Tárgyak:
- LIN busz általános
- Recesszív és domináns
- Adatkeretek
- Átviteli keret és válaszkeret
- Az ülésfűtés gomb LIN busz kommunikációja
- Az ablaktörlő motor LIN busz kommunikációja
- Hiba az ablaktörlő motorral való kommunikációban
- Interferencia a LIN busz vezetékében lévő átmeneti ellenállás miatt
LIN busz általános:
A LIN busz (ez a Local Interconnect Network rövidítése) nem úgy működik, mint egy két vezetékes CAN busz, hanem egy vezetékkel két vagy több vezérlőegység között. A LIN buszon van egy master és egy slave; a mester üzenetet küld, a slave pedig fogadja. A mester kapcsolatban áll az egyik másik hálózattal, például a LEGTÖBB busz vagy a CAN-busz.
A mester tud a vezérlő eszköz vagy egy egyszerű kapcsoló és a slave a érzékelő, működtető vagy vezérlőeszköz. Ez történhet például a légkondicionáló kompresszorának vezérlésekor vagy az ablakmotor működtetésekor. A kapcsoló a master, az ablakmotor pedig a slave.
Néhány olyan alkalmazás, ahol LIN buszt használnak a vezérléshez:
- Toló/billenőtető
- Tükör beállítás
- Ablakmotorok
- Ajtózár
- Elektromos ülésállítás
A jobb oldali képen látható, hogyan használható a LIN busz ajtóban. A master a CAN buszon keresztül csatlakozik az átjáróhoz (narancssárga és zöld vezetékek). Négy rabszolga kapcsolódik a mesterhez; a felső a tükörállítás, alatta az ajtókilincs elektronika, alatta pedig a bal oldali a zár, a jobb oldalon pedig az ablakmotor.
A CAN buszhoz képest a LIN busz egyszerű és lassú. A LIN busz sebessége hozzávetőlegesen 1-től maximum 20 Kbit/s-ig terjed (szemben a 20 Mb/s maximális sebességű CAN-busszal). Ez sokkal olcsóbbá teszi az alkatrészek fejlesztését és gyártását. Mivel a fenti rendszerek esetében nem fontos, hogy nagyon gyors hálózaton, például CAN-buszon keresztül vezéreljék őket, elegendő egy lassú hálózat, például a LIN-busz. Továbbá a kábelezés maximális hossza 40 méter, és maximum 16 vezérlőeszköz (azaz akár 16 slave) csatlakoztatható.
A LIN busz csatlakozik a gateway. Az átjáró lehetővé teszi a kommunikációt más típusú hálózatokkal, például a CAN vagy a MOST busszal.
Recesszív és domináns:
A master üzenetet küld a slave-nek. Ezt az információt 0 voltos vagy 12 voltos feszültséggel továbbítják. A LIN busz jele az oszcilloszkóppal mérhető.
Az 1. pontban 13 V feszültség van a buszon. A 2. pontban a mester üzenetet kezd küldeni. A mester a buszt földre kapcsolja (3. pont). 0,1 milliszekundumon belül a vonal ismét 13 voltra emelkedik. Amíg a busz földelve van, információátvitel történik.
Ha a buszon lévő feszültség megegyezik az akkumulátor feszültségével, recesszívnek nevezzük. A recesszív feszültség alatt semmilyen információ nem kerül továbbításra. A recesszív bit egy „0”.
Csak ha a buszt testzárlatosan zárjuk, akkor „1” képződik. Ezt domináns bitnek nevezik. A jelben a busz dominánssá, majd többször recesszívvé válik. A busz domináns vagy recesszív ideje is különbözik (az egyik vízszintes vonal szélesebb, mint a másik). Ez a változó feszültség egyesekkel és nullákkal jelet hoz létre.
Az egyesek és nullák száma jelet képez, amelyet a slave felismer. A 01101100010100 kombináció jelentheti: ablakmotor felfelé. A megfelelő ablakmotor ezzel a paranccsal felemeli az ablakot. Amikor az ablak elérte a legmagasabb pozíciót, az ablakmotor (a slave) jelet küld a masternek, hogy leállítja a vezérlést. Ebben az esetben a LIN busz nem válik teljesen recesszívvé, de a jel adatbájtjai megváltoznak.
