車載網(wǎng)絡系統(tǒng)診斷與修復 課件 項目五 任務一 LIN總線的結(jié)構(gòu)及通訊原理認知

任務一LIN總線的結(jié)構(gòu)及通訊原理認知項目五車載LIN總線的認知與檢修1.掌握LIN總線的結(jié)構(gòu)和功能。2.掌握LIN總線傳輸原理。3.掌握LIN總線傳輸方式。4.掌握LIN總線工作模式。知識目標學習目標1.能夠識別LIN總線系統(tǒng)網(wǎng)絡圖。2.能夠結(jié)合LIN總線物理結(jié)構(gòu)圖說明LIN總線信號傳輸過程。3.能夠描述LIN報文幀的結(jié)構(gòu)。技能目標1.培養(yǎng)學生整體與部分的辯證思想。2.培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。3.培養(yǎng)學生行業(yè)前瞻性。4.通過總結(jié)與整理該任務，培養(yǎng)學生6S管理的職業(yè)素養(yǎng)意識。素養(yǎng)目標1有些人可能會問，不已經(jīng)都有CAN總線了嗎？為什么還要多個LIN總線？LIN總線多余嗎？其實很簡單，因為CAN總線太貴了，LIN總線便宜。對于傳輸速度要求不高的總線，采用LIN比CAN成本低的多，同樣也能實現(xiàn)如車身電子配件的控制，車窗，后視鏡，車燈，車鎖等等。不需要報文像CAN總線傳輸那么“高速”，于是各大廠商聚集在一起，開始研究LIN總線。接下來本任務簡單介紹LIN的結(jié)構(gòu)與傳輸原理。任務導入目錄CONTENTLIN總線傳輸原理02LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)01任務實施0403

LIN總線傳輸方式11101LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)LIN總線即局部連接網(wǎng)絡（LocalInterconnectNetwork)是面向汽車低端分布式應用的低成本（0.5美元）、低速率（20kbps）、串行通信總線，屬于CAN總線網(wǎng)絡下的子系統(tǒng)網(wǎng)絡。LIN總線認識LIN總線標志圖1.1認識一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制，是一種輔助總線網(wǎng)絡。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，如轉(zhuǎn)向定時速度控制、雨刷器控制、后視鏡控制、電動車窗控制等，均可以采用LIN總線，實現(xiàn)了一種具有成本效益的智能傳感器和執(zhí)行器的通訊方式。LIN總線認識LIN總線功能1.1認識一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型CAN總線LIN總線工作方式單主/多從方式多主或主/從方式數(shù)據(jù)傳輸線雙線傳輸單線傳輸工作電壓5V12V傳輸速率最高為1MB/s，應用于汽車上屬于低速（B類）、高速（C類）最高為20Kbit/s,屬于低速總線（A類）傳輸距離最長為10km最長為40m仲裁非破壞性仲裁技術(shù)無需仲裁傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度一幀信息中的數(shù)據(jù)長度為0~8B一幀信息中的數(shù)據(jù)長度為2、4或8B標示符的位數(shù)11位或者29位標示符6位標示符節(jié)點數(shù)最多110個不超過16個傳輸線的顏色主色為橙色主色為紫色CAN總線與LIN總線對比1.1認識一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)LIN結(jié)構(gòu)只用于傳感器和執(zhí)行器之間的簡單數(shù)據(jù)傳遞。主控制單元與CAN總線連接，控制著LIN總線上的其他從控制單元。LIN總線被稱為數(shù)據(jù)循環(huán)總線，以利于傳感器和執(zhí)行器在任意時刻都可以接收總線上的數(shù)據(jù)信息。LIN總線系統(tǒng)由LIN上級控制單元（主節(jié)點）、LIN從屬控制單元（從節(jié)點）以及導線組成。LIN總線結(jié)構(gòu)LIN總線標志圖1.2結(jié)構(gòu)一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)LIN主控制單元連接在CAN數(shù)據(jù)總線上，主從任務均可執(zhí)行，具有以下功能：①監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸過程及速率，發(fā)送信息標題；②主控單元的軟件內(nèi)設(shè)定周期；③主控單元在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的LIN控制單元與CAN總線直接起“翻譯”作用；④能夠進行LIN主控制單元及與之相連的LIN從屬控制單元的自診斷。LIN總線結(jié)構(gòu)LIN總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2結(jié)構(gòu)一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.2結(jié)構(gòu)LIN從屬控制單元LIN從屬控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)內(nèi)，LIN從屬控制單元的通信受到LIN主控制單元的完全控制，只有在LIN主控制單元發(fā)出命令的情況下，LIN從屬控制單元才能通過LIN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。單個的控制單元、傳感器、執(zhí)元件都相當于LIN從屬控制單元，其中傳感器是信號輸入裝置，其內(nèi)部集成有一個電控裝置，它對測量值進行分析，分析后的數(shù)值是作為數(shù)字信號通過LIN總線進行傳輸?shù)?，有的傳感器或者是?zhí)行元件只是用LIN主控制單元插口上的一個針腳，就可以實現(xiàn)信息傳輸，也就是單線傳輸。一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)LIN總線節(jié)點由LIN控制器、LIN收發(fā)器組成。LIN的控制器是基于SCI（UART）數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器/多從設(shè)備的模式。LIN節(jié)點結(jié)構(gòu)1.3LIN節(jié)點結(jié)構(gòu)LIN控制器節(jié)點結(jié)構(gòu)一.

LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（1）LIN控制器是一個基于UART/SCI的通信控制器，工作方式是半雙工。實現(xiàn)功能有：①發(fā)送消息時，控制器把二進制并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成高-低電平信號，并按照規(guī)定的串行格式送往總線收發(fā)器；接收消息時，協(xié)議控制器把來自總線收發(fā)器的高-低電平信號按照同樣的串行格式儲存下來，然后再將儲存結(jié)果轉(zhuǎn)換成二進制并行數(shù)據(jù)；②控制器要能產(chǎn)生和識別幀的同步間隔段；③控制器要能執(zhí)行本地喚醒。（2）總線收發(fā)器的主體是一個雙向工作的電平轉(zhuǎn)換器，完成協(xié)議控制器的高-低電平與LIN總線的隱性-顯性電平之間的轉(zhuǎn)換。還包括附加的功能，如總線阻抗匹配、壓擺率控制等。此外，LIN規(guī)范要求總線收發(fā)器具備這一特性：本地節(jié)點掉電或工作異常時，不能影響總線上其他節(jié)點工作。LIN節(jié)點結(jié)構(gòu)1.3LIN節(jié)點結(jié)構(gòu)11102LIN總線傳輸原理二.

LIN總線傳輸原理LIN總線主控單元請求從控單元發(fā)送并發(fā)出操控指令。為了與汽車上的其他電控單元進行通信，主電控單元連接在其他總線上，LIN總線主控單元在汽車診斷檢測儀中有地址碼，由其負責對所連接的從控單元進行診斷。一個LIN從控單元總是當由主控單元發(fā)送相應的信息標題要求它發(fā)送時才向LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。所發(fā)送的數(shù)據(jù)可供每個LIN數(shù)據(jù)總線參與單元接收。傳輸過程LIN總線工作原理2.1傳輸過程二.

LIN總線傳輸原理例1：帶有從控響應的全自動空調(diào)LIN信息傳遞過程。（1）全自動空調(diào)發(fā)送信息頭xy到LIN總線。（2）傳感器G395讀入信息頭并進行編譯，然后將當前的制冷劑溫度傳遞到LIN總線。（3）全自動空調(diào)讀入制冷劑溫度，因此它便得到了所需的信息。傳輸過程帶有從控響應的全自動LIN信息傳遞過程2.1傳輸過程二.

LIN總線傳輸原理例2：帶有主機響應的全自動空調(diào)的LIN信息傳遞過程，如圖所示（1）全自動空調(diào)發(fā)送信息頭xy至LIN總線；（2）被發(fā)送的信息頭用于設(shè)置新鮮空氣鼓風機的轉(zhuǎn)速擋；（3）全自動空調(diào)發(fā)送期望鼓風機轉(zhuǎn)速擋值；（4）新鮮空氣鼓風機讀取信息并且相應地控制鼓風機的轉(zhuǎn)速。傳輸過程帶有主控響應的全自動LIN信息傳遞過程2.1傳輸過程二.

LIN總線傳輸原理LIN拓撲網(wǎng)絡中，由主控制單元對傳輸介質(zhì)訪問，從屬單元只是應答主控制單元的命令，不需要沖裁和沖突管理機制。傳輸物理層采用的單線連接，兩個電控單元間的最大傳輸距離是40m,基于SCI/UART協(xié)議，采用NRZ編碼實現(xiàn)單線傳輸。傳輸特征LIN總線結(jié)構(gòu)圖2.2傳輸特征二.

LIN總線傳輸原理2.2傳輸特征傳輸特點（1）同步機制簡單，LIN通信中的主控制單元在報文幀的頭部發(fā)送同步間隙，標記報文幀的開始。從控制單元根據(jù)此間隙與總線同步，無需專門的時鐘同步裝置，降低硬件成本。（2）通信確定性，主控制單元控制整個網(wǎng)絡的通信，控制不同節(jié)點的傳輸時間，并且每個報文幀的長度是預知的。采用調(diào)度表來保證信號的周期性傳輸、保證總線不會出現(xiàn)超負載現(xiàn)象。（3）報文的數(shù)據(jù)長度可變，LIN應答幀報文的數(shù)據(jù)域長度可在0—8個字節(jié)之間變化，便于不同任務的通信應用。（4）采用奇偶校驗和求和校驗相結(jié)合的雙重校驗機制。二.

