Что такое лан шина (5 видео)

В середине 90-х годов для обеспечения безопасности и комфорта на автомобиле «представительского» класса могло быть от 10 до 15 блоков управления.
В настоящее время такого количества блоков управления уже недостаточно, оно увеличилось, возможно, в два раза (или больше).

Такое стремительное увеличение количества блоков управления заставило производителей искать новые пути решения задач для поддержания бесперебойной и стабильной связи между блоками управления.

И в настоящий момент уже существуют следующие технологии передачи данных:
– шина LIN (однопроводная шина)
– шина MOST (оптоволоконная шина)
– беспроводная шина Bluetoot h

В данной статье мы рассмотрим шину LIN .

Шина под названием » LIN » — это сокращение от полного названия: » Local Interconnect Network «, то есть, «локальная коммутируемая сеть».
Это означает. что все коммутируемые блоки управлению подключены и располагаются в пределах одного ограниченного пространства, например, крыши автомобиля, двери автомобиля и так далее.
Обмен данными между коммутируемыми блоками системы LIN происходят по шине данных CAN .
У шины LIN есть особенность: она однопроводная.

Цвет изоляции провода — фиолетовый (на нем может быть цветная маркировка).
Толщина провода (площадь поперечного сечения) составляет около 0.35 мм2.
Провода шины LIN экранировать не обязательно.

Однако, как уже говорилось, скорости передачи данных по шине CAN и шине LIN различные.
Различными также являются и сигналы.

Для этого был придуман так называемый «Блок управления LIN-Master «, который является своеобразным «переводчиком» между шиной LIN и шиной CAN :

У этого блока существует довольно много задач:
— контроль передачи данных
— контроль скорости передачи данных
— постоянная диагностика работоспособоности всех блоков, подключенных к шине LIN

Итак, что такое LIN Master мы разобрались.
Но есть еще такое понятие, как LIN Slave .

Это не что иное, как исполнительные механизмы, электронные или электронномеханические узлы или блоки, получающие команды от блока LIN Master .
Но не только команды.

Может (и постоянно идет) опрос всех подключенных компонентов по текущему и фактическому состоянию, для своевременного обнаружения неисправности и возможности выполнять заданные функции.

Как видно из фото 1, для нескольких исполнительных механизмов требуется только один контакт () в блоке pin LIN Master .

Скорость передачи данных в шине LIN невысокая и составляет приблизительно от 5 до 25 кбит\сек.

Рецессивный уровень
Если на шину данных LIN не будет послана телеграмма или рецессивный бит, то на шину данных подается напряжение, практически равное напряжению аккумуляторной батареи.

Для передачи доминирующего бита по шине данных LIN в передающем блоке управления шина данных замыкается на массу через приемопередатчик (трансивер) — см. фото 2 :

Надежность и стабильность передачи данных обеспечивается установлением определенных допусков в сигналах на рецессивном и доминантном уровнях.

Между блоками Slave и Master постоянно «курсируют» телеграммы определенной формы.

Блок управления LIN Master периодически посылает телеграммы, которые строго разделены на четыре составляющие:

1 — пауза в синхронизации
2 — ограничение синхронизации
3 — поле синхронизации
4 — поле идентификатора

В посланной телеграмме, так называемая «пауза в синхронизации» нужна для того, что бы «сообщить» блокам о том, что посылается телеграмма. Минимальная пауза в синхронизации равняется времени передачи 13 битов. Пауза посылается с доминантным уровнем.

Поле синхронизации требуется для того, что бы все исполнительные блоки могли настроиться или проверить свои настройки перед приемом телеграммы — оно состоит из строго определенной последовательности битов 0101010101.

Содержание

ИТ База знаний
Полезно
Навигация
Серверные решения
Телефония
Корпоративные сети
Что такое LAN и чем отличается от WAN?
Видео: разница между LAN и WAN?
LAN — Local Area Network
WAN — Wide Area Network
Итоговая разница
Применение локальной шины LIN в современном автомобиле
💥 Видео

Видео:CAN шина👏 Как это работаетСкачать

ИТ База знаний

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Серверные решения

Телефония

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Видео:LIN шина - пример работы. LIN bus exampleСкачать

Что такое LAN и чем отличается от WAN?

Привет, дружище! Дома на телевизоре, игровой приставке, ноутбуке, или в офисе, на IP — телефоне или рабочем ПК мы видим этот порт с названием LAN. А если взять в руки роутер, то на нем и вовсе будет не только LAN, но и WAN. Вообще этих «АНов» очень много: LAN, WAN, MAN, CAN, WLAN, BAN, NAN, SAN. В общем, чтобы не превратиться в Эминема, в статье мы расскажем только о двух из них: LAN и WAN дамы и господа, давайте разбираться.

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

Видео: разница между LAN и WAN?

LAN — Local Area Network

На самом деле, все эти «рэперские» термины это не более чем попытка классифицировать компьютерные сети в зависимости от радиуса их действия, масштаба и принципа организации. Радиус действия, масштаб, принцип — это три ключа к пониманию любого из терминов. Начнем с LAN — Local Area Network или просто ЛВС локальная вычислительная сеть — локалка. Она бывает домашняя на 5-6 человек, а бывает офисная на 50 человек. LAN покрывает небольшую зону: квартиру, помещение, пару этажей или здание.

Читайте также: Что делать если шина неровная

В контексте домашнего использования, в LAN порты роутера подключаются пользовательские устройства: компьютеры, ноутбуки, телевизоры, игровые консоли нового поколения чтобы, играть в Red Dead Redemption 2, отличная игра кстати, и прочие домашние радости, которым нравится для стабильной работы подключаться к сети через кабель. А с точки зрения корпоративного использования, в LAN находятся рабочие станции сотрудников, принтеры, сканеры и сервера. Кстати, в офисной сети существует множество локальный сетей, которые, как правило, делят по назначению: отдельный LAN для бухгалтерии, свой LAN для продаж, операционного департамента, отдельную сеть делают для принтеров и серверов. Согласитесь, получается много локалок. Для простоты в корпоративных сетях, бородатые сисадмины создают VLAN Virtual Local Area Network, или так называемые виртуальные локальные сети, которые позволяют на на одном физическом порту роутера создать несколько виртуальных локальных сетей сразу. Э — экономия.

LAN это все наше воздействие внутри сети, пока мы не вышли в эти ваши интернеты — то есть не перешли границу того самого физического порта с тремя буквами LAN и не ушли в WAN.

WAN — Wide Area Network

WAN (Wide Area Network) — это глобальная вычислительная сеть, которая не ограничена географической локацией — квартира, этаж или здание. Чувствуете разницу с LAN? Там локальная, а здесь глобальная сеть — вот он ключ — масштаб. В контексте домашнего использования — WAN разъем вашего роутера в квартире, это порт, из которого идет провод к оборудованию провайдера на чердак. Именно этот провод в поте лица протягивал к вам в квартиру монтажник, когда приходил подключать вас к интернету. Именно за этим портом начинается глобальная сеть. В корпоративном использовании, WAN подключение, это подключение к глобальной сети провайдера. Это может быть сеть, которая связывает офисы компании в Москве и Владивостоке, а может быть подключение к интернету на большом корпоративном маршрутизаторе. В отличие от LAN, который может быть только частным, то есть его владельцем является хозяин квартиры или компания, WAN может быть публичным. Отличный пример публичной WAN сети — интернет, через который вы сейчас читаете эту статью. Кстати, скорость передачи данных внутри LAN локалки выше, чем скорость передачи в глобальной сети WAN. С точки зрения модели OSI, ключевые отличия LAN от WAN кроются на физическом и канальном уровне. В LAN царит стандарт Ethernet, а в WAN, например, живут такие стандарты как Frame Relay, HDLC или PPP (Point-to-Point-Protocol).

Итоговая разница

По смыслу: LAN для небольшой территории покрытия, WAN для крупной или распределенной географически сети

По владельцу: если LAN сеть управляется частным лицом или компанией и как правило имеет единоличного владельца, то WAN сети зачастую публичны — интернет, как пример

По скорости: передача данных внутри LAN сети быстрее, чем в WAN

По задержке: задержка передачи данных между устройствами в LAN меньше, чем в WAN сетей

По технологии: LAN сети отличаются стандартами физического и канального уровня модели OSI от WAN сетей

По стоимости и сложности обслуживания: LAN сети как правило проще и дешевле обслуживать, чем WAN

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

Видео:Как работает LIN шина автомобиля. K-Line L-Line шины данных. Лин шина автомобиля. Lin-bus networkСкачать

Применение локальной шины LIN в современном автомобиле

В этой статье автор рассматривает алгоритм работы однопроводной шины LIN (Local Interconnect Network — локальная коммутационная сеть) — интерфейса, который присутствует в любом современном автомобиле.

Развитие прогресса в автомобилестроении неуклонно ведет к повышению требований к управлению, возрастает объем функций, на совершенно новый уровень переходит информационная составляющая о работе и поведении автомобиля. В связи с этим бортовая электроника наращивает свое присутствие в современном автомобиле. По статистике, количество блоков управления в нем за последние 15 лет увеличилоь более чем в пять раз, и эта тенденция сохраняется. Потребителю хочется иметь полный контроль над любимым авто и над дорогой. Последние модели могут обойтись в сложной ситуации без водителя и принять решение согласно заложенной программе. Такие вопросы, как парковка или проезд по размытому участку сельской дороги машина может решить самостоятельно, без участия человека. С каждым годом все реальнее и ближе введение элементов автопилотирования, применяемых в авиации.

Увеличившееся число электронных модулей вынудило, в свою очередь, находить и внедрять новые технологии передачи данных между отдельными блоками управления. В вычислительной технике они уже давно существовали, поэтому оставалось только перенести опыт их использования и стандартизировать применительно к автомобилю. Сначала произошло внедрение шины данных CAN. У ведущих проиводителей это случилось в середине 90-х годов. Однако пропускной способности и скорости этой технологии хватило примерно лет на 10, после чего встал вопрос о дальнейшем развитии системы передачи информации. Особенно заметны проблемы стали после повсеместного применения инормационно-развлекательного контента. Вместе с ним пришли и технологии, применяемые в кабельном телевидении и в современных системах связи, включая диагностику и сервис.

В итоге к завоевавшей уважение и известной шине CAN на сегодня добавились:

Читайте также: Pci express x16 частота шины

— шина LIN (однопроводная шина);

— шина MOST (оптоволоконная шина) (рис. 1);

— беспроводная шина Bluetooth™.

Рис. 1. Оптоволоконная шина MOST в современном автомобиле

В этой статье мы рассмотрим алгоритм работы однопроводной шины LIN. Local Interconnect означает, что все блоки управления данной сети находятся в пределах одного условно ограниченного модуля (к примеру: багажника, крыши, мотора вентилятора и др.).

Она может обозначаться еще и как «локальная подсистема». Обмен данными между отдельными системами шин LIN одного автомобиля осуществляется через соответствующий блок управления по шине данных CAN. Говоря о шине LIN, необходимо понимать, что речь идет об однопроводной шине. Площадь поперечного сечения провода составляет 0,35 мм 2 . Экранирование кабеля не является обязательным условием. Цвет изоляции может быть различным, в автомобилях «Ауди» он фиолетовый. Алгоритм работы шины LIN интуитивно понятен и от того прост для освоения. Он позволяет осуществлять обмен данными между одним блоком управления LIN, его называют Master, и подчиненными блоками Slave.

Блок управления LIN Master

Напомним, что блоки управления LIN Master сопряжены с шиной данных CAN и выполняют мастер-функции управления определенной шиной LIN.

Приведем основные функции блока LIN Master:

— контролирует передачу данных в шине LIN и скорость обмена;

— отправляет посылки-телеграммы в шину LIN. В его ПО заложен цикл, какому подчиненному блоку, когда, как часто и какие посылки-телеграммы отправлять;

— выполняет функцию сопряжения подчиненных блоков шины LIN с шиной данных CAN, так как является единственным блоком управления отдельной шины LIN, подключенным к шине данных CAN (рис. 2);

Рис. 2. Применение шины LIN в современном автомобиле

— обеспечивает процесс диагностики подключенных блоков управления LIN Slave (рис. 3).

Рис. 3. Блоки управления LIN Slave

Блоки управления LIN Slave

Подключенные или подчиненные блоки управления LIN Slave в рамках отдельной системы шины данных LIN выполняют функции контроля и управления работой отдельных устройств, например, мотора вентилятора, привода люка в крыше, а также датчиков и исполнительных механизмов (датчик уклона, ручного тормоза, сирена противоугонной сигнализации и т.д.). Датчики измеряют или контролируют какие-либо величины и передают сигнал в аналоговом виде. Блок управления LIN Slave анализирует и преобразовывает принятые параметры в цифровую форму. Затем эти величины передаются по шине LIN в виде цифрового сигнала.

Блок управления LIN Master опрашивает исполнительные устройства (посылает телеграмму), получает информацию о состоянии, что позволяет провести сравнительный анализ между фактическим и расчетным состоянием и влиять на работу исполнительных механизмов через блоки управления LIN Slave. Каждый блок LIN Slave обладает электронными или электромеханическими функциями и имеет свой адрес. Адрес передается в заголовке посылки-телеграммы и его опознает блок, за которым закреплен этот адрес, иными словами происходит идентификация обращения.

Технически интерфейс LIN реализуется просто и надежно. Сопряжение блоков LIN Slave с управляющим блоком LIN (Master) осуществляется по однопроводной линии с помощью одноконтактного разъема, одного на всех.

Рассмотрим алгоритм передачи данных.

Скорость шины LIN примерно в 5 раз меньше скорости шины CAN и составляет до 20 кбит/сек. Реализовано это для того, чтобы не перегружать шину CAN. Цифровые сигналы, как это давно уже принято в вычислительной и связной технике, передаются высоким и низким уровнями сигналов. Размах сигналов зависит от уровня напряжения питания. В автомобиле используется бортовое напряжение 12 В (14,4 В при работе генератора). Отсюда и уровни сигналов шин — от 0 до 12 В.

Если по шине LIN не происходит передача телеграмм или передается «рецессивный» бит, то уровень сигнала будет около 12 В, если будет передан «доминантный» бит, то передатчик замыкает на «массу» и уровень будет близок к нулю (рис. 4) Последовательность доминантных и рецессивных битов и составляет телеграмму, с помощью которой блок управления LIN Master обменивается с блоками LIN Slave. В различных модификациях приемопередатчиков (трансиверов) внешний вид рецессивных и доминантных уровней может иметь отличия.

Рис. 4. Осциллограмма сигналов шины LIN

Чтобы устранить влияние различных факторов на качество работы шины LIN, при передаче возможны отклонения от заданных уровней (0 и 12 В) не более чем на 2 В (рис. 5).

Рис. 5. Диапазон напряжений при передаче

Уровень приема еще более защищен и сигналы принимаются амплитудой с отклонением до 40% от заданных (рис. 6).

Рис. 6. Диапазон напряжений при приеме

Опишем непосредственно «телеграммы», с помощью которых происходит общение блоков по шине LIN.

Блок управления LIN Master посылает телеграмму блоку LIN Slave и в заголовке передается код операции — что именно надо сделать. Например, необходимо переслать показания датчиков, измеряющих скорость вращения вентилятора, т.е. переслать информацию о величине скорости, которую данные датчики измеряют. Это первый видтелеграммы — опросный.

В ответ блок LIN Slave пересылает телеграмму с измеренными величинами. Это второй вид телеграммы — ответный.

Блок управления LIN Master анализирует показания датчиков, пересланные от блока LIN Slave, и посылает телеграмму с указаниями изменить скорость вращения. Это третий вид телеграммы — управляющий.

По такому алгоритму и происходит обмен между блоками, сопряженными шиной LIN.

Реализация этого алгоритма начинается с того, что блок LIN Master с определенным циклом обращается к блокам LIN Slave, посылая заголовок телеграммы (рис. 7). Цикл обращения установлен программным обеспечением и может изменяться в зависимости от ситуации, режимов работы автомобиля и других факторов.

Читайте также: Активировать датчик давления шин мерседес

Рис. 7. Осциллограмма заголовка телеграммы

Обращение относится ко всему возможному оборудованию, если каких-либо устройств нет на шине LIN, а это зависит от количества опций, которое оплачено владельцем, то обмен с отсутствующими блоками не состоится. Иными словами, на свой запрос к некоторым возможным блокам LIN Slave останется без ответа, ибо эти блоки просто отсутствуют в данной модификации. Это обстоятельство не влияет на работу. Если данные блоки будут поставлены, алгоритм работы с ними восстановится, напомним, что их может быть до 16-ти на каждый блок управления LIN Master.

Теперь подробнее о самой реализации взаимодействия.

Как было сказано ранее, блок управления LIN Master посылает с разной периодичностью, зашитой в программном обеспечении, опросные телеграммы. Каждая телеграмма содержит заголовок (Header) и собственно текст, состоящий из переданных данных.

Заголовок состоит из четырех частей (рис. 7):

Пауза в синхронизации (synch break)

Представляет собой не менее 13-ти битов, пересылаемых доминантным уровнем, что в вычислительной технике расценивается как передача не менее 13-ти «нулей». Блоки LIN Slave имеют возможность настроиться на прием телеграммы, ибо в тексте самой телеграммы не может быть подобной информации и столь долгая передача только доминантного уровня подсказывает блокам, что после этого поля последуют другие.

Окончание синхронизации (synch delimiter)

Эта часть передается рецессивным уровнем (около 12 В), что соответствует передаче «единицы» и сообщает блокам LIN Slave о том, что пауза закончилась и необходимо приготовиться к синхронизации.

Поле синхронизации (synch field)

Эта часть заголовка служит для непосредственной настройки блоков LIN Slave на работу с блоком управления LIN Master. Поле состоит из последовательности доминантных и рецессивных битов, то есть последовательности «нулей» и «единиц». Таким образом синхронизируется частота, на которой блоки LIN Slave должны работать по шине LIN, принять поле идентификатора и последующие за ним данные.

Это поле состоит из восьми бит. В первых 6-ти битах передаются адрес блока LIN Slave для его опознавания (идентификации) и количество полей для передачи данных, отведенных для ответа (от 0 до 8). Два оставшихся бита предназначены для передачи контрольной суммы. Контрольная сумма вычисляется согласно определенному алгоритму и необходима для того, чтобы избежать ошибок в передаче. При совпадении контрольной суммы оборудование считает что информация передана корректно.

Получая информацию о количестве полей для передачи данных (Datafields), блок LIN Slave передает данные о состоянии сопряженных с ним датчиков, например, о скорости вращения вентилятора. Каждое поле — это 10 бит информации, из них первый бит — доминирующий стартовый, далее передается байт (8 бит) информации и заканчивается поле стоповым рецессивным битом (рис. 8). Стартовый и стоповый биты служат для синхронизации при передаче данных.

Рис. 8. Осциллограмма ответа

В свою очередь, блок управления LIN Master принимает информацию, в нашем примере — это скорость вращения вентилятора. Если скорость вращения удовлетворяет ситуации и не требуется ее коррекция, то блок управления LIN Master через некоторое время (определяется ПО) снова пошлет запрос в виде телеграммы для контроля за работой данного блока LIN Slave.

Если необходимо изменить скорость вращения вентилятора, то блок управления LIN Master посылает телеграмму с нужной скоростью вращения, и блок LIN Slave, получив указание, изменяет скорость вентилятора (рис. 9).

Рис. 9. Регулировка скорости вращения вентилятора

Напомним, что опрос блоков LIN Slave осуществляется с частотой, заложенной в программном обеспечении, но при изменении ситуации эта частота может меняться. Факторов к изменению частоты обращения к блокам LIN Slave тем больше, чем лучше ПО и чем современнее бортовое оборудование автомобиля.

Комплектация современного автомобиля может быть разной, и если блок управления LIN Master имеющий полное ПО, посылает запрос несуществующему блоку LIN Slave, то заголовки телеграмм возвращаются к LIN Master без ответа (рис. 10). Это не мешает алгоритму работу шины LIN и при установке соответствующего блока LIN Slave незамедлительно начинается его опрос и контроль работы со стороны блока управления LIN Master.

Рис. 10. Осциллограммы с заголовками телеграмм без ответов

Алгоритм работы шины LIN постоянно находится под контролем блока управления LIN Master и потому защищен от несанкционированного внешнего доступа (от блоков, размещенных за наружной обшивкой автомобиля), что и позволяет размещать блоки LIN Slave, которые работают только на выполнение команд от LIN Master и не требуют передачи данных на внешних деталях машины. Вмешательство извне затруднено, поэтому, к примеру, блок управления открытием гаражных ворот может располагаться в переднем бампере.

Диагностика шины LIN и всех блоков, сопряженных с этой линией, осуществляется через диагностический разъем. При тестировании происходит имитация обмена между блоками, анализируются ответы от блоков LIN Slave и задающие команды от LIN Master.

1. Новые технологии обмена данными — LIN, MOST, BluetoothTM. Программа самообучения 286.

Автор: Михаил Митин (г. Москва)