陸人定

（常州信息職業(yè)技術學院，江蘇 常州 213164）

汽車LIN總線系統(tǒng)簡析

陸人定

（常州信息職業(yè)技術學院，江蘇 常州 213164）

基于大眾車系汽車LIN總線系統(tǒng)，簡析大眾汽車車身電器LIN總線控制系統(tǒng)的工作原理、基本功能及基本診斷方法，并以具體的大眾車系實例闡明其與CAN總線車身電器控制系統(tǒng)的關系。

LIN總線；CAN總線；車身電器控制系統(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總線通信協(xié)議［1］以來，LIN總線在汽車車身電器控制，汽車智能執(zhí)行器控制方面是絕對主流。本文基于大眾車系一些具體實例，分析總結LIN總線組成、工作原理、一般診斷方法、特性及其與車身電器控制CAN總線［2］之間的關系。

1 LIN總線的組成及工作原理

如圖1所示，從物理硬件結構分析，LIN總線組成［3］很簡單，可以看作3部分組成：LIN總線主控自動空調ECU、單根導線、從控單元鼓風機智能芯片，它是一種典型的主從結構。主控ECU有且僅有一個，從控ECU可以有多個，主控ECU對從控ECU有絕對的控制權，控制LIN總線網(wǎng)絡通信的整個過程。下面從LIN總線軟件結構通信原理探討LIN主控單元如何控制從控單元工作的。

圖1 大眾汽車自動空調與鼓風機控制系統(tǒng)

如圖2a所示，整個LIN總線網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)幀固定結構可以分成兩大部分：信息標題和信息內容。

信息標題為數(shù)據(jù)幀前半部分，包含了主控單元對從控單元的傳輸信號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。整個控制命令具體表達如圖2b所示，信息標題分成4個部分：同步暫停區(qū)、同步分界區(qū)、同步區(qū)與識別區(qū)。即：①同步暫停區(qū)為至少13位的顯性信號（電壓為0 V）表示LIN總線數(shù)據(jù)幀的起始，類似于CAN總線數(shù)據(jù)幀的起始位；②同步分界區(qū)至少1位隱性信號（電壓為12 V），用來區(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，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序觸發(fā)同步，保證數(shù)據(jù)傳送的準確性；④識別區(qū)則是包含并規(guī)定了從控單元ECU的識別ID，顯而易見，識別區(qū)的目的是說明這幀LIN數(shù)據(jù)是主控單元到底與哪一個從控單元進行互動傳送的，與其他從控單元無關。

圖2 LIN 總線數(shù)據(jù)結構示意圖

緊接著便是LIN總線數(shù)據(jù)幀的后半部分信息內容，主要包含ECU之間共享核心數(shù)據(jù)，例如溫度、轉速、負荷、液位等具體反映汽車各總成相關性能的重要數(shù)據(jù)，相當于CAN總線的數(shù)據(jù)區(qū)。信息內容的發(fā)送方可以是主控單元也可以是從控單元，這與CAN總線一個完整的數(shù)據(jù)幀總是從主控ECU發(fā)送至從控ECU是不同的。

下面以自動空調提高鼓風機轉速為例來說明信息標題與信息內容傳送方式區(qū)別。第1步，如圖3所示，自動空調主控ECU通過LIN總線向從控單元鼓風機智能芯片查詢鼓風機當前轉速為150 r/min，其中查詢命令放在信息標題內，由空調發(fā)送至鼓風機，150 r/min數(shù)據(jù)信號則反過來由鼓風機傳送向空調；第2步，如圖4所示，自動空調主控ECU通過LIN總線向從控單元鼓風機智能芯片發(fā)送提高鼓風機轉速為200 r/min，提高命令放在信息標題內，200 r/min數(shù)據(jù)信息則放在信息內容內，兩種信息都是由空調傳送至鼓風機。

圖3 大眾汽車自動空調查詢鼓風機當前轉速

圖4 大眾汽車自動空調提高鼓風機轉速至目標轉速

2 LIN總線的故障診斷

1）LIN總線短路［4］故障 LIN總線短路故障現(xiàn)象較簡單，易判斷，如圖5所示，不管是正極短路還是負極短路都會導致整個LIN總線局域網(wǎng)癱瘓，所有該LIN總線局域網(wǎng)電器都不可用。

圖5 大眾汽車自動空調LIN總線短路故障

圖6 大眾汽車自動空調LIN總線斷路故障

2）LIN總線斷路［4］故障 LIN總線斷路故障現(xiàn)象也較為簡單，如圖6所示，A點干路故障將導致從控單元1擋風玻璃加熱裝置和從空單元2鼓風機都不可用，斷在B點與C點支路則導致相關支路電器不可用。

3 車身電器控制LIN總線與CAN總線關系

如圖7所示，車身電器控制LIN總線與CAN總線關系密切［5］，主要有以下兩層關系：①LIN總線作為一種子總線系統(tǒng)，必須掛靠主總線CAN總線之下，受其支配，即LIN總線里的主控單元ECU只是CAN總線里一個普通節(jié)點，CAN總線負責各個LIN總線局域網(wǎng)之間的信息共享與資源控制調配，LIN總線則負責管理具體的本局域網(wǎng)內部的幾個智能執(zhí)行器，可以理解為CAN總線為管理層，LIN總線為執(zhí)行層。因此CAN總線工作電壓一般為5 V，LIN總線因需要直接控制執(zhí)行器工作，工作電壓為12 V。②現(xiàn)在汽車都為復雜的多ECU節(jié)點網(wǎng)絡

圖7 某車型車身電器CAN總線與LIN總線混合布線圖

系統(tǒng)，汽車故障代碼一般由網(wǎng)關讀取。LIN總線內某個執(zhí)行器發(fā)生故障時，因不能和網(wǎng)關直接相連，執(zhí)行器的故障碼先發(fā)送給LIN主控單元，再由CAN總線轉發(fā)該故障碼傳送至網(wǎng)關由診斷儀讀取，因此，LIN總線故障診斷離不開主總線系統(tǒng)CAN總線。

4 結論

以大眾汽車車身電器空調系統(tǒng)為例，討論了大眾汽車LIN總線的組成、工作原理、故障診斷及其與主總線CAN的關系，分析其軟硬件結構特點及其與主總線CAN的聯(lián)系。LIN總線還可以作為其他主總線系統(tǒng)，比如Flexray總線與Byteflight總線的子總線，都值得進一步闡述分析。

［1］ 宋艷芳，邵海泉.汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的分析與檢測研究［J］.無線互聯(lián)科技. 2013（05）：35-36.

［2］ 沈會，徐青菁，葉子晟，等.基于CAN總線的電動車窗控制系統(tǒng)設計［J］.電力電子技術.2011，45（12） ：84-86.

［3］ 陳東旭，熊慧，楊雪，等.基于LIN總線電動車窗防夾系統(tǒng)的設計［J］.電子科技，2012，25 （12）：93-95.

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

［5］ 王俊.基于CAN/LIN總線混合網(wǎng)絡的BCM平臺的構建與研究［D］.武漢：武漢理工大學，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）