A LIN busz soha nem válik teljesen recesszívvé az autóhasználat során; mindig van kommunikáció a mester és a szolgák között. Ha a slave nem kommunikál, mert a LIN busz vezeték megszakadt, vagy ha a slave tápellátási vagy földelési problémája van, és nem lehet bekapcsolni, a master gondoskodik arról, hogy a vezérlőegységben eltároljon egy hibakódot.
Dátumkeretek:
A LIN busz jel egy keretből áll, amely különböző mezőkből áll. Az alábbi jel megmutatja, hogyan épül fel egy adatkeret.
- Break field (Break): A Break mező az összes csatlakoztatott slave aktiválására szolgál, hogy meghallgathassa a keret következő részeit. A törésmező egy startbitből és legalább 13 domináns bitből áll (a domináns részben a feszültség 0 volt), majd egy recesszív bitből áll. A Break mező ezért keretkezdési üzenetként szolgál a buszon lévő összes slave számára.
- Szinkronizációs mező (Synch): a slave-ekben hiányzó kristályok miatt minden üzenetnél újra meg kell határozni az átviteli időt. A meghatározott felfutó és lefutó élek közötti idő mérésével a mester órajel szinkronizálásra kerül, így az átviteli sebesség is meghatározásra kerül. A belső adatátviteli sebességet minden egyes üzenetnél újraszámítja.
- Azonosító (ID): az azonosító jelzi, hogy az üzenet átviteli keret vagy válaszkeret. Az adási és válaszkereteket a következő részben ismertetjük.
- Adatmezők (1. és 2. adat): az adatbájtokat és a küldendő információkat tartalmazzák (például az aktuális parancsot a mestertől a szolgának, vagy az érzékelő információit a szolgától a masterhez).
- Ellenőrzőösszeg (Check): Az ellenőrző összeg egy vezérlőmező, amely ellenőrzi, hogy minden adat megérkezett-e. Az ellenőrző összeg mezőben lévő adatokkal olyan számítást hajtanak végre, amelynek meg kell felelnie az adatmezőkben kapott adatoknak. Ha az eredmény pozitív, az üzenetet elfogadják. Negatív eredmény esetén hibakezelésre kerül sor. Először újra megpróbálják.
- Interframe Space (IFS): a LIN busz recesszívvé válik néhány bitre, mielőtt új üzenetet küldene. Az IFS után a mester új üzenetet küldhet.
A busz egy bizonyos ideig recesszív a különböző mezők között. Ezt az időt a jegyzőkönyv rögzíti. Ezt követi a következő elküldött üzenet Break mezője.
Átviteli keret és válaszkeret:
Az üzenetben szereplő azonosító jelzi, hogy adási keretről vagy válaszkeretről van-e szó. Az átviteli keretet a master küldi (ezt TX-ID-nek hívják), a válaszkeretet pedig a slave (RX-ID). Mindkét üzenet tartalmazza a mester által generált törésmezőt, szinkronizálást és üzenetazonosító mezőt. Attól függően, hogy Tx vagy Rx keretről van szó, az üzenetet a master vagy a slave fejezi be. A Tx és Rx kereteket felváltva küldi el.
Az ülésfűtés gomb LIN busz kommunikációja:
Ez a rész példát mutat be az ülésfűtés LIN buszon keresztüli szabályozására. A légkondicionáló kezelőpaneljén található az ülésfűtés gombja. A gomb alatt három LED található, amelyek jelzik, hogy az ülésfűtés melyik pozícióban van. A gomb többszöri megnyomása megváltoztatja az ülésfűtés beállítását (az 1-es pozíció a legalacsonyabb, a 3-as pedig a legmagasabb pozíció). Az alábbi képen három LED világít, jelezve az ülésfűtés legmagasabb fokozatát. Ez a rész egy diagramon bemutatja, hogyan kommunikáljon a LIN buszon keresztül a LED-ek vezérléséhez, amikor a kapcsoló működik.
