Descrierea Protocolului LIN [PDF]

Zitiervorschau

LIN (Local Interconnect Network) este o interfaţă care realizează o comunicaţie serială asincronă punct la punct pe un singur fir. Rata maximă de transfer este de 4 MBd şi distanţa de transmisie, în funcţie de transceiverul folosit este de câţiva metri. Unul dintre circuitele conectate la LIN trebuie să fie master, iar celelalte slave. Masterul generează un nivel space pe perioada 13-16 biţi urmat de un cuvânt 55H.

Descrierea protocolului LIN

Ca şi slave, interfaţa LIN detectează trecerea liniei în space şi calculează viteza de transmisie din cuvântul 55H recepţionat. Ca avantaje se poate menţiona simplitatea interfeţei, uşurinţa de programare, viteza mare de transfer, transferul pe un singur fir. Distanţa de transfer este suficientă pentru aplicaţii în interiorul autovehiculului. Un dezavantaj major este lipsa siguranţei în funcţionare, de aceea aplicaţiile trebuie să se rezume la aplicaţii care nu afectează siguranţa autovehiculului.

Aplicatii specifice LIN

Mirror

Plafon:

Lock

Lock

Window Lift Universal Light

CAN

Light

Seat Htng

Instruments Htng Power Train ITS x6

Central Body Ctrl

WHtg

(Senzorul de ploaie trebuie sa fie interogat la fiecare 1020ms)

Directie: (Multe elemente de control sunt pozitionate pe trenul de rulare)

Cruise Control, stergatoare, Turning Light, … Optional: Climate Control, Radio, Telephone, etc.

Scaun: Pozitii motore scaune, Occupancy Sensor, Panou de control

Seat Light

Seat Htng

CAN

•Usa/fereastra/scaun: Universal Motor

1 backbone, 13 nodes 8 subnets, 1-8 local nodes 52 nodes total

Senzor de ploaie, Senzor limina, Control lumina, panoramic …

Trunk

Htng

Climate

St-Wheel Panel

Wiper

Interior Light

Roof

(cantitate mare de cabluri )

Lock Sub-Bus

Lock Universal Panel Mirror

Oglinda,Central ECU, Switch, fereastra, Switch control scaun, Usa inchisa, etc.

Climatizare: Multe motoare mici Panou Control

1

LIN Consortium Consortium format in 1998. D2B, MOST

25.6M

Byteflight

token ring optical bus

ONE Semiconductor Supplier (Motorola) One tool Supplier (VCT)

Vietza [bit/s]

optical bus

2M

Lansat in 2000

TTx (in definition) time triggered fault tol, dependable 2x2 wire

1M

BMW

CAN-C event triggered dual wire

125K

DaimlerChrysler

CAN-B

LIN Spec

Volvo

event triggered fault tolerant dual wire

20K

VW

LIN master-slave single wire bus no quartz

1

AUDI

VCT 2

4.5 cost per node [$]

10

2

Structura retea/magistrala ierarhica

LIN Standard - Overview ECU (numai functii relevante LIN)

Tools

Magistrala continua LIN Conformance Test Specification

Operating System LIN Recommended Use of Messages and Identifiers

Application

Software Level

LIN API Specification

Communication Manager

Network Configuration Generator (LCFG)

LIN Config. Language

LIN Protocol Specification

LIN Config Language

Bus Transceiver

Bus Analyzer (LINSpector)

Hardware Level

Retea/magistrala ierarhica

Signal Database Manager (SDM/L)

LIN Physical Layer Spec.

LIN Physical Layer Spec.

Vehicle Network

• Sub retelele/magistralele sunt necesare pentru a reduce incarcarea retelei principale • Serial Sub Bus • CAN - fara standard Magistrala sistem +Magistrala Automotive Standard - nu este compatibila cu Magistrala Principala +Compatibila cu Magistrala Principala + ieftin - Scumpa (Dimeniune standard/ 2 fire) + SCI-Based: Interfata exista chiar si pe cele mai ieftine dispozitive + Interfata poate fi foarte usor reconstruita de ASIC or CPLD + Protocolul poate fi facut Software

LIN Concept

Sub-Network: LIN vs. CAN ECU & Gateway CAN 5V CAN phys SCI IF

• Solutie tehnica Satellite 1

Satellite 2

Satellite 3

Satellite 4

SCI LIN phys IF

SCI LIN phys IF

SCI LIN phys IF

SCI LIN phys IF

LIN phys IF

LIN

– Un singur fir – implementare Low cost (imbunatatire ISO 9141) – Viteza pana la 20Kbit/s (limita datorita EMI-electromagnetic interference – Single Master / Multiple Slave Concept → Nu are nevoie de coordonare

ECU & Gateway 5V

CAN

CAN phys IF

Satellite 1 5V

CAN

CAN phys IF

Satellite 2 5V

CAN

CAN phys IF

Satellite 3 5V

CAN

CAN phys IF

Satellite 4 5V

CAN

CAN phys IF

– Implementare Low cost bazata pe interhata hard UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter /SCI serial communication interface Almost any Microcontroller has necessary hardware on chip

– Auto sincronizare fara cristal sau alte dispozitive de sincronizare in modulele slave → Csturi semnificativ reduse pe partea hardware

Dual Wire CAN

Factori cost:

CAN Module Crystal 2nd Wire / Connector

Dual Wire Interface 5V supply for bus

– Timpi de latenta (intarziere) pentru transmitere semnal Garantata (Predictibila)

3

Master / Slave Protocol • Master Task – Stabilește ordinea și prioritatea mesajelor. – Monitorizeaza Datele si verifica bitii; controleaza error handler. – Servește ca o referință cu baza sa de ceas (ceas stabil necesar) – Primeste Wake- Up Break de la nodurile slave • Slave Task – Este unul din cei 2-16 membri de pe magistrala – Primește sau transmite date atunci când i se adreseaza prin ID de catre Master. – Nodul care serveste ca master poate fi slave, de asemenea!

