Předměty:
- Obecná sběrnice LIN
- Recesivní a dominantní
- Datové rámce
- Rámeček vysílání a rámeček odezvy
- LIN sběrnice komunikace tlačítka vyhřívání sedadla
- Komunikace motoru stěrače po sběrnici LIN
- Porucha komunikace s motorem stěračů
- Rušení způsobené přechodovým odporem ve vodiči sběrnice LIN
Obecná sběrnice LIN:
Sběrnice LIN (toto je zkratka Local Interconnect Network) nefunguje jako sběrnice CAN se dvěma vodiči, ale s jedním vodičem mezi dvěma nebo více řídicími jednotkami. Sběrnice LIN má master a slave; master odešle zprávu a slave ji přijme. Master je v kontaktu s jednou z dalších sítí, jako je např MOST autobus nebo sběrnice CAN.
Mistr může a ovládací zařízení nebo být jednoduchým přepínačem a otrokem a senzor, pohon nebo ovládací zařízení. Může to být například při ovládání kompresoru klimatizace nebo při ovládání motoru okna. Spínač je hlavní a motor okna je podřízený.
Některé aplikace, kde se pro řízení používá sběrnice LIN, zahrnují:
- Posuvná/sklopná střecha
- Nastavení zrcátka
- Okenní motory
- Zámky dveří
- Elektrické nastavení sedadla
Obrázek vpravo ukazuje, jak lze použít sběrnici LIN ve dveřích. Master je připojen k bráně přes CAN sběrnici (oranžový a zelený vodič). Čtyři slave jsou spojeni s masterem; horní pro nastavení zrcátek, pod tím pro elektroniku klik dveří a pod tím vlevo pro zámek a vpravo pro motor okna.
Ve srovnání se sběrnicí CAN je sběrnice LIN jednoduchá a pomalá. Rychlost sběrnice LIN je přibližně 1 až maximálně 20 Kbit/s (oproti CAN sběrnici s maximální rychlostí 20 Mb/s). Díky tomu je vývoj a výroba dílů mnohem levnější. Protože není důležité, aby výše uvedené systémy byly řízeny přes velmi rychlou síť, jako je sběrnice CAN, stačí pomalá síť, jako je sběrnice LIN. Dále je maximální délka kabeláže 40 metrů a lze připojit maximálně 16 ovládacích zařízení (tedy až 16 slave).
Sběrnice LIN je připojena k brána. Brána umožňuje komunikaci s jinými typy sítí, jako je sběrnice CAN nebo MOST.
Recesivní a dominantní:
Master odešle zprávu podřízenému. Tato informace se přenáší pomocí napětí 0 voltů nebo 12 voltů. Signál sběrnice LIN lze měřit osciloskopem.
V bodě 1 je na sběrnici napětí 13 voltů. V bodě 2 začne master posílat zprávu. Master přepne sběrnici na zem (bod 3). Během 0,1 milisekundy linka opět stoupne na 13 voltů. Během doby, kdy je sběrnice spojena se zemí, probíhá přenos informací.
Když se napětí na sběrnici rovná napětí baterie, nazývá se recesivní. Během recesivního napětí nedochází k přenosu informací. Recesivní bit je „0“.
Pouze když je sběrnice zkratována k zemi, vytvoří se „1“. Tomu se říká dominantní bit. V signálu se sběrnice stává dominantní a poté několikrát recesivní. Liší se také doba, po kterou je sběrnice dominantní nebo recesivní (jedna vodorovná čára je širší než druhá). Toto proměnlivé napětí vytváří signál s jedničkami a nulami.
Počet jedniček a nul tvoří signál, který je rozpoznán podřízeným zařízením. Kombinace 01101100010100 může znamenat: motor okna nahoru. Příslušný motor okna tímto příkazem okno zvedne. Když okno dosáhne nejvyšší polohy, motor okna (podřízený) vyšle signál nadřízenému, že přestane ovládat. V takovém případě se sběrnice LIN nestane zcela recesivní, ale změní se datové bajty v signálu.
Sběrnice LIN se během používání automobilu nikdy nestane zcela recesivní; vždy existuje komunikace mezi pánem a otroky. Pokud slave nekomunikuje, protože je přerušený vodič sběrnice LIN, nebo pokud má slave problém s napájením nebo uzemněním a nelze jej zapnout, master zajistí uložení chybového kódu do řídicí jednotky.
Datumové rámečky:
Signál sběrnice LIN se skládá z rámce složeného z různých polí. Níže uvedený signál ukazuje, jak je datový rámec konstruován.
- Pole Break (Break): Pole Break se používá k aktivaci všech připojených podřízených zařízení k poslechu dalších částí snímku. Přerušovací pole se skládá ze startovacího bitu a minimálně 13 dominantních bitů (v dominantní části je napětí 0 voltů), následuje recesivní bit. Pole Break tedy slouží jako počáteční zpráva pro všechny slave na sběrnici.
- Synchronizační pole (Synch): kvůli chybějícím krystalům v podřízených jednotkách je třeba pro každou zprávu znovu určit dobu přenosu. Měřením času mezi určenou náběžnou a sestupnou hranou se synchronizují hlavní hodiny a tím se určuje přenosová rychlost. Interní přenosová rychlost se přepočítává pro každou zprávu.
- Identifikátor (ID): identifikátor udává, zda je zpráva přenosovým rámcem nebo rámcem odpovědi. Vysílací a odezvové rámce jsou popsány v další části.
- Datová pole (Data 1 & 2): obsahují datové bajty a obsahují informace, které je třeba odeslat (například skutečný příkaz z masteru do slave nebo informace ze senzoru z slave na master).
- Kontrolní součet (Check): Kontrolní součet je kontrolní pole, které kontroluje, zda byla přijata všechna data. Data v poli kontrolního součtu se používají k provedení výpočtu, který musí odpovídat datům přijatým v datových polích. Pokud je výsledek pozitivní, zpráva je přijata. V případě negativního výsledku se provede ošetření chyb. Nejprve se to zkusí znovu.
- Mezirámcový prostor (IFS): sběrnice LIN je po určitý počet bitů před odesláním nové zprávy recesivní. Po IFS může master odeslat novou zprávu.
Sběrnice je po určitou dobu mezi různými poli recesivní. Tento čas je zaznamenán v protokolu. Následuje pole Přerušit další odeslané zprávy.
Rámeček přenosu a rámeček odezvy:
Identifikátor ve zprávě udává, zda se jedná o přenosový rámec nebo odezvový rámec. Vysílací rámec je odeslán masterem (toto se nazývá TX-ID) a rámec odezvy je zasílán podřízeným zařízením (RX-ID). Obě zprávy obsahují pole přerušení, synchronizace a pole ID zprávy generované masterem. V závislosti na tom, zda se jedná o Tx nebo Rx rámec, zprávu dokončí master nebo slave. Rámce Tx a Rx jsou odesílány střídavě.
Komunikace LIN sběrnice tlačítka vyhřívání sedadla:
Tato část uvádí příklad ovládání vyhřívání sedadel přes sběrnici LIN. Ovládací panel klimatizace obsahuje tlačítko pro vyhřívání sedadel. Pod tlačítkem jsou tři LED diody, které indikují, v jaké poloze je vyhřívání sedadla. Opakovaným stisknutím tlačítka změníte polohu vyhřívání sedadla (poloha 1 je nejnižší a poloha 3 je nejvyšší poloha). Na obrázku níže se rozsvítí tři LED diody indikující nejvyšší nastavení vyhřívání sedadla. Tato část používá schéma, které vysvětluje, jak komunikovat prostřednictvím sběrnice LIN pro ovládání LED diod, když je spínač ovládán.
Níže elektrické schéma je z vyhřívání sedadla. Ovládací panel klimatizace je zároveň řídící jednotkou G600. Spínače a LED vyhřívání sedadel vlevo a vpravo jsou viditelné na ovládacím panelu. Šipky vedle řídicích jednotek ukazují, že řídicí jednotka je větší, než je znázorněno na obrázku; řídicí jednotka pokračuje v dalších schématech.
Po stisknutí tlačítka vyhřívání sedadla na ovládacím panelu vyšle signál přes sběrnici LIN do řídicí jednotky komfortní elektroniky (G100).
Řídicí jednotka G100 zapne vyhřívání sedadla přivedením napájení na pin 21 nebo 55 na konektoru T45. Napětí se nastaví do polohy přepínače (nízké napětí v poloze 1, maximální napětí v poloze 3). Vedle topného tělesa je zobrazen symbol teplotního čidla. Jedná se o NTC čidlo, které posílá teplotu do řídící jednotky a chrání tak topná tělesa sedadla proti přehřátí.
Při ovládání přepínače převede slave tuto fyzickou polohu přepínače na bitovou hodnotu. Poté, co master odešle rámec odezvy, slave vloží tuto bitovou hodnotu do datových bytů (viz změna v rámci Data 1 na obrázku 2). Tato bitová hodnota je předávána, dokud není spínač uvolněn. Když se tlačítko vrátí do klidové polohy, signál se změní zpět na původní signál (obrázek 1).
Obrázek 1: signál s tlačítkem v klidové poloze v rámci odezvy:
Obrázek 2: signál se stisknutým tlačítkem v rámečku odezvy:
Poté, co master přijme hodnoty bitů ze stisknutého spínače, ovládá LED ve spínači umístěním bitové hodnoty do datových bytů vysílaného rámce. I v tomto případě se obraz napětí změní na Data 1 nebo Data 2 jako ve výše uvedeném příkladu. LED zůstane svítit, dokud master nevyšle příkaz, že LED musí být vypnuta.
Komunikace motoru stěrače po sběrnici LIN:
Motor stěračů je stále častěji řízen přes sběrnici LIN. Obsluha a výhody oproti klasickému systému jsou popsány na stránce motorek stěračů čelního skla. Na této stránce jsou prozkoumány signály a jsou zobrazeny snímky osciloskopu s možnými poruchami.
