汽車(chē)LIN總線(xiàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)析

陸人定

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

汽車(chē)LIN總線(xiàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)析

陸人定

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

基于大眾車(chē)系汽車(chē)LIN總線(xiàn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)析大眾汽車(chē)車(chē)身電器LIN總線(xiàn)控制系統(tǒng)的工作原理、基本功能及基本診斷方法，并以具體的大眾車(chē)系實(shí)例闡明其與CAN總線(xiàn)車(chē)身電器控制系統(tǒng)的關(guān)系。

LIN總線(xiàn)；CAN總線(xiàn)；車(chē)身電器控制系統(tǒng)

自從1998年奧迪、寶馬、克萊斯勒、摩托羅拉、博世等公司提出LIN總線(xiàn)通信協(xié)議［1］以來(lái)，LIN總線(xiàn)在汽車(chē)車(chē)身電器控制，汽車(chē)智能執(zhí)行器控制方面是絕對(duì)主流。本文基于大眾車(chē)系一些具體實(shí)例，分析總結(jié)LIN總線(xiàn)組成、工作原理、一般診斷方法、特性及其與車(chē)身電器控制CAN總線(xiàn)［2］之間的關(guān)系。

1 LIN總線(xiàn)的組成及工作原理

如圖1所示，從物理硬件結(jié)構(gòu)分析，LIN總線(xiàn)組成［3］很簡(jiǎn)單，可以看作3部分組成：LIN總線(xiàn)主控自動(dòng)空調(diào)ECU、單根導(dǎo)線(xiàn)、從控單元鼓風(fēng)機(jī)智能芯片，它是一種典型的主從結(jié)構(gòu)。主控ECU有且僅有一個(gè)，從控ECU可以有多個(gè)，主控ECU對(duì)從控ECU有絕對(duì)的控制權(quán)，控制LIN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的整個(gè)過(guò)程。下面從LIN總線(xiàn)軟件結(jié)構(gòu)通信原理探討LIN主控單元如何控制從控單元工作的。

圖1 大眾汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)與鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)

如圖2a所示，整個(gè)LIN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)幀固定結(jié)構(gòu)可以分成兩大部分：信息標(biāo)題和信息內(nèi)容。

信息標(biāo)題為數(shù)據(jù)幀前半部分，包含了主控單元對(duì)從控單元的傳輸信號(hào)方式的一系列控制命令，一定是從主控單發(fā)送至從控單元。整個(gè)控制命令具體表達(dá)如圖2b所示，信息標(biāo)題分成4個(gè)部分：同步暫停區(qū)、同步分界區(qū)、同步區(qū)與識(shí)別區(qū)。即：①同步暫停區(qū)為至少13位的顯性信號(hào)（電壓為0 V）表示LIN總線(xiàn)數(shù)據(jù)幀的起始，類(lèi)似于CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)幀的起始位；②同步分界區(qū)至少1位隱性信號(hào)（電壓為12 V），用來(lái)區(qū)分同步暫停區(qū)與同步區(qū)；③同步區(qū)為一串顯性與隱性交替規(guī)律出現(xiàn)的信號(hào)，目的是使主控單元ECU與所有從控單元ECU在統(tǒng)一的脈沖序列中保持時(shí)序觸發(fā)同步，保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性；④識(shí)別區(qū)則是包含并規(guī)定了從控單元ECU的識(shí)別ID，顯而易見(jiàn)，識(shí)別區(qū)的目的是說(shuō)明這幀LIN數(shù)據(jù)是主控單元到底與哪一個(gè)從控單元進(jìn)行互動(dòng)傳送的，與其他從控單元無(wú)關(guān)。

圖2 LIN 總線(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖

緊接著便是LIN總線(xiàn)數(shù)據(jù)幀的后半部分信息內(nèi)容，主要包含ECU之間共享核心數(shù)據(jù)，例如溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、液位等具體反映汽車(chē)各總成相關(guān)性能的重要數(shù)據(jù)，相當(dāng)于CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)區(qū)。信息內(nèi)容的發(fā)送方可以是主控單元也可以是從控單元，這與CAN總線(xiàn)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀總是從主控ECU發(fā)送至從控ECU是不同的。

下面以自動(dòng)空調(diào)提高鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為例來(lái)說(shuō)明信息標(biāo)題與信息內(nèi)容傳送方式區(qū)別。第1步，如圖3所示，自動(dòng)空調(diào)主控ECU通過(guò)LIN總線(xiàn)向從控單元鼓風(fēng)機(jī)智能芯片查詢(xún)鼓風(fēng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為150 r/min，其中查詢(xún)命令放在信息標(biāo)題內(nèi)，由空調(diào)發(fā)送至鼓風(fēng)機(jī)，150 r/min數(shù)據(jù)信號(hào)則反過(guò)來(lái)由鼓風(fēng)機(jī)傳送向空調(diào)；第2步，如圖4所示，自動(dòng)空調(diào)主控ECU通過(guò)LIN總線(xiàn)向從控單元鼓風(fēng)機(jī)智能芯片發(fā)送提高鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為200 r/min，提高命令放在信息標(biāo)題內(nèi)，200 r/min數(shù)據(jù)信息則放在信息內(nèi)容內(nèi)，兩種信息都是由空調(diào)傳送至鼓風(fēng)機(jī)。

