《第二章(lin总线)常用车载网络信息传输系统课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章(lin总线)常用车载网络信息传输系统课件（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车车载网络系统检修,第1章 车载网络系统基础知识 第2章常用车载网络信息传输系统第3章大众车系车载网络系统检修第4章奥迪车系车载网络系统检修第5章丰田多路传输系统检修,2.2 LIN系统,2.2.1 LIN的发展 LIN(Local Interconnect Network,局域互连网络),是由Audi、BMW、Daimler-Chrysler、Motorola、Volcano Communications Technologies（VCT）、Volkswagen和Volvo等公司和部门（LIN联合体）提出的一个汽车底层网络协议，其目的是给出一个价格低廉、性能可靠的低速网，在汽车网络层次结构
2、中,作为低端网络的通用协议，并逐渐取代目前各种各样的低端总线系统，成为A类车载网络的主流总线协议之一。,2.2.1 LIN的发展,LIN协议是面向车辆低端分布式应用的一类多路复用串行协议，符合SAE（Society of Automobile Engineering）规定的车用网络A类标准。是一种低成本的串行通讯网络用于实现汽车中的分布式电子系统控制。,2.2.1 LIN的发展,LIN总线主要有以下特点：,总线通讯基于低成本的通用UARTSCI接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件，因此LIN总线具有很好的通用性； 采用低成本单线12V传输数据，总线的驱动和接收特性符合改进的IS0914
3、1标准； 传输速率最高可达20 Kbps； 单主控器多从设备模式，无需仲裁机制；,2.2.1 LIN的发展,LIN总线主要有以下特点：,理论上从节点不需要晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步，节省了从节点设备的硬件成本； 保证信号传输的延迟时间； 无需对LIN从节点的硬件和软件进行更改就可以在网络上增加或删除网络节点； 通常一个LIN网络上节点数目小于12个，共有64个标志符。,2.2.2 LIN的应用,LIN总线的出现的初衷并不是用来完全取代现有的汽车网络，而是对现有的汽车网络(例如CAN总线)进行补充和辅助，以更低廉的成本实现传感器，执行器的电气连接。 引入LIN协议后，几乎所有电控单元和它们的
4、传感器和执行器之间的连接，都已经实现多路传输了。由于建立了一个连接传感器/执行器与电控单元的二级网络，原来CAN网络中的次级组将会取消。,2.2.2 LIN的应用,采用LIN网络的CAN系统结构,2.2.2 LIN的应用,2.2.2 LIN的应用,LIN网络系统的结构,2.2.2 LIN的应用,车窗系统网络结构,例：电动车窗防夹系统,2.2.2 LIN的应用,电动车窗硬件总体结构,例：电动车窗防夹系统,2.2.2 LIN的应用,例：车灯系统,2.2.2 LIN的应用,例：车灯系统,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案一,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案一,较为常见方案 优点：较
5、好的实现各分布式控制器之间的通讯。,缺点： 1、节点多，通讯协议复杂； 2、每个节点需要CAN控制器，成本高； 3、车门节点传输效率不高，较为浪费。,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,左前门节点控制左前门车门门锁、车窗玻璃升降器、电动后视镜的动作，同时也可控制其它三个车门的门锁、车窗玻璃升降器和右前门电动后视镜的动作，同时监测车门门锁的状态。主机节点位于左前门内侧，各从机节点位于相应器件附近。,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,控制信号包括：门锁开关控制(控制四个车门门锁)，玻璃升降锁止控制(控制四个车窗玻璃的升降是否被允许
6、)，玻璃升降控制(控制四个车窗玻璃的升降)，后视镜控制(控制左右后视镜的左右和上下旋转运动)。 信号类型为：开关信号和测量信号。,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案二,使用CAN/LIN分层网络拓补结构。CAN总线作为主网络，连接四个车门网关与其他控制器。 优点：对于系统模块化开发十分有利，代表未来车身网络发展的一个可能方向。,缺点： 1、每个执行器都必须一个控制器，成本高； 2、车门空间有限，大量控制器不宜布置。,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案三,2.2.2 LIN的应用,例：车门模块方案三,使用CAN/LIN分层网络拓补结构。CAN总线用于中央控制器与其他节点间的通讯，
7、LIN总线则用于中央控制器与四个车门控制器节点之间的通讯。 优点：能较好的实现系统功能，成本更低（单线、LIN收发器比CAN收发器便宜）。,2.2.3 LIN的结构与协议,L1N总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。所有节点都包含一个从任务(Slave Task)模块负责消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务(Master Task)模块负责启动网络中的通信。 主任务模块发送一个报文头用于启动一次通信过程。所有节点中的从任务模块都对所接收到的报文头中的标志符进行监测，发现本次通信与自己有关时就进行相关的操作，例如接收由数据场与校验场组成的响应或是发送由数据场与校验场组成的响应。这种机制可
8、以确保主一从节点、从一从节点之间多种方式的数据交换。,LIN总线通讯机制,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN协议在同一总线上的最大节点数量为16，系统中两个电控单元之间的最大距离为40m。 1传输介质 传输介质即LIN信号传输的物质载体或者非物质载体，这个在LIN标准中并没有强制规定。LIN网络一般使用一根单独的铜线作为传输介质。 它用 12V 电池的隐性电平线与总线。LIN 总线的电平如下图所示。,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN总线上的电压电平,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构 一个LIN电控单元拥有一个统一的接口（LIN标准），以便与其他LIN电控单元之间进行信息数据
9、处理。这种标准的接口需要满足严格的成本要求，所以它必须在现有微控制器中使用标准单位，基本单位为UART（通用异步接收/发送装置）。,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器 TJA1020 收发器是一个物理媒体连接（Physical Medium Attachment ）它是LIN主机/从机协议控制器和LIN传输媒体之间的接口。 协议控制器输入引脚TXD的发送数据流被LIN收发器转换成总线信号 而且电平翻转速率和波形都受到限制，以减少电磁辐射（EME）。 TJA1020 的接收器检测到 LIN 总线上的数据流并通过RXD 引脚将它传送到协议控制器。,2.2.3 LIN的结构与协议,2
10、节点结构-收发器,TJA1020的方框图,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器,工作模式,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-收发器,TJA1020应用举例,2.2.3 LIN的结构与协议,2节点结构-典型应用,3帧结构 报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符(ID)信息并将一个从机任务的信息传送到所有其他从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表：发送报头。从机任务位于所有的（即主机和从机） 节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应。,2.2.3 LIN的结构与协议,3帧结构 一个报文帧 是由主机节点发送的报头和由主机或一个从机节点发送的响应
11、组成。 报文帧的报头包括同步间隔场、同步场和标识符场(ID 场)。 报文帧的响应则由3个到9个字节场组成：2、4或8字节的数据场和一个校验和场。字节场由字节间空间分隔，报文帧的报头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节间空间和帧内响应空间是0。这些空间的最大长度由报文帧的最大长度 TFRAME_MAX限制。,2.2.3 LIN的结构与协议,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2.2.3 LIN的结构与协议,2.2.3 LIN的结构与协议,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,2.2.3 LIN的结构与协议,各节点LIN协议标识符表,3帧结构举例：某车CAN-LIN
12、车身网络协议制定,2.2.3 LIN的结构与协议,车灯节点（LIN）数据场,3帧结构举例：某车CAN-LIN车身网络协议制定,4传输模式 在LIN bus 总线上发送的信息，有长度可选的固定格式。每个报文帧都包含2、4或8字节的数据（数据场）以及3字节的控制和安全信息（同步场、ID场、校验场）。LIN bus 总线的通讯由单主机控制。每个报文帧都以一个间隔信号（同步间隔）开始，接着是一个同步场和一个标识符场（ID 场）这些都由主机任务发送。从机的任务则是发回数据场和校验场。见下页图。 通过主机控制单元中的从机任务，数据可以被主机控制单元发送到任何从机控制单元。主机通过相应的报文ID可以触发从机
13、从机通信。,2.2.3 LIN的结构与协议,4传输模式,2.2.3 LIN的结构与协议,LIN的通讯概念,4传输模式 LIN bus 共有3种传输模式：主从、从主、从从。3种模式都由主机来触发，也就是说同步间隔、同步场、标识符场（ID 场）都由主机来发送,2.2.3 LIN的结构与协议,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,在上图中，汽车空调控制系统内部通过LIN总线连接在一起 ，组成一个本地控制网络，该网络由一个主节点和四个从节点组成。其中，由主节点连接系统所有的控制输入，包括车内温度设定、湿度设定等，主节点还负责整个
14、系统状态信息显示，如车内温度显示、车内空气湿度显示 ；从节点1负责新鲜空气入口大小调节控制、除霜区域控制 、通风区域控制。从节点2负责压缩机和冷凝器的控制；从节点3负责采集蒸发器、车内、车外的温度 ；从节点4负责鼓风机和加热器的控制。,4传输模式空调控制例子,2.2.3 LIN的结构与协议,汽车空调控制网络的配置信息都在主节点中，是由主节点来控制整个系统的工作流程和网络内部的数据传输：空调控制系统启动后，由主节点读取操作面板上车内温度、湿度的设定值 ，或者是否处于自动运行设置状态， 再把获取的设定值发送到从节点1、从节点2 、从节点4 ，同时发送读取温度的命令给从节点3 ，从节点3把采集到的实
15、际温度发送到其余的节点， 主节点显示收到的温度，从节点1 、从节点2 、从节点4收到设定温度和实际温度以后，根据控制要求计算出各自的控制量并输出 ，将车内温度、湿度、空气质量调节到设定范围内。,5进入传输介质 LIN电控单元进入传输介质有随机方式和异步方式两种，这表明这种进入可以根据需要和执行本地命令而随时进行。LIN节点不可能根据本地命令进入LIN网络。为了能够达成连接，它们必须事先获得LIN主节点的邀请，而这是需要通过一个中介的。 6服务 LIN电控单元有3项通信服务：发散模式的数据写入（一个制造者向多个使用者发出数据），数据请求（一个使用者向制造者的数据请求）和即时回复（立即回复一个请求
16、）。这些服务允许单一总线/多支线策略（发散和请求/回复）的使用。,2.2.3 LIN的结构与协议,2.3 VAN系统,VAN（Vehicle Area Network，车辆局域网），是由标致、雪铁龙、雷诺公司联合开发研制的，它主要应用于车身电器设备的控制。VAN数据总线系统协议是一种只需要中等通信速率的通信协议，适用于车身功能和车辆舒适性功能的管理。,VAN数据总线系统协议的OSI模型分层,2.3.2 VAN的结构,1典型的VAN结构 VAN数据总线系统协议的研发是出于连接各个复杂通信系统的目的，同时也是为了使简单元件和支线连接成总线，以保证网络传输的节奏。,VAN数据总线系统的典型结构,2.3.2 VAN的结构,2拓扑 拓扑也就是VAN数据总线系统协议所允许的各个电脑之间的排列方式。,VAN数据总线系统拓扑,2.3.2 VAN的结构,4节点结构 一个VAN数据总线系统电控单元拥有一个标准接口（VAN标准），以便于与其他VAN数据总线系统电控单元之间进行信息数据处理。,VAN数据总线系统节点结构,2.3.2 VAN的结构,5帧结构 一个VAN数据总线系统的帧由9个域组成。,VAN数据总
