总线系统简析学习教案

1、会计学1总线总线(zn xin)系统简析系统简析第一页，共30页。任务要求任务要求(yoqi)：1.熟悉熟悉LIN总线系统的功用、结构组成及主要元总线系统的功用、结构组成及主要元件；件；2.理解理解LIN总线系统的工作原理；总线系统的工作原理；3.能识读和分析能识读和分析LIN总线系统电路；总线系统电路；4.能分析能分析LIN总线系统的波形；总线系统的波形；5.能根据相关资料确定能根据相关资料确定LIN总线的技术参数；总线的技术参数；6.能分析能分析LIN总线的故障；总线的故障；7.能主动与学习小组成员沟通，与教师和同学建能主动与学习小组成员沟通，与教师和同学建立良好的人际关系。立良好的人际关

2、系。第1页/共30页第二页，共30页。一、一、LINLIN总线总线(zn(zn xin) xin)概述概述1.LIN1.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的含义的含义LINLIN（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network）即局部）即局部(jb)(jb)连接网络，也被称连接网络，也被称为为“局域网子系统局域网子系统”，即，即LINLIN总线是总线是CANCAN总线网络下的子系统，车总线网络下的子系统，车上各个上各个LINLIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CANCAN数据数据

3、总线实现的总线实现的LINLIN总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要CANCAN总总线的带宽和多功能的场合，线的带宽和多功能的场合，LINLIN的目标是为现有汽车网络（例的目标是为现有汽车网络（例如如CANCAN总线）提供辅助功能总线）提供辅助功能LINLIN典型的应用是车上传感器和执行器的联网，典型的应用是车上传感器和执行器的联网，LINLIN属于汽车上属于汽车上的的A A级网络。级网络。第2页/共30页第三页，共30页。2.LIN2.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的特点的特点（1 1）工作方式）工作方式(fngsh)(

4、fngsh)：LINLIN总线为单主总线为单主/ /多从方式多从方式(fngsh)(fngsh)；CANCAN总线为多主或主总线为多主或主/ /从方式从方式(fngsh)(fngsh)。（2 2）数据）数据(shj)(shj)传输线：传输线：LINLIN总线为单线传输；总线为单线传输；CANCAN总线为双线传输。总线为双线传输。（3 3）工作电压：）工作电压：LINLIN总线为总线为12V12V；CANCAN总线为总线为5V5V。（4 4）传输速率：）传输速率：LINLIN总线最高为总线最高为20kb/s20kb/s，属于属于低速总线（低速总线（A A类）类）；CANCAN总线最高总线最高为为

5、1Mb/s1Mb/s，应用于汽车上的属于，应用于汽车上的属于中速（中速（B B类）、高速（类）、高速（C C类）类）。（5 5）传输距离：）传输距离：LINLIN总线最长为总线最长为40m40m；CANCAN总线最长为总线最长为10km10km。第3页/共30页第四页，共30页。（6 6）LINLIN总线无需仲裁；总线无需仲裁；CANCAN总线采用总线采用(ciyng)(ciyng)非破坏性仲裁技术。非破坏性仲裁技术。（7 7）传输的数据长度）传输的数据长度(chngd)(chngd)：LINLIN总线一帧信息中数据长度总线一帧信息中数据长度(chngd)(chngd)为为2 2、4 4或或8

6、B8B；CANCAN总线为一总线为一帧信息中数据长度帧信息中数据长度(chngd)(chngd)为为0 08B8B。（8 8）标识符的位数：）标识符的位数：LINLIN总线总线(zn xin)(zn xin)有有6 6位标识符；位标识符；CANCAN总线总线(zn xin)(zn xin)有有1111位或位或2929位标识符。位标识符。（9 9）节点数：）节点数：LINLIN总线一般不超过总线一般不超过1616个个；CANCAN总线最多总线最多110110个个。（1010）传输线的颜色：）传输线的颜色：LINLIN总线主色为总线主色为紫色紫色；CANCAN总线主色为总线主色为橙色橙色。第4页/

