LINバス

科目：

LINバス一般
劣性と優性
データフレーム
送信フレームと応答フレーム
シートヒーターボタンのLINバス通信
ワイパーモーターのLINバス通信
ワイパーモーターとの通信障害
LINバスワイヤの遷移抵抗による干渉

LINバス一般:
LIN バス (Local Interconnect Network の略称) は、XNUMX 本のワイヤを備えた CAN バスのように機能せず、XNUMX つ以上のコントロールユニット間を XNUMX 本のワイヤで接続します。 LIN バスにはマスターとスレーブがあります。マスターがメッセージを送信し、スレーブがそれを受信します。マスターは、他のネットワークのいずれかと接続しています。モストバスまたは CANバス.

マスターができることは、制御装置または単純なスイッチとスレーブセンサー、アクチュエータまたは制御装置。これは、たとえば、エアコンのコンプレッサーを制御するときや、ウィンドウモーターを動作させるときなどです。スイッチがマスター、ウィンドウモーターがスレーブです。

LIN バスが制御に使用されるアプリケーションには、次のようなものがあります。

スライディング/チルトルーフ
ミラー調整
ウィンドウモーター
ドアロック
電動シート調整

右の図は、ドア内で LIN バスを使用する方法を示しています。マスターは CAN バス (オレンジと緑のワイヤ) を介してゲートウェイに接続されます。 XNUMX つのスレーブがマスターにリンクされています。上部はミラー調整用、その下はドアハンドル電子機器用、その下の左側はロック用、右側はウィンドウモーター用です。

CAN バスと比較すると、LIN バスはシンプルで低速です。 LIN バスの速度は、約 1 ～最大 20 Kbit/s です (CAN バスの最大速度 20 Mb/s と比較)。これにより、部品の開発と製造が大幅に安くなります。上記のシステムが CAN バスなどの非常に高速なネットワークを介して制御されることは重要ではないため、LIN バスなどの低速ネットワークで十分です。さらに、ケーブル配線の最大長は 40 メートルで、最大 16 台の制御デバイス (つまり最大 16 台のスレーブ) を接続できます。

LINバスは、ゲートウェイ。ゲートウェイにより、CAN バスや MOST バスなどの他のタイプのネットワークとの通信が可能になります。

劣性と優性:
マスターはスレーブにメッセージを送信します。この情報は、0 ボルトまたは 12 ボルトの電圧を使用して送信されます。 LIN バス信号はオシロスコープで測定できます。

ポイント 1 では、バスの電圧は 13 ボルトです。ポイント 2 で、マスターはメッセージの送信を開始します。マスターはバスをグランドに切り替えます (ポイント 3)。 0,1 ミリ秒以内に、ラインは再び 13 ボルトまで上昇します。バスが地面に接続されている間、情報の転送が行われます。

バスの電圧がバッテリー電圧と等しい場合、それは劣性と呼ばれます。劣性緊張の間、情報は伝達されません。リセシブビットは「0」です。
バスがグランドに短絡した場合にのみ「1」が形成されます。これをドミナントビットと呼びます。信号では、バスがドミナントになり、その後数回リセッシブになります。バスがドミナントまたはリセッシブになる時間も異なります (一方の水平線が他方の水平線より幅が広くなります)。この変化する電圧により、XNUMX と XNUMX の信号が生成されます。

01101100010100 と XNUMX の数によって、スレーブによって認識される信号が形成されます。 XNUMX の組み合わせは、ウィンドウモーターが作動していることを意味します。このコマンドにより、関連するウィンドウモーターがウィンドウを上げます。ウィンドウが最高位置に達すると、ウィンドウモーター (スレーブ) は制御を停止する信号をマスターに送信します。この場合、LIN バスは完全にリセッシブにはなりませんが、信号内のデータバイトは変化します。

LIN バスは、自動車の使用中に完全にリセッシブになることはありません。マスターとスレーブの間では常に通信が行われます。 LIN バスワイヤが遮断されたためにスレーブが通信できない場合、またはスレーブに電源またはアースの問題が発生してスイッチをオンにできない場合、マスターはエラーコードがコントロールユニットに保存されていることを確認します。

日付フレーム:
LIN バス信号は、さまざまなフィールドで構成されるフレームで構成されます。以下の信号は、データフレームがどのように構築されるかを示しています。

ブレークフィールド (Break): ブレークフィールドは、接続されているすべてのスレーブをアクティブにしてフレームの次の部分をリッスンするために使用されます。ブレークフィールドは、スタートビットと少なくとも 13 のドミナントビット (ドミナント部分の電圧は 0 ボルト) で構成され、その後にリセッシブビットが続きます。したがって、Break フィールドは、バス上のすべてのスレーブに対するフレーム開始メッセージとして機能します。
同期フィールド (Synch): スレーブでクリスタルが欠落しているため、メッセージごとに送信時間を再度決定する必要があります。決定された立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの間の時間を測定することにより、マスタークロックが同期され、伝送速度が決定されます。内部ボーレートはメッセージごとに再計算されます。
識別子 (ID): 識別子は、メッセージが送信フレームであるか応答フレームであるかを示します。送信フレームと応答フレームについては、次のセクションで説明します。
データフィールド (データ 1 および 2): データバイトと、送信する必要がある情報 (たとえば、マスターからスレーブへの実際のコマンド、またはスレーブからマスターへのセンサー情報) が含まれます。
チェックサム (Check): チェックサムは、すべてのデータが受信されたかどうかを確認する制御フィールドです。チェックサムフィールドのデータは、データフィールドで受信したデータに対応する必要がある計算を実行するために使用されます。結果が肯定的であれば、メッセージは受け入れられます。否定的な結果が発生した場合は、エラー処理が実行されます。最初は再試行されます。
フレーム間スペース (IFS): LIN バスは、新しいメッセージが送信される前に、いくつかのビットの間リセッシブになります。 IFS の後、マスターは新しいメッセージを送信できます。

バスは、異なるフィールド間で一定時間劣性になります。この時間はプロトコルに記録されます。この後に、次に送信されるメッセージの Break フィールドが続きます。

送信フレームと応答フレーム：
メッセージ内の識別子は、それが送信フレームであるか応答フレームであるかを示します。送信フレームはマスター (TX-ID と呼ばれます) によって送信され、応答フレームはスレーブ (RX-ID) によって送信されます。どちらのメッセージにも、マスターによって生成されたブレークフィールド、同期、およびメッセージ ID フィールドが含まれています。それが Tx フレームであるか Rx フレームであるかに応じて、メッセージはマスターまたはスレーブによって完成されます。 Tx フレームと Rx フレームは交互に送信されます。

シートヒーターボタンのLINバス通信：
このセクションでは、LIN バス経由でシートヒーターを制御する例を示します。エアコンのコントロールパネルにはシートヒーターのボタンがあります。ボタンの下に 1 つの LED があり、シートヒーターがどの位置にあるかを示します。ボタンを数回押すと、シートヒーターの設定が変更されます（ポジション3が最も低く、ポジションXNUMXが最も高い）。下の画像では、シートヒーターの最高設定を示すために XNUMX つの LED が点灯しています。このセクションでは、スイッチ操作時に LIN バスを介して通信して LED を制御する方法を図を使用して説明します。

下に電気図シートヒーターからです。エアコンのコントロールパネルもG600コントロールユニットです。左右のシートヒーターのスイッチとLEDがコントロールパネルに表示されます。コントロールユニットの横にある矢印は、コントロールユニットが図に示されているものよりも大きいことを示しています。制御ユニットは他のスキームを継続します。

コントロールパネルのシートヒーターボタンが押されると、LIN バスを介して信号がコンフォートエレクトロニクスコントロールユニット (G100) に送信されます。
コントロールユニット G100 は、コネクタ T21 のピン 55 または 45 に電力を供給することにより、シートヒーターのスイッチをオンにします。電圧はスイッチの位置に調整されます (位置 1 で低電圧、位置 3 で最大電圧)。発熱体の横に温度センサーのシンボルが表示されます。これは温度をコントロールユニットに送信し、シートの発熱体を過熱から保護する NTC センサーです。

スイッチを操作すると、スレーブはスイッチのこの物理位置をビット値に変換します。マスターが応答フレームを送信した後、スレーブはこのビット値をデータバイトに配置します (画像 1 のデータ 2 フレームの変更を参照)。このビット値は、スイッチが解放されるまで転送されます。ボタンを静止位置に戻すと、信号は元の信号に戻ります (画像 1)。

画像 1: 応答フレームでボタンが静止位置にある信号:

画像 2: 応答フレームでボタンが押された信号:

マスターは、押されたスイッチからビット値を受信した後、送信フレームのデータバイトにビット値を配置することでスイッチの LED を制御します。この場合も上記例と同様に電圧イメージはData 1またはData 2に変化します。 LED は、マスターが LED をオフにする必要があるコマンドを送信するまでオンのままです。

ワイパーモーターのLINバス通信：
フロントガラスのワイパーモーターは、LIN バス経由で制御されることが増えています。従来システムと比較した操作性やメリットはこちらのページで説明していますフロントガラスワイパーモーター。このページでは、信号が検査され、発生する可能性のある誤動作のスコープ画像が表示されます。

前述したように、LIN バスは XNUMX つのマスターと XNUMX つ以上のスレーブで構成されます。上図では、ECU (中央電子制御ユニット) がマスター、RLS (雨/光センサー) と RWM (ワイパーモーター) がスレーブです。以下のスコープ画像は、LIN バス上に順番に配置された XNUMX つの信号を示しています。

各信号には、Break フィールドと Synch フィールドがはっきりと表示されます。後続の信号では、その信号が何からのものなのか、正確に何が送信されているのかを判断することは不可能です。私たちが知っていることは、マスターがメッセージがどのスレーブに向けられたものであるかを識別フィールドで示しているということです。 ID フィールドは、スレーブがメッセージを受信する必要があるか (送信フレーム)、またはスレーブがメッセージを送り返す必要があるか、つまり応答する必要があるか (応答フレーム) も示します。送信フレームでは、ワイパーモーターのオン/オフの切り替えなど、スレーブがアクチュエーターを制御する必要がある場合があります。レスポンスフレームを使用すると、マスターはレインセンサーからフロントガラス上の水分の現在値を要求できます。この値により、マスター (ECU) はワイパーモーターをどの速度で制御するかを決定できます。送信される実際のデータは、データフィールドに配置されます。これは、たとえば、フロントガラスのワイパーモーターを制御する速度になります。複数のデータフィールドが可能である場合があります。

スコープ画像は、フロントガラスのワイパーモーターがオフになっており、フロントガラスに水分が記録されていない状況です。それにもかかわらず、マスターとスレーブの間では継続的な通信が行われます。

フロントガラスワイパーモーターの ECU は、この信号内の XNUMX つ以上のビットの変化を認識し、スイッチをオンにする必要があることを示します。

ワイパーモーターとの通信障害:
ワイパーモーターが切断されると、マスターはスレーブに到達しようとします。これは、モーターに電源の問題がある場合、または LIN バスワイヤが遮断されている場合に発生する可能性があります。マスターは応答ビットを含む Break、Sync、および ID フィールドを送信しますが、ワイパーモーターは応答しません。その場合、マスターは通信の問題に関連する DTC 障害コードを保存します。このようなエラーコードは U (User Network) で示されます。また、通信を再開するためにスレーブに到達しようと継続的に試行します。

この障害を解決するには、ワイパーモーターの LIN バスワイヤをチェックする必要があります。プラグ内に水分が侵入して腐食が発生し、ワイヤとワイパーモーター間の接続が遮断される可能性があります。もう XNUMX つの可能性は、LIN バスワイヤがワイヤリングハーネスのどこかで中断されていることです。

LINバスワイヤの遷移抵抗による干渉
ワイヤーが引っかかったり、何かに擦られたり、測定プローブでワイヤーを突かれたりしたことによりワイヤーが損傷すると、最終的には遷移抵抗が発生し、電圧損失が発生する可能性があります。消費者の電源配線で電圧損失が発生すると、消費者が適切に機能するための電圧が低下します。その場合、遷移抵抗の位置は V4 測定で検出できます。

LIN バスワイヤの遷移抵抗によってリセッシブ電圧が低下することはありません。ただし、信号には大きな影響を与えます。遷移抵抗が大きすぎると、信号がオシロスコープで確実に表示されますが、品質が低下して良好な通信ができなくなります。その場合、関連する LIN バス上のスレーブは何も実行しなくなります。
スコープ画像は、遷移抵抗がある次の XNUMX つの信号の例として機能します。

XNUMX 番目のスコープ画像は、遷移抵抗によって信号に変化が生じた信号です。画像の立ち上がりと立ち下がりの側面は、平らではなく、より傾斜しており、上部と下部が尖った形状になっています。

XNUMX 番目のスコープ画像からの信号はほとんど何も残っていません。これにはさらに高い遷移抵抗が伴います。信号内のブレークフィールド、同期フィールド、および多数のブロードリセッシブ部分は認識できますが、使用できません。

スコープ信号が鋸歯状になっている場合、劣性電圧レベルがバッテリー電圧と同じであっても、遷移抵抗が存在する可能性があります。側面は決して完全に垂直ではなく、常にわずかに傾斜していることに注意してください。ただし、信号の差は明らかな偏差を示しています。損傷したワイヤの位置を見つけるには、多くの場合、マスターと複数のスレーブの間のワイヤーハーネスをチェックする必要があります。ワイヤーハーネスが車体の継ぎ目やダッシュボードの鋭利な部分に隣接している場合、または他の部品の分解・組立作業の痕跡が見られる場合には、まず注意が必要です。多くの場合、損傷したワイヤの一部を修復するだけで十分です。マスターとスレーブの両端で古い LIN バスワイヤを切断し、完全に新しい LIN バスワイヤを取り付けることも選択できます。