圖3 大眾汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)查詢(xún)鼓風(fēng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速

圖4 大眾汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)提高鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至目標(biāo)轉(zhuǎn)速

2 LIN總線(xiàn)的故障診斷

1）LIN總線(xiàn)短路［4］故障 LIN總線(xiàn)短路故障現(xiàn)象較簡(jiǎn)單，易判斷，如圖5所示，不管是正極短路還是負(fù)極短路都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)LIN總線(xiàn)局域網(wǎng)癱瘓，所有該LIN總線(xiàn)局域網(wǎng)電器都不可用。

圖5 大眾汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)LIN總線(xiàn)短路故障

圖6 大眾汽車(chē)自動(dòng)空調(diào)LIN總線(xiàn)斷路故障

2）LIN總線(xiàn)斷路［4］故障 LIN總線(xiàn)斷路故障現(xiàn)象也較為簡(jiǎn)單，如圖6所示，A點(diǎn)干路故障將導(dǎo)致從控單元1擋風(fēng)玻璃加熱裝置和從空單元2鼓風(fēng)機(jī)都不可用，斷在B點(diǎn)與C點(diǎn)支路則導(dǎo)致相關(guān)支路電器不可用。

3 車(chē)身電器控制LIN總線(xiàn)與CAN總線(xiàn)關(guān)系

如圖7所示，車(chē)身電器控制LIN總線(xiàn)與CAN總線(xiàn)關(guān)系密切［5］，主要有以下兩層關(guān)系：①LIN總線(xiàn)作為一種子總線(xiàn)系統(tǒng)，必須掛靠主總線(xiàn)CAN總線(xiàn)之下，受其支配，即LIN總線(xiàn)里的主控單元ECU只是CAN總線(xiàn)里一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，CAN總線(xiàn)負(fù)責(zé)各個(gè)LIN總線(xiàn)局域網(wǎng)之間的信息共享與資源控制調(diào)配，LIN總線(xiàn)則負(fù)責(zé)管理具體的本局域網(wǎng)內(nèi)部的幾個(gè)智能執(zhí)行器，可以理解為CAN總線(xiàn)為管理層，LIN總線(xiàn)為執(zhí)行層。因此CAN總線(xiàn)工作電壓一般為5 V，LIN總線(xiàn)因需要直接控制執(zhí)行器工作，工作電壓為12 V。②現(xiàn)在汽車(chē)都為復(fù)雜的多ECU節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

圖7 某車(chē)型車(chē)身電器CAN總線(xiàn)與LIN總線(xiàn)混合布線(xiàn)圖

系統(tǒng)，汽車(chē)故障代碼一般由網(wǎng)關(guān)讀取。LIN總線(xiàn)內(nèi)某個(gè)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)，因不能和網(wǎng)關(guān)直接相連，執(zhí)行器的故障碼先發(fā)送給LIN主控單元，再由CAN總線(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)該故障碼傳送至網(wǎng)關(guān)由診斷儀讀取，因此，LIN總線(xiàn)故障診斷離不開(kāi)主總線(xiàn)系統(tǒng)CAN總線(xiàn)。

4 結(jié)論

以大眾汽車(chē)車(chē)身電器空調(diào)系統(tǒng)為例，討論了大眾汽車(chē)LIN總線(xiàn)的組成、工作原理、故障診斷及其與主總線(xiàn)CAN的關(guān)系，分析其軟硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與主總線(xiàn)CAN的聯(lián)系。LIN總線(xiàn)還可以作為其他主總線(xiàn)系統(tǒng)，比如Flexray總線(xiàn)與Byteflight總線(xiàn)的子總線(xiàn)，都值得進(jìn)一步闡述分析。

［1］ 宋艷芳，邵海泉.汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析與檢測(cè)研究［J］.無(wú)線(xiàn)互聯(lián)科技. 2013（05）：35-36.

［2］ 沈會(huì)，徐青菁，葉子晟，等.基于CAN總線(xiàn)的電動(dòng)車(chē)窗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電力電子技術(shù).2011，45（12） ：84-86.

［3］ 陳東旭，熊慧，楊雪，等.基于LIN總線(xiàn)電動(dòng)車(chē)窗防夾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電子科技，2012，25 （12）：93-95.

［4］ 張峻.第二代車(chē)載故障診斷系統(tǒng)（OBDⅡ）工作原理與故障診斷［J］.河北農(nóng)機(jī)，2016（04）：56-57.

［5］ 王俊.基于CAN/LIN總線(xiàn)混合網(wǎng)絡(luò)的BCM平臺(tái)的構(gòu)建與研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

System Analysis of Vehicle LIN Bus

LU Ren-ding
（Changzhou College of Information Technology， Changzhou 213164， China）

Based on Volkswagen vehicle LIN bus system， This article briefly analyzes working principles， basic functions and diagnosis methods for vehicle electric devices LIN bus control system， and a specific example which is used to demonstrate the relationship between CAN bus and Lin bus control system.

LIN bus； CAN bus； vehicle electric devices control system

U463.6

B

1003-8639（2017）12-0065-02

2017-10-31

（編輯 凌 波）