Tìm hiểu về chuẩn giao tiếp lin

1 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG TÌM HIỂU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN Giảng viên HD :Dương Quang Duy Mục lục I.Giới thiệu LIN 1.Khái niệm tiếp LIN chuẩn giao 2.Sự đời LIN 3.Nguyên nhân đời phát LIN triển 4.Giao thức LIN 3 4.1.Header 4.2.Respond 5.So sánh LIN với CAN Ưu điểm LIN Các loại khung LIN 8.Ứng dụng LIN thực tế II Nguyên lý hoạt động 1.Mơ hình ghép nối 2.Thiết lập bên thu bên phát 10 3.Cấu trúc liệu 10 III.Ví dụ 11 Tài liệu tham khảo: 16 I.Giới thiệu LIN 1.Khái niệm chuẩn giao tiếp LIN LIN (Local Interconnect Network) giao thức mạng cục LAN phương tiện sử dụng máy chủ để đạt tỷ lệ hiệu suất chi phí vượt trội Trên hệ thống body khơng cần tốc độ truyền cao giao tiếp chiều 2.Sự đời 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 Vào cuối năm 1990, LIN Consortium thành lập năm nhà sản xuất ô tô (BMW, Tập đoàn Volkswagen, Tập đoàn Audi, Volvo Cars, MercedesBenz), với công nghệ cung cấp (chuyên mơn mạng phần cứng) từ Tập đồn tô Volcano Motorola Phiên triển khai đầy đủ đặc tả LIN (phiên LIN 1.3) xuất vào tháng 11 năm 2002 Vào tháng năm 2003, phiên 2.0 giới thiệu để mở rộng khả cung cấp tính cho tính chẩn đốn bổ sung LIN sử dụng đường dây ắc quy xe với thu phát LIN qua đường dây điện DC (DC-LIN) đặc biệt 3.Nguyên nhân đời phát triển LIN LIN (Local Interconnect Network) thường sử dụng mạng giao tiếp nội hệ thống body không cần tốc độ truyền cao giao tiếp chiều Có thể hiểu 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 ví dụ như: điều khiển gương, điều khiển ghế, khóa cửa, cửa sổ trời, gạt mưa, nâng hạ kính… 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 4.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 lại gồm tác vụ phụ ● Tác vụ định frame vận chuyển bus ● Tác vụ phụ cung cấp data chuyển frame 4.1.Header Header mạng LIN gồm thành phần ● Header ● Sync ● Inter byte space ● Identifier ● Response space 4.2.Respond Respond gửi nhiệm vụ slave LIN đính kèm chia thành liệu tổng kiểm tra DATA: Slave đáp ứng gửi đến byte liệu tới bus Lượng liệu cố định nhà thiết kế ứng dụng phản ánh liệu liên quan đến ứng dụng mà slave LIN chạy KIỂM TRA: Có hai mơ hình tổng kiểm tra có sẵn LIN - Đầu tiên tổng kiểm tra bao gồm byte liệu (đặc điểm kỹ thuật Phiên 1.3), lần thứ hai bao gồm định danh (Phiên 2.0+) Mơ hình tổng kiểm tra sử dụng xác định trước nhà thiết kế ứng dụng 5.So sánh LIN với 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 ● LIN mang tính định, kiện (nghĩa no bus arbitration) ● 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 Ưu điểm LIN ● Dễ sử dụng ● Các thành phần có sẵn ● Rẻ CAN xe buýt truyền thông khác ● Giảm khai thác ● Phương tiện đáng tin cậy ● Tiện ích mở rộng dễ thực ● Không yêu cầu phí cấp phép giao thức 7.Các loại khung LIN Unconditional Frames Đây loại giao tiếp LIN "bình thường" Master gửi tiêu đề khung khe khung lên lịch nút Slave định lấp đầy khung liệu Các khung vô điều kiện mang tín hiệu số nhận dạng khung chúng nằm phạm vi từ (không) đến 59 (0x3B) Event Triggered Frames Mục đích khung kích hoạt kiện tăng khả phản hồi cụm LIN mà không gán nhiều băng thông bus cho việc thăm dò nhiều nút Slave với kiện xảy ● Chủ nhân hỏi Nô lệ kiện xảy ● Chỉ người xem kiện xuất phản hồi ● Số nhận dạng 0x00 đến 0x3b (0-59) ● Va chạm - Nếu nhiều Slave phát kiện định, tất phản ứng