7、共30页第五页，共30页。LIN总线总线(zn xin)的优点：的优点：（1 1）在）在LINLIN系统中，加入新节点时，不需要其它系统中，加入新节点时，不需要其它(qt)(qt)从节点作任何软件或硬件的改动从节点作任何软件或硬件的改动（3 3）从节点不需振荡器就能实现同步，节省了多从控制器部件的硬件）从节点不需振荡器就能实现同步，节省了多从控制器部件的硬件(yn jin)(yn jin)成本成本（4 4）基于通用基于通用UARTUART接口，几乎所有微控制器都具备接口，几乎所有微控制器都具备LINLIN必需的硬件，价格低廉、必需的硬件，价格低廉、结构简单结构简单（2 2）整个网络的配置信息只

8、包含在主节点中，从节点可以自由地接入或脱离网整个网络的配置信息只包含在主节点中，从节点可以自由地接入或脱离网络而不会影响网络中的通信络而不会影响网络中的通信LINLIN的网络结构的网络结构第5页/共30页第六页，共30页。1.LIN1.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的网络结构的网络结构一个主节点，主节点可以执行一个主节点，主节点可以执行(zhxng)主主任务（引起任务（引起LIN网络通信）也可网络通信）也可以执行以执行(zhxng)从任务，总线上的信息传从任务，总线上的信息传送由主节点控制。主节点连接在送由主节点控制。主节点连接在CAN数据总线上数据总线上多个从节点多个从节点(

9、ji din)，从节点，从节点(ji din)只能执行从任务。只能执行从任务。二、二、LINLIN总线的结构原理总线的结构原理第6页/共30页第七页，共30页。（1 1）主节点）主节点(ji din)(ji din)（主控制单元）（主控制单元） A6L A6L轿车轿车LINLIN总线内部总线内部(nib)(nib)组组成示意图成示意图用于空调用于空调(kn dio)控制控制用于前部用于前部车顶模块车顶模块第7页/共30页第八页，共30页。LIN总线总线(zn xin)主控单元监控数据传递及其速率，发送信息标题主控单元监控数据传递及其速率，发送信息标题主控制单元的软件内已设定了一个周期，这个周期

10、用于决定何时将哪些主控制单元的软件内已设定了一个周期，这个周期用于决定何时将哪些(nxi)信息发信息发送到送到LIN数据总线上多少次数据总线上多少次该控制该控制(kngzh)单元在单元在LIN数据总线与数据总线与CAN总线之间起沟通作用（总线之间起沟通作用（“翻译翻译”），它是），它是LIN总总线系统中唯一与线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制数据总线相连的控制(kngzh)单元单元通过通过LIN主控制单元主控制单元进行进行与之相连的与之相连的LIN从控制单元的从控制单元的自诊断自诊断（1 1）主节点（主控制单元）主节点（主控制单元）第8页/共30页第九页，共30页。（2 2）从节点（从控制

11、）从节点（从控制(kngzh)(kngzh)单元）单元） 奥迪奥迪A6LA6L轿车轿车(jioch)CAN(jioch)CAN、LINLIN总线与从控制器示意图总线与从控制器示意图第9页/共30页第十页，共30页。LINLIN总线总线(zn xin)(zn xin)从控制器从控制器（2 2）从节点）从节点(ji din)(ji din)（从控制单元）（从控制单元）传感器传感器执行执行(zhxng)元件元件控制单元控制单元ECU第10页/共30页第十一页，共30页。大众迈腾轿车大众迈腾轿车(jioch)的舒适的舒适CAN总线系统总线系统LIN总线总线(zn xin)ECU-雨刷电雨刷电机控制机控

12、制(kngzh)单元单元传感器传感器-雨滴雨滴+光强传感器光强传感器传感器传感器-车辆车辆倾斜传感器倾斜传感器执行元件执行元件-报警喇叭报警喇叭LIN总线总线（2 2）从节点（从控制单元）从节点（从控制单元）第11页/共30页第十二页，共30页。（2 2）从节点）从节点(ji din)(ji din)（从控制单元）（从控制单元）接收、传递接收、传递(chund)或忽略与从主节点接收到的主任务（起始报文或忽略与从主节点接收到的主任务（起始报文/信息标题）相关的数据信息标题）相关的数据可以可以(ky)通过一个通过一个“叫醒叫醒”信号，唤醒主节点。信号，唤醒主节点。检查所接收数据总量和所发送数据的总

