汽車LIN總線控制系統故障診斷探究

摘要：現代汽車正在研究以最低成本滿足汽車內部各個系統對數據傳輸的個性化要求，除了在汽車上采用CAN總線以及光學總線外，還引入了子總線系統。文章通過對CAN總線的原理、特點、組成、功用、數據傳輸的分析，闡述了如何正確地排除LIN總線故障。

關鍵詞：現代汽車；LIN總線技術；控制單元；數據傳輸；故障診斷 文獻標識碼：A

中圖分類號：U463 文章編號：1009-2374（2016）08-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.038

LIN總線所控制的控制單元一般都分布在距離較近的空間，目前在汽車上的應用領域主要有防盜系統、自適應大燈、疝氣前照燈、駕駛員側開關組件、外后視鏡、中控門鎖、電動車窗、空調系統的鼓風機、加熱器控制等。對于汽車LIN總線控制系統的維修，應根據LIN總線控制系統的控制單元及數據傳輸等分析來排除故障。

1 LIN總線的特點及傳輸原理

LIN總線所控制的控制單元一般都分布在距離較近的空間，傳輸數據是單線，數據線最長可以達到40m。在主節點內配置1kΩ電阻端接12V供電，從節點內配置30kΩ電阻端接12V供電。各節點通過電池正極端接電阻向總線供電，每個節點都可以通過內部發送器拉低總線電壓。

2 LIN總線系統的控制單元

LIN總線系統主要由LIN主控制單元、LIN從屬控制單元、單根導線三部分組成。

2.1 LIN主控制單元

2.1.1 LIN主控制單元的功能。LIN主控制單元連接在CAN數據總線上，監控數據傳輸過程和數據傳輸速率，發送信息標題，決定何時將哪些信息發送到LIN數據總線上多少次，在LIN數據總線系統的LIN控制單元與CAN總線直接起“翻譯”作用，能夠進行LIN主控制單元及與之相連的LIN從屬控制單元的自診斷。

2.1.2 LIN主控制單元的信息結構。LIN主控制單元控制總線導線上的每條信息的開始處都通過LIN總線主控單元發送一個信息標題，它由一個同步相位構成，后面部分是標識符字節，可以傳輸2、4、8個字節的數據。標識符用于確定主控單元是否會將數據傳輸給從屬控制單元。信息段包含發送到從屬控制單元的信息。校驗區可為數據傳輸提供良好的安全性。校驗區由主控制單元通過數據字節構成，位于信息結束部分。LIN總線主控制單元以循環形式傳輸當前信息。

2.2 LIN從屬控制單元

在LIN數據總線系統內，LIN從屬控制單元的通信受到LIN主控制單元的完全控制，只有在LIN主控制單元發出命令的情況下，LIN從屬控制單元才能通過LIN總線進行數據傳輸。

單個的控制單元、傳感器、執元件都相當于LIN從屬控制單元，傳感器是信號輸入裝置，傳感器內集成有一個電控裝置，它對測量值進行分析，分析后的數值是作為數字信號通過LIN總線進行傳輸的。有的傳感器或者是執行元件只是用LIN主控制單元插口上的一個針腳，就可以實現信息傳輸，也就是單線傳輸。

LIN執行元件都是智能型的電子或機電部件，它們通過LIN主控制單元的LIN數字信號接收任務。LIN主控制單元通過集成的傳感器來獲取執行元件的實際的工作狀態，然后就把規定狀態和實際狀態進行對比，并發出相應的控制指令。LIN主控制單元發出控制指令后之后，傳感器和執行元件才能夠做出反應。

LIN從屬控制單元等待主控制單元的指令，根據需要與主控制單元進行通信。如果要結束休眠模式，LIN從屬控制單元可自行發送喚醒信號。LIN總控制單元安裝在LIN總線系統設備上。

3 LIN總線的數據傳輸

LIN數據傳輸主要考慮傳輸的速率、信號電平、傳輸的安全性、信息的波形、信息的標題、信息的內容、信息的速率及防盜功能。

3.1 傳輸