車載LIN總線異常數(shù)據(jù)幀的試驗(yàn)研究

摘? 要：針對(duì)LIN總線數(shù)據(jù)幀傳輸異常的問題，利用示波器測(cè)定車輛LIN總線異常數(shù)據(jù)幀，試驗(yàn)分析了LIN總線對(duì)地加載、LIN總線對(duì)電源加載、LIN總線帶不同電阻對(duì)地加載、LIN總線帶不同電阻對(duì)電源加載和LIN總線斷路的波形，利用測(cè)得的數(shù)據(jù)幀信號(hào)電平判斷數(shù)據(jù)傳輸異常原因。結(jié)果表明，不同故障引起的LIN總線數(shù)據(jù)信號(hào)波有一定區(qū)別，傳輸異常的原因可通過波形分析來甄別。

關(guān)鍵詞：LIN總線;數(shù)據(jù)幀;波形

中圖分類號(hào)：U467.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）09-0036-04

Experimental Study on Abnormal Data Frame of LIN Bus on Vehicle

WU Shan

（Xianyang Vocational Technical College，Xianyang? 712000，China）

Abstract：Aiming at the problem of abnormal transmission of LIN bus data frame，using oscilloscope to measure the abnormal data frame of vehicle LIN bus，the paper analyzes the waveforms of LIN to ground load，LIN to power load，LIN with different resistance to ground load，LIN with different resistance to power load and LIN open circuit，and uses the measured data frame signal level to determine the cause of abnormal data transmission. The results show that there are some differences in LIN bus data waves caused by different faults，and the causes of abnormal transmission can be identified by waveform analysis.

Keywords：LIN bus;data frame;waveform

0? 引? 言

現(xiàn)代汽車正在研究以低成本、輕量化滿足汽車內(nèi)部各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，因此除了CAN總線以及光纖總線外，很多汽車在一些不要求帶寬和較為簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)中，采用了LIN（Local Interconnect Network）總線傳輸數(shù)據(jù)。LIN總線作為CAN總線的輔助，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單線傳輸、控制等級(jí)清晰、低速通信可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于汽車電器控制系統(tǒng)中，但在實(shí)際工作中由于各種原因會(huì)造成數(shù)據(jù)總線傳輸異常，對(duì)汽車使用功能造成影響[1，2]。

目前對(duì)CAN總線錯(cuò)誤數(shù)據(jù)幀的研究較多[3，4]，而針對(duì)LIN總線數(shù)據(jù)異常傳輸?shù)难芯拷Y(jié)論較少，尤其針對(duì)LIN總線信號(hào)電平故障測(cè)試研究工作更鮮見涉及?；诒救碎L(zhǎng)期承擔(dān)“汽車網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)檢修”課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，研究汽車網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)故障檢修方法，針對(duì)因LIN總線數(shù)據(jù)幀傳輸錯(cuò)誤，導(dǎo)致車輛部分功能失效或異常的問題，利用汽車專用示波器測(cè)量車載LIN總線異常數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行分析，試驗(yàn)分析了5種常見故障，分別是：LIN總線對(duì)地加載、LIN總線對(duì)電源加載、LIN總線帶不同電阻對(duì)地加載、LIN總線帶不同電阻對(duì)電源加載和LIN總線斷路的波形，總結(jié)出利用數(shù)據(jù)幀信號(hào)電平判斷數(shù)據(jù)傳輸異常原因的方法，這對(duì)汽車LIN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸故障的檢修具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1? 車載LIN總線及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LIN總線又稱局域網(wǎng)子網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于汽車自動(dòng)雨刮、自適應(yīng)大燈、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)車窗等系統(tǒng)[5]。LIN總線的工作方式為一主多從式，即一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)整體采用單線模式，一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)最多可以擴(kuò)展16個(gè)從節(jié)點(diǎn)[6，7]。主節(jié)點(diǎn)既可以執(zhí)行主任務(wù)，又可以執(zhí)行從任務(wù)，可以控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)從機(jī)、檢測(cè)并調(diào)整總線狀態(tài)，還可以與上層網(wǎng)絡(luò)CAN總線進(jìn)行通訊。從節(jié)點(diǎn)只能執(zhí)行從任務(wù)[8-10]。

LIN總線系統(tǒng)主從節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)交換的方式主要有三種：（1）由主節(jié)點(diǎn)到一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn);（2）由一個(gè)從節(jié)點(diǎn)到主節(jié)點(diǎn);（3）通信信號(hào)可以在從節(jié)點(diǎn)間傳播而不經(jīng)過主節(jié)點(diǎn)。

2? 試驗(yàn)方案

2.1? 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)對(duì)象為邁騰B8L車門控制單元LIN總線，其左前車門控制單元J386與左后車門控制單元J388之間通過LIN線連接，右前車門控制單元J387與右后車門控制單元J389之間通過LIN線連接，其中J386和J387為主節(jié)點(diǎn)，J388和J389為從節(jié)點(diǎn)。

2.2? 試驗(yàn)儀器與方法

試驗(yàn)儀器為Hantek DSO6000，4通道示波器和EXT觸發(fā)，60 MHz帶寬，200 MS/s實(shí)時(shí)采樣率、0.01 MB～16 MB記憶深度每通道。連接示波器1通道，紅表筆連接被測(cè)的LIN總線，黑表筆連接車身搭鐵，測(cè)試LIN總線通訊數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)變化，通過分析加載不同故障時(shí)通訊數(shù)據(jù)信號(hào)的變化規(guī)律，總結(jié)故障識(shí)別的方法。

3? LIN總線異常數(shù)據(jù)幀檢測(cè)與分析

3.1? LIN總線數(shù)據(jù)穩(wěn)態(tài)傳輸信號(hào)波形

LIN總線穩(wěn)態(tài)運(yùn)行波形如圖1所示，電平穩(wěn)定地在隱性狀態(tài)與顯性狀態(tài)之間變化，隱性電壓約為12 V，顯性電壓約為1 V，此狀態(tài)通訊正常。

3.2? LIN總線對(duì)地加載不同電阻波形分析

LIN總線對(duì)地加載不同電阻其波形變化如圖2所示，隨著加載電阻值的減小，LIN線隱性電壓逐漸降低。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)地加載2 000 Ω電阻時(shí)，隱性電壓降到9 V，顯性電壓為1 V，隱性電壓和顯性電壓有明顯區(qū)分，波形變化基本正常，模塊之間通訊正常;當(dāng)加載電阻在1 000 Ω時(shí)，隱性電壓降到6 V，顯性電壓為1 V，波形變化異常，呈規(guī)律性跳動(dòng)，通訊數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障;當(dāng)加載電阻在500 Ω時(shí)，隱性電壓降到4 V，顯性電壓為1 V，波形變化異常，呈規(guī)律性跳動(dòng)，通信數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障;當(dāng)加載電阻在0 Ω時(shí)，波形呈0 V一條直線，通信數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障。

3.3? LIN總線對(duì)電源加載不同電阻波形分析

LIN總線對(duì)電源加載不同電阻其波形變化如圖3所示，隨著加載電阻值的減小，LIN總線顯性電壓逐漸升高;當(dāng)對(duì)電源加載100 Ω電阻時(shí)，顯性電壓升到2 V，隱性電壓為12 V，波形變化正常，模塊之間通信正常;當(dāng)加載電阻在50 Ω時(shí)，顯性電壓升到8V，隱性電壓為12 V，波形變化異常，通信數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障;當(dāng)加載電阻在20 Ω時(shí)，顯性電壓升到11 V，隱性電壓為12 V，波形變化異常，通信數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障;當(dāng)加載電阻在0 Ω時(shí)，波形呈12 V一條直線，通信數(shù)據(jù)信號(hào)異常，車門模塊間通信故障。

3.4? LIN總線斷路波形分析

LIN總線斷路后測(cè)量點(diǎn)不同測(cè)得波形不同，若在斷點(diǎn)前靠近主節(jié)點(diǎn)方向測(cè)量，測(cè)得波形為L(zhǎng)IN總線波形有缺失，如圖4（a）所示，但是從斷點(diǎn)后方靠近從節(jié)點(diǎn)方向則會(huì)測(cè)出異常波形，波形近似為12 V直線，如圖4（b）所示。LIN總線斷路在從節(jié)點(diǎn)處波形與對(duì)電源加載電阻0 Ω時(shí)波形相同，因此還需進(jìn)一步在主節(jié)點(diǎn)處測(cè)量，以確定故障，若在主節(jié)點(diǎn)處波形仍與從節(jié)點(diǎn)處相同，可判斷其為對(duì)電源加載電阻0 Ω故障，可通過斷開控制單元插接器及車門處插接器進(jìn)一步判斷短路點(diǎn)。

4? 結(jié)? 論

在車載LIN總線上加載不同物理媒介，利用示波器測(cè)定車輛LIN總線異常數(shù)據(jù)幀，對(duì)測(cè)得異常數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：（1）LIN總線波形異常不一定會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀傳輸異常，控制模塊接收數(shù)據(jù)幀有一定容錯(cuò)范圍;（2）LIN總線信號(hào)波形異常表明相關(guān)部件或線束存在故障，可利用波形分析方法，分析電平變化規(guī)律來甄別故障，該方法具有較好的可行性;（3）當(dāng)LIN總線對(duì)地加載電阻時(shí)，電阻越大，波形越接近正常波形。反之，電阻越小，波形隱性電平越接近0 V，對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸苍酱?（4）當(dāng)LIN總線對(duì)電源加載電阻時(shí)，電阻越大，波形越接近正常波形。反之，電阻越小，波形隱性電平越接近12 V，對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸苍酱蟆?/p>

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作者簡(jiǎn)介：吳珊（1991.01—），女，漢族，陜西彬州人，講師，碩士，研究方向：汽車網(wǎng)絡(luò)與舒適系統(tǒng)檢修、新能源動(dòng)力電池振動(dòng)分析等。