Lent elektromos diagram az ülésfűtéstől származik. A légkondicionáló vezérlőpultja egyben a G600 vezérlőegység is. Az ülésfűtés bal és jobb oldali kapcsolói és LED-ei a kezelőpanelen láthatók. A vezérlőegységek melletti nyilak azt jelzik, hogy a vezérlőegység nagyobb, mint az ábrán látható; a vezérlőegység más sémákban folytatódik.
A kezelőpanelen található ülésfűtés gomb megnyomásakor a LIN buszon keresztül jelet küld a komfortelektronikai vezérlőegységnek (G100).
A G100 vezérlőegység bekapcsolja az ülésfűtést a T21 csatlakozó 55-es vagy 45-ös érintkezőjének tápellátásával. A feszültséget a kapcsoló helyzetéhez kell beállítani (alacsony feszültség az 1-es helyzetben, maximális feszültség a 3-as helyzetben). A fűtőelem mellett egy hőérzékelő szimbólum látható. Ez egy NTC érzékelő, amely a hőmérsékletet küldi a vezérlőegységnek, és így megvédi az ülésfűtőelemeket a túlmelegedéstől.
A kapcsoló működtetésekor a slave ezt a kapcsoló fizikai helyzetét bitértékké alakítja át. Miután a mester válaszkeretet küld, a slave ezt a bitértéket helyezi el az adatbájtokban (lásd az 1. adat keret változását a 2. képen). Ezt a bitértéket a rendszer a kapcsoló elengedéséig továbbítja. Amikor a gomb visszakerül a nyugalmi helyzetébe, a jel visszavált az eredeti jelre (1. kép).
1. kép: jelzés a gomb nyugalmi helyzetében a válaszkeretben:
2. kép: jel a válaszkeretben lévő gomb megnyomásával:
Miután a master megkapta a bitértékeket a lenyomott kapcsolóról, a kapcsolóban lévő LED-et úgy vezérli, hogy bitértéket helyez el az átviteli keret adatbájtjaiban. Ebben az esetben is a feszültségkép Data 1-re vagy Data 2-re változik, mint a fenti példában. A LED mindaddig égve marad, amíg a master parancsot nem küld, hogy a LED-et ki kell kapcsolni.
Az ablaktörlő motor LIN busz kommunikációja:
Az ablaktörlő motorját egyre inkább a LIN buszon keresztül vezérlik. A működés és a hagyományos rendszerhez képest előnyei a oldalon találhatók ablaktörlő motor. Ezen az oldalon a jeleket megvizsgáljuk, és az esetlegesen előforduló meghibásodásokról szkópképek jelennek meg.
A korábban leírtak szerint a LIN busz egy masterből és egy vagy több slave-ből áll. A fenti ábrán az ECU (központi elektronikai vezérlőegység) a mester, az RLS (eső/fényérzékelő) és az RWM (törlőmotor) pedig a szolga. Az alábbi képen három jel látható egymás után a LIN buszon.
A Break és Synch mezők jól láthatóak minden jelben. A következő jelekben lehetetlen meghatározni, hogy mitől származnak, vagy mit küldenek pontosan. Azt tudjuk, hogy a master az Identification mezőben jelzi, hogy az üzenet melyik szolgának szól. Az ID mező azt is jelzi, hogy a slave-nek kell-e kapnia az üzenetet (Transmit frame), vagy a slave-nek kell-e visszaküldenie az üzenetet, azaz válaszolnia (Response frame). Az átviteli keret megkövetelheti, hogy a slave vezérelje a működtetőt, például be- vagy kikapcsolja az ablaktörlő motorját. Response kerettel a mester lekérheti az esőérzékelőtől a szélvédőn lévő nedvesség aktuális értékét. Ez az érték lehetővé teszi a mester (az ECU) számára annak meghatározását, hogy az ablaktörlő motorját milyen sebességgel kell vezérelni. A tényleges küldendő adatok az Adatmezőkbe kerülnek. Ez lehet például az a sebesség, amellyel az ablaktörlő motorját vezérelni kell. Több adatmező is lehetséges.
