車載局域網(wǎng) 課件 學(xué)習(xí)任務(wù)2：LIN總線系統(tǒng)的檢修

《車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢修》授課人：建議課時(shí)：8課時(shí)目錄CONTENTS車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用工具的使用LIN總線系統(tǒng)的檢修CAN總線系統(tǒng)的檢修FlexRay總線系統(tǒng)的檢修MOST總線系統(tǒng)的檢修學(xué)習(xí)任務(wù)2學(xué)習(xí)任務(wù)3學(xué)習(xí)任務(wù)4學(xué)習(xí)任務(wù)5學(xué)習(xí)任務(wù)1任務(wù)目標(biāo)1．知識目標(biāo)（1）了解LIN總線的概念及應(yīng)用（2）熟悉LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與功用（3）掌握LIN總線數(shù)據(jù)信號的傳輸原理（4）掌握LIN總線系統(tǒng)的檢修方法2.能力目標(biāo)（1）能夠讀識和分析LIN總線系統(tǒng)電路（2）能夠分析LIN總線系統(tǒng)的信號波形（3）能夠?qū)IN總線系統(tǒng)進(jìn)行診斷測量并分析（4）能夠確定LIN總線的故障并進(jìn)行相應(yīng)維修任務(wù)導(dǎo)入某4S店接到了一輛邁騰B8轎車車主的維修委托，車主反映車輛在打開點(diǎn)火開關(guān)的時(shí)候車輛的前照燈常亮，無法通過車燈開關(guān)關(guān)閉前照燈，經(jīng)過維修技師初步檢查完車輛后發(fā)現(xiàn)該車輛的前照燈燈光開關(guān)是采用LIN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，接下來維修技師進(jìn)行對客戶的維修委托制定故障診斷及維修計(jì)劃，并針對故障進(jìn)行相應(yīng)的維修。在執(zhí)行車輛診斷及維修工作時(shí)，會涉及到LIN總線的哪些信息？LIN總線又如何進(jìn)行檢修呢？LIN總線系統(tǒng)的認(rèn)知2.1局部連接網(wǎng)絡(luò)LIN（LocalInterconnectNetwork）是的一個(gè)汽車底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最初由奧迪（Audi）、寶馬（BMW）、戴姆勒·克萊斯勒（Daimler-Chrysler）、大眾（Volkswagen）和沃爾沃（VOLVO）聯(lián)合摩托羅拉（Motorola）、VCT通信技術(shù)公司（VolcanoCommunicationsTechnologies）等多家公司和部門提出的。LIN總線標(biāo)志如圖所示。LIN總線系統(tǒng)的認(rèn)知2.1（1）工作方式采用LIN總線為單主/多從方式；（2）數(shù)據(jù)傳輸線為單線傳輸；（3）工作電壓為12V；（4）數(shù)據(jù)傳輸速率為20Kbit/s；（5）傳輸距離最長為40m；（6）LIN總線無需仲裁；（7）LIN總線一幀信息中數(shù)據(jù)長度為2、4或8B；（8）節(jié)點(diǎn)數(shù)一般不超過16個(gè)。LIN總線的特點(diǎn)：LIN總線系統(tǒng)的認(rèn)知2.1LIN總線在汽車上的應(yīng)用：LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成-組成與功能2.2LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有三個(gè)部分：LIN上級控制單元，即LIN主控制單元；LIN從屬控制單元，即LIN從控制單元；單根LIN導(dǎo)線。LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成-組成與功能2.2LIN主控制單元功能：（1）監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸過程和數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)送信息標(biāo)題；（2）LIN主控制單元的軟件內(nèi)已經(jīng)設(shè)定了一個(gè)周期，該周期用于決定何時(shí)將哪些信息發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上多少次；（3）LIN主控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)與CAN總線之間起“翻譯”作用，它是LIN總線系統(tǒng)中唯一與CAN數(shù)據(jù)總線相連的控制單元；（4）通過LIN主控制單元進(jìn)行與之相連的LIN從控制單元的自診斷；（5）決定如何在出現(xiàn)故障時(shí)繼續(xù)運(yùn)作；（6）監(jiān)控和啟動休眠模式；（7）同步各個(gè)LIN總線從控制單元。

LIN從控制單元功能：LIN從控制單元根據(jù)收到的報(bào)文頭的情況來接受、傳達(dá)或忽略數(shù)據(jù)；可以通過一個(gè)“喚醒”信號將主控制單元喚醒；在接收數(shù)據(jù)時(shí)檢查驗(yàn)和，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)生成驗(yàn)和；使從控制單元自身與主控制單元的同步字節(jié)同步；而且只在主控制單元的要求下與其他從控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成-信息及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.2

網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（主控制單元）和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)（從控制單元）構(gòu)成，主節(jié)點(diǎn)可以執(zhí)行主任務(wù)也可以執(zhí)行從任務(wù)，但是從節(jié)點(diǎn)只能執(zhí)行從任務(wù)。LIN總線的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)分為發(fā)送任務(wù)和接收任務(wù)，主節(jié)點(diǎn)控制主發(fā)送任務(wù)。LIN總線網(wǎng)絡(luò)中的通信總是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起主發(fā)送任務(wù)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)幀頭或信息標(biāo)題，從節(jié)點(diǎn)接收并解析主節(jié)點(diǎn)的信息，然后決定是發(fā)送應(yīng)答、接收應(yīng)答或是不應(yīng)答。LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成-信息及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.21-同步間隔、2-同步區(qū)域、3-標(biāo)識符、4-起始、5-停止、6-數(shù)據(jù)區(qū)域、7-校驗(yàn)區(qū)、8-信息標(biāo)題、9-信息段。LIN主控制單元控制總線導(dǎo)線上的信息傳輸情況，LIN總線的信息結(jié)構(gòu)由信息標(biāo)題和信息段組成。信息標(biāo)題是由同步間隔、同步區(qū)域和識別符構(gòu)成的；信息段是由數(shù)據(jù)區(qū)域和校驗(yàn)區(qū)構(gòu)成的。LIN總線信息結(jié)構(gòu)如圖所示。LIN總線的工作原理及正常信號波形-數(shù)據(jù)傳輸原理2.3LIN總線驅(qū)動器物理結(jié)構(gòu)LIN主控制單元內(nèi)部配置1千歐的電阻，用來保護(hù)電路避免被大電流損壞，電阻一端通過二極管（二極管的作用是防止電源電壓過低時(shí)，LIN總線負(fù)荷過載）連接12V電源，電阻另一端通過三極管接地，其中三極管由控制單元內(nèi)控制器（CPU）來進(jìn)行控制其是否導(dǎo)通，而LIN總線驅(qū)動節(jié)點(diǎn)位于電阻與三極管之間。從控制單元驅(qū)動物理結(jié)構(gòu)與主控制單元相似，但電阻設(shè)置增大到30千歐。LIN總線的工作原理及正常信號波形-數(shù)據(jù)傳輸原理2.3各控制單元通過蓄電池正極端接電阻向總線供電，同時(shí)每個(gè)控制單元都可以驅(qū)動其控制器（CPU）控制三極管的導(dǎo)通拉低LIN總線電壓，換而言之，三極管導(dǎo)通時(shí)LIN總線電壓為0V（由于電子元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，實(shí)際測量并不為零），三極管不導(dǎo)通時(shí)LIN總線電壓為蓄電池電壓。如果所有控制單元都沒有驅(qū)動控制器導(dǎo)通三極管，在LIN數(shù)據(jù)總線上的電壓就是蓄電池電壓，此時(shí)電壓稱為隱性電平，表示邏輯為“1”，這時(shí)控制單元無信號發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上或者發(fā)送到LIN數(shù)據(jù)總線上的是一個(gè)隱性電平。如果有控制單元向外發(fā)送信息時(shí)，控制單元內(nèi)的控制器驅(qū)動三極管導(dǎo)通，將LIN數(shù)據(jù)總線接地，此時(shí)電壓稱為顯性電平，表示邏輯為“0”。這里需要注意，控制單元向LIN總線上發(fā)送信息時(shí)在同一時(shí)間段上只能有一個(gè)。

LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形測量2.3LIN總線信號波形的測量（數(shù)字示波器UTD2102CEL為例）：（1）功能檢查；（2）捕捉單詞信號；（3）信號波形保存LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形分析2.3信息標(biāo)題的組成LIN總線信號波形組成LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形分析2.3信息內(nèi)容有兩類，一類是從控制單元收到主控制單元發(fā)來的信息標(biāo)題（幀頭）中帶有要求從控制單元回應(yīng)指定信息內(nèi)容后，LIN從控制單元根據(jù)信息標(biāo)題中的回應(yīng)信息識別碼提供相應(yīng)的回應(yīng)信息內(nèi)容。從控制單元發(fā)布回應(yīng)信息的LIN數(shù)據(jù)總線波形如圖所示，LIN總線的波形是由主控制單元（主機(jī)節(jié)點(diǎn)）和從控制單元（從機(jī)節(jié)點(diǎn)）分別發(fā)送完成的。從控制單元發(fā)布回應(yīng)信息的LIN數(shù)據(jù)總線波形LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形分析2.3第二類是由主控制單元發(fā)送的命令信號內(nèi)容，相應(yīng)的從控制單元使用這些數(shù)據(jù)內(nèi)容執(zhí)行各項(xiàng)動作。主控制單元命令信息內(nèi)容的LIN數(shù)據(jù)總線波形如圖所示，LIN總線的波形是由主控制單元（主機(jī)節(jié)點(diǎn)）發(fā)送完成的，從控制單元（從機(jī)節(jié)點(diǎn)）不發(fā)送信息。主控制單元命令信息內(nèi)容的LIN數(shù)據(jù)總線波形LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形分析2.3從控制單元回應(yīng)信息過程主控制單元命令信息過程LIN總線的工作原理及正常信號波形-正常波形分析2.3LIN總線在收發(fā)隱性電平和顯性電平時(shí)，通過預(yù)先設(shè)定公差值來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。LIN總線系統(tǒng)檢修測驗(yàn)題2.4補(bǔ)全下列語句中的缺失信息。1）LIN總線為單主/

結(jié)構(gòu)。2）LIN總線工作電壓為

V。3）LIN總線數(shù)據(jù)傳輸速度為

。4）LIN總線一幀信息中

為2、4或8B。5）LIN總線傳輸距離最長可達(dá)

米。LIN總線系統(tǒng)檢修測驗(yàn)題2.4LIN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有三個(gè)部分：LIN上級控制單元，即

；LIN從屬控制單元，即

；單根LIN導(dǎo)線。LIN總線信號中包含兩個(gè)部分，一是由LIN主控制單元發(fā)送的

，二是由LIN總線主控制單元或LIN從控制單元發(fā)送的

。LIN總線信號的正常波形中，LIN總線的顯性電平為

,隱性電平為

。簡述LIN總線的抗干擾原理。LIN總線的檢修-自診斷2.5故障位置故障內(nèi)容可能的故障原因LIN從控制單元無信號/無法通信在LIN主控制單元內(nèi)已設(shè)定好的時(shí)間間隔內(nèi)LIN從控制單元數(shù)據(jù)傳輸有故障；導(dǎo)線斷路或短路；LIN從控制單元供電有故障；LIN從控制單元或LIN主控制單元型號錯(cuò)誤；LIN從控制單元損壞；出現(xiàn)不可靠信號校驗(yàn)出錯(cuò)，傳輸?shù)男畔⒉煌暾?；LIN導(dǎo)線受到電磁干擾；LIN導(dǎo)線的電容和電阻值改變了（如插頭殼體潮濕或臟污）；軟件故障（備件型號錯(cuò)誤）；LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析2.4LIN總線短路無論是在LIN導(dǎo)線上發(fā)生短路，還是在主副控制單元中的某個(gè)控制單元或在其之間發(fā)生短路，無論是對地短路還是對正極短路，LIN總線系統(tǒng)都會關(guān)閉，無法正常工作，并且無法再與副控制單元進(jìn)行通信。相當(dāng)于全局故障，涉及整個(gè)LIN總線。LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析2.5LIN總線對電源正極和負(fù)極短路故障信號波形分別如下圖。從以上兩個(gè)短路故障信號波形圖可以發(fā)現(xiàn)，LIN總線與電源正極發(fā)生短路故障后，信號波形呈現(xiàn)一條直線，電壓幅值與電源電壓一致。LIN總線與電源負(fù)極發(fā)生短路故障后，信號波形也呈現(xiàn)一條直線，電壓幅值大約為0V。LIN總線對電源正極短路故障信號波形LIN總線對電源負(fù)極短路故障信號波形LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析2.5LIN總線斷路LIN總線發(fā)生斷路故障時(shí)，其功能喪失情況視發(fā)生斷路的具體位置而定。如果LIN總線在位置1處發(fā)生導(dǎo)線斷路，則無法再與兩個(gè)副控制單元進(jìn)行通信；這是全局故障，涉及整個(gè)LIN總線。如果在位置2或位置3處發(fā)生導(dǎo)線斷路，則只是無法與相應(yīng)的副控制單元進(jìn)行通信，即LIN總線位置2處斷路時(shí)，副控制單元1將不能正常工作，其它主副控制單元正常工作；LIN總線位置3處斷路時(shí)，副控制單元2不能正常工作，其它主副控制單元正常工作。那么根據(jù)LIN總線發(fā)生故障時(shí)其功能的喪失情況，結(jié)合LIN總線控制關(guān)系并參閱電路圖，就可以判斷出發(fā)生斷路故障的大概位置。LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析2.5LIN總線發(fā)生斷路故障一般不會影響LIN總線主控制單元的輸出信號波形，但LIN總線的副控制單元信號波形會受到影響。LIN總線線路位置2發(fā)生斷路故障時(shí)，LIN總線主控制單元和LIN總線副控制單元2的LIN信號波形為正常波形，而LIN總線副控制單元1的LIN信號波形發(fā)生異常。LIN總線副控制單元1故障信號波形LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析2.5LIN總線虛接故障。LIN總線的虛接分為LIN總線對電源正極或負(fù)極虛接，但由于LIN總線信號抗干擾設(shè)置，虛接的程度會影響LIN總線系統(tǒng)的工作狀況，有時(shí)存在虛接故障但車輛并沒有明顯的故障現(xiàn)象。LIN總線虛接的故障可以通過串入電阻來模擬，通過300歐姆電阻連接正極來模擬LIN總線對電源正極虛接的現(xiàn)象。接入電阻值越大，信號波形的顯性電壓值上升幅度越大。LIN總線對電源正極虛接故障信號波形同樣在LIN總線與電源負(fù)極之間串入電阻連接來模擬LIN總線與電源負(fù)極虛接的現(xiàn)象，讀取LIN總線對電源負(fù)極虛接故障信號波形，如圖所示。LIN總線對電源負(fù)極存在虛接故障時(shí)，其信號波形的隱性電壓值降低，而且串入的電阻阻值越小，隱性電壓值下降幅度越大。2.5LIN總線對電源負(fù)極虛接故障信號波形LIN總線的檢修-常見故障及故障波形分析LIN總線的故障檢修實(shí)例2.6故障現(xiàn)象描述：一輛邁騰B8轎車車主反映車輛在打開點(diǎn)火開關(guān)的時(shí)候車輛的前照燈常亮，無法通過車燈開關(guān)關(guān)閉前照燈，前照燈進(jìn)入應(yīng)急工作模式。（1）功能性檢查，確認(rèn)故障現(xiàn)象（2