Tópicos:
- Ônibus LIN geral
- Recessivo e dominante
- Quadros de dados
- Quadro de transmissão e quadro de resposta
- Comunicação de barramento LIN do botão de aquecimento do assento
- Comunicação de barramento LIN do motor do limpador
- Falha na comunicação com o motor do limpador
- Interferência devido à resistência de transição no fio do barramento LIN
Barramento LIN geral:
O barramento LIN (abreviatura de Local Interconnect Network) não funciona como um barramento CAN com dois fios, mas com um fio entre duas ou mais unidades de controle. O barramento LIN possui um mestre e um escravo; o mestre envia uma mensagem e o escravo a recebe. O mestre está em contato com uma das outras redes, como a MAIS ônibus ou o Ônibus pode.
O mestre pode dispositivo de controle ou ser um simples switch e o escravo um sensor, atuador ou um dispositivo de controle. Isto pode ocorrer, por exemplo, ao controlar um compressor de ar condicionado ou ao operar um motor de janela. O interruptor é o mestre e o motor da janela é o escravo.
Algumas aplicações onde o barramento LIN é usado para controle incluem:
- Telhado deslizante/inclinável
- Ajuste de espelho
- Motores de janela
- Fechaduras
- Ajuste elétrico do assento
A imagem à direita mostra como o barramento LIN pode ser utilizado em uma porta. O mestre é conectado ao gateway através do barramento CAN (fios laranja e verde). Quatro escravos estão ligados ao mestre; o superior para ajuste dos espelhos, abaixo o da eletrônica da maçaneta da porta e abaixo o da esquerda para a fechadura e o da direita para o motor dos vidros.
Comparado ao barramento CAN, o barramento LIN é simples e lento. A velocidade do barramento LIN é de aproximadamente 1 até um máximo de 20 Kbit/s (em comparação com o barramento CAN com velocidade máxima de 20 Mb/s). Isso torna muito mais barato desenvolver e produzir as peças. Como não é importante para os sistemas acima que eles sejam controlados através de uma rede muito rápida, como o barramento CAN, uma rede lenta, como o barramento LIN, é suficiente. Além disso, o comprimento máximo do cabeamento é de 40 metros e um máximo de 16 dispositivos de controle (ou seja, até 16 escravos) podem ser conectados.
O barramento LIN está conectado ao porta de entrada. O gateway permite a comunicação com outros tipos de redes, como o barramento CAN ou MOST.
Recessivo e dominante:
O mestre envia uma mensagem ao escravo. Essas informações são transmitidas usando tensões de 0 volts ou 12 volts. O sinal do barramento LIN pode ser medido com o osciloscópio.
No ponto 1 há uma tensão de 13 volts no barramento. No ponto 2 o mestre começa a enviar uma mensagem. O mestre liga o barramento ao terra (ponto 3). Dentro de 0,1 milissegundo a linha sobe novamente para 13 volts. Durante o tempo em que o barramento está conectado ao terra, ocorre a transferência de informações.
Quando a tensão no barramento é igual à tensão da bateria, é chamada de recessiva. Durante a tensão recessiva, nenhuma informação é transmitida. O bit recessivo é um “0”.
Somente quando o barramento estiver em curto-circuito com o terra será formado um “1”. Isso é chamado de bit dominante. No sinal o barramento torna-se dominante e depois recessivo diversas vezes. O tempo em que o barramento é dominante ou recessivo também difere (uma linha horizontal é mais larga que a outra). Essa tensão variável cria um sinal com uns e zeros.
A quantidade de uns e zeros forma um sinal que é reconhecido pelo escravo. A combinação 01101100010100 pode significar: motor da janela levantado. O motor da janela relevante levantará a janela com este comando. Quando a janela atingir a posição mais alta, o motor da janela (escravo) enviará um sinal ao mestre informando que ele para de controlar. Nesse caso, o barramento LIN não se torna completamente recessivo, mas os bytes de dados no sinal mudam.
O barramento LIN nunca se torna completamente recessivo durante o uso do carro; há comunicação entre o mestre e os escravos em todos os momentos. Se o escravo não se comunicar porque o fio do barramento LIN está interrompido, ou se o escravo tiver um problema de energia ou de aterramento e não puder ser ligado, o mestre garantirá que um código de erro seja armazenado na unidade de controle.
Quadros de data:
Um sinal de barramento LIN consiste em um quadro composto por diferentes campos. O sinal abaixo mostra como um quadro de dados é construído.
- Campo Break (Break): O campo Break é usado para ativar todos os escravos conectados para ouvir as próximas partes do quadro. O breakfield consiste em um bit inicial e pelo menos 13 bits dominantes (na parte dominante a tensão é 0 volts), seguidos por um bit recessivo. O campo Break serve, portanto, como uma mensagem de início de quadro para todos os escravos no barramento.
- Campo de sincronização (Synch): devido à falta de cristais nos escravos, o tempo de transmissão deve ser determinado novamente para cada mensagem. Medindo o tempo entre as bordas ascendentes e descendentes determinadas, o relógio mestre é sincronizado e, assim, a velocidade de transmissão é determinada. A taxa de transmissão interna é recalculada para cada mensagem.
- Identificador (ID): o identificador indica se a mensagem é um quadro de transmissão ou um quadro de resposta. Os quadros de transmissão e resposta são descritos na próxima seção.
- Campos de dados (Dados 1 e 2): contêm os bytes de dados e as informações que precisam ser enviadas (por exemplo, o comando real do mestre para o escravo ou informações do sensor do escravo para o mestre).
- Checksum (Check): O checksum é um campo de controle que verifica se todos os dados foram recebidos. Os dados do campo checksum são utilizados para realizar um cálculo que deve corresponder aos dados recebidos nos campos de dados. Se o resultado for positivo, a mensagem é aceita. No caso de um resultado negativo, o tratamento de erros é executado. Será tentado novamente inicialmente.
- Interframe Space (IFS): o barramento LIN torna-se recessivo por vários bits antes de uma nova mensagem ser enviada. Após o IFS, o mestre pode enviar uma nova mensagem.
O barramento é recessivo por um certo tempo entre os diferentes campos. Este tempo é registrado no protocolo. Isto é seguido pelo campo Break da próxima mensagem enviada.
Quadro de transmissão e quadro de resposta:
O identificador na mensagem indica se é um quadro de transmissão ou um quadro de resposta. O quadro de transmissão é enviado pelo mestre (isso é chamado de TX-ID) e o quadro de resposta é enviado pelo escravo (RX-ID). Ambas as mensagens contêm os campos breakfield, synch e message ID gerados pelo mestre. Dependendo se é um quadro Tx ou Rx, a mensagem é completada pelo mestre ou pelo escravo. Os quadros Tx e Rx são enviados alternadamente.
Comunicação bus LIN do botão de aquecimento do banco:
Esta seção fornece um exemplo de controle do aquecimento dos bancos via barramento LIN. O painel de controle do ar condicionado contém um botão para o aquecimento dos bancos. Existem três LEDs abaixo do botão que indicam em que posição está o aquecimento do banco. Pressionar o botão várias vezes alterará a configuração do aquecimento do banco (a posição 1 é a mais baixa e a posição 3 é a mais alta). Na imagem abaixo, três LEDs acendem para indicar a configuração mais alta do aquecimento dos bancos. Esta seção usa um diagrama para explicar como se comunicar através do barramento LIN para controlar os LEDs quando o switch é operado.
Abaixo diagrama elétrico é do aquecimento do assento. O painel de controle do ar condicionado também é a unidade de controle do G600. Os interruptores e LEDs do aquecimento dos bancos à esquerda e à direita são visíveis no painel de controle. As setas próximas às unidades de controle indicam que a unidade de controle é maior do que o mostrado no diagrama; a unidade de controle continua em outros esquemas.
Quando um botão de aquecimento dos bancos no painel de controle é pressionado, ele envia um sinal através do barramento LIN para a unidade de controle do sistema eletrônico de conforto (G100).
A unidade de controle G100 ligará o aquecimento do assento fornecendo energia ao pino 21 ou 55 no conector T45. A tensão é ajustada à posição do interruptor (tensão baixa na posição 1, tensão máxima na posição 3). Um símbolo de um sensor térmico é mostrado próximo ao elemento de aquecimento. Trata-se de um sensor NTC que envia a temperatura para a central e assim protege os elementos de aquecimento dos bancos contra sobreaquecimento.
Ao operar a chave, o escravo converterá esta posição física da chave em um valor de bit. Após o mestre enviar um quadro de resposta, o escravo colocará este valor de bit nos bytes de dados (veja a alteração no quadro Dados 1 na imagem 2). Este valor de bit é encaminhado até que a chave seja liberada. Quando o botão retornar à posição de repouso, o sinal voltará ao sinal original (imagem 1).
Imagem 1: sinal com o botão em posição de repouso no quadro de resposta:
Imagem 2: sinal com botão pressionado no quadro de resposta:
Depois que o mestre recebe os valores dos bits da chave pressionada, ele controla o LED na chave colocando um valor de bit nos bytes de dados do quadro de transmissão. Também nesse caso, a imagem da tensão muda para Dados 1 ou Dados 2 como no exemplo acima. O LED permanece aceso até que o mestre envie um comando para que o LED seja desligado.
Comunicação de barramento LIN do motor do limpador:
O motor do limpador de para-brisa é cada vez mais controlado através do barramento LIN. O funcionamento e vantagens em relação ao sistema convencional estão descritos na página motor do limpador de parabrisa. Nesta página os sinais são examinados e são mostradas imagens do osciloscópio de mau funcionamento que podem ocorrer.
Conforme descrito anteriormente, o barramento LIN consiste em um mestre e um ou mais escravos. No diagrama acima, a ECU (unidade de controle eletrônico central) é o mestre, e o RLS (sensor de chuva/luz) e o RWM (motor do limpador) são os escravos. A imagem do osciloscópio abaixo mostra três sinais colocados um após o outro no barramento LIN.
Os campos Break e Synch são claramente visíveis em cada sinal. Nos sinais subsequentes é impossível determinar de onde eles vêm ou o que exatamente está sendo enviado. O que sabemos é que o mestre indica no campo Identificação a qual escravo se destina a mensagem. O campo ID também indica se o escravo deve receber a mensagem (quadro de transmissão) ou se o escravo deve enviar uma mensagem de volta, ou seja, resposta (quadro de resposta). Um quadro de transmissão pode exigir que o escravo controle o atuador, como ligar ou desligar o motor do limpador. Com um quadro Response, o mestre pode solicitar ao sensor de chuva o valor atual da umidade no para-brisa. Este valor permite ao mestre (ECU) determinar em que velocidade o motor do limpador deve ser controlado. Os dados reais a serem enviados são colocados nos campos Dados. Esta poderia ser, por exemplo, a velocidade na qual o motor do limpador de para-brisa deveria ser controlado. Vários campos de dados podem ser possíveis.
A imagem do osciloscópio está com o motor do limpador de para-brisa desligado e em uma situação em que não há registro de umidade no para-brisa. No entanto, ocorre uma comunicação contínua entre o mestre e os escravos.
A ECU do motor do limpador de para-brisa reconhece uma alteração em um ou mais bits neste sinal de que precisa ser ligado.
Falha na comunicação com o motor do limpador:
Quando o motor do limpador é desconectado, o mestre tenta alcançar o escravo. Isso pode acontecer quando o motor apresenta problema de alimentação ou quando o fio do barramento LIN é interrompido. O mestre envia os campos Break, Sync e ID com um bit Response, mas o motor do limpador não responde. Nesse caso, o mestre armazenará um código de falha DTC relacionado ao problema de comunicação. Esse código de erro é indicado por U (User Network). Ele também tentará continuamente alcançar o escravo para retomar a comunicação.
Para resolver esta falha, o fio do barramento LIN do motor do limpador deve ser verificado. Pode ter entrado umidade no plugue, causando corrosão, fazendo com que a conexão entre o fio e o motor do limpador fosse interrompida. Outra possibilidade é que o fio do barramento LIN esteja interrompido em algum lugar do chicote elétrico.
Interferência devido à resistência de transição no fio do barramento LIN
Danos a um fio porque ele ficou preso, foi esfregado em alguma coisa ou quando alguém cutucou o fio com uma sonda de medição, pode eventualmente levar a uma resistência de transição, resultando em uma perda de tensão. Uma perda de tensão no fio da fonte de alimentação de um consumidor garante que o consumidor tenha menos tensão para funcionar corretamente. Nesse caso, a localização da resistência de transição pode ser detectada com uma medição V4.
Um resistor de transição em um fio de barramento LIN não causa queda de tensão recessiva. No entanto, tem uma grande influência no sinal. Uma resistência de transição muito grande pode garantir que o sinal ainda seja visível no osciloscópio, mas a qualidade é muito baixa para uma boa comunicação. Neste caso, os escravos no barramento LIN relevante não executarão mais nada.
A imagem do osciloscópio serve de exemplo para os dois sinais a seguir onde há uma resistência de transição.
A segunda imagem do osciloscópio é de um sinal onde uma resistência de transição causou uma mudança no sinal. Os flancos ascendentes e descendentes na imagem são mais inclinados e têm formato pontiagudo na parte superior e inferior, em vez de serem achatados.
Não sobrou quase nada do sinal da terceira imagem do osciloscópio. Isto envolve uma resistência de transição ainda maior. O campo de interrupção, o campo de sincronização e uma série de partes recessivas amplas no sinal podem ser reconhecidos, mas são inutilizáveis.
Se o sinal do osciloscópio tiver formação de dente de serra, poderá haver uma resistência de transição, mesmo que o nível de tensão recessiva seja igual à tensão da bateria. Tenha em mente que os flancos nunca são exatamente verticais, mas sempre ligeiramente inclinados. No entanto, a diferença nos sinais mostra um claro desvio. Para encontrar a localização do fio danificado, em muitos casos, a cablagem entre o mestre e os vários escravos terá de ser verificada. Merecem primeira atenção locais onde a cablagem se encontre junto a costuras da carroçaria ou partes pontiagudas do tablier, ou locais onde possam ser encontrados vestígios de trabalhos de desmontagem/montagem de outras peças. Reparar parte do fio onde o dano costuma ser suficiente. Você também pode optar por desconectar o fio do barramento LIN antigo em todas as extremidades do mestre e dos escravos e instalar um fio do barramento LIN completamente novo.
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