13、量。检查所接收数据总量和所发送数据的总量。同主节点的同步字节保持一致。同主节点的同步字节保持一致。只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换。只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换。 注意：注意：只有当只有当LIN主节点发送出主任务（起始报文或信息标题）后，从节点才会反应。主节点发送出主任务（起始报文或信息标题）后，从节点才会反应。第12页/共30页第十三页，共30页。2.LIN2.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)系统的物理结构系统的物理结构主节点主节点(ji din)从节点从节点(ji din)节点数为什么节点数为什么不能太多？不能太多？（2）受总线物理特性的限制）受总

14、线物理特性的限制节点数越多网络节点数越多网络阻抗越低（并联），会发生通信故障。阻抗越低（并联），会发生通信故障。LIN系统每系统每增加一个节点大约使网络阻抗降低增加一个节点大约使网络阻抗降低3。（1）受标识符长度的限制）受标识符长度的限制二极管的作用？二极管的作用？当当VBAT为低时（本地节点断电或断路等）防止为低时（本地节点断电或断路等）防止LIN总线驱动节点的电源线，从而大大增加总线负载总线驱动节点的电源线，从而大大增加总线负载第13页/共30页第十四页，共30页。3.LIN3.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的信号的信号 隐性电平：如果无信息发送到隐性电平：如果无信息发送到

15、LIN数据总线上（总线空闲）或者数据总线上（总线空闲）或者(huzh)发送到发送到LIN数据总线上数据总线上的是一个隐性位的是一个隐性位显性电平显性电平(din pn)接近于接近于0V隐性电隐性电平平12V 显性电平：显性电平：当传输显性位时，发送控制单元内的收发器将当传输显性位时，发送控制单元内的收发器将LIN数据总线数据总线接地接地。注意：注意：收发器的型号收发器的型号不同，显性平有差异不同，显性平有差异（1 1）信号波形）信号波形第14页/共30页第十五页，共30页。（2 2）信号）信号(xnho)(xnho)传递的安全性传递的安全性在隐性电平和显性电平的收发时，通过在隐性电平和显性电平

16、的收发时，通过(tnggu)预先设定公差来保证数据传输的稳定性预先设定公差来保证数据传输的稳定性为了能在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号，接收为了能在有干扰辐射的情况下仍能收到有效的信号，接收(jishu)的允许电压值要稍高一些的允许电压值要稍高一些发送信号电压必须满足显性电平小于电源电压的发送信号电压必须满足显性电平小于电源电压的20% 发送信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的发送信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的80% 接收信号电压必须满足显性电平小于电源电压的接收信号电压必须满足显性电平小于电源电压的40% 接收信号电压必须满足隐性电平大于电源电压的接收信号电压必须满足隐性电平

17、大于电源电压的60% 第15页/共30页第十六页，共30页。4.LIN4.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的信息格式的信息格式报文帧报文帧起始起始(q sh)报文（信息标题）和应答（回应报文（信息标题）和应答（回应/信息内容）两部分构成。信息内容）两部分构成。起始报文（信息标题）起始报文（信息标题）由由LIN主节点主节点(ji din)（主（主控制单元）发送，控制单元）发送，LIN总线的通信由此引起总线的通信由此引起应答（回应应答（回应/信息内容）信息内容）由由LIN主节点（主主节点（主控制单元）或从节点（从控制单元）发送控制单元）或从节点（从控制单元）发送第16页/共30页第十

18、七页，共30页。（1）起始报文（信息标题）起始报文（信息标题）由由LIN主控制单元按周期发送，由同步主控制单元按周期发送，由同步(tngb)暂停暂停区、同步区、同步(tngb)分界区、同步分界区、同步(tngb)区、识别区构成区、识别区构成同步同步(tngb)暂停区暂停区至少为至少为13位的显性位。位的显性位。同步同步(tngb)(tngb)分界区分界区至少为一位隐性位。至少为一位隐性位。同步区同步区由由0101010101这个二进制位序构成，所有的这个二进制位序构成，所有的LIN从控从控制单元通过这个二进制位序来与制单元通过这个二进制位序来与LIN主控制单元进行匹配（同步）。主控制单元进行匹

