Asignaturas:
- Autobús LIN general
- Recesivo y dominante
- Marcos de datos
- Trama de transmisión y trama de respuesta
- Comunicación bus LIN del botón de calefacción del asiento
- Comunicación por bus LIN del motor del limpiaparabrisas.
- Fallo de comunicación con el motor del limpiaparabrisas.
- Interferencia debido a la resistencia de transición en el cable del bus LIN
Generalidades del autobús LIN:
El bus LIN (abreviatura de Local Interconnect Network) no funciona como un bus CAN con dos cables, sino con un cable entre dos o más unidades de control. El bus LIN tiene un maestro y un esclavo; el maestro envía un mensaje y el esclavo lo recibe. El maestro está en contacto con alguna de las otras redes, como por ejemplo la MOST-bus de CAN-bus.
El maestro puede dispositivo de control o ser un simple interruptor y el esclavo un sensor, actuador o un dispositivo de control. Esto podría ocurrir, por ejemplo, al controlar un compresor de aire acondicionado o al operar un motor de ventana. El interruptor es el maestro y el motor de la ventana es el esclavo.
Algunas aplicaciones donde se utiliza el bus LIN para el control incluyen:
- Techo corredizo/abatible
- Ajuste del espejo
- Motores de ventana
- Cerraduras de las puertas
- Ajuste eléctrico del asiento
La imagen de la derecha muestra cómo se puede utilizar el bus LIN en una puerta. El maestro está conectado a la puerta de enlace a través del bus CAN (cables naranja y verde). Cuatro esclavos están vinculados al amo; el de arriba para el ajuste del espejo, el de abajo para la electrónica de la manija de la puerta y el de abajo a la izquierda para la cerradura y el de la derecha para el motor de la ventana.
Comparado con el bus CAN, el bus LIN es simple y lento. La velocidad del bus LIN es de aproximadamente 1 a un máximo de 20 Kbit/s (en comparación con el bus CAN con una velocidad máxima de 20 Mb/s). Esto hace que sea mucho más económico desarrollar y producir las piezas. Debido a que no es importante que los sistemas anteriores se controlen a través de una red muy rápida como el bus CAN, una red lenta como el bus LIN es suficiente. Además, la longitud máxima del cableado es de 40 metros y se pueden conectar un máximo de 16 dispositivos de control (es decir, hasta 16 esclavos).
El bus LIN está conectado al puerta. El gateway permite la comunicación con otro tipo de redes, como el bus CAN o MOST.
Recesivo y dominante:
El maestro envía un mensaje al esclavo. Esta información se transmite utilizando voltajes de 0 voltios o 12 voltios. La señal del bus LIN se puede medir con el osciloscopio.
En el punto 1 hay un voltaje de 13 voltios en el bus. En el punto 2 el maestro comienza a enviar un mensaje. El maestro conecta el bus a masa (punto 3). En 0,1 milisegundos la línea vuelve a subir a 13 voltios. Durante el tiempo que el autobús está conectado a tierra se produce la transferencia de información.
Cuando el voltaje en el bus es igual al voltaje de la batería, se llama recesivo. Durante la tensión recesiva no se transmite ninguna información. El bit recesivo es un "0".
Sólo cuando el bus tenga un cortocircuito a tierra se formará un "1". Esto se llama bit dominante. En la señal, el bus se vuelve dominante y luego recesivo varias veces. El momento en que el bus es dominante o recesivo también difiere (una línea horizontal es más ancha que la otra). Este voltaje variable crea una señal con unos y ceros.
La cantidad de unos y ceros forma una señal que el esclavo reconoce. La combinación 01101100010100 puede significar: motor de ventana arriba. El motor de ventana correspondiente levantará la ventana con este comando. Cuando la ventana haya alcanzado la posición más alta, el motor de la ventana (el esclavo) enviará una señal al maestro para que deje de controlar. En ese caso, el bus LIN no se vuelve completamente recesivo, sino que los bytes de datos en la señal cambian.
El bus LIN nunca se vuelve completamente recesivo durante el uso del automóvil; hay comunicación entre el maestro y los esclavos en todo momento. Si el esclavo no se comunica porque el cable del bus LIN está interrumpido, o si el esclavo tiene un problema de alimentación o de tierra y no puede encenderse, el maestro se asegurará de que se almacene un código de error en la unidad de control.
Marcos de fecha:
Una señal de bus LIN consta de una trama formada por diferentes campos. La siguiente señal muestra cómo se construye un marco de datos.
- Campo Break (Break): El campo Break se utiliza para activar todos los esclavos conectados para escuchar las siguientes partes del cuadro. El campo de interrupción consta de un bit de inicio y al menos 13 bits dominantes (en la parte dominante el voltaje es 0 voltios), seguido de un bit recesivo. Por lo tanto, el campo Break sirve como mensaje de inicio de trama para todos los esclavos del bus.
