stand van de stoelverwarming (stand 1 is de laagste en stand 3 is de hoogste stand). In de onderstaande afbeelding branden drie LED's als indicatie voor de hoogste stand van de stoelverwarming. In deze paragraaf wordt met behulp van een schema uitgelegd hoe de communicatie via de LIN-bus om de LED's aan te sturen wanneer de schakelaar wordt bediend.



Het onderstaande elektroschema is van de stoelverwarming. Het bedieningspaneel van de airco is tevens het regelapparaat G600. In het bedieningspaneel zijn de schakelaars en de LED's zichtbaar van de stoelverwarming links en rechts. De pijltjes naast de regelapparaten geven aan dat het regelapparaat groter is dan op het schema weergeven is; het regelapparaat loopt door in andere schema's.

Bij het indrukken van een stoelverwarmingsknop op het bedieningspaneel geeft deze via de LIN-bus een signaal naar het regelapparaat van de comfortelektronica (G100).
Regelapparaat G100 zal de stoelverwarming inschakelen door pin 21 of 55 op stekker T45 van spanning te voorzien. De spanning wordt afgeregeld op de stand van de schakelaar (weinig spanning in stand 1, maximale spanning in stand 3). Naast het verwarmingselement staat een symbool van een thermovoeler afgebeeld. Dit is een NTC-sensor die de temperatuur naar het regelapparaat stuurt en daarmee de stoelverwarmingselementen tegen oververhitting beveiligd.



Bij het bedienen van de schakelaar zal de slave deze fysieke stand van de schakelaar omzetten naar een bitwaarde. Nadat de master een response frame stuurt, zal de slave deze bitwaarde in de databytes plaatsen (zie de verandering in het Data 1 frame in beeld 2). Deze bitwaarde wordt net zo lang doorgestuurd totdat de schakelaar los wordt gelaten. Als de knop terug is in de ruststand, zal het signaal weer veranderen naar oorspronkelijke signaal (beeld 1).

Beeld 1: signaal met de knop in de ruststand in de response frame:


Beeld 2: signaal met de knop ingedrukt in de response frame:


Nadat de master de bitwaarden van de ingedrukte schakelaar ontvangen heeft, stuurt hij de LED in de schakelaar aan door een bitwaarde in de databytes van de transmit frame te plaatsen. Ook in dat geval verandert het spanningsbeeld in Data 1 of Data 2 zoals in het bovenstaande voorbeeld. De LED blijft net zo lang aanstaan tot dat de master een commando zendt dat de LED uitgeschakeld moet worden.