Lin线故障检测方法是什么?

Lin线故障检测方法是什么?,第1张

如果Lin线在使用时出现问题可使用万用表进行检测看是否有故障。LIN总线具有以下特点:1、低成本:基于通用UART接口几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件;2、传输速率高:最高可达20Kbit\u002Fs;3、无需仲裁机制:单主控器\u002F多从设备模式无需仲裁机制;4、增加节点:不需要改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点。

以示波器测量奥迪汽车LIN总线控制的雨刷电机为例。

连接一条BNC转香蕉头线到示波器的通道一上。连接一根刺针到红色香蕉头,刺入到车辆上的插头里面的LIN总线数据信号端子上。香蕉头的黑色接头接一个鳄鱼夹到蓄电池负极或良好的底盘接地上。

由于LIN总线一般最大值在12V左右,因此可以设置示波器的垂直档位为2V/div,时基可以设置为500μs左右。然后打开示波器的解码菜单,进行LIN总线配置,选择与被测信号相匹配的波特率。调节总线阈值电平到波形显示范围内,就可以看到解码数据了。可以将触发方式改为总线解码触发,设置合适的帧ID来稳定波形。

如下图就是奥迪汽车雨刷电机LIN总线控制信号。

LIN总线波形是一个方波,代表着串行数据流里的二进制状态。所见的波形应该没有明显的变形和噪音毛刺。解码数据包以十六进制显示总线活动时的实时数据内容。“帧ID”显示颜色为,上图中即是23,“数据”显示颜色为白色,“校验和”显示颜色为绿色,如果校验和错误,以红色“E”显示。

如果无信息发送到LIN数据总线上(总线空闲)或者发送到LIN数据总线上的是一个隐性位,LIN总线信号上的最大值即隐性电平。

当传输显性位时,发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地。表现为LIN总线信号上的最小值,即显性电平。

LIN总线的信息格式由起始报文(信息标题)和应答(回应/信息内容)两部分组成。

起始报文(信息标题)由LIN主控制单元按周期发送,由同步暂停区、同步分界区、同步区、识别区构成;应答(回应/信息内容),由LIN主控制单元或从控制单元发送。

LIN总线是针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络是对控制器区域网络(CAN)等其它汽车多路网络的一种补充适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的应用。LIN总线工作原理如下:1、LIN总线所控制的控制单元一般都分布在距离较近的空间:传输数据是单线各节点通过电池正极端接电阻向总线供电每个节点都可以通过内部发送器拉低总线电压;2、主控制单元监控数据传输过程和数据传输速率:LIN主控制单元连接在CAN数据总线上监控数据传输过程和数据传输速率发送信息标题在LIN数据总线系统的LIN控制单元与CAN总线直接起“翻译”作用能够进行LIN主控制单元及与之相连的LIN从属控制单元的自诊断;3、每条信息的开始处都通过LIN总线主控单元发送一个信息标题:LIN主控制单元控制总线导线上的每条信息的开始处都通过LIN总线主控单元发送一个信息标题它由一个同步相位构成LIN总线主控制单元以循环形式传输当前信息;4、从属控制单元通过LIN总线进行数据传输:只有在LIN主控制单元发出命令的情况下LIN从属控制单元才能通过LIN总线进行数据传输。传感器是信号输入装置传感器内集成有一个电控装置它对测量值进行分析分析后的数值是作为数字信号通过LIN总线进行传输的。

什么是LIN总线
LIN(Local Interconnect Network)总线是基于UART/SCI(通用异步收发器/串行接口)的低成本串行通讯协议。其目标定位于车身网络模块节点间的低端通信,主要用于智能传感器和执行器的串行通信,而这正是CAN总线的带宽和功能所不要求的部分。
CAN总线和LIN的区别

LIN报文帧包括帧头(hearder)与应答(response)两部分。主机负责发送至帧头;从机负责接收帧头并作出解析,然后决定是发送应答,还是接收应答或不回复。

帧头结构包括同步间隔段、同步段、PID段(受保护ID)段,应答部分包括数据段与效验和段。其中值“0”为显性电平、“1”为隐性电平,这点与CAN总线相类似。在总线上实行“线-与”:当总线有至少一个节点发送显性电平时,总线呈现显性电平;所有节点均发送隐性电平或者不发送信息时,总线呈隐性电平,即显性电平起着主导作用。

(1)同步间隔段 (表示一个帧的开始,至少有13位显性电平)

同步间隔段至少是由13位的显性电平组成,由于帧中的所有间隙或者总线空闲时总线均保持隐性电平状态。所以同步间隔段可以标志一个帧的开始。其中同步间隔段的间隔符至少为1位隐性电平。

LIN同步以下降沿为判断标志,采用字节0x55(01010101b)进行同步。在从机节点上可以不采用高精度的时钟,由此带来的偏差,需要通过同步段来进行调整。

LIN总线根据帧ID号的不同,把报文分为信号携带帧、诊断帧、保留帧。

PS:从机应答帧是一个完整的帧,与帧结构中的“应答”不同!

(4)数据段 (存放数据)

数据段可以包含1-8个字节,其中包含有两种数据类型,信号(singal)和诊断消息(diagnostic messages)。信号由信号携带帧传递,诊断消息由诊断帧传递。

协议中并没有规定哪一部分显示数据长度码的信息(这点与CAN总线不同),数据的内容与长度均是由系统设计者根据帧ID事先约定好的。

总线上的数据是以广播形式发出,任何节点均可以收到,但并非对每个节点有用(与CAN相同)。具体到发布与接听是由哪个节点进行完成这个取决于应用层的软件配置,一般情况下,对于一个帧中的应答,总线上只存在一个发布节点,否则就会出现错误。事件触发帧例外,可能出现0,1,多个发布节点。
5)效验和段 (对帧的传输内容进行校验,包含数据段字节和受保护ID)

效验和段是为了对帧传输内容进行效验。效验分为标准型效验与增强型效验。采用标准型还是增强型是由主机节点管理,发布节点和收听节点根据帧ID来判断采用哪种效验和。

(1)⭐无条件帧

无条件帧是具有单一发布节点的,无论信号是否发生变化,帧头均会被无条件应答的帧。

如上图中帧ID=0x30应答部分的发布节点为从机节点1,收听节点为主机节点,应用在从机节点向主机节点报告自身状态;帧ID=0x31中,应答部分为主机节点,收听部分为从机节点,应用在主机节点向从机节点发送消息;帧ID=0x32中应答部分的发送节点为从机节点2,收听节点为从机节点1,应用与从机节点之间的通信。
(2)事件触发帧

事件触发帧是主机节点在一个帧间隙中查询各从机节点的信号是否发生变化时使用的帧。当存在多个发布节点时,通过冲突解决进度表来解决冲突。

当从机节点信号发生变化的频率较低的时候,主机任务一次次地查询各个节点信息会占用一定的带宽。为了减小带宽的占用,引入了事件触发帧的概念。其主要原理就是:当从机节点信息状态没有发生变化的时候,从机节点可以不应答主机发出的帧头;当有多个节点信息同时发生变化的时候,同时应答事件触发帧头会造成总线的冲突。当主机节点检测到冲突时,便会查询冲突解决进度表来依次向各个节点发送无条件帧(无条件帧只有能1个节点应答)来确定从机节点的信息状态。

与事件触发帧关联的多个无条件帧需要满足以下5个条件:

★数据段所包含的数据字节数等长

★使用相同的效验与类型

★数据段的第一个字节为该无条件帧的受保护ID,这样才能够知道应答是哪个关联的无条件帧发送出来的

★由不同的从机节点发布

★不能与时间触发帧处于同一个进度表中

(3)偶发帧

偶发帧是主机节点在同一帧时隙中当自身信号发生变化时向总线启动发送的帧。当存在多个关联的应答信号变化时,通过预先设定的的优先级来仲裁。

与事件触发帧类似,偶发帧也定义了一组无条件帧。规定偶发帧只有由主机节点发布。偶发帧的传输可能出现三种情况:1)当关联的无条件帧没有信号发生变化,这是主机连帧头也不需要发送。2)当关联的一个无条件帧信号发生变化则发送该帧。3)当有多个无条件帧发生信号变化时,则按照事先规定要的优先级依次发送。

(4)⭐诊断帧

诊断帧包括主机请求帧和从机应答帧,主要用于配置、识别和诊断。主机请求帧ID=0x3c,应答部分的发布节点为主机节点;从机应答帧ID=0x3d,应答部分的发布节点为从机节点。数据段规定为8个字节,一律采用标准效验和。