- Campo de sincronización (Synch): debido a la falta de cristales en los esclavos, se debe determinar nuevamente el tiempo de transmisión para cada mensaje. Midiendo el tiempo entre los flancos ascendente y descendente determinados, se sincroniza el reloj maestro y, por tanto, se determina la velocidad de transmisión. La velocidad de transmisión interna se recalcula para cada mensaje.
- Identificador (ID): el identificador indica si el mensaje es una trama de transmisión o una trama de respuesta. Las tramas de transmisión y respuesta se describen en la siguiente sección.
- Campos de datos (Datos 1 y 2): contienen los bytes de datos y la información que debe enviarse (por ejemplo, el comando real del maestro al esclavo, o información del sensor del esclavo al maestro).
- Suma de verificación (Check): La suma de verificación es un campo de control que verifica si se han recibido todos los datos. Los datos del campo de suma de comprobación se utilizan para realizar un cálculo que debe corresponder a los datos recibidos en los campos de datos. Si el resultado es positivo, se acepta el mensaje. En caso de un resultado negativo, se realiza un tratamiento de errores. Inicialmente se intentará nuevamente.
- Espacio entre tramas (IFS): el bus LIN se vuelve recesivo durante una cantidad de bits antes de que se envíe un nuevo mensaje. Después del IFS, el maestro puede enviar un nuevo mensaje.
El bus es recesivo durante un tiempo determinado entre los diferentes campos. Este tiempo queda registrado en el protocolo. A esto le sigue el campo Interrupción del siguiente mensaje enviado.
Trama de transmisión y trama de respuesta:
El identificador en el mensaje indica si se trata de una trama de transmisión o de una trama de respuesta. La trama de transmisión la envía el maestro (esto se denomina TX-ID) y la trama de respuesta la envía el esclavo (RX-ID). Ambos mensajes contienen los campos breakfield, sync e ID de mensaje generados por el maestro. Dependiendo de si se trata de una trama Tx o Rx, el mensaje lo completa el maestro o el esclavo. Las tramas Tx y Rx se envían alternativamente.
Comunicación bus LIN del botón de calefacción del asiento:
Esta sección ofrece un ejemplo de control de la calefacción del asiento a través del bus LIN. El panel de control del aire acondicionado contiene un botón para la calefacción del asiento. Debajo del botón hay tres LED que indican en qué posición se encuentra la calefacción del asiento. Al presionar el botón varias veces se cambiará la configuración de la calefacción del asiento (la posición 1 es la más baja y la posición 3 es la más alta). En la imagen siguiente, se encienden tres LED para indicar el ajuste más alto de la calefacción del asiento. Esta sección utiliza un diagrama para explicar cómo comunicarse a través del bus LIN para controlar los LED cuando se opera el interruptor.
Abajo diagrama eléctrico proviene de la calefacción del asiento. El panel de control del aire acondicionado es también la unidad de control G600. En el panel de mando se pueden ver los interruptores y LED de la calefacción del asiento a izquierda y derecha. Las flechas al lado de las unidades de control indican que la unidad de control es más grande que lo que se muestra en el diagrama; la unidad de control continúa en otros esquemas.
Cuando se pulsa un botón de calefacción del asiento en el panel de control, envía una señal a través del bus LIN a la unidad de control de la electrónica de confort (G100).
La unidad de control G100 encenderá la calefacción del asiento suministrando energía al pin 21 o 55 del conector T45. El voltaje se ajusta a la posición del interruptor (bajo voltaje en la posición 1, voltaje máximo en la posición 3). Junto al elemento calefactor se muestra el símbolo de un sensor térmico. Se trata de un sensor NTC que envía la temperatura a la unidad de control y protege así los elementos calefactores del asiento contra el sobrecalentamiento.
Al operar el interruptor, el esclavo convertirá esta posición física del interruptor en un valor de bit. Después de que el maestro envía una trama de respuesta, el esclavo colocará este valor de bit en los bytes de datos (consulte el cambio en la trama de Datos 1 en la imagen 2). Este valor de bit se reenvía hasta que se suelta el interruptor. Cuando el botón regrese a su posición de reposo, la señal volverá a la señal original (imagen 1).
Imagen 1: señal con el botón en posición de reposo en el cuadro de respuesta:
Imagen 2: señal con el botón presionado en el cuadro de respuesta:
Una vez que el maestro ha recibido los valores de bit del interruptor presionado, controla el LED en el interruptor colocando un valor de bit en los bytes de datos de la trama de transmisión. También en ese caso, la imagen de voltaje cambia a Datos 1 o Datos 2 como en el ejemplo anterior. El LED permanece encendido hasta que el maestro envía un comando indicando que el LED debe apagarse.
Comunicación por bus LIN del motor del limpiaparabrisas:
El motor del limpiaparabrisas se controla cada vez más a través del bus LIN. El funcionamiento y ventajas respecto al sistema convencional se describen en la página motor del limpiaparabrisas. En esta página se examinan las señales y se muestran imágenes de alcance de las averías que pueden ocurrir.
