汽车LIN总线系统简析

陆人定

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

汽车LIN总线系统简析

陆人定

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

基于大众车系汽车LIN总线系统，简析大众汽车车身电器LIN总线控制系统的工作原理、基本功能及基本诊断方法，并以具体的大众车系实例阐明其与CAN总线车身电器控制系统的关系。

LIN总线；CAN总线；车身电器控制系统

自从1998年奥迪、宝马、克莱斯勒、摩托罗拉、博世等公司提出LIN总线通信协议［1］以来，LIN总线在汽车车身电器控制，汽车智能执行器控制方面是绝对主流。本文基于大众车系一些具体实例，分析总结LIN总线组成、工作原理、一般诊断方法、特性及其与车身电器控制CAN总线［2］之间的关系。

1 LIN总线的组成及工作原理

如图1所示，从物理硬件结构分析，LIN总线组成［3］很简单，可以看作3部分组成：LIN总线主控自动空调ECU、单根导线、从控单元鼓风机智能芯片，它是一种典型的主从结构。主控ECU有且仅有一个，从控ECU可以有多个，主控ECU对从控ECU有绝对的控制权，控制LIN总线网络通信的整个过程。下面从LIN总线软件结构通信原理探讨LIN主控单元如何控制从控单元工作的。

图1 大众汽车自动空调与鼓风机控制系统

如图2a所示，整个LIN总线网络通信的数据帧固定结构可以分成两大部分：信息标题和信息内容。

信息标题为数据帧前半部分，包含了主控单元对从控单元的传输信号方式的一系列控制命令，一定是从主控单发送至从控单元。整个控制命令具体表达如图2b所示，信息标题分成4个部分：同步暂停区、同步分界区、同步区与识别区。即：①同步暂停区为至少13位的显性信号（电压为0 V）表示LIN总线数据帧的起始，类似于CAN总线数据帧的起始位；②同步分界区至少1位隐性信号（电压为12 V），用来区分同步暂停区与同步区；③同步区为一串显性与隐性交替规律出现的信号，目的是使主控单元ECU与所有从控单元ECU在统一的脉冲序列中保持时序触发同步，保证数据传送的准确性；④识别区则是包含并规定了从控单元ECU的识别ID，显而易见，识别区的目的是说明这帧LIN数据是主控单元到底与哪一个从控单元进行互动传送的，与其他从控单元无关。

图2 LIN 总线数据结构示意图

紧接着便是LIN总线数据帧的后半部分信息内容，主要包含ECU之间共享核心数据，例如温度、转速、负荷、液位等具体反映汽车各总成相关性能的重要数据，相当于CAN总线的数据区。信息内容的发送方可以是主控单元也可以是从控单元，这与CAN总线一个完整的数据帧总是从主控ECU发送至从控ECU是不同的。

下面以自动空调提高鼓风机转速为例来说明信息标题与信息内容传送方式区别。第1步，如图3所示，自动空调主控ECU通过LIN总线向从控单元鼓风机智能芯片查询鼓风机当前转速为150 r/min，其中查询命令放在信息标题内，由空调发送至鼓风机，150 r/min数据信号则反过来由鼓风机传送向空调；第2步，如图4所示，自动空调主控ECU通过LIN总线向从控单元鼓风机智能芯片发送提高鼓风机转速为200 r/min，提高命令放在信息标题内，200 r/min数据信息则放在信息内容内，两种信息都是由空调传送至鼓风机。

图3 大众汽车自动空调查询鼓风机当前转速

图4 大众汽车自动空调提高鼓风机转速至目标转速

2 LIN总线的故障诊断

1）LIN总线短路［4］故障 LIN总线短路故障现象较简单，易判断，如图5所示，不管是正极短路还是负极短路都会导致整个LIN总线局域网瘫痪，所有该LIN总线局域网电器都不可用。

图5 大众汽车自动空调LIN总线短路故障

图6 大众汽车自动空调LIN总线断路故障

2）LIN总线断路［4］故障 LIN总线断路故障现象也较为简单，如图6所示，A点干路故障将导致从控单元1挡风玻璃加热装置和从空单元2鼓风机都不可用，断在B点与C点支路则导致相关支路电器不可用。

3 车身电器控制LIN总线与CAN总线关系

如图7所示，车身电器控制LIN总线与CAN总线关系密切［5］，主要有以下两层关系：①LIN总线作为一种子总线系统，必须挂靠主总线CAN总线之下，受其支配，即LIN总线里的主控单元ECU只是CAN总线里一个普通节点，CAN总线负责各个LIN总线局域网之间的信息共享与资源控制调配，LIN总线则负责管理具体的本局域网内部的几个智能执行器，可以理解为CAN总线为管理层，LIN总线为执行层。因此CAN总线工作电压一般为5 V，LIN总线因需要直接控制执行器工作，工作电压为12 V。②现在汽车都为复杂的多ECU节点网络

图7 某车型车身电器CAN总线与LIN总线混合布线图

系统，汽车故障代码一般由网关读取。LIN总线内某个执行器发生故障时，因不能和网关直接相连，执行器的故障码先发送给LIN主控单元，再由CAN总线转发该故障码传送至网关由诊断仪读取，因此，LIN总线故障诊断离不开主总线系统CAN总线。

4 结论

以大众汽车车身电器空调系统为例，讨论了大众汽车LIN总线的组成、工作原理、故障诊断及其与主总线CAN的关系，分析其软硬件结构特点及其与主总线CAN的联系。LIN总线还可以作为其他主总线系统，比如Flexray总线与Byteflight总线的子总线，都值得进一步阐述分析。

［1］ 宋艳芳，邵海泉.汽车车载网络系统的分析与检测研究［J］.无线互联科技. 2013（05）：35-36.

［2］ 沈会，徐青菁，叶子晟，等.基于CAN总线的电动车窗控制系统设计［J］.电力电子技术.2011，45（12） ：84-86.

［3］ 陈东旭，熊慧，杨雪，等.基于LIN总线电动车窗防夹系统的设计［J］.电子科技，2012，25 （12）：93-95.

［4］ 张峻.第二代车载故障诊断系统（OBDⅡ）工作原理与故障诊断［J］.河北农机，2016（04）：56-57.

［5］ 王俊.基于CAN/LIN总线混合网络的BCM平台的构建与研究［D］.武汉：武汉理工大学，2010.

System Analysis of Vehicle LIN Bus

LU Ren-ding
（Changzhou College of Information Technology， Changzhou 213164， China）

Based on Volkswagen vehicle LIN bus system， This article briefly analyzes working principles， basic functions and diagnosis methods for vehicle electric devices LIN bus control system， and a specific example which is used to demonstrate the relationship between CAN bus and Lin bus control system.

LIN bus； CAN bus； vehicle electric devices control system

U463.6

B

1003-8639（2017）12-0065-02

2017-10-31

（编辑 凌 波）