LIN (Mạng kết nối cục bộ) là một giải pháp thay thế chi phí thấp cho CAN trong tự động hóa.
Ngày nay, nó được sử dụng trong tất cả các phương tiện hiện đại - và nó ngày càng phức tạp để hiểu.
Tuy nhiên, trong bài viết này, chúng tôi đề cập đến tất cả các điều cơ bản của giao thức bus LIN - incl. LIN so với CAN, các trường hợp sử dụng, cách thức hoạt động của LIN và cách ghi nhật ký dữ liệu bus LIN.
TỔNG QUAN
Tùy chọn chi phí thấp (nếu tốc độ / khả năng chịu lỗi không quan trọng)
Thường được sử dụng trong xe cho cửa sổ, cần gạt nước, điều hòa không khí vv ..
Các cụm LIN bao gồm 1 nút chính và tối đa 16 nút slave
Dây đơn (+ đất) với 1-20 kbit / s ở chiều dài tối đa 40 mét bus
Thời gian kích hoạt lập lịch với thời gian trễ được đảm bảo
Độ dài dữ liệu biến (2, 4, 8 byte) - flexible ^ ^
LIN hỗ trợ phát hiện lỗi, tổng kiểm tra & cấu hình
Điện áp hoạt động của 12V
Lớp vật lý dựa trên ISO 9141 (K-line)
Chế độ ngủ & hỗ trợ đánh thức
Hầu hết các xe mới hiện nay có hơn 10 nút LIN
LIN vs CAN
LIN là chi phí thấp hơn (khai thác ít hơn, không có phí giấy phép, các nút giá rẻ)
CAN sử dụng dây kép được bảo vệ xoắn (5V), trong khi LIN sử dụng dây đơn (12V)
Một chủ LIN thường đóng vai trò là cổng vào bus CAN
LIN mang tính quyết định, không phải do sự kiện (nghĩa là no bus arbitration)
Các cụm LIN có một chủ duy nhất - CÓ THỂ có nhiều
CÓ THỂ sử dụng định danh 11 hoặc 29 bit so với định danh 6 bit trong LIN
CÓ THỂ cung cấp tối đa 1 Mbit / s so với LIN tối đa 20 kbit / s
Example...
Các nút LIN thường được gói trong các cụm, mỗi cụm có một giao diện chính với bus CAN backbone.
Ví dụ: Nếu bạn đang ngồi ở ghế trước bên phải xe hơi, bạn có thể rolling down cửa sổ ghế trước bên trái. Bằng cách đó, bạn nhấn một nút gửi tin nhắn qua cụm LIN 1 đến bus CAN. Dựa trên thông báo CAN, chủ LIN trong cụm 2 sau đó kích hoạt việc rolling down cửa sổ ở ghế trước bên phải.
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC LIN Bus?
LIN bus là tương đối đơn giản:
Một nút chủ lặp qua từng nút slave, gửi yêu cầu cung cấp thông tin - và mỗi nút phụ phản hồi với dữ liệu khi được thăm dò.
Tuy nhiên, với mỗi bản cập nhật thông số kỹ thuật, các tính năng mới đã được thêm vào đặc tả LIN - làm cho nó phức tạp hơn.
Dưới đây chúng tôi trình bày những điều cơ bản: Khung LIN & sáu loại khung.
THÔNG ĐIỆP LIN LIN
Nói một cách đơn giản, khung thông báo bus LIN bao gồm một tiêu đề và một phản hồi.
Thông thường, chủ LIN truyền một tiêu đề đến bus LIN. Điều này kích hoạt một slave, gửi tới 8 byte dữ liệu trong phản hồi.
Khung LIN tổng thể này có thể được minh họa như dưới đây:
HEADER Msg.
Break: Trường Break Break Sync (SBF) hay còn gọi là Break dài tối thiểu 13 + 1 bit (và trong thực tế thường là 18 + 2 bit). Trường Break hoạt động như một thông báo bắt đầu 1 khung truyền "cho tất cả các nút LIN trên bus.