Como se describió anteriormente, el bus LIN consta de un maestro y uno o más esclavos. En el diagrama anterior, la ECU (unidad de control electrónico central) es la maestra, y el RLS (sensor de lluvia/luz) y el RWM (motor del limpiaparabrisas) son los esclavos. La siguiente imagen del osciloscopio muestra tres señales colocadas una tras otra en el bus LIN.
Los campos Break y Synch son claramente visibles en cada señal. En las señales posteriores es imposible determinar de qué proceden o qué se envía exactamente. Lo que sí sabemos es que el maestro indica en el campo Identificación a qué esclavo está destinado el mensaje. El campo ID también indica si el esclavo debe recibir el mensaje (trama de transmisión) o si el esclavo debe devolver un mensaje, es decir, responder (trama de respuesta). Un marco de transmisión podría requerir que el esclavo controle el actuador, como encender o apagar el motor del limpiaparabrisas. Con un marco de respuesta, el maestro puede solicitar al sensor de lluvia el valor actual de la humedad en el parabrisas. Este valor permite al maestro (la ECU) determinar a qué velocidad se debe controlar el motor del limpiaparabrisas. Los datos reales que se enviarán se colocan en los campos de Datos. Ésta podría ser, por ejemplo, la velocidad a la que se debe controlar el motor del limpiaparabrisas. Es posible que sean posibles varios campos de datos.
La imagen del alcance es con el motor del limpiaparabrisas apagado y en una situación en la que no se registra humedad en el parabrisas. Sin embargo, existe una comunicación continua entre el maestro y los esclavos.
La ECU en el motor del limpiaparabrisas reconoce un cambio en uno o más bits en esta señal de que es necesario encenderlo.
Fallo de comunicación con el motor del limpiaparabrisas:
Cuando el motor del limpiaparabrisas está desconectado, el maestro intenta comunicarse con el esclavo. Esto puede suceder cuando el motor tiene un problema de suministro de energía o cuando el cable del bus LIN está interrumpido. El maestro envía los campos Break, Sync e ID con un bit de respuesta, pero el motor del limpiaparabrisas no responde. En ese caso, el maestro almacenará un código de falla DTC relacionado con el problema de comunicación. Este código de error se indica con U (Red de usuario). También intentará continuamente comunicarse con el esclavo para reanudar la comunicación.
Para resolver esta falla, se debe verificar el cable del bus LIN del motor del limpiaparabrisas. Es posible que haya entrado humedad en el enchufe, provocando corrosión y provocando que se interrumpa la conexión entre el cable y el motor del limpiaparabrisas. Otra posibilidad es que el cable del bus LIN esté interrumpido en algún lugar del mazo de cables.
Interferencia debido a la resistencia de transición en el cable del bus LIN
El daño a un cable porque se ha atascado, se ha frotado contra algo o cuando alguien ha pinchado el cable con una sonda de medición, puede eventualmente provocar una resistencia de transición, lo que resulta en una pérdida de voltaje. Una pérdida de voltaje en un cable de alimentación de un consumidor asegura que el consumidor tenga menos voltaje para funcionar correctamente. En ese caso, la ubicación de la resistencia de transición se puede detectar con una medición V4.
Una resistencia de transición en un cable de bus LIN no provoca que caiga el voltaje recesivo. Sin embargo, tiene una gran influencia en la señal. Una resistencia de transición demasiado grande puede garantizar que la señal siga siendo visible en el osciloscopio, pero la calidad es demasiado pobre para una buena comunicación. En ese caso, los esclavos del bus LIN correspondiente ya no realizarán nada.
La imagen del osciloscopio sirve como ejemplo para las dos señales siguientes donde hay una resistencia de transición.
La segunda imagen de alcance es de una señal donde una resistencia de transición ha provocado un cambio en la señal. Los flancos ascendentes y descendentes de la imagen están más inclinados y tienen forma puntiaguda en la parte superior e inferior en lugar de estar aplanados.
Casi no queda nada de la señal de la imagen del tercer alcance. Esto implica una resistencia a la transición aún mayor. El campo de interrupción, el campo de sincronización y una serie de partes recesivas amplias de la señal se pueden reconocer, pero no se pueden utilizar.
Si la señal del osciloscopio tiene una formación de diente de sierra, puede haber una resistencia de transición, aunque el nivel de voltaje recesivo sea igual al voltaje de la batería. Tenga en cuenta que los flancos nunca están exactamente verticales, sino siempre ligeramente inclinados. Sin embargo, la diferencia en las señales muestra una clara desviación. Para encontrar la ubicación del cable dañado, en muchos casos será necesario verificar el mazo de cables entre el maestro y los múltiples esclavos. Merecen primera atención los lugares donde el mazo de cables se encuentra junto a las costuras de la carrocería o partes afiladas del tablero, o lugares donde se pueden encontrar rastros de trabajos de desmontaje/montaje de otras piezas. Reparar parte del cable donde el daño suele ser suficiente. También puede optar por desconectar el cable de bus LIN antiguo en todos los extremos del maestro y los esclavos e instalar un cable de bus LIN completamente nuevo.
Página relacionada:
