Soggetti:
- Generale degli autobus LIN
- Recessivo e dominante
- Frame di dati
- Frame di trasmissione e frame di risposta
- Comunicazione bus LIN del pulsante di riscaldamento del sedile
- Comunicazione bus LIN del motorino del tergicristallo
- Difetto di comunicazione con il motorino del tergicristallo
- Interferenza dovuta alla resistenza di transizione nel cavo del bus LIN
Generale autobus LIN:
Il bus LIN (questa è l'abbreviazione di Local Interconnect Network) non funziona come un bus CAN a due fili, ma con un filo tra due o più centraline. Il bus LIN ha un master e uno slave; il master invia un messaggio e lo slave lo riceve. Il master è in contatto con una delle altre reti, come ad esempio LA MAGGIOR PARTE degli autobus di de CAN bus.
Il maestro può a dispositivo di controllo oppure essere un semplice interruttore e lo schiavo a sensore, attuatore o dispositivo di controllo. Ciò potrebbe accadere, ad esempio, quando si controlla un compressore dell'aria condizionata o quando si aziona un motore per finestre. L'interruttore è il master e il motore della finestra è lo slave.
Alcune applicazioni in cui viene utilizzato il bus LIN per il controllo includono:
- Tetto scorrevole/inclinabile
- Regolazione dello specchio
- Motori per finestre
- Serrature delle porte
- Regolazione elettrica del sedile
L'immagine a destra mostra come è possibile utilizzare il bus LIN in una porta. Il master è collegato al gateway tramite il bus CAN (fili arancione e verde). Quattro schiavi sono legati al padrone; quello superiore per la regolazione dello specchio, sotto quello per l'elettronica della maniglia porta e sotto quello a sinistra per la serratura e a destra per il motorino del finestrino.
Rispetto al bus CAN, il bus LIN è semplice e lento. La velocità del bus LIN è di circa 1 fino a un massimo di 20 Kbit/s (rispetto al bus CAN con una velocità massima di 20 Mb/s). Ciò rende molto più economico sviluppare e produrre le parti. Poiché non è importante che i sistemi di cui sopra siano controllati tramite una rete molto veloce come il bus CAN, è sufficiente una rete lenta come il bus LIN. Inoltre, la lunghezza massima del cablaggio è di 40 metri e si possono collegare un massimo di 16 dispositivi di controllo (ovvero fino a 16 slave).
Il bus LIN è collegato a porta. Il gateway consente la comunicazione con altri tipi di reti, come il bus CAN o MOST.
Recessivo e dominante:
Il master invia un messaggio allo slave. Queste informazioni vengono trasmesse utilizzando tensioni di 0 volt o 12 volt. Il segnale del bus LIN può essere misurato con l'oscilloscopio.
Al punto 1 sul bus è presente una tensione di 13 volt. Al punto 2 il master inizia a inviare un messaggio. Il master mette il bus a terra (punto 3). Entro 0,1 millisecondi la linea sale nuovamente a 13 volt. Durante il tempo in cui il bus è collegato a terra, avviene il trasferimento delle informazioni.
Quando la tensione sul bus è uguale alla tensione della batteria, si dice recessiva. Durante la tensione recessiva non viene trasmessa alcuna informazione. Il bit recessivo è uno “0”.
Solo quando il bus viene cortocircuitato a massa si formerà un “1”. Questo è chiamato bit dominante. Nel segnale il bus diventa dominante e poi più volte recessivo. Anche il tempo in cui l'autobus è dominante o recessivo è diverso (una linea orizzontale è più larga dell'altra). Questa tensione variabile crea un segnale con uno e zero.
La quantità di uno e zero forma un segnale riconosciuto dallo slave. La combinazione 01101100010100 può significare: alzacristalli alzati. Con questo comando il relativo motore alza la finestra. Quando la finestra ha raggiunto la posizione più alta, il motore della finestra (lo slave) invierà un segnale al master che smetterà di controllare. In questo caso il bus LIN non diventa completamente recessivo, ma cambiano i byte di dati nel segnale.
Il bus LIN non diventa mai completamente recessivo durante l'uso dell'auto; c'è sempre comunicazione tra il master e gli slave. Se lo slave non comunica perché il filo del bus LIN è interrotto, oppure se lo slave ha un problema di alimentazione o di massa e non si riesce ad accendere, il master provvederà a memorizzare un codice di errore nell'unità di controllo.
Cornici della data:
Un segnale del bus LIN è costituito da una trama composta da diversi campi. Il segnale seguente mostra come è costruito un frame di dati.
- Campo Break (Break): Il campo Break viene utilizzato per attivare tutti gli slave collegati per ascoltare le parti successive del frame. Il breakfield è composto da un bit di start e da almeno 13 bit dominanti (nella parte dominante la tensione è 0 volt), seguiti da un bit recessivo. Il campo Break serve quindi come messaggio di inizio frame per tutti gli slave sul bus.
- Campo di sincronizzazione (Synch): a causa della mancanza di cristalli negli slave, il tempo di trasmissione deve essere determinato nuovamente per ogni messaggio. Misurando il tempo tra i fronti di salita e di discesa determinati, l'orologio principale viene sincronizzato e quindi viene determinata la velocità di trasmissione. La velocità di trasmissione interna viene ricalcolata per ciascun messaggio.
- Identificatore (ID): l'identificatore indica se il messaggio è un frame di trasmissione o un frame di risposta. I frame di trasmissione e di risposta sono descritti nella sezione successiva.
- Campi dati (Dati 1 e 2): contengono i byte di dati e contengono le informazioni che devono essere inviate (ad esempio il comando effettivo dal master allo slave o le informazioni del sensore dallo slave al master).
- Checksum (Check): Il checksum è un campo di controllo che verifica se tutti i dati sono stati ricevuti. I dati nel campo checksum vengono utilizzati per eseguire un calcolo che deve corrispondere ai dati ricevuti nei campi dati. Se l'esito è positivo il messaggio viene accettato. In caso di esito negativo viene eseguita la gestione degli errori. Verrà riprovato inizialmente.
- Interframe Space (IFS): il bus LIN viene reso recessivo per un certo numero di bit prima che venga inviato un nuovo messaggio. Dopo l'IFS, il master può inviare un nuovo messaggio.
Il bus è recessivo per un certo tempo tra i diversi campi. Questa volta è registrata nel protocollo. Questo è seguito dal campo Break del successivo messaggio inviato.
Frame di trasmissione e frame di risposta:
L'identificatore nel messaggio indica se si tratta di un frame di trasmissione o di un frame di risposta. Il frame di trasmissione viene inviato dal master (questo è chiamato TX-ID) e il frame di risposta viene inviato dallo slave (RX-ID). Entrambi i messaggi contengono i campi breakfield, synch e message ID generati dal master. A seconda che si tratti di un frame Tx o Rx, il messaggio viene completato dal master o dallo slave. I frame Tx e Rx vengono inviati alternativamente.
Comunicazione bus LIN del pulsante di riscaldamento del sedile:
Questa sezione fornisce un esempio di controllo del riscaldamento del sedile tramite bus LIN. Il pannello di controllo dell'aria condizionata contiene un pulsante per il riscaldamento del sedile. Sotto il pulsante sono presenti tre LED che indicano la posizione in cui si trova il riscaldamento del sedile. Premendo più volte il pulsante si modificherà l'impostazione del riscaldamento del sedile (la posizione 1 è la posizione più bassa e la posizione 3 è la posizione più alta). Nell'immagine sotto, tre LED si accendono per indicare l'impostazione più alta del riscaldamento del sedile. Questa sezione utilizza un diagramma per spiegare come comunicare tramite il bus LIN per controllare i LED quando viene azionato l'interruttore.
Sotto schema elettrico proviene dal riscaldamento del sedile. Il pannello di controllo dell'aria condizionata è anche l'unità di controllo G600. Gli interruttori e i LED del riscaldamento del sedile a sinistra e a destra sono visibili nel pannello di controllo. Le frecce accanto alle centraline indicano che la centralina è più grande di quanto indicato nello schema; la centrale prosegue in altri schemi.
Quando viene premuto un pulsante del riscaldamento del sedile sul pannello di comando, questo invia un segnale tramite il bus LIN alla centralina dell'elettronica comfort (G100).
La centralina G100 accenderà il riscaldamento del sedile fornendo alimentazione al pin 21 o 55 del connettore T45. La tensione viene regolata in base alla posizione dell'interruttore (bassa tensione in posizione 1, massima tensione in posizione 3). Accanto all'elemento riscaldante è visualizzato il simbolo di un sensore termico. Si tratta di un sensore NTC che invia la temperatura alla centralina e protegge così gli elementi riscaldanti del sedile dal surriscaldamento.
Quando si aziona l'interruttore, lo slave convertirà questa posizione fisica dell'interruttore in un valore bit. Dopo che il master ha inviato un frame di risposta, lo slave inserirà questo valore di bit nei byte di dati (vedere la modifica nel frame Dati 1 nell'immagine 2). Questo valore bit viene inoltrato fino al rilascio dell'interruttore. Quando il pulsante viene riportato nella posizione di riposo, il segnale tornerà al segnale originale (immagine 1).
Immagine 1: segnale con il pulsante in posizione di riposo nel frame di risposta:
Immagine 2: segnale con il pulsante premuto nel riquadro di risposta:
Dopo che il master ha ricevuto i valori dei bit dall'interruttore premuto, controlla il LED nell'interruttore inserendo un valore del bit nei byte di dati del frame di trasmissione. Anche in questo caso l'immagine della tensione cambia in Dati 1 o Dati 2 come nell'esempio sopra. Il LED rimane acceso finché il master non invia il comando che il LED deve essere spento.
Comunicazione bus LIN del motorino del tergicristallo:
Il motore del tergicristallo viene sempre più controllato tramite il bus LIN. Il funzionamento ed i vantaggi rispetto al sistema convenzionale sono descritti nella pagina motorino del tergicristallo. In questa pagina vengono esaminati i segnali e vengono mostrate le immagini dei telescopi dei malfunzionamenti che possono verificarsi.
Come descritto in precedenza, il bus LIN è costituito da un master e uno o più slave. Nello schema sopra, l'ECU (unità di controllo elettronico centrale) è il master, mentre l'RLS (sensore pioggia/luce) e l'RWM (motorino del tergicristallo) sono gli slave. L'immagine dell'oscilloscopio seguente mostra tre segnali posizionati uno dopo l'altro sul bus LIN.
I campi Break e Synch sono chiaramente visibili in ciascun segnale. Nei segnali successivi non è possibile determinare da cosa provengano o cosa venga inviato esattamente. Quello che sappiamo è che il master indica nel campo Identificazione a quale slave è destinato il messaggio. Nel campo ID viene inoltre indicato se lo slave deve ricevere il messaggio (transmit frame) o se lo slave deve restituire un messaggio, cioè rispondere (response frame). Un frame di trasmissione potrebbe richiedere allo slave di controllare l'attuatore, ad esempio l'accensione o lo spegnimento del motorino del tergicristallo. Con un frame Response il master può richiedere al sensore pioggia il valore attuale dell'umidità sul parabrezza. Questo valore consente al master (l'ECU) di determinare a quale velocità deve essere controllato il motorino del tergicristallo. I dati effettivi da inviare vengono inseriti nei campi Dati. Potrebbe trattarsi, ad esempio, della velocità con cui controllare il motorino del tergicristallo. Potrebbero essere possibili più campi dati.
L'immagine ripresa è con il motorino del tergicristallo spento e in una situazione in cui sul parabrezza non si registra umidità. Tuttavia tra il master e gli slave avviene una comunicazione continua.
L'ECU nel motorino del tergicristallo riconosce un cambiamento in uno o più bit in questo segnale che deve essere acceso.
Difetto di comunicazione con il motorino del tergicristallo:
Quando il motorino del tergicristallo è scollegato, il master tenta di raggiungere lo slave. Ciò può verificarsi quando il motore ha un problema di alimentazione o quando il filo del bus LIN è interrotto. Il master invia i campi Break, Sync e ID con un bit di risposta, ma il motorino del tergicristallo non risponde. In tal caso, il master memorizzerà un codice di errore DTC relativo al problema di comunicazione. Tale codice di errore è indicato da U (Rete Utente). Tenterà inoltre continuamente di raggiungere lo slave per riprendere la comunicazione.
Per risolvere questo guasto è necessario controllare il cavo del bus LIN del motorino del tergicristallo. L'umidità potrebbe essere entrata nella spina, causando corrosione e causando l'interruzione del collegamento tra il cavo e il motorino del tergicristallo. Un'altra possibilità è che il filo del bus LIN sia interrotto in qualche punto del cablaggio.
Interferenza dovuta alla resistenza di transizione nel cavo del bus LIN
Il danneggiamento di un cavo perché è rimasto incastrato, ha sfregato contro qualcosa o qualcuno ha colpito il cavo con una sonda di misurazione, può eventualmente portare ad una resistenza di transizione, con conseguente perdita di tensione. Una perdita di tensione in un cavo di alimentazione di un consumatore garantisce che il consumatore abbia meno tensione per funzionare correttamente. In tal caso, la posizione della resistenza di transizione può essere rilevata con una misurazione V4.
Un resistore di transizione in un filo del bus LIN non provoca una caduta della tensione recessiva. Tuttavia, ha una grande influenza sul segnale. Una resistenza di transizione troppo grande può garantire che il segnale sia ancora visibile sull'oscilloscopio, ma la qualità è troppo scarsa per una buona comunicazione. In questo caso gli slave sul relativo bus LIN non eseguiranno più nulla.
L'immagine dell'oscilloscopio serve da esempio per i due segnali seguenti in cui è presente una resistenza di transizione.
La seconda immagine dell'oscilloscopio riguarda un segnale in cui una resistenza di transizione ha causato un cambiamento nel segnale. I fianchi ascendenti e discendenti nell'immagine sono più inclinati e hanno una forma appuntita in alto e in basso invece di essere appiattiti.
Non è rimasto quasi nulla del segnale della terza immagine dell'oscilloscopio. Ciò comporta una resistenza di transizione ancora più elevata. Il campo di rottura, il campo di sincronizzazione e una serie di ampie parti recessive nel segnale sono riconoscibili, ma sono inutilizzabili.
Se il segnale dell'oscilloscopio ha una formazione a dente di sega, potrebbe esserci una resistenza di transizione, anche se il livello di tensione recessiva è uguale alla tensione della batteria. Tieni presente che i fianchi non sono mai esattamente verticali, ma sempre leggermente inclinati. Tuttavia, la differenza nei segnali mostra una chiara deviazione. Per individuare la posizione del filo danneggiato, in molti casi sarà necessario controllare il cablaggio tra il master e i vari slave. Meritano la massima attenzione i luoghi in cui il cablaggio si trova in prossimità di giunture della carrozzeria o di parti taglienti del cruscotto, oppure in luoghi in cui si possono trovare tracce di lavori di smontaggio/montaggio di altre parti. Riparare parte del cavo dove il danno è spesso sufficiente. Puoi anche scegliere di scollegare il vecchio cavo del bus LIN su tutte le estremità sul master e sugli slave e installare un cavo del bus LIN completamente nuovo.
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