Bài tập lớn môn thiết kế ngoại vi và kĩ thuật ghép nối (11)

THIẾT KẾ NGOẠI VI & KĨ THUẬT GHÉP NỐI GIAO THỨC LIN NHÓM HỒ VĂN NHẬT CAO TIẾN ĐẠT NGUYỄN PHƯƠNG NAM HÀ QUANG CHÍNH ĐINH TRUNG TỒN LIN Protocol C ÁC C H Ủ Đ Ề C H Í N H Đ Ư ỢC T H Ả O LU Ậ N T R O N G B Ả N T H U Y Ế T T R Ì N H N ÀY • • • I/ GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN II/ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA LIN III/ ỨNG DỤNG I/ GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN LOCAL INTERCONNECT NETWORK I/ GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN LIN LÀ GÌ ? LIN ( Local Interconnect Network ) một giáo thức mạng nối tiếp được sử dụng để liên lạc phận xe LIN phát triển tiêu chuẩn bus bổ sung cho giáo thức CAN để giải nhu cầu mạng hiệu chi phí cho thiết bị hiệu suất thấp xe Mặc dù mạng CAN có sẵn phương tiện, nhiên băng thông cao khả phát lỗi nâng cao mức cần thiết cho ứng dụng hiệu suất thấp điều khiển ghế cửa sổ Các phương tiện ngày sử dụng kết hợp CAN cho hệ thống truyền động liên lạc thân xe, LIN cho ứng dụng chi phí thấp thiết bị điện tử thân xe FlexRay để liên lạc liệu đồng tốc độ cao LOCAL INTERCONNECT NETWORK I/ GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN LỊCH SỬ HÌNH THÀNH LIN Sau CAN phát triển vào cuối năm 1980, ngày nhà sản xuất ô tô sử dụng để kết nối Bộ điều khiển điện tử (ECU) với ô tô Tuy nhiên, tốc độ thấp hơn, chức quan trọng hơn, bus CAN trở nên đắt để thực Các nhà sản xuất bắt đầu sử dụng nhiều công nghệ giao tiếp nối tiếp khác để giải vấn đề này, điều gây vấn đề tính tương thích Một tập đồn bao gồm nhà sản xuất ô tô châu Âu (Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen Volvo), với công ty công nghệ Volcano Automotive Group (nay Mentor Graphics) Motorola (nay NXP) thành lập vào cuối năm 1990 để phát triển đặc điểm kỹ thuật LIN , phiên xuất vào năm 1999 LIN Consortium phát triển trì thơng số kỹ thuật lên đến v2.2 vào năm 2010 Năm 2013, kỹ thuật LIN chuyển đổi cho Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) phát hành dạng tiêu chuẩn ISO 17987 vào năm 2016 LOCAL INTERCONNECT NETWORK I/ KHÁI NIỆM VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN ỨNG DỤNG CỦA LIN TRONG THIẾT KẾ • LIN giao thức mạng cục LAN phương tiện sử dụng máy chủ để đạt tỷ lệ hiệu suất chi phí vượt trội hệ thống body không cần tốc độ truyền cao giao tiếp chiều • LIN thường sử dụng hệ thống phụ “Sub system”, hệ thống không cần tốc độ truyền cao liệu nhiều Một số hệ thống thường dùng mạng giao tiếp LIN như: điều khiển gương, điều khiển ghế, khóa cửa, cửa sổ trời, gạt mưa, nâng hạ kính…   II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Cùng tìm hiểu sâu chuẩn giáo thức LIN ! II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Cấu trúc liên kết mạng • LIN mạng nối tiếp phát sóng bao gồm 16 nút (một chủ thường đến 16 slaves) • Tất tin nhắn master khởi xướng với tối đa slave trả lời định danh tin nhắn cho Nút Master hoạt động slave cách trả lời thơng điệp Bởi tất thơng tin liên lạc khởi xướng Master • Master slave thường vi điều khiển, triển khai phần cứng ASIC chuyên dụng để tiết kiệm chi phí, khơng gian lượng II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Các tính LIN • Master nhất, tối đa 16 slave • Phát vị trí nút Slave (SNPD) cho phép gán địa nút sau bật nguồn [9] • Tốc độ truyền dây đơn lên đến 19,2 kbit / s , 40 mét chiều dài bus Trong version LIN 2.2, tốc độ lên tới 20 kbit / s • Đảm bảo thời gian trễ • Độ dài thay đổi khung liệu (1,2, byte) • Cấu hình linh hoạt • Multicast reception với đồng hóa thời gian, khơng cần thạch anh tinh thể gốm • Kiểm tra liệu phát lỗi nút • Chi phí thấp dựa phần cứng UART / SCI tiêu chuẩn • Enable cho mạng phân cấp • Điện áp hoạt động 12 V II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Khung tin nhắn LIN Một message giao thức LIN chứa trường sau: • Ngắt đồng hóa • Byte đồng hóa • Mã định danh byte • Byte liệu • Check sum Các loại khung tin nhắn LIN FRAME Unconditional FRAME Event triggered FRAME FRAME FRAME Sporadic Diagnostic User defined FRAME Reserved II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Phần cứng LIN Trong cấu trúc liên kết mạng xe ngày nay, vi điều khiển có UART phần cứng LIN chuyên dụng sử dụng Bộ vi điều khiển tạo tất liệu LIN cần thiết (giao thức ) (một phần) phần mềm kết nối với mạng LIN thơng qua thu phát LIN (nói cách đơn giản, dịch mức với số tiện ích bổ sung) Làm việc nút LIN phần chức Phần cứng LIN bao gồm thu phát hoạt động nút LIN túy mà không cần thêm chức Vì nút LIN Slave nên rẻ tốt, họ tạo clock bên cách sử dụng dao động RC thay dao động tinh thể (thạch anh gốm) Để đảm bảo độ ổn định tốc độ baud khung LIN, trường SYNC header sử dụng II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN Giao thức LIN • LIN hoạt động theo kiến trúc Master – Slave: • cụm LIN bao gồm tác vụ (master task) tác vụ phụ (slave task) • Node (master node) chứa tác vụ tác vụ phụ • Các node cịn lại gồm tác vụ phụ • Tác vụ định frame chuyển bus • Tác vụ phụ cung cấp data chuyển frame II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN 5.1 Header-Response • Header-respond mạng LIN gồm phần BREAK SYNC INTER BYTE SPACE IDENTIFIER RESPONSE SPAC E Ưu điểm LIN • • • • • • • • Dễ sử dụng Các thành phần có sẵn Rẻ CAN xe buýt truyền thông khác Giảm khai thác Xe đáng tin cậy Tiện ích mở rộng dễ thực Khơng u cầu phí cấp phép giao thức LIN khơng phải thay hồn tồn CAN bus Nhưng bus LIN giải pháp thay tốt chi phí thấp cần thiết tốc độ / băng thông không quan trọng Thông thường, sử dụng hệ thống phụ khơng quan trọng đến hiệu suất an toàn xe So sánh Mạng LIN với Mạng CAN • • • • • • • LIN có chi phí thấp CAN (khai thác hơn, khơng có phí giấy phép, nút giá rẻ) CAN sử dụng dây kép bảo vệ xoắn (5V), LIN sử dụng dây đơn (12V) Một chủ LIN thường đóng vai trị cổng vào bus CAN Các cụm LIN có chủ - CAN có nhiều CAN sử dụng định danh 11 29 bit so với định danh bit LIN CAN cung cấp tối đa Mbit / s so với LIN tối đa 20 kbit / s Ví dụ: Các nút LIN thường gói cụm, cụm có giao diện với bus CAN backbone Nếu bạn ngồi ghế trước bên phải xe hơi, bạn rolling down cửa sổ ghế trước bên trái Bằng cách đó, bạn nhấn nút gửi tin nhắn qua cụm LIN đến bus CAN Dựa thông báo CAN, chủ LIN cụm sau kích hoạt việc rolling down cửa sổ ghế trước bên phải III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN(note) • Mạng LIN thường sử dụng mạng giao tiếp nội hệ thống body không cần tốc độ truyền cao giao tiếp chiều • LIN sử dụng hệ thống phụ “Sub system”, hệ thống không cần tốc độ truyền cao liệu nhiều • Một số hệ thống thường dùng mạng giao tiếp LIN như: điều khiển gương, điều khiển ghế, khóa cửa, cửa sổ trời, gạt mưa, nâng hạ kính…trên tơ III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN VÍ DỤ • Ta có cơng tắc ( LIN Slave) kết nối với LIN master giao tiếp LIN để bật tắt đèn cơng tắc • Master Slave liên tục gửi tín hiệu cho dây tín hiệu Master gửi cho Slave giá trị trạng thái đèn, Slave gửi cho master trạng thái cơng tắc • Khi cơng tắc ( slave ) chưa nhấn trạng thái slave gửi đến master master gửi tín hiệu tắt đèn đến slave III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN VÍ DỤ • Khi cơng tắc nhấn slave gửi trạng thái đến master master master gửi tín hiệu bật đèn đến slave làm cho đèn bật • Lúc nhả cơng tắc slave quay lại trạng thái ban đầu gửi trạng thái đến master master khơng gửi tín hiệu tắt đèn đến slave mà giữ tín hiệu bật đèn lần nhấn công tắc III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN VÍ DỤ • Khi nhấn thêm lần trạng thái gửi đến master gửi tín hiệu tắt đèn đến slave làm đèn tắt • Q trình diễn lần nhấn công tắc Bạn có câu hỏi khơng? Hãy gửi cho chúng tôi! Hy vọng bạn học thêm điều mẻ ... NXP) thành lập vào cuối năm 1990 để phát triển đặc điểm kỹ thuật LIN , phiên xuất vào năm 1999 LIN Consortium phát triển trì thông số kỹ thuật lên đến v2.2 vào năm 2010 Năm 2013, kỹ thuật LIN chuyển... Trong cấu trúc liên kết mạng xe ngày nay, vi điều khiển có UART phần cứng LIN chuyên dụng sử dụng Bộ vi điều khiển tạo tất liệu LIN cần thiết (giao thức ) (một phần) phần mềm kết nối với mạng LIN... cao mức cần thiết cho ứng dụng hiệu suất thấp điều khiển ghế cửa sổ Các phương tiện ngày sử dụng kết hợp CAN cho hệ thống truyền động liên lạc thân xe, LIN cho ứng dụng chi phí thấp thiết bị điện