(5)保留帧

保留帧的ID=0x3e与0x3f,为将来扩张需求用。

进度表

进度表是帧的调度表,规定了总线上帧的传输次序以及传输时间。进度表位于主机节点,主机任务根据应用程需要进行调度。进度表可以有多个,一般情况下,轮到某个进度表执行的时候,从该进度表的入口处开始执行,到进度表的最后一个帧时,如果没有新的进度表启动则返回到当前进度表的第一个帧开始执行;也有可能在执行到某个进度表时发生中断,跳到另一个进度表后再返回,如事件触发帧就是一个典型的例子。

lin(localinterconnectnetwork)总线是基于uart/sci(通用异步收发器/串行接口)的低成本串行通讯协议,其目标定位于车身网络模块节点间的低端通信,主要用于智能传感器和执行器的串行通信,而这正是can总线的带宽和功能所不要求的部分。lin总线是一个低速的(最高20kb/s)a类串行总线协议,而lin收发器是本地互联网络(lin)主/从协议控制器和lin中的物理总线之间的接口,lin收发器在lin总线输入引脚处检测数据流,并通过rxd引脚将其传输到控制器,以及通过rxd引脚和lin总线输入引脚上传控制器的数据至lin总线,进而实现控制器与lin总线之间的数据交互。lin总线可以用于像座椅、门、控制板和方向盘等模块,用于将开关、执行元件和传感器从lin总线连接到主总线(如can总线)。
现有技术中,lin网络中各控制器通常具备lin总线唤醒功能,控制器被lin总线唤醒的过程中,lin总线会有电压跳变,当lin收发器接收到这个跳变后,lin收发器的rxd引脚也会有一个相应的电压跳变让控制器识别,控制器检测到这个电压跳变,就会从睡眠模式进入工作模式,进而控制器被唤醒,具体唤醒电路如附图1所示。本申请发明人在实践过程中发现,如图1所示,lin收发器通常由电池供电,在lin收发器不断电源的情况下,电池从馈电到充电完成后,即lin收发器的供电电压从非正常工作电压缓升到正常工作电压后,此时若lin总线发送唤醒信号,lin收发器的rxd引脚没有电压的跳变,导致控制器没有接收到有效的唤醒信号而无法被唤醒,控制器还是处于睡眠状态的情况。同时,本申请发明人在实践中以及根据lin收发器手册可知,当lin总线有唤醒信号时,lin收发器的inh管脚(batteryrelatedinhibitoutputforcontrollinganexternalvoltageregulator;activehighafterawake-upevent)会立刻从低电平跳变到高电平。

本文中关于LIN报文帧结构的5个部分,及部分文字参考公众号“汽车ECU设计”的相关内容,只是对其部分描述进行了简化和补充。

LIN的全称为LocalInterconnect Network。LIN主要功能是为CAN总线网络提供辅助功能,在传统车上应用最多的场合就是自动车窗、车灯、后视镜这些节点。LIN的一大优点是成本低,而且走线也更简单,只是一根线就好了,而不用像CAN总线一样需要双绞线。但其最大传输速率为20Kbps。

在说LIN总线之前,先把物理层的东西搬出来,下图就是目前应用最为广泛的LIN总线的应用电路,是从TJA1021的规格书中截图出来的。

作为主节点的LIN收发器电路是有一个1K上拉到Vbat的电阻,而如何改变LIN总线上的电位,也就是通过LIN收发器内部的MOSFET的拉低来实现的。因此,LIN总线实际上是一个12V电平的方波信号,之前我用示波器录过一段LIN总线上的波形,可惜找不到了,只能抄网络上别人的图来写了。

LIN总线的特点

1采用单主多从的组网方式,无CAN总线那样的仲裁机制,最多可连接16个节点(1主15从)。2对硬件要求简单,仅需UART/SCI接口,辅以简单驱动程序便可实现 LIN 协议。故几乎所有的MCU均支持LIN。3不需要单独的晶振,便能完成主、从节点的同步,硬件成本大幅降低。4仅使用一根信号线便可完成信息的传输,即所谓的单总线设备。5传输速率最高可达20Kbps,符合A类网络标准,满足车身控制需要。6LIN 网络中新节点的加入,对网络中其他原有节点的软硬件设计不会造成影


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