19、配（同步）。识别区识别区识别区的长度为识别区的长度为8位（二进制的），头位（二进制的），头6位是回应信息识别位是回应信息识别码和数据区的个数。后两位是校验位，用于检查数据传递是否有错误。码和数据区的个数。后两位是校验位，用于检查数据传递是否有错误。标识符（标识符（6位）位）给出的是这个信息给出的是这个信息的意义或特征，而的意义或特征，而不是这个信息传送不是这个信息传送的地址。的地址。第17页/共30页第十八页，共30页。（2）应答（回应）应答（回应/信息内容）信息内容）由由LIN主节点主节点(ji din)（主控制单元）或从节点（主控制单元）或从节点(ji din)（从（从控制单元）发送，由数

20、据场和校验场组成控制单元）发送，由数据场和校验场组成数据场数据场由由2B、4B或或8B的数据组成。每个数据区是的数据组成。每个数据区是10个个二进制位，其中一位是显性起始位，一个是包含信息二进制位，其中一位是显性起始位，一个是包含信息(xnx)的字节的字节和一个隐性停止位。起始位和停止位是用于再同步，从而避和一个隐性停止位。起始位和停止位是用于再同步，从而避免传递错误的。免传递错误的。校验校验(xio yn)场场1个字节，由数据场的数个字节，由数据场的数据求和取反码生成据求和取反码生成带有从控制单元回应的信息：带有从控制单元回应的信息：该回应由该回应由LIN从控制单元来发送。从控制单元来发送。

21、LIN主控制单主控制单元通过信息标题内的标志符要求元通过信息标题内的标志符要求LIN从控制单元发送数据。从控制单元发送数据。带有主控制单元命令的信息：带有主控制单元命令的信息：该回应由该回应由LIN主控制单元来发送。主控制单元来发送。LIN主控制单主控制单元通过信息标题内的标志符要求元通过信息标题内的标志符要求LIN从控制单元使用包含在回应内的数据。从控制单元使用包含在回应内的数据。两种信息：两种信息：第18页/共30页第十九页，共30页。5.LIN5.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的数据传输过程的数据传输过程 LIN总线的数据传递总线的数据传递(chund)流程流程 一个一个

22、LINLIN总线的子系统总是由主系统发送相应的信息标题要求时，它才向总线的子系统总是由主系统发送相应的信息标题要求时，它才向LINLIN总线发送数据。所发送的数据可供每个总线发送数据。所发送的数据可供每个LINLIN数据总线控制单元数据总线控制单元(dnyun)(dnyun)接收。接收。 LIN- LIN-信息信息1 1表示主系统要求子系统表示主系统要求子系统1 1提供数据；提供数据； LIN- LIN-信息信息2 2表示主系统要求子系统表示主系统要求子系统2 2提供数据；提供数据； LIN LIN信息信息3 3表示主系统为子系统发送数据，比如主系统向子系统表示主系统为子系统发送数据，比如主系

23、统向子系统2 2发送数据。发送数据。第19页/共30页第二十页，共30页。5.LIN5.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的数据传输过程的数据传输过程奥迪奥迪A6轿车空调系统轿车空调系统(xtng)的的LIN系统系统(xtng)框图框图第20页/共30页第二十一页，共30页。（1）带有子反馈的空调）带有子反馈的空调(kn dio)装置装置LIN信息传递流程信息传递流程从控制单元向从控制单元向LIN总线反馈温度总线反馈温度信号和鼓风机实际转速信号信号和鼓风机实际转速信号从控制单元向从控制单元向LIN总线反馈总线反馈(fnku)温度信号和鼓风机实际转速信号温度信号和鼓风机实际转速信号带

24、有从控制单元回应带有从控制单元回应(hu yn)的信息，的信息，LIN从控制单元会根据识别码给这个回应从控制单元会根据识别码给这个回应(hu yn)提供信息提供信息 空调装置在空调装置在LINLIN总线系统上发送信息标题总线系统上发送信息标题查询制冷剂温度和查询制冷剂温度和鼓风机实转速鼓风机实转速 传感器传感器G395G395读取标题，检修转换，然后将当时的制冷剂温度值放到读取标题，检修转换，然后将当时的制冷剂温度值放到LILI系统上。系统上。 制冷剂温度和鼓风机实际转速被空调装置识别。制冷剂温度和鼓风机实际转速被空调装置识别。第21页/共30页第二十二页，共30页。（2）带有主反馈的空调装置

25、）带有主反馈的空调装置LIN信息传递信息传递(chund)流程流程主控制单元向主控制单元向LIN总线系统总线系统发送鼓风机转速信号发送鼓风机转速信号主控单元主控单元(dnyun)向向LIN总线系统发送鼓风机转速信号总线系统发送鼓风机转速信号带有主控制带有主控制(kngzh)单元命令的信息，单元命令的信息，LIN主控制主控制(kngzh)单元会提供回应。根据识别码的情况，单元会提供回应。根据识别码的情况，相应的相应的LIN从控制从控制(kngzh)单元会使用这些数据去执行各种功能。单元会使用这些数据去执行各种功能。 空调装置在空调装置在LINLIN总线系统上发送信息标题总线系统上发送信息标题调节

26、新鲜空气鼓风机的等级。调节新鲜空气鼓风机的等级。 空调装置发送所希望的鼓风机等级。空调装置发送所希望的鼓风机等级。 新鲜空气鼓风机读取信息，相应地控制鼓风机。新鲜空气鼓风机读取信息，相应地控制鼓风机。第22页/共30页第二十三页，共30页。6.LIN6.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)的数据传输方式的数据传输方式（1）主一从方式）主一从方式由主节点到一个或多个由主节点到一个或多个(du )从节点；由一个从从节点；由一个从节点到主节点或到主节点再到其他从节点。节点到主节点或到主节点再到其他从节点。主一从通信模式将大部分调度操作转移到主节点上，从而简化主一从通信模式将大部分调度操作转

27、移到主节点上，从而简化(jinhu)其他节点操作。其他节点操作。LIN从节点硬件大幅减少，甚至可能减少为单个状态设备。从节点硬件大幅减少，甚至可能减少为单个状态设备。主节点能够同时与所有节点通信，信息和要求的主节点能够同时与所有节点通信，信息和要求的ID数量都大大减少数量都大大减少这种通信方法速度缓慢，这种通信方法速度缓慢，LIN节点很难及时地接收和处理数据，并选择性地节点很难及时地接收和处理数据，并选择性地将它传输给其他节点。将它传输给其他节点。第23页/共30页第二十四页，共30页。（2）从一从方式）从一从方式通信信号在从节点之间传播，而不经过通信信号在从节点之间传播，而不经过(jnggu

28、)主主节点或者通过主节点广播消息到网络中的所有的从节点。节点或者通过主节点广播消息到网络中的所有的从节点。响应速度提高响应速度提高(t go)各个从节点的时钟源未知，因此，从节点将数据传输到网络各个从节点的时钟源未知，因此，从节点将数据传输到网络(wnglu)时，数时，数据可能发生漂移据可能发生漂移主节点不显示从一从通信已经失效主节点不显示从一从通信已经失效第24页/共30页第二十五页，共30页。7.LIN7.LIN总线总线(zn xin)(zn xin)数据传输的顺序数据传输的顺序（1）LIN 主控制单元的软件内已设定了一个顺序主控制单元的软件内已设定了一个顺序(shnx)，LIN主控制单元

29、就按这个主控制单元就按这个顺序顺序(shnx)将信息标题发送至将信息标题发送至LIN总线上总线上（2）常用的信息）常用的信息(xnx)会多次传递。会多次传递。（3） LIN主控制单元的环境条件可能会改变信息的顺序。如：点火开关接主控制单元的环境条件可能会改变信息的顺序。如：点火开关接通通/关闭；自诊断已激活关闭；自诊断已激活/未激活；停车灯接通未激活；停车灯接通/关闭。关闭。第25页/共30页第二十六页，共30页。三、三、LINLIN总线总线(zn(zn xin) xin)在实车上的应用在实车上的应用1.1.在奥迪在奥迪A6LA6L轿车轿车(jioch)(jioch)上的应用上的应用奥迪奥迪A