đồng thời, dẫn đến va chạm ● Khi phát hiện, Master hồn ngun khung vơ điều kiện ● Có thể dẫn đến việc sử dụng băng thông tốt Sporadic Frames Mục đích khung lẻ tẻ pha trộn số hành vi động vào bảng lịch trình tập trung vào thời gian thực xác định mà khơng làm tính định phần cịn lại bảng lịch trình ● Chỉ gửi Master biết Slave cập nhật thông tin để xuất ● Kết hợp hành vi động vào bảng lịch trình Diagnostic Frames Chúng sử dụng phần Đặc tả lớp vận chuyển Đặc tả LIN v2.2A Chức chúng khu vực thực chức chẩn đoán cấu hình LIN Slaves ● Mang theo liệu chẩn đốn / cấu hình ● Ln chứa tải trọng liệu byte ● Số nhận dạng định: o 0x3C (60) Khung yêu cầu o 0x3D (61) Khung phản ứng nô lệ 8.Ứng dụng LIN thực tế 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 : Ứng dụng Ví dụ cụ thể Mái Cảm biến ánh sáng, điều khiển ánh sáng, mái che nắng Bánh lái Kiểm soát hành trình, gạt nước, bật đèn, radio, khóa bánh xe Ghế Động vị trí ghế, cảm biến người ngồi, bảng điều khiển Động Cảm biến, động nhỏ, động quạt làm mát Grille Màn trập lưới tản nhiệt Khí hậu Động nhỏ, bảng điều khiển Cửa Gương, cơng tắc gương, cơng tắc khóa cửa, khóa cửa sổ Chiếu sáng Tăng cường trang trí xe, ngưỡng cửa chiếu sáng đèn II Nguyên lý hoạt động 1.Mơ hình ghép nối 10 Hoạt động: Để nêu rõ giao tiếp yêu cầu gửi từ thiết bị bus LIN đến header( loại khung frame nêu ) kiểm tra trường bit liệu bao gồm liệu thành 13 bit ưu tiên.(bit đủ cho giao tiếp UART) Sau đó, trường Sync đồng hóa liệu xác định liệu thành ký tự x55 định sẵn trường sync cho phép thiết bị slave tự động thiết lập tốc độ baud liệu Sau đó, trường ID trường cuối header mesage Nó cung cấp việc xác định tin nhắn mạng định nút slave phản hồi liệu tin nhắn (các slave định danh sẵn) Chiều dài Bit lớp 1/2/4/8 byte liệu Độ dài mã hóa LSB ID-Field Mỗi lớp có 16 mã định danh Tổng cộng số 64 Mã nhận dạng Tương tự vậy, trường Dữ liệu phản hồi tin nhắn kiểm tra liệu này, chuyển đổi thành đến bit sau gửi đến bus slave Trường checksum kiểm tra thuật toán liệu cuối gửi liệu đến bus slave 2.Thiết lập bên thu bên phát Bộ thu phát L9637 K-Line mạch tích hợp nguyên khối chứa chức giao diện tương thích tiêu chuẩn ISO 9141 Các tính liệt kê 11 ● Dải điện áp cung cấp điện hoạt động 4,5V ≤ VS ≤ 36V (40V tạm thời) ● Pin nguồn ngược bảo vệ xuống VS ≥ -24V ● Chế độ chờ với mức tiêu thụ dòng điện thấp ISSB 1µA @Vcc 0,5V ● Dịng tĩnh thấp TẮT điều kiện ISOOFF = 120µA ● Đầu vào TX tương thích TTL ● Chân KI/O hai chiều với ngưỡng đầu vào phụ thuộc vào điện áp nguồn ● Chức tắt nhiệt chọn lọc cho chân KI/O ● Dải điện áp đầu vào đầu rộng -24V ≤ VK ≤ VS ● Giới hạn dòng điện đầu K, điển hình IK = 60mA ● Trạng thái đầu TẮT xác định điều kiện có điện áp gián đoạn VS GND ● Độ dốc đầu kiểm soát EMI thấp ● Trở kháng đầu vào cao cho kết nối VS GND mở ● Đầu xác định trạng thái LO RX cho đầu vào LI K mở ● Đầu xác định trạng thái LO RX cho đầu vào LI K mở ● Điện trở kéo lên tích hợp cho TX, RX LO ● Độ mạnh EMI tối ưu hóa 3.Cấu trúc liệu LIN mạng nối tiếp phát sóng Lớp liên kết liệu thực nguyên tắc MasterSlave để kiểm soát truy cập trung bình Tất tin nhắn khởi xướng Master với tối đa Slave trả lời mã định danh tin nhắn định Nút Master kiểm soát việc phát hành khung liệu bus, đảm bảo chúng gửi với khoảng thời gian chu kỳ phù hợp khung hình có đủ không gian thời gian bus Bus LIN thiết kế để vận chuyển thông báo điều khiển ngắn (2, byte) Dữ liệu trao đổi khung gọi Tín hiệu 12 Một cụm LIN chứa (nhiều nhất) nút định LIN-Master: ● Chứa Tác vụ Chính gửi Tiêu đề đặn dựa LDF ● Chứa Nhiệm vụ Nô lệ: o Gửi phản hồi o Đọc câu trả lời o Bỏ qua tiêu đề Một cụm LIN chứa tối đa 16 nút định LIN-Slaves: ● Chứa Nhiệm vụ Nô lệ: o Gửi phản hồi o Đọc câu trả lời o Bỏ qua tiêu đề III.Ví dụ Giao tiếp LIN 13 14 Code gửi liệu:                  #include #include //tham số LCD const int rs = 7; const int en = 8; const int d4 = 9; const int d5 = 10; const int d6 = 11; const int d7 = 12; LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); //tham số LIN int END = 0; //giá trị để xác định độ dài liệu đọc const int Rx = 2; //pin number of the LIN recive pin const int Tx = 3; //số chân chân nhận LIN const int EN = 4; //Số chân LIN Enable lưu ý chân không sử dụng HW SW  char inByte[70]; //dự trữ khối tin nhắn receded lớn  const int baud = 9600;// đặt tốc độ truyền cho nối tiếp USB LIN  SoftwareSerial LIN(Rx, Tx); // đặt nối tiếp Phần mềm với chân Rx Tx  15   void setup() {  LIN.begin(baud); //bắt đầu nối tiếp SW với tốc độ Baud xác định  lcd.begin(16, 2); //đặt hiển thị thành 16 cột hàng  lcd.print("awating data"); //hiển thị tin nhắn LCD  delay(1000); //độ trễ  lcd.clear();  pinMode (EN, OUTPUT);  digitalWrite (EN, HIGH);  }   void loop() {  LIN.read(); // đọc bus đầu vào  if (LIN.available() > 0) {  END = LIN.readBytes(inByte, sizeof inByte); //có byte & lưu liệu vào vị trí inByte  lcd.clear();  lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("END Data: ");  lcd.print(END);  delay(1000);  lcd.clear();   //hiển thị liệu  for (int i = 0; i < END; i++) {  lcd.print("In Data: ");  lcd.print(i);  lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print(inByte[i], HEX);  delay(3000);  lcd.clear();  }  }    else {  lcd.setCursor(0, 0);  lcd.print("No data");  lcd.setCursor(0, 1);  lcd.print(Serial.available(), HEX);  } 16   delay (1000);   } Code nhận liệu:                                 #include //tham số LIN int END = 0; const int Rx = 2; const int Tx = 3; const int EN = 4; char inByte[70]; const int baud = 9600; SoftwareSerial LIN(Rx, Tx); void setup() { Serial.begin(baud); LIN.begin(baud); while (!Serial) { ; } } void loop() { LIN.read(); if (LIN.available() != 0) { END = LIN.readBytes(inByte, sizeof inByte); Serial.print("number of bytes recived: "); Serial.println(END); for (int i = 0; i < END; i++) { Serial.print("data byte("); Serial.print(i); Serial.print("): "); 17  Serial.println(inByte[i], HEX);  }    }    else {  Serial.print("no data");  Serial.println(".");  }   delay (1000);   } TÀI LIỆU THAM KHẢO Local Interconnect Network: Local Interconnect Network - Wikipedia LIN (LOCAL INTERCONNECT NETWORK) SOLUTIONS): LIN (Local Interconnect Network) solutions (st.com) Mạng LIN - Local Interconnect Network: http://cogetechcorp.blogspot.com/2019/06/mang-lin-local-interconnectnetwork.html MẠNG GIAO TIẾP TRÊN Ô TƠ LÀ GÌ? TẦM QUAN TRỌNG CỦA MẠNG GIAO TIẾP Ô TÔ: https://skyauto.vn/mang-giao-tiep-tren-o-to-la-gi-tam-quantrong-cua-mang-giao-tiep-o-to 18 Mạng giao tiếp ô tô – Tầm quan trọng, phân loại xu hướng tương lai: https://skyauto.vn/mang-giao-tiep-tren-o-to-la-gi-tam-quan-trong-cua-manggiao-tiep-o-to Hoạt động mạng LIN ôtô: https://www.youtube.com/watch? v=K_a2xY78i0g&ab_channel=H%E1%BB%8Dc%C4%91i%E1%BB%87n %C3%B4t%C3%B4 19