LIN總線傳輸原理LIN總線信號傳輸中時，其電壓信號分為顯性和隱性電位，顯示的是方波，該波形沒有明顯的變形和噪音毛刺，可以用串行數(shù)據(jù)流里的二進制表示?？梢酝ㄟ^解碼數(shù)據(jù)包以十六進制顯示總線活動時的實時數(shù)據(jù)內(nèi)容。傳輸信號顯性與隱性電平2.3傳輸信號二.

LIN總線傳輸原理如果無信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上或者發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上的是一個隱性位，LIN總線電壓信號處于最大值為隱性電平。如果有節(jié)點發(fā)送信息在LIN總線上，LIN總線電壓處于最小值為顯性電平。傳輸信號LIN總線信號波形2.3傳輸信號二.

LIN總線傳輸原理LIN報文幀包括報頭與響應兩部分。幀頭結(jié)構(gòu)包括同步間隔場、同步場、標示符場（ID），響應部分包括數(shù)據(jù)場與效驗和場。如圖所示，從發(fā)送報文頭，同步間隔場，同步場，標示ID場，監(jiān)控并通過檢查校驗，驗證數(shù)據(jù)的有效性等均由主控制單元負責。從控制單元則根據(jù)收到的數(shù)據(jù)段信息執(zhí)行任務或發(fā)送數(shù)據(jù)。傳輸報文LIN報文幀結(jié)構(gòu)2.4傳輸報文二.

LIN總線傳輸原理同步間隔場是由至少13位顯性電平的間隔信號場與1位隱性電平間隔界定符組成。間隔場是一幀報文的起始，由主節(jié)點發(fā)出，它是唯一不符合字節(jié)場格式的場，從節(jié)點需要檢測至少連續(xù)11位顯性位才認為是間隔信號。同步間隔場同步間隔場2.4傳輸報文二.

LIN總線傳輸原理LIN同步場由0101010101這個二進制位序構(gòu)成，所有的LIN從控制單元通過這個來與LIN主控制單元進行匹配（同步）。如果失去了同步性，那么接收到的信息中的某一數(shù)位值就會發(fā)生錯誤，該錯誤會導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。同步場同步場2.4傳輸報文二.

LIN總線傳輸原理受保護的ID的前6位叫做幀ID，加上兩個奇偶效驗碼后稱作受保護的ID。幀ID的取值范圍為0x00~0x3f總共64個，幀ID標識了幀的類別和目的地。從機會根據(jù)幀頭ID作出反應。標示符場（ID）PID段2.4傳輸報文二.

LIN總線傳輸原理根據(jù)LIN總線根據(jù)幀ID號的不同，把報文分為信號攜帶幀、診斷幀、保留幀。標示符場（ID）幀類型2.4傳輸報文幀的類型幀ID信號攜帶幀無條件幀0x00~0x3B事件觸發(fā)幀偶發(fā)幀診斷幀主機請求幀0x3C從機應答幀0x3D保留幀0x3E、0x3F二.

LIN總線傳輸原理數(shù)據(jù)段可以包含1-8個字節(jié)，包含有兩種數(shù)據(jù)類型，信號和診斷消息。信號由信號攜帶幀傳遞，診斷消息由診斷幀傳遞。發(fā)送消息低字節(jié)先發(fā)，低位先發(fā)原則，如果某一信號長度超過1字節(jié)，采用低位在前的方式發(fā)送。數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場2.4傳輸報文二.

LIN總線傳輸原理效驗和段是為了對幀傳輸內(nèi)容進行效驗。效驗分為標準型效驗與增強型效驗。采用標準型還是增強型是由主機節(jié)點管理，發(fā)布節(jié)點和收聽節(jié)點根據(jù)幀ID來判斷采用哪種效驗。效驗和場效驗和場2.4傳輸報文11103LIN總線傳輸方式三.

LIN總線傳輸方式在LIN主機中存儲了應被發(fā)送的信息的時間順序。發(fā)送信息的時間順序三.

LIN總線傳輸方式根據(jù)主機控制單元環(huán)境條件改變每個信息的發(fā)送順序或頻率，提高了LIN總線系統(tǒng)靈活性。當主機相應信息頭發(fā)出要求時，LIN從機將其數(shù)據(jù)傳到LIN總線，所發(fā)送的數(shù)據(jù)可供每個LIN信息總線成員接收。改變每個信息發(fā)送的時間和頻率11104任務實施四.任務實施練一練，了解LIN總線相關(guān)知識：1.LIN總線即局部連接網(wǎng)絡（LocalInterconnectNetwork)是面向汽車低端分布式應用的

、

、

，屬于CAN總線網(wǎng)絡下的子系統(tǒng)網(wǎng)絡2.LIN總線系統(tǒng)由

、

以及