Jak již bylo popsáno dříve, sběrnice LIN se skládá z hlavního a jednoho nebo více podřízených. Ve výše uvedeném diagramu je ECU (centrální řídicí jednotka elektroniky) hlavní a RLS (senzor deště/světla) a RWM (motor stěračů) jsou podřízené. Obrázek níže ukazuje tři signály umístěné jeden po druhém na sběrnici LIN.
Pole Break a Synch jsou jasně viditelná v každém signálu. V následných signálech není možné určit, z čeho jsou nebo co přesně se posílá. Co víme, je, že master v poli Identifikace uvádí, pro který slave je zpráva určena. Pole ID také udává, zda má slave přijmout zprávu (Transmit frame) nebo zda slave má poslat zprávu zpět, tj. odpovědět (Response frame). Vysílací rám může vyžadovat, aby slave ovládal akční člen, jako je zapnutí nebo vypnutí motoru stěrače. S rámečkem Response si může master vyžádat aktuální hodnotu vlhkosti na čelním skle z dešťového senzoru. Tato hodnota umožňuje řídicí jednotce (ECU) určit, při jaké rychlosti má být motor stěračů ovládán. Skutečná data k odeslání jsou umístěna v polích Data. Může to být například rychlost, při které by měl být řízen motorek stěrače čelního skla. Může být možné použít více datových polí.
Snímek dalekohledu je s vypnutým motorem stěrače čelního skla a v situaci, kdy na čelním skle není registrována žádná vlhkost. Přesto mezi masterem a otroky probíhá nepřetržitá komunikace.
ECU v motoru stěračů rozpozná změnu jednoho nebo více bitů v tomto signálu, že je třeba ji zapnout.
Porucha komunikace s motorem stěrače:
Když je motor stěrače odpojen, master se pokusí dosáhnout podřízeného. To se může stát, když má motor problém s napájením nebo když je přerušen vodič sběrnice LIN. Master odešle pole Break, Sync a ID s bitem Response, ale motor stěrače nereaguje. V tomto případě master uloží chybový kód DTC související s komunikačním problémem. Takový chybový kód je označen U (User Network). Bude se také neustále snažit dosáhnout podřízeného zařízení a obnovit komunikaci.
K vyřešení této chyby je nutné zkontrolovat vodič sběrnice LIN motoru stěrače. Do zástrčky se mohla dostat vlhkost, která způsobila korozi, což způsobilo přerušení spojení mezi vodičem a motorem stěrače. Další možností je, že vodič sběrnice LIN je přerušen někde v kabelovém svazku.
Rušení způsobené přechodovým odporem ve vodiči sběrnice LIN
Poškození vodiče, protože byl zaseknutý, o něco se otřel nebo když někdo šťouchl do vodiče měřicí sondou, může nakonec vést k přechodovému odporu, což má za následek ztrátu napětí. Ztráta napětí v napájecím vodiči spotřebiče zajišťuje, že spotřebič má pro správnou funkci nižší napětí. V takovém případě lze polohu přechodového odporu detekovat měřením V4.
Přechodový odpor ve vodiči sběrnice LIN nezpůsobuje pokles recesivního napětí. Má však zásadní vliv na signál. Příliš velký přechodový odpor může zajistit, že signál bude na osciloskopu stále viditelný, ale kvalita je příliš špatná pro dobrou komunikaci. V takovém případě již nebudou podřízené jednotky na příslušné sběrnici LIN provádět nic.
Snímek osciloskopu slouží jako příklad pro následující dva signály, kde je přechodový odpor.
Druhý obraz dalekohledu je signál, kde přechodový odpor způsobil změnu signálu. Stoupající a klesající boky na obrázku jsou více šikmé a mají špičatý tvar nahoře a dole, místo aby byly zploštělé.
Ze signálu ze třetího snímku dalekohledu nezbylo téměř nic. To zahrnuje ještě vyšší přechodový odpor. Přerušovací pole, synchronizační pole a řadu širokých recesivních částí v signálu lze rozpoznat, ale jsou nepoužitelné.
Pokud má signál osciloskopu pilovitý tvar, může zde být přechodový odpor, i když je recesivní úroveň napětí rovna napětí baterie. Mějte na paměti, že boky nejsou nikdy přesně svislé, ale vždy mírně šikmé. Rozdíl v signálech však vykazuje jasnou odchylku. Chcete-li najít místo poškozeného vodiče, v mnoha případech bude nutné zkontrolovat kabelový svazek mezi hlavním a více podřízenými. První pozornost si zaslouží místa, kde se kabelový svazek nachází v blízkosti švů karoserie nebo ostrých dílů palubní desky, případně místa, kde lze nalézt stopy po demontáži/montáži jiných dílů. Oprava části drátu, kde je poškození často dostatečné. Můžete se také rozhodnout odpojit starý vodič sběrnice LIN na všech koncích na hlavním a podřízeném zařízení a nainstalovat zcela nový vodič sběrnice LIN.
Související stránka:
