Przedmioty:
- Generał autobusu LIN
- Recesywny i dominujący
- Ramki danych
- Ramka transmisji i ramka odpowiedzi
- Komunikacja magistrali LIN przycisku ogrzewania siedzenia
- Komunikacja magistrali LIN silnika wycieraczek
- Błąd komunikacji z silnikiem wycieraczek
- Zakłócenia spowodowane rezystancją przejściową w przewodzie magistrali LIN
Informacje ogólne dotyczące autobusu LIN:
Magistrala LIN (jest to skrót od Local Interconnect Network) nie działa jak magistrala CAN z dwoma przewodami, ale z jednym przewodem pomiędzy dwiema lub większą liczbą jednostek sterujących. Magistrala LIN ma mastera i slave'a; master wysyła wiadomość, a slave ją odbiera. Master jest w kontakcie z jedną z pozostałych sieci, np NAJBARDZIEJ autobus lub Magistrala CAN.
Mistrz może a urządzenie sterujące lub bądź prostym przełącznikiem i urządzeniem podrzędnym a czujnik, siłownik lub urządzenie sterujące. Może to mieć miejsce na przykład podczas sterowania sprężarką klimatyzacji lub obsługi silnika szyby. Przełącznik jest urządzeniem nadrzędnym, a silnik szyby jest urządzeniem podrzędnym.
Niektóre aplikacje, w których do sterowania wykorzystywana jest magistrala LIN, obejmują:
- Dach przesuwno-uchylny
- Regulacja lusterka
- Silniki okienne
- Kłódki
- Elektryczna regulacja foteli
Zdjęcie po prawej stronie pokazuje, w jaki sposób można zastosować magistralę LIN w drzwiach. Master jest podłączony do bramki poprzez magistralę CAN (przewody pomarańczowy i zielony). Z mistrzem połączonych jest czterech niewolników; górny do regulacji lusterek, niżej do elektroniki klamki drzwi, dolny po lewej do zamka i po prawej do silniczka szyby.
W porównaniu do magistrali CAN, magistrala LIN jest prosta i powolna. Szybkość magistrali LIN wynosi w przybliżeniu od 1 do maksymalnie 20 Kbit/s (w porównaniu do magistrali CAN o maksymalnej prędkości 20 Mb/s). Dzięki temu opracowywanie i produkcja części jest znacznie tańsza. Ponieważ nie jest istotne, aby powyższe systemy były sterowane przez bardzo szybką sieć, np. magistralę CAN, wystarczy wolna sieć, np. magistrala LIN. Ponadto maksymalna długość okablowania wynosi 40 metrów i można podłączyć maksymalnie 16 urządzeń sterujących (tj. do 16 urządzeń podrzędnych).
Magistrala LIN jest podłączona do Bramka. Bramka umożliwia komunikację z innymi typami sieci, takimi jak magistrala CAN czy MOST.
Recesywny i dominujący:
Master wysyła wiadomość do slave'a. Informacje te są przesyłane przy użyciu napięcia wynoszącego 0 lub 12 woltów. Sygnał magistrali LIN można zmierzyć za pomocą oscyloskopu.
W punkcie 1 na magistrali występuje napięcie 13 woltów. W punkcie 2 master zaczyna wysyłać wiadomość. Master przełącza magistralę do masy (punkt 3). W ciągu 0,1 milisekundy napięcie linii ponownie wzrasta do 13 woltów. W czasie podłączenia magistrali do masy następuje przesyłanie informacji.
Gdy napięcie na szynie jest równe napięciu akumulatora, nazywa się to recesywnym. Podczas napięcia recesywnego nie są przekazywane żadne informacje. Bit recesywny to „0”.
Dopiero po zwarciu magistrali do masy zostanie utworzona wartość „1”. Nazywa się to bitem dominującym. W sygnale magistrala staje się dominująca, a następnie kilkakrotnie recesywna. Różni się także czas, w którym autobus jest dominujący lub recesywny (jedna pozioma linia jest szersza od drugiej). To zmieniające się napięcie tworzy sygnał składający się z jedynek i zer.
Ilość jedynek i zer tworzy sygnał rozpoznawany przez urządzenie podrzędne. Kombinacja 01101100010100 może oznaczać: silnik szyby w górę. Odpowiedni silnik szyby podniesie szybę za pomocą tego polecenia. Kiedy okno osiągnie najwyższą pozycję, silnik okna (slave) wyśle sygnał do mastera, że przestaje sterować. W takim przypadku szyna LIN nie staje się całkowicie recesywna, ale bajty danych w sygnale ulegają zmianie.
Magistrala LIN nigdy nie staje się całkowicie recesywna podczas użytkowania samochodu; przez cały czas istnieje komunikacja pomiędzy mistrzem i niewolnikami. Jeśli urządzenie podrzędne nie komunikuje się z powodu przerwania przewodu magistrali LIN lub jeśli urządzenie podrzędne ma problem z zasilaniem lub uziemieniem i nie można go włączyć, urządzenie nadrzędne upewni się, że w jednostce sterującej zapisany jest kod błędu.
Ramki daty:
Sygnał magistrali LIN składa się z ramki utworzonej z różnych pól. Poniższy sygnał pokazuje, jak zbudowana jest ramka danych.
- Pole Break (Break): Pole Break służy do aktywowania wszystkich podłączonych urządzeń slave do odsłuchiwania kolejnych fragmentów ramki. Pole przerwania składa się z bitu startu i co najmniej 13 bitów dominujących (w części dominującej napięcie wynosi 0 woltów), po których następuje bit recesywny. Dlatego pole Break służy jako komunikat początku ramki dla wszystkich urządzeń podrzędnych na magistrali.
- Pole synchronizacji (Synch): ze względu na brak kryształów w urządzeniach podrzędnych, dla każdej wiadomości należy ponownie określić czas transmisji. Mierząc czas pomiędzy określonymi zboczami narastającymi i opadającymi, synchronizowany jest zegar główny, a tym samym określana jest prędkość transmisji. Wewnętrzna szybkość transmisji jest przeliczana dla każdej wiadomości.
- Identyfikator (ID): identyfikator wskazuje, czy wiadomość jest ramką nadawczą, czy ramką odpowiedzi. Ramki transmisji i odpowiedzi opisano w następnej sekcji.
- Pola danych (Dane 1 i 2): zawierają bajty danych i informacje, które należy przesłać (na przykład aktualne polecenie wydane przez urządzenie nadrzędne do urządzenia podrzędnego lub informacje z czujnika od urządzenia podrzędnego do urządzenia nadrzędnego).
- Suma kontrolna (Sprawdź): Suma kontrolna to pole kontrolne, które sprawdza, czy odebrane zostały wszystkie dane. Dane w polu sumy kontrolnej służą do wykonania obliczeń, które muszą odpowiadać danym otrzymanym w polach danych. Jeśli wynik będzie pozytywny, wiadomość zostaje przyjęta. W przypadku negatywnego wyniku przeprowadzana jest obsługa błędów. Początkowo zostanie podjęta ponowna próba.
- Przestrzeń międzyramkowa (IFS): szyna LIN jest recesywna dla określonej liczby bitów przed wysłaniem nowej wiadomości. Po IFS master może wysłać nową wiadomość.
Autobus jest recesywny przez pewien czas pomiędzy różnymi polami. Czas ten odnotowuje się w protokole. Po tym następuje pole Przerwa w następnej wysłanej wiadomości.
Ramka transmisji i ramka odpowiedzi:
Identyfikator w komunikacie wskazuje, czy jest to ramka nadawcza, czy ramka odpowiedzi. Ramka nadawcza jest wysyłana przez urządzenie nadrzędne (nazywa się to TX-ID), a ramka odpowiedzi jest wysyłana przez urządzenie podrzędne (RX-ID). Obydwa komunikaty zawierają pola przerwania, synchronizacji i identyfikatora komunikatu wygenerowane przez moduł główny. W zależności od tego, czy jest to ramka Tx, czy Rx, wiadomość jest uzupełniana przez urządzenie nadrzędne lub urządzenie podrzędne. Ramki Tx i Rx są wysyłane naprzemiennie.
Komunikacja magistrali LIN przycisku ogrzewania siedzenia:
W tej sekcji przedstawiono przykład sterowania ogrzewaniem foteli za pośrednictwem magistrali LIN. Na panelu sterowania klimatyzacją znajduje się przycisk ogrzewania foteli. Pod przyciskiem znajdują się trzy diody LED, które wskazują położenie ogrzewania fotela. Kilkukrotne naciśnięcie przycisku spowoduje zmianę położenia ogrzewania fotela (pozycja 1 to pozycja najniższa, pozycja 3 to pozycja najwyższa). Na poniższym obrazku świecą się trzy diody LED, wskazując najwyższe ustawienie ogrzewania siedzenia. W tej sekcji wykorzystano schemat objaśniający sposób komunikacji poprzez magistralę LIN w celu sterowania diodami LED po uruchomieniu przełącznika.
Poniżej schemat elektryczny pochodzi od ogrzewania siedzeń. Panel sterowania klimatyzacją jest jednocześnie jednostką sterującą G600. Przełączniki i diody ogrzewania foteli po lewej i prawej stronie są widoczne na panelu sterowania. Strzałki obok jednostek sterujących wskazują, że jednostka sterująca jest większa niż pokazano na schemacie; jednostka sterująca kontynuuje w innych schematach.
Po naciśnięciu przycisku ogrzewania siedzenia na panelu sterowania wysyła on sygnał poprzez magistralę LIN do sterownika elektroniki komfortu (G100).
Jednostka sterująca G100 włączy ogrzewanie siedzenia, zasilając styk 21 lub 55 złącza T45. Napięcie jest dostosowane do położenia przełącznika (niskie napięcie w pozycji 1, maksymalne napięcie w pozycji 3). Obok elementu grzejnego widoczny jest symbol czujnika temperatury. Jest to czujnik NTC, który przesyła temperaturę do jednostki sterującej i w ten sposób chroni elementy grzewcze siedzeń przed przegrzaniem.
Podczas obsługi przełącznika urządzenie podrzędne przekształci tę fizyczną pozycję przełącznika na wartość bitową. Po tym jak master wyśle ramkę odpowiedzi, slave umieści tę wartość bitową w bajtach danych (patrz zmiana w ramce Danych 1 na obrazie 2). Ta wartość bitowa jest przekazywana do momentu zwolnienia przełącznika. Kiedy przycisk powróci do pozycji spoczynkowej, sygnał powróci do sygnału pierwotnego (rysunek 1).
Obraz 1: sygnał z przyciskiem w pozycji spoczynkowej w ramce odpowiedzi:
Obraz 2: sygnał z wciśniętym przyciskiem w ramce odpowiedzi:
Po tym jak master odbierze wartości bitów z wciśniętego przełącznika, steruje diodą LED w przełączniku, umieszczając wartość bitu w bajtach danych ramki nadawczej. Również w tym przypadku obraz napięcia zmienia się na Dane 1 lub Dane 2, jak w powyższym przykładzie. Dioda LED pozostaje włączona do czasu, aż master wyśle polecenie wyłączenia diody LED.
Komunikacja magistrali LIN silnika wycieraczek:
Silnik wycieraczek przedniej szyby jest w coraz większym stopniu sterowany za pośrednictwem magistrali LIN. Działanie i zalety w porównaniu z systemem konwencjonalnym opisano na stronie silnik wycieraczek. Na tej stronie badane są sygnały i wyświetlane są obrazy zakresu możliwych usterek.
Jak opisano wcześniej, magistrala LIN składa się z urządzenia nadrzędnego i jednego lub większej liczby urządzeń podrzędnych. Na powyższym schemacie ECU (centralna jednostka sterująca elektroniką) jest jednostką nadrzędną, a RLS (czujnik deszczu/światła) i RWM (silnik wycieraczek) są urządzeniami podrzędnymi. Poniższy obraz oscyloskopu przedstawia trzy sygnały umieszczone jeden za drugim na magistrali LIN.
Pola Break i Synch są wyraźnie widoczne w każdym sygnale. W kolejnych sygnałach nie da się określić, z czego pochodzą i co dokładnie jest wysyłane. Wiemy natomiast, że master wskazuje w polu Identyfikacja, dla którego urządzenia Slave przeznaczona jest wiadomość. Pole ID wskazuje także, czy slave powinien odebrać wiadomość (ramka transmisji), czy też slave powinien odesłać wiadomość, czyli odpowiedzieć (ramka odpowiedzi). Ramka transmisji może wymagać od urządzenia podrzędnego sterowania siłownikiem, na przykład włączania i wyłączania silnika wycieraczek. Dzięki ramce Response master może zażądać aktualnej wartości wilgoci na przedniej szybie z czujnika deszczu. Wartość ta pozwala sterownikowi głównemu (ECU) określić, z jaką prędkością powinien być sterowany silnik wycieraczek. Rzeczywiste dane do przesłania umieszczane są w polach Dane. Może to być na przykład prędkość, z jaką powinien być sterowany silnik wycieraczek szyby przedniej. Możliwych może być wiele pól danych.
Zdjęcie z oscyloskopu wykonano przy wyłączonym silniczku wycieraczek oraz w sytuacji, gdy na szybie nie zarejestrowano wilgoci. Niemniej jednak między urządzeniem master a urządzeniami podrzędnymi odbywa się ciągła komunikacja.
ECU w silniku wycieraczek szyby przedniej rozpoznaje zmianę w jednym lub większej liczbie bitów w sygnale wskazującym, że należy go włączyć.
Błąd komunikacji z silnikiem wycieraczek:
Gdy silnik wycieraczek jest odłączony, urządzenie nadrzędne próbuje połączyć się z modułem podrzędnym. Może się to zdarzyć, gdy silnik ma problem z zasilaniem lub gdy przewód magistrali LIN jest przerwany. Urządzenie nadrzędne wysyła pola Przerwa, Synchronizacja i ID z bitem odpowiedzi, ale silnik wycieraczek nie odpowiada. W takim przypadku urządzenie główne zapisze kod błędu DTC związany z problemem komunikacji. Taki kod błędu jest wskazywany przez U (Sieć użytkownika). Będzie także stale próbował połączyć się z urządzeniem podrzędnym, aby wznowić komunikację.
Aby usunąć tę usterkę, należy sprawdzić przewód magistrali LIN silnika wycieraczek. Do wtyczki mogła dostać się wilgoć, powodując korozję i przerwanie połączenia między przewodem a silnikiem wycieraczek. Inną możliwością jest przerwanie przewodu magistrali LIN w wiązce przewodów.
Zakłócenia spowodowane rezystancją przejściową w przewodzie magistrali LIN
Uszkodzenie przewodu spowodowane utknięciem, otarciem o coś lub w wyniku szturchnięcia przewodu sondą pomiarową może ostatecznie doprowadzić do powstania rezystancji przejścia, co skutkuje utratą napięcia. Utrata napięcia w przewodzie zasilającym odbiornika powoduje, że odbiornik ma niższe napięcie do prawidłowego funkcjonowania. W takim przypadku lokalizację rezystancji przejścia można wykryć za pomocą pomiaru V4.
Rezystor przejściowy w przewodzie magistrali LIN nie powoduje spadku napięcia recesywnego. Ma to jednak duży wpływ na sygnał. Zbyt duża rezystancja przejścia może sprawić, że sygnał będzie nadal widoczny na oscyloskopie, ale jakość będzie zbyt słaba, aby zapewnić dobrą komunikację. W takim przypadku urządzenia podrzędne na odpowiedniej magistrali LIN nie będą już nic wykonywać.
Obraz oscyloskopu służy jako przykład dla następujących dwóch sygnałów, w przypadku których występuje rezystancja przejściowa.
Drugi obraz zakresu przedstawia sygnał, w przypadku którego rezystancja przejściowa spowodowała zmianę sygnału. Wznoszące się i opadające boki obrazu są bardziej nachylone i mają spiczasty kształt u góry i u dołu, zamiast być spłaszczone.
Z sygnału z obrazu z trzeciego teleskopu prawie nic nie zostało. Wiąże się to z jeszcze większym oporem przejściowym. Pole przerwania, pole synchronizacji i wiele szerokich części recesywnych w sygnale można rozpoznać, ale są one bezużyteczne.
Jeśli sygnał oscyloskopu ma kształt zęba piłokształtnego, może występować rezystancja przejściowa, nawet jeśli poziom napięcia recesywnego jest równy napięciu akumulatora. Należy pamiętać, że boki nigdy nie są dokładnie pionowe, ale zawsze lekko nachylone. Różnica w sygnałach wykazuje jednak wyraźne odchylenie. Aby znaleźć lokalizację uszkodzonego przewodu, w wielu przypadkach trzeba będzie sprawdzić wiązkę przewodów pomiędzy urządzeniem głównym a wieloma urządzeniami podrzędnymi. Na szczególną uwagę zasługują miejsca, w których wiązka elektryczna znajduje się w pobliżu szwów karoserii lub ostrych elementów deski rozdzielczej, bądź też miejsca, w których można znaleźć ślady prac demontażu/montażu innych części. Naprawa części drutu, gdzie uszkodzenia są często wystarczające. Można także odłączyć stary przewód magistrali LIN na wszystkich końcach urządzenia głównego i urządzeń podrzędnych i zainstalować całkowicie nowy przewód magistrali LIN.
Powiązana strona:
