Содержание
Can и lin шина что это?
Заказать этот номер
2005№1
В наше время вряд ли найдется инженерu001dэлектронщик, не слышавший о шинах CAN и LIN. Эти интерфейсы уже завоевали прочные позиции во многих областях производства. И с большой долей уверенности можно сказать, что и в дальнейшем количество применений CAN и LIN будет только расти. Напомним кратко об этих шинах и их основных отличиях.
CAN
Основные характеристики шины CAN: высокая скорость передачи данных, сверхвысокая надежность системы и ее отказоустойчивость в экстремальных условиях. Хорошим примером использования шины CAN может служить современный автомобиль. CAN используется в таких ответственных системах автомобиля, как управление двигателем, обеспечение безопасности (подушки безопасности, АБС, контроль давления шин) и т. д. Шина CAN заняла прочные позиции не только в автомобилестроении, но и в авиации, военной технике, на железной дороге, в системах управления технологическим оборудованием.
LIN
Стандарт LIN был разработан как дешевое дополнение CAN-интерфейса в тех областях, где не требуется высокая скорость передачи данных и высокая надежность. Стандарт LIN был разработан для создания дешевых локальных сетей обмена данными на небольших расстояниях. В автомобиле, например, такие устройства, как стеклоочистители, электростеклоподъемники, замки дверей, приводы и обогрев зеркал, а также приводы сидений объединены в единую сеть LIN.
Компания Philips Semiconductors является лидером в разработке микросхем для шин CAN и LIN.
К 2003 году компания Philips Semiconductors в общей сложности выпустила 500 млн штук CAN-трансиверов.
Рассмотрим номенклатуру трансиверов CAN и LIN на примере автомобиля. В автомобиле применяются различные электронные управляющие узлы ECU (Electronic Control Units). В зависимости от потребляемого тока эти узлы можно условно разбить на 4 вида устройств (см. рис. 1), требующих различных схемотехнических решений.
Рис. 1. Основные типы узлов шины
Приложения, которые должны работать всегда, даже когда автомобиль припаркован и зажигание выключено. Устройства постоянно потребляют ток из батареи питания. Такие узлы по сложившейся на Западе традиции называют «Clamp-30». Подобные узлы должны потреблять как можно меньше энергии для сохранения заряда батареи автомобиля.
Узлы типа B
Приложения, в которых микроконтроллер всегда активен. В этих приложениях требуется уменьшить потребление энергии, и поэтому необходимо переводить трансивер в режим экономии электроэнергии. Приложения типа В относятся к узлам «Clamp-30».
Узлы типа C
В отличие от приложений типа В, в приложениях типа С требуется еще большая экономия электроэнергии, поэтому трансивер должен полностью отключаться сигналом с микроконтроллера. Такие приложения требуют абсолютно пассивного поведения отключенного трансивера по отношению к шине.
Узлы типа D
Приложения, которые полностью отключаются от питания при выключении зажигания. К таким приложениям не предъявляется требование минимального потребления тока, так как при их функционировании идет заряд батареи от работающего двигателя. Приложения типа D принято называть узлами типа «Clamp-15».
В каждом из типов узлов требуется применение различных микросхем. Рассмотрим конкретные микросхемы.
Новые высокоскоростные CAN-трансиверы TJA1040, TJA1041 и TJA1050 компании Philips основаны на передовой технологии «кремний-на-изоляторе» — SOI (Silicon-on-Insulator). Благодаря этой технологии новые трансиверы в сравнении с трансиверами предыдущего поколения PCA82C250 и PCA82C251 имеют уменьшенный уровень электромагнитного излучения (20 дБ) и высокую устойчивость к электромагнитному излучению.
Трансивер TJA1040 имеет режим Standby с удаленным запуском по шине и потреблением тока в этом режиме менее 15 мкА. TJA1040 рекомендуется для приложений, постоянно подключенных к линии питания «Clamp-30» и содержащих микроконтроллер (см. рис. 2). Кроме того, TJA1040 имеет абсолютно пассивное поведение при отключении питания, и поэтому невидим для шины. Эта особенность трансивера TJA1040 делает его пригодным также для применений в узлах типа «Clamp-15», когда при выключенном зажигании другие узлы общаются по CAN-шине.
Рис. 2. Рекомендуемые варианты использования микросхем семейства TJA1040/41/50 в узлах шины А, В, С и D
Трансивер TJA1041 имеет несколько особенностей в сравнении с TJA1040:
- спящий режим с потреблением тока всего узла 20 мкА;
- удаленный запуск по шине и локальный запуск через специальный вывод, что позволяет определить источник запуска;
- уникальные возможности диагностики и сигнализации отказа шины:
- сигнализация коротких замыканий, включая «скрытые»;
- сигнализация о локальных сбоях.
Благодаря этим свойствам TJA1041 имеет очень гибкую систему управления потреблением тока и рекомендуется для применения в узлах типа А (см. рис. 2).
Трансивер TJA1050 имеет схожие с TJA1040 характеристики, но при отключенном питании во время общения других устройств отдает вшину обратный ток. (TJA1040 имеет нулевой обратный ток.) Обратный ток немного увеличивает электромагнитное излучение шины. Поэтому если требования к электромагнитной совместимости не очень высокие, а требования к цене устройства очень жесткие, то рекомендуется в узлах типа D применять TJA1050. (TJA1050 дешевле TJA1040 на 20–30%).
Рекомендуемые варианты использования микросхем семейства TJA1040/41/50 в узлах шины А, В, С и D представлены на рис. 2.
Кроме высокоскоростных трансиверов TJA1040/41/50 компания Philips выпускает помехозащищенные приемопередатчики FT-CAN (FT — Fault-tolerant, то есть помехозащищенный) TJA1054 и TJA1054A. Они идентичны высокоскоростным трансиверам TJA1040, 41 и 50, но обладают повышенной помехозащищенностью. Ниже представлены основные отличия FT-CAN-приемопередатчиков TJA1054 и TJA1054A.
Источник: https://akppzapchast.ru/can-i-lin-shina-chto-eto/
LIN шина
LIN протокол разработан для создания дешевых локальных сетей обмена данными на коротких расстояниях. Он служит для передачи входных воздействий, состояний переключателей на панелях управления, а также ответных действий различных устройств, соединенных в одну систему через LIN.
Первая спецификация стандарта под брендом LIN была издана в 1999 году по инициативе консорциума европейских автопроизводителей и других известных компаний, включая Audi AG, BMW AG, Daimler Chrysler AG, Motorola Inc., Volcano Communications Technologies AB, Volkswagen AG и VolvoCar Corporation. Последняя спецификация, LIN 2.2, издана в 2010 году. В настоящее время документы стандарта переданы под контроль Международной организации по стандартизации (ISO), где стандарту был присвоено новое наименование ISO 17987. В связи с политикой ISO копия стандарта стала платной.
Шина LIN
LIN шина (локальная сеть воздействия) была разработана для удовлетворения потребностей в связи для систем класса А (см. табл. «Классификация шинных систем» ) с использованием самого экономичного оборудования. Типичные области применения:
- Дверной модуль с дверным замком;
- Приводы стеклоподъемников;
- Регулировка боковых зеркал заднего вида;
- Система кондиционирования (передача сигналов от элемента управления, активация вентилятора свежего воздуха).
Текущую спецификацию LIN можно найти на сайте консорциума LIN.
Важные особенности шины LIN:
- Концепции с одним ведущим и несколькими ведомыми устройствами;
- Небольшая стоимость оборудования за счет передачи данных по неэкранированному однопроводному кабелю;
- Самосинхронизация ведомых устройств без кварцевого генератора;
- Связь в виде очень коротких сообщений;
- Скорость передачи данных до 20 кбит/с;
- Длина шины до 40 м, до 16 узлов.
Система передачи в шине LIN
Шина LIN представляет собой неэкранированный однопроводный кабель. Уровень шины может принимать два логических состояния. Доминантный уровень соответствует напряжению приблизительно 0 В (масса) и представляет собой логический 0. Рецессивный Уровень соответствует напряжению батареи Ubatt и представляет собой логическую 1.
Из-за наличия разных вариантов электрических цепей уровни могут быть разными. Определение допусков на передачу и прием в области рецессивных и доминантных уровней обеспечивает стабильную передачу данных. Диапазоны допусков шире на приемном конце (рис. «Уровень напряжения на линии данных шины LIN» ), чтобы действительные сигналы тоже можно было получать, несмотря па излучаемые помехи.
Скорость передачи по шине LIN ограничена величиной 20 кбит/с. Это компромисс между большой крутизной фронта импульсов, необходимой для синхронизации ведомых устройств, с одной стороны, и небольшой его крутизной, необходимой для улучшения ЕМС — с другой. Рекомендуемая скорость передачи составляют 2400, 9600 и 19200 бит/с. Минимально допустимая скорость составляет 1 кбит/с.
Максимальное количество узлов не регламентируется в спецификации LIN. Теоретически оно ограничено количеством доступных идентификаторов сообщений. Возможности линии и узла и крутизна фронта импульсов ограничивают сочетание длины и количества узлов сети LIN. Рекомендуется не более 16 узлов.
Пользователи шины обычно располагаются в линейной топологии; однако эта топология не является обязательной.
Доступ к шине LIN
Доступ к шине LIN обеспечивается на основе доступа «ведущий-ведомый». В сети имеется ведущее устройство, инициирующее каждое сообщение. Ведомое устройство имеет возможность ответить. Обмен сообщениями происходит между ведущим и одним, несколькими либо всеми ведомыми устройствами.
Во время обмена сообщениями между ведущим и ведомым устройством возможны следующие взаимосвязи:
- Сообщение с ответом ведомого: ведущее устройство передает сообщение одному или нескольким ведомым устройствам и запрашивает данные (например, состояния измеренных значений);
- Сообщение с инструкцией ведущего: ведущее устройство передает инструкции ведомому устройству (например, включение сервопривода);
- Сообщение для использования: ведущее устройство инициирует связь между двумя ведомыми устройствами.
Фрейм данных LIN
Информация на шине LIN встраивается в определенный фрейм данных, фрейм LIN (рис. «Фрейм LIN» ). Инициированное ведущим устройством сообщение начинается с заголовка. В поле сообщения (ответ) содержится различная информация, зависящая от типа сообщения. Если ведущее устройство передает инструкции ведомому устройству, то оно описывает поле сообщения данными, которые должно использовать ведомое устройство. В случае запроса данных адресуемое ведомое устройство описывает поле сообщения данными, запрошенными ведущим устройством.
Заголовок
Заголовок состоит из разрыва синхронизации, поля синхронизации и поля идентификации.
Синхронизация LIN
Синхронизация происходит в начале каждого фрейма для обеспечения последовательной передачи данных между ведущим и ведомыми устройствами. Сначала разрывом синхронизации четко определяется начало фрейма. Он состоит из не менее 13 последовательных доминантных уровней и одного рецессивного уровня.
После разрыва синхронизации ведущее устройство передает поле синхронизации, состоящее из последовательности битов 01010101. Это дает ведомым устройствам возможность адаптироваться к временной оси ведущего. Тактовый импульс ведущего устройства не должен отличаться от номинального значения более чем на ±0,5%. Тактовый импульс ведомых устройств перед синхронизацией может иметь разброс ±15 %, если синхронизация к концу сообщения достигает уровня ±2 %. Таким образом, ведомым устройствам не нужен дорогой кварцевый генератор — они могут быть выполнены, например, с экономичной резистивно-емкостной цепью.
Идентификатор LIN
Третий байт в заголовке служит идентификатором LIN. По аналогии с шиной CAN здесь используется адресация по содержанию — идентификатор дает информацию о содержании сообщения. Все подключенные к шине узлы на основании этой информации решают, намерены ли они получить и обработать сообщение или же проигнорировать его (фильтрация при приемке).
Шесть или восемь битов в поле идентификатора определяют сам идентификатор; из них получается 64 возможных идентификатора (ID). Имеются следующие значения:
- ID = 0 — 59: передача сигналов;
- ID = 60: запрос команд и диагностики от ведущего устройства;
- ID = 61: отклик ведомого устройства на ID 60;
- ID = 62: зарезервирован для связи с изготовителем;
- ID = 63: зарезервирован для будущих расширений протокола.
Из 64 возможных сообщений 32 могут содержать только два байта данных, 16 — четыре байта данных, и остальные 16 — восемь байтов данных.
Последние два разряда в поле идентификации содержат контрольные суммы, защищающие идентификатор от ошибок при передаче и неправильного распределения сообщений.
Поле данных
После передачи ведущим устройством заголовка начинается передача фактических данных. Ведомые устройства по переданному идентификатору определяют, являются ли они адресатами и, при необходимости, отправляют ответ в поле данных.
В один фрейм можно включить несколько сигналов. Здесь у каждого сигнала есть один генератор, т.е. он всегда описывается одним и тем же узлом сети. Во время работы не разрешается сопоставлять сигналу другой генератор, что возможно в других сетях с управлением по времени.
Данные в ответе ведомого устройства защищаются контрольной суммой (CS).
Описательный файл LIN
Конфигурация шины LIN, т.е. спецификация пользователей сети, сигналов и фреймов, выполняется в описательном файле LIN. Спецификация LIN для этой цели имеет подходящий язык конфигурации.
Из описательного файла LIN автоматически генерируется набор кодов на С и файлов заголовков; эти коды и файлы используются для реализации функций ведущего и ведомых устройств в ЭБУ, расположенных на шине. Таким образом, описательный файл LIN служит для конфигурации всей сети LIN. Это общий интерфейс между автопроизводителем и поставщиками ведущих и ведомых устройств.
Источник: http://press.ocenin.ru/lin-shina/