Master/Slave Protocol •

Slave – Este unul din cei 2-16 Membri de pe Magistrala si primeste/transmite Date cand un ID corespunzator este trimis de Master. • Slave-ul urmareste ID-urile de pe magistrala. • Conform ID, slave hotaraste ce sa faca. – fie primeste datae – fie transmite date – fie nu face nimic. • Slave - cand transmite – trimite 1, 2, 4, sau 8 Data Bytes – trimite Check-Byte

Protocol Master / Slave •

Master – Are controlul asupra intregii Magistrale si a Protocolului Masterul controleaza care mesaj la care timp urmeaza a fi transmis pe magistrala. Se ocupa si de manipularea/coordonarea erorilor. Pentru indeplinirea acestor sarcini Masterul: • Trimite Sync Break • trimite Sync Byte • Trimite ID-Field • Monitorizeaza Data Bytes and Check Byte, si ii evalueaza • primeste WakeUp Break de la nodurile slave cand magistrala este inactiva si cand solicita unele actiuni. • Serveste ca referinta cu baza sa de timp (necesar un clock stabil)

Protocolul LIN protocol ofera predictibilitatea timingului mesajului Lungimea mesajului este cunoscut – Numarul data bytes tranmisi este conoscut ® Lungimea minima poate fi calculata – Fecare mesaj are lungime disponibila de aprox 140% din lungimea lui minima ® Lungimea maxima permisa este cunoscuta ® distanta intre inceputul a doua mesaje

4

Transmiterea datelor

Message Frame

master control unit polling

slave control unit

slave control unit

slave task

slave task

master task slave task

inter-frame 13 bit spacing Break

synch field

identifier field

next synch field Next 13 bit break

$55

Master Task time response spacing

2 byte data

1 byte block parity

Slave Task

time

• Synch Byte: – Model specific pentru determinarea Time Base (Determinarea timpului intre doua fronturi crescatoare) – Un Synch Byte precede orice Message Frame • ID-Field: – Message Identifier: Incorporeaza Informatia despre expeditor, receptor/receptori, scopul si Lungimea campului Datei. Lungime 6 Bit. 4 clase de 1/2/4/8 Data Bytes. Codificarea lungimii este un confifuratia 2 LSB ai ID-Field. Fircare clasa are 16 Identificatori. Un total de 64 Mesaje de Identificare sunt disponibile. – 2 Bits de Paritate protejeaza aceasta inalta sensibilitatea ID-Field.

Identificator • • • •

Zona de identificator este trimisa de catre nodul master la toate nodurile LIN Acest identificator in mod normal contine una din cele 64 valori si include 2 bits de paritate din cei 8 bit data Identificatorul este in mod normal asociat cu o colectie de semnale care este ulterior transmis pe Magistrala LIN Intr-un caz special acesta poate initia modul SLEEP in nodurile slave LIN – in acest caz nu mai sunt trimise alte date pe magistrala LIN

synch field

message header synch break ≥ 13 bit

message response

synch field identifier

0 to 8 data fields

checksum

byte field SCI / UART format

message header

synch break ≥ 13 bit

LIN Message Frame

identifier

0 1 start LSB

2

3 4

5

6 7 stop

5

LIN Communication - Data from Slave to Master identificator synch field

synch break

Slave Node

Master Node

Slave Node A

Slave Task Rec

LIN Master Task

Slave Task Rec

Slave Task Rec

Slave Task Trans

Slave Task Trans

Slave Task Rec

data byte

data byte

quartz

quartz

Master Node LIN Master Task

LIN Communication - Data from Master to Slave(s)

checksum

Slave Task Trans

Slave Task Trans

Slave Node B

• Protocol Single-master / multi-slave

Slave Task Rec

• Time triggered, fara coordonare Slave Task Trans

• Identificatorul reprezintă conținutul mesajului, nu adresa fizică • Mesaje Multicast • Sincronizare Baud rate prin protocol • Power saving in sleep mode

LIN Communication - Data from Slave to Slave

LIN Message Frame

quartz

message header Master Node

Slave Node A

LIN Master Task

Slave Task Rec

Slave Task Rec

Slave Task Trans

Slave Task Trans

Slave Node B Slave Task Rec

synch break ≥ 13 bit

message response

synch field identifier

Synchronisation frame

0 to 8 data fields

checksum

Identifier byte

Slave Task Trans

Synchronisation field

Message

6

Sincronizare Frame (2)

Sincronizare Frame (1)

Conditii intiale: +/- 15% precizia ratei de transfer pentru Master Conditii intiale: +/- 4% precizie relativa a ratei de transfer pentru sursa

O pauza de sincronizare de cel putin 13 bit (durata perioadei) pentru a permite o acuratete a LIN slave

Un standard de transmitere a datelor va necesita Trimitere exacta si rata de transfer a receptorului Mesaj UART

Standard UART byte

1

10

Masterul trimite o bauza (durata perioadei 13 bits sau mai mult)

Stop bit un UART cu eroare a ratei de transfer