SYNC-Đồng bộ hóa: Trường Đồng bộ hóa 8 bit có giá trị được xác định trước là 0x55 (ở dạng nhị phân, 01010101). Cấu trúc này cho phép các nút LIN xác định thời gian giữa các cạnh tăng / giảm và do đó tốc độ truyền được sử dụng bởi nút Master. Điều này cho phép mỗi Slave trong số chúng đồng bộ.
Mã định danh: Mã định danh là 6 bit, theo sau là 2 bit chẵn lẻ. ID hoạt động như một định danh cho mỗi thông báo LIN được gửi và các nút nào phản ứng với tiêu đề. Các Slave xác định tính hợp lệ của trường ID (dựa trên các bit chẵn lẻ) và hành động thông qua bên dưới:
Bỏ qua việc truyền dữ liệu tiếp theo
Nghe dữ liệu được truyền từ một nút khác
Xuất bản dữ liệu để đáp ứng với tiêu đề
Thông thường, một slave được thăm dò thông tin tại một thời điểm - có nghĩa là rủi ro va chạm bằng không (và do đó không cần phải phân xử).
Lưu ý rằng 6 bit cho phép 64 ID, trong đó ID 60-61 được sử dụng để chẩn đoán và 62-63 được bảo lưu(reserved).
RESPONE Msg.
Dữ liệu: Khi một slave LIN được thăm dò bởi chủ, nó có thể phản hồi bằng cách truyền 2, 4 hoặc 8 byte dữ liệu. Kể từ LIN 2.0, độ dài dữ liệu phụ thuộc vào phạm vi ID (ID 0-31: 2 byte, 32-47: 4 byte, 48-63: 8 byte).
Tổng kiểm tra: Như trong CAN, trường tổng kiểm tra đảm bảo tính hợp lệ của khung LIN. Tổng kiểm tra 8 bit cổ điển chỉ dựa trên tổng các byte dữ liệu (LIN 1.3), trong khi thuật toán tổng kiểm tra nâng cao cũng bao gồm trường định danh (LIN 2.0).
Inter Byte & Response Space: Do slave LIN chi phí thấp thường có hiệu suất thấp, sự chậm trễ có thể xảy ra. Để giảm thiểu điều này, không gian liên byte có thể được thêm vào như minh họa bên dưới. Hơn nữa, giữa tiêu đề và phản hồi, có một "không gian phản hồi" cho phép các nút slave có đủ thời gian để phản ứng với tiêu đề của chủ.
CÁC LOẠI Frame LIN
Nhiều loại khung LIN tồn tại, mặc dù trong thực tế, phần lớn giao tiếp được thực hiện thông qua các khung vô điều kiện ".
Cũng lưu ý rằng mỗi bên dưới tuân theo cùng cấu trúc khung LIN cơ bản - và chỉ khác nhau theo thời gian hoặc nội dung của các byte dữ liệu.
Dưới đây chúng tôi phác thảo ngắn gọn từng loại khung LIN:
1 # Khung vô điều kiện: Đây là hình thức giao tiếp mặc định trong đó chủ chỉ cần gửi tiêu đề, yêu cầu thông tin từ một slave cụ thể. Các slave có liên quan phản ứng tương ứng.
2 # Khung kích hoạt sự kiện: Chúng cho phép chủ nhân thăm dò nhiều slave thay vì một để tiết kiệm băng thông. Một slave chỉ có thể trả lời nếu dữ liệu của nó đã được cập nhật. Các slave bao gồm ID được bảo vệ của nó trong byte dữ liệu đầu tiên. Nếu nhiều slave cùng phản ứng, một vụ va chạm xảy ra và Master mặc định thành các khung vô điều kiện.
3 # Sporadic Frames: Chúng chỉ được gửi bởi chủ nếu nó biết rằng một slave cụ thể đã cập nhật dữ liệu. Bản thân chủ nhân hoạt động như một slave "và cung cấp phản hồi dữ liệu cho tiêu đề của chính nó - cho phép nó cung cấp các nút slave với thông tin động".
4 # Khung chẩn đoán : Kể từ LIN 2.0, ID 60-61 được sử dụng để đọc thông tin chẩn đoán từ các nút chính hoặc nút phụ. Các khung luôn chứa 8 byte dữ liệu và mang dữ liệu chẩn đoán hoặc cấu hình. ID 60 được sử dụng cho khung yêu cầu chính và 61 cho khung phản hồi slave.
5 # Khung do người dùng xác định: ID 62 là khung do người dùng xác định có thể chứa bất kỳ loại thông tin nào.
6 # Khung dành riêng: Khung dành riêng có ID 63 và không được sử dụng trong các mạng LIN tuân thủ LIN 2.0.
ADVANCED LIN
1.The LIN Node Configuration File (NCF) and LIN Description File (LDF)
Để nhanh chóng thiết lập mạng bus LIN, các nút LIN ngoài luồng đi kèm với Tệp cấu hình nút (NCF) mô tả chi tiết các khả năng của nút.
Sau đó, một OEM sẽ kết hợp các NCF nút này thành một tệp cụm, được gọi là Tệp Mô tả LIN (LDF). Sau đó, chủ sẽ thiết lập và quản lý cụm LIN dựa trên LDF này - ví dụ: lịch trình thời gian cho các tiêu đề.
Lưu ý rằng các nút bus LIN có thể được cấu hình lại bằng cách sử dụng các khung chẩn đoán được mô tả trước đó. Loại cấu hình này có thể được thực hiện trong quá trình sản xuất - hoặc ví dụ: mỗi khi mạng được khởi động. Ví dụ, điều này có thể được sử dụng để thay đổi ID thông báo nút.
Nếu bạn quen thuộc với CANopen, bạn có thể thấy tương tự với Tệp cấu hình thiết bị được sử dụng để định cấu hình trước các nút CANopen - và vai trò của Đối tượng dữ liệu dịch vụ trong việc cập nhật các cấu hình này.
Mô tả cấu hình LIN LDF NCF
2. LIN Sleep & Wakeup
Một khía cạnh quan trọng của LIN không chỉ tiết kiệm chi phí, mà còn cả sức mạnh.
Để đạt được điều này, mỗi slave LIN có thể bị ép buộc vào chế độ ngủ bởi chủ gửi một yêu cầu chẩn đoán (ID 60) với byte đầu tiên bằng 0. Mỗi slave cũng tự động ngủ sau 4 giây không hoạt động của bus.
Các slave có thể được đánh thức bởi các nút chủ hoặc nút slave gửi yêu cầu đánh thức. Điều này được thực hiện bằng cách buộc bus chiếm ưu thế trong 250-5000 micro giây, sau đó là tạm dừng trong 150-250 ms. Điều này được lặp lại tới 3 lần nếu không có tiêu đề nào được gửi bởi chủ. Sau này, cần tạm dừng 1,5 giây trước khi gửi yêu cầu đánh thức lần thứ 4. Thông thường các nút thức dậy sau 1-2 xung.
TRIỂN VỌNG LIN
Tóm lại: LIN bus không phải là một thay thế hoặc đối thủ cạnh tranh với CAN bus.
Hai giao thức bổ sung cho nhau - và LIN đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc cung cấp mở rộng tính năng chi phí thấp trong các phương tiện hiện đại.
Do đó, xe buýt LIN đã bùng nổ về mức độ phổ biến trong thập kỷ qua với> 700 triệu nút dự kiến trong tự động hóa vào năm 2020 so với ~ 200 triệu trong năm 2010.
Tuy nhiên, với sự gia tăng của LIN cũng xuất hiện sự giám sát ngày càng tăng liên quan đến an ninh mạng. LIN phải đối mặt với các rủi ro tương tự như CAN - và vì LIN đóng vai trò trong ví dụ: ghế ngồi và vô lăng, một giải pháp cho những rủi ro này có thể là cần thiết.
Các mạng lưới xe ô tô trong tương lai đang chứng kiến sự gia tăng của CAN FD, FlexRay và Ethernet ô tô. Mặc dù không chắc chắn về vai trò của mỗi hệ thống này trong các hệ thống tự động trong tương lai, nhưng dự kiến các cụm LIN sẽ vẫn còn quan trọng vì là giải pháp chi phí thấp cho nhu cầu ngày càng tăng đối với các tính năng trong các phương tiện hiện đại.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét