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
NHĨM 7
HỒ VĂN NHẬT
CAO TIẾN ĐẠT
NGUYỄN PHƯƠNG NAM
HÀ QUANG CHÍNH
ĐINH TRUNG TOÀN


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

1. LIN LÀ GÌ ?

LIN ( Local Interconnect Network ) là một giáo thức mạng nối tiếp được sử dụng để liên lạc
giữa các bộ phận trong xe.
LIN được phát triển như một tiêu chuẩn bus bổ sung cho giáo thức CAN để giải quyết nhu cầu
về mạng hiệu quả về chi phí cho các thiết bị hiệu suất thấp hơn trong xe. Mặc dù mạng CAN
đã có sẵn trong các phương tiện, tuy nhiên băng thông cao và khả năng phát hiện lỗi nâng cao
của nó là quá mức cần thiết cho các ứng dụng hiệu suất thấp hơn như bộ điều khiển ghế và
cửa sổ. Các phương tiện ngày nay sử dụng kết hợp CAN cho hệ thống truyền động và liên lạc
thân xe, LIN cho các ứng dụng chi phí thấp như thiết bị điện tử thân xe và FlexRay để liên lạc
dữ liệu đồng bộ tốc độ cao.

LOCAL INTERCONNECT NETWORK


I/ GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN
2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH LIN
Sau khi CAN được phát triển vào cuối những năm 1980, nó ngày càng được các nhà sản xuất ô tô sử
dụng để kết nối các Bộ điều khiển điện tử (ECU) với nhau trong ô tô. Tuy nhiên, đối với tốc độ thấp hơn,
các chức năng ít quan trọng hơn, bus CAN trở nên quá đắt để thực hiện. Các nhà sản xuất đã bắt đầu sử
dụng nhiều công nghệ giao tiếp nối tiếp khác nhau để giải quyết vấn đề này, nhưng điều này gây ra các
vấn đề về tính tương thích.
Một tập đồn bao gồm 5 nhà sản xuất ô tô châu Âu (Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen và Volvo),
cùng với các công ty công nghệ Volcano Automotive Group (nay là Mentor Graphics) và Motorola (nay là
NXP) được thành lập vào cuối những năm 1990 để phát triển đặc điểm kỹ thuật LIN , và phiên bản đầu
tiên được xuất bản vào năm 1999. LIN Consortium đã phát triển và duy trì thơng số kỹ thuật lên đến
v2.2 vào năm 2010. Năm 2013, kỹ thuật LIN đã được chuyển đổi cho Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế
(ISO) và được phát hành dưới dạng tiêu chuẩn ISO 17987 vào năm 2016.

LOCAL INTERCONNECT NETWORK

I/ KHÁI NIỆM VỀ CHUẨN GIAO TIẾP LIN
3. ỨNG DỤNG CỦA LIN TRONG THIẾT KẾ

•

LIN là một giao thức mạng cục bộ LAN của phương tiện sử dụng một máy chủ
duy nhất để đạt được tỷ lệ hiệu suất chi phí vượt trội trên hệ thống body khơng
cần tốc độ truyền cao và có thể giao tiếp 2 chiều.

•

LIN thường sử dụng trên những hệ thống phụ “Sub system”, những hệ thống
không cần tốc độ truyền cao và dữ 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 hơn về chuẩn giáo thức LIN nhé !


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
1. Cấu trúc liên kết mạng

•

LIN là một mạng nối tiếp phát sóng bao gồm 16 nút (một chủ và thường đến 16 slaves).

•

Tất cả các tin nhắn được master khởi xướng với tối đa một slave trả lời một định danh
tin nhắn đã cho. Nút Master cũng có thể hoạt động như một slave bằng cách trả lời các
thông điệp của chính nó. Bởi vì tất cả các thơng tin liên lạc được khởi xướng bởi Master.

•

Master và slave thường là vi điều khiển, nhưng có thể được triển khai trong phần cứng
hoặc ASIC chuyên dụng để tiết kiệm chi phí, không gian hoặc năng lượng.


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
2. Các tính năng chính của LIN

•

Master duy nhất, tối đa 16 slave .

•

Phát hiện vị trí nút Slave (SNPD) cho phép gán địa chỉ nút sau khi 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 của khung dữ liệu (1,2, 4 và 8 byte).

•

Cấu hình linh hoạt.

•

Multicast reception với đồng bộ hóa thời gian, khơng cần thạch anh tinh thể hoặc gốm.

•

Kiểm tra dữ liệu và phát hiện lỗi tại các nút

•

Chi phí thấp dựa trên phần cứng UART / SCI tiêu chuẩn.

•

Enable cho các mạng phân cấp.

•

Điện áp hoạt động 12 V.


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
3. Khung tin nhắn LIN

Một message trong giao thức LIN chứa các trường sau:

•

Ngắt đồng bộ hóa

•

Byte đồng bộ hóa

•

Mã định danh byte

•

Byte dữ liệu

•

Check sum

Các loại khung tin nhắn của LIN

1
FRAME

Unconditional

2
FRAME

Event triggered

3

4

5

FRAME

FRAME

FRAME

Sporadic

Diagnostic

User defined

6
FRAME

Reserved


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
4. Phần cứng LIN
Trong cấu trúc liên kết mạng xe hơi ngày nay, các bộ vi điều khiển có UART hoặc phần cứng LIN chuyên dụng được
sử dụng. Bộ vi điều khiển tạo ra tất cả dữ liệu LIN cần thiết (giao thức ...) (một phần) bằng phần mềm và được kết
nối với mạng LIN thơng qua bộ thu phát LIN (nói một cách đơn giản, bộ dịch mức với một số tiện ích bổ sung). Làm
việc như một nút LIN chỉ là một phần của chức năng có thể. Phần cứng LIN có thể bao gồm bộ thu phát này và hoạt
động như một nút LIN thuần túy mà không cần thêm chức năng.

Vì các nút LIN Slave nên càng rẻ càng tốt, họ có thể tạo clock bên trong bằng cách sử dụng bộ dao động RC thay vì
bộ dao động tinh thể (thạch anh hoặc gốm). Để đảm bảo độ ổn định tốc độ baud trong một khung LIN, trường SYNC
trong header được sử dụng.


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
5. Giao thức LIN

•

LIN hoạt động theo kiến trúc Master – Slave:

•

1 cụm LIN bao gồm 1 tác vụ chính (master task) và các tác vụ phụ (slave task)

•

Node chính (master node) chứa tác vụ chính cũng như tác vụ phụ

•

Các node cịn lại đều chỉ gồm tác vụ phụ

•

Tác vụ chính sẽ quyết định frame nào sẽ được chuyển trên bus

•

Tác vụ phụ sẽ cung cấp data được chuyển bởi mỗi frame


II/ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG ,TỔ CHỨC CỦA LIN
5.1. Header-Response

•

Header-respond trong mạng LIN gồm 5 phần

1

2

3

4

BREAK

SYNC

INTER BYTE SPACE

IDENTIFIER

5
RESPONSE
SPAC E


6. Ưu điểm của LIN
•
•
•
•
•
•
•
•

Dễ sử dụng
Các thành phần có sẵn
Rẻ hơn CAN và các xe buýt truyền thông khác
Giảm khai thác

Xe đáng tin cậy hơn
Tiện ích mở rộng dễ thực hiện.
Khơng u cầu phí cấp phép giao thức
LIN khơng phải là sự thay thế hoàn toàn của CAN bus. Nhưng bus LIN là một giải pháp thay thế tốt khi chi phí
thấp là cần thiết và tốc độ / băng thơng khơng quan trọng. Thơng thường, nó được sử dụng trong các hệ thống
phụ không quan trọng đến hiệu suất hoặc an toàn của xe.


So sánh Mạng LIN với Mạng
CAN
•
•
•
•
•
•

•

LIN có chi phí thấp hơn CAN (khai thác ít hơn, khơng có phí giấy phép, các nút giá rẻ).
CAN sử dụng dây kép được bảo vệ xoắn (5V), trong khi LIN sử dụng dây đơn (12V)
Một chủ LIN thường đóng vai trị là cổng vào bus CAN
Các cụm LIN có một chủ duy nhất - CAN có nhiều
CAN sử dụng định danh 11 hoặc 29 bit so với định danh 6 bit trong LIN
CAN cung cấp tối đa 1 Mbit / s so với LIN tối đa 20 kbit / s

Ví dụ: Các nút LIN thường được gói trong các cụm, mỗi cụm có một giao diện chính với bus CAN backbone. Nếu bạn đang ngồi ở
ghế trước bên phải xe hơi, bạn có thể rolling down cửa sổ ghế trước bên trái. Bằng cách đó, bạn nhấn một nút gửi tin nhắn qua
cụm LIN 1 đến bus CAN. Dựa trên thông báo CAN, chủ LIN trong cụm 2 sau đó kích hoạt việc rolling down cửa sổ ở ghế trước
bên phải.

III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC
LIN


III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN(note)

•

Mạng LIN thường được sử dụng trong mạng giao tiếp nội bộ trên hệ thống body khơng cần tốc độ
truyền cao và có thể giao tiếp 2 chiều.

•

LIN cũng được sử dụng trên những hệ thống phụ “Sub system”, những hệ thống không cần tốc độ
truyền cao và dữ 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 ơ tơ.


III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN
VÍ DỤ
•

Ta có 1 cơng tắc ( LIN Slave) được kết nối với 1 LIN master bằng giao tiếp LIN để bật tắt đèn
trên công tắc.

•

Master và Slave liên tục gửi tín hiệu lần lượt cho nhau bằng một dây tín hiệu. Master gửi
cho Slave giá trị trạng thái của đèn, Slave gửi cho master trạng thái của cơng tắc.

•

Khi cơng tắc ( slave ) chưa được nhấn thì trạng thái này sẽ được slave gửi đến master và
master sẽ gửi tín hiệu tắt đèn đến slave.


III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN

VÍ DỤ
•

Khi cơng tắc được nhấn thì slave sẽ gửi trạng thái này
đến master và master và master sẽ gửi tín hiệu bật
đèn đến slave làm cho đèn bật.

•

Lúc nhả cơng tắc ra thì slave sẽ quay lại trạng thái ban đầu và gửi
trạng thái này đến master nhưng master sẽ khơng gửi tín hiệu tắt
đèn đến slave mà vẫn sẽ giữ tín hiệu bật đèn cho đến lần nhấn công
tắc tiếp theo.


III/ ỨNG DỤNG GIAO THỨC LIN

VÍ DỤ

•

Khi nhấn thêm lần nữa thì trạng thái này sẽ gửi đến master và gửi tín
hiệu tắt đèn đến slave làm đèn tắt.

•

Q trình cứ như vậy diễn ra mỗi lần nhấn công tắc.


Bạn có câu hỏi nào
khơng?
Hãy gửi cho chúng tơi! Hy vọng bạn đã học được thêm điều mới
mẻ.