A szkóp kép kikapcsolt ablaktörlő motorral és olyan helyzetben van, amikor nem regisztrálódik nedvesség a szélvédőn. Ennek ellenére folyamatos kommunikáció megy végbe a master és a slave között.
Az ablaktörlő motorban lévő ECU felismeri egy vagy több bit változását ebben a jelben, hogy be kell kapcsolni.
Hiba az ablaktörlő motorral való kommunikációban:
Amikor az ablaktörlő motort leválasztják, a master megpróbálja elérni a slave-t. Ez akkor fordulhat elő, ha a motor tápellátási problémája van, vagy ha a LIN busz vezetéke megszakad. A master elküldi a Break, Sync és ID mezőket egy Response bittel, de az ablaktörlő motor nem válaszol. Ebben az esetben a master a kommunikációs problémához kapcsolódó DTC hibakódot tárol. Az ilyen hibakódot U (User Network) jelzi. Folyamatosan megpróbálja elérni a slave-t a kommunikáció folytatásához.
A hiba elhárításához ellenőrizni kell az ablaktörlő motor LIN busz vezetékét. Nedvesség kerülhetett a dugóba, ami korróziót okozhat, aminek következtében a vezeték és az ablaktörlő motorja közötti kapcsolat megszakadt. Egy másik lehetőség, hogy a LIN busz vezetéke megszakad valahol a kábelkötegben.
Interferencia a LIN busz vezetékében lévő átmeneti ellenállás miatt
A vezeték sérülése, amiatt, hogy elakadt, hozzádörzsölődött valamihez, vagy ha valaki megbökte a vezetéket egy mérőszondával, átmeneti ellenálláshoz vezethet, ami feszültségvesztéssel jár. A fogyasztó tápvezetékében fellépő feszültségvesztés biztosítja, hogy a fogyasztónak kevesebb feszültsége legyen a megfelelő működéshez. Ebben az esetben az átmeneti ellenállás helye V4 méréssel kimutatható.
A LIN busz vezetékében lévő átmeneti ellenállás nem okozza a recesszív feszültség csökkenését. Ennek azonban jelentős hatása van a jelre. A túl nagy átmeneti ellenállás biztosíthatja, hogy a jel továbbra is látható legyen az oszcilloszkópon, de a minőség túl gyenge a jó kommunikációhoz. Ebben az esetben a megfelelő LIN-buszon lévő slave-ek többé semmit sem hajtanak végre.
A szkóp képe példaként szolgál a következő két jelhez, ahol átmeneti ellenállás van.
A második szkóp kép egy olyan jelről készült, ahol egy átmeneti ellenállás változást okozott a jelben. A képen látható emelkedő és süllyedő oldalak ferdebbek, felül és alul pedig hegyes formájúak, ahelyett, hogy laposak lennének.
A harmadik szkópkép jeléből szinte semmi nem maradt. Ez még nagyobb átmeneti ellenállással jár. A törésmező, a szinkronizációs mező és számos széles recesszív rész a jelben felismerhető, de használhatatlanok.
Ha a szkóp jele fűrészfog alakú, akkor előfordulhat átmeneti ellenállás, még akkor is, ha a recesszív feszültség szintje megegyezik az akkumulátor feszültségével. Ne feledje, hogy az oldalak soha nem teljesen függőlegesek, hanem mindig kissé ferdeek. A jelek különbsége azonban egyértelmű eltérést mutat. A sérült vezeték helyének megtalálásához sok esetben ellenőrizni kell a master és a több slave közötti kábelköteget. Elsődleges figyelmet érdemel, ha a kábelköteg a karosszéria vagy a műszerfal éles részei mellett található, vagy ahol más alkatrészek szét-/összeszerelési munkáinak nyomai láthatók. A vezeték azon részének javítása, ahol a sérülés gyakran elegendő. Dönthet úgy is, hogy a régi LIN busz vezetéket minden végén leválasztja a mesternél és a slaveeknél, és egy teljesen új LIN busz vezetéket telepít.
Kapcsolódó oldal:
