淺談新型奧迪轎車中LIN—BUS總線技術的應用

摘 要：由于現代社會對汽車安全性、舒適性、排放標準等各方面性能的要求不斷提高，在汽車設計中大量應用電子控制技術是滿足這些性能要求的最佳方案，為了滿足汽車內部信息快速傳輸及信號共享的要求，有必要使用多路傳輸方式的車載網絡系統。目前，除了博世公司開發的CAN-BUS總線協議及其網絡系統已被全球汽車廠商普遍接受外，LIN-BUS數據總線系統作為輔助的低速總線系統也在大量的新型轎車上得到了應用。德國奧迪公司熱衷于采用LIN-BUS數據總線，搭配CAN-BUS數據總線系統在其新車型上進行應用，文章對此進行了簡單闡述。

關鍵詞：CAN；總線；協議；LIN；通信

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0021-02

現代汽車隨著安全性、舒適性以及環保法規的要求越來越高，汽車上應用的電子部件及相關設備的數量也越來越多，這就對汽車總線系統提出了更高的要求。目前CAN-BUS總線協議及其網絡系統因其優良的性能已被全球汽車廠商普遍接受，與此同時LIN-BUS數據總線系統憑借其結構簡單，在系統、設備靈活搭配應用，成本低廉，性能穩定等特點，也很快成為了現代汽車新型低速串行總線的標準。LIN-BUS數據總線搭配CAN-BUS數據總線系統在汽車上進行應用，其主要在面對對頻寬要求較低、功能簡單、實時性要求低的應用范圍，如：車身電子組件控制等方面。車輛通過應用LIN-BUS數據總線系統，可有效的減少汽車上網絡線束的用量、降低成本、提高系統網絡內信號的傳輸效率及信號的穩定性。其現已在大眾奧迪轎車中得到了普遍應用。

LIN-BUS是（Local Interconnect Network）的英文縮寫，Local Interconnect（中文譯為局域互聯）其表示所有的控制單元都裝在一個有限的空間內（如車門），所以大眾及奧迪公司也將它稱為“局域子系統”。LIN-BUS總線系統作為一種低端串行總線系統，大量應用于汽車局域網絡子系統中。車上各個LIN-BUS總線系統之間的數據交換是由主控單元通過CAN-BUS總線系統實現的，LIN-BUS總線系統只是作為一種輔助總線的形式出現。在對于信號的傳輸速率要求低以及功能性較弱的場合，比如雨刮電機模塊J400與車載電網控制單元J519之間的數據通信，通過應用LIN-BUS總線系統可以極大地降低成本，并可達到功能要求。

1 LIN-BUS總線系統的特點

①同類產品中，其傳輸速率相對較高。理論上其最高傳輸速率為20 kb/s，但在大眾及奧迪系列轎車中其最大傳輸速率為19.2 kb/s。

②可滿足ISO9141國際標準規定的要求，數據傳輸網絡只需使用少量的信號線。

③LIN-BUS總線系統為單線制傳輸形式，其只有一條信號傳輸線，信號傳輸線的主色為紫色加一種識別色，識別色在大眾奧迪系列轎車中多為白色。該線的線芯橫截面面積為0.35 mm2，無屏蔽層。

④采用國際上普遍使用的UART通用異步傳輸技術，系統應用成本低，系統硬件要求低。

⑤從控制器硬件要求低，LIN-BUS總線系統信息傳輸時其信息同步不需陶瓷振蕩器及晶體振蕩器就能實現。

⑥LIN-BUS總線系統采用單主從控制模式，可為單個主控制單元對應單個從控制單元形式或者單個主控制單元對應多個從控制單元形式，信息傳輸時不需要總線仲裁機制。

⑦網絡節點數量較多，一個LIN-BUS總線系統網絡上節點數量理論上為16個，在實際應用時一般小于12個，過多節點將導致網絡阻抗過低，其標識符共有64個。在需要添加網絡節點時，不需要改變LIN-BUS總線系統從節點的軟/硬件部分，直接添加即可。

⑧借助于CAN舒適總線通過主控制單元進行LIN總線系統之間的數據交換，自診斷通過主控制單元的地址碼。

⑨信號傳輸的安全性高。LIN-BUS總線系統在進行信號傳輸時，將信號分為顯性電壓部分和隱性電壓部分。顯性電壓部分和隱性電壓部分的收發時，設計人員為了保證數據傳輸的穩定性，預先設定了公差值。另外，信號的工作電壓較高，這樣能夠保證在強電磁干擾（EMC）的環境下，仍能夠保證信號的接收。為了保證顯性電壓信號在LIN-BUS總線系統上的傳輸，信號發送一方控制單元（多為主控單元）內的信號收發器將數據總線導線接地，所以其為接地信號。如果無信息發送到LIN-BUS總線系統上或者發送到LIN-BUS總線系統上的是一個隱性電壓信號，則信息在LIN-BUS總線系統導線上的傳輸的電壓就是蓄電池電壓（即為12 V高電壓）。但是，信息在LIN-BUS總線系統導線上的傳輸的電壓并不是不一樣的，這是因為控制單元內信號收發器的型號不同所致。

2 LIN-BUS總線系統的原理

LIN-BUS數據總線系統為單信號線雙向通信傳輸形式，其信號電壓工作范圍一般為0～18 V，顯性電壓部分接近于0 V，隱性電壓部分為蓄電池電壓，但為了保證LIN-BUS數據總線系統正常工作，系統設計部件承受電壓為40 V。

LIN-BUS數據總線系統的執行元件均為智能化的電機部件或電子部件（模塊），此類模塊通過接收LIN-BUS數據總線系統主控制單元中的LIN數字信號來接受指令。于此同時LIN-BUS數據總線系統的主控制單元通過其自身安裝的傳感器來檢測執行元件的實際工作狀態，然后就可以將規定狀態和實際工作狀態進行對比了，主控制單元從而起到監控的作用。

在LIN-BUS數據總線系統內，單個的傳感器/執行元件（如雨量光照強度傳感器傳感器及H8車內防盜報警喇叭）或者模塊（如雨刮系統的雨刮電機模塊）均可以作為LIN-BUS數據總線系統的從控制單元。傳感器內集成有一個電子裝置，該裝置對測量值進行分析。數值是作為數字信號通過LIN-BUS數據總線進行傳遞的。

部分傳感器和執行元件只有當LIN-BUS數據總線系統的主控制單元發送出標題信號后，才執行操作。傳感器和執行元件一般只使用LIN-BUS數據總線系統主控制單元插口上的一個針腳。

在LIN-BUS數據總線系統內，一個從控制單元可以給其它從控制單元發送數據信息，并且不受主控制單元的影響。從控制單元發送的數據信號一經發送到總線上，任何從控制單元均可以接收。

LIN-BUS數據總線系統其通信協議及其相應的軟硬件開發環境已經由LIN-BUS總線系統協會制定成統一標準。制定LIN-BUS總線系統規范協議的目的是根據ISO/OSI參考模型的數據鏈路層和物理層實現任意兩個或多個LIN-BUS總線系統設備的互相兼容。通過將LIN-BUS總線系統的協議標準化，能夠使各汽車品牌制造商極大地降低研發及制造成本，并且可以推動LIN-BUS總線系統的技術更新速度。LIN-BUS總線系統的協議標準目前已經歷了若干個版本，如：LIN1.2、LIN1.3、LIN2.0。

3 LIN-BUS數據總線系統在新型奧迪轎車中的應

用實例

如圖1所示，LIN-BUS數據總線系統采用主從控制器原理，圖中主控單元為LIN控制器空調操作顯示單元（Master），從控單元為LIN執行器1（Slave）前風窗加熱器及LIN執行器2（Slave）新鮮空氣鼓風機。圖中LIN控制器空調操作顯示單元（Master）根據空調面板開關輸入的空調風速信號，發出相應的鼓風機轉速指令（圖中為轉速值200 l/m），指令信號通過LIN數據總線傳遞給LIN執行器2（Slave）新鮮空氣鼓風機，鼓風機執行指令將轉速提升至200 l/m。

3.1 LIN-BUS數據總線系統中主控制器的作用

①控制總線和協議。

②控制哪些信息在哪個時間通過總線被發送。

③把LIN-BUS數據總線系統和CAN-BUS數據總線系統連接起來，主控制單元在LIN-BUS數據總線系統的LIN控制單元與CAN總線之間起\"翻譯\"作用，它作為LIN-BUS數據總線系統中唯一與CAN-BUS數據總線相連的控制單元存在。

④承擔完整的故障處理及診斷。

⑤監控數據傳遞的速率以及數據傳遞是否正常。

3.2 LIN-BUS數據總線系統中從控制器的作用

①接收或傳送與主控制器的查詢或指定有關的數據。

②LIN總線里的通訊只能借助主控制器來實現。

LIN總線技術成本低廉、性能穩定，現已在國際市場上該領域占有了大部分市場份額。不僅奧迪轎車，奔馳、寶馬、大眾、豐田、通用、標致等品牌均在自己的車型中大量應用了LIN總線，今后，LIN總線的應用必將更加輝煌。

參考文獻：

[1] 羅清岳.建構車內次要電子控制系統[J].LIN總線通訊，2006，（8）.

[2] 馬春陽.汽車CAN總線技術及其檢測維修[J].汽車技術，2007，（4）.

[3] 吳作斌.CAN總線技術在汽車上的應用及檢測維修[J].黑龍江科技信息，2007，（5）.

[4] 付亮.CAN總線技術及其在現代汽車中的應用[J].中國汽車制造，2006，（6）.

[5] 楊慶彪.現代轎車全車網絡系統原理與維修[M].北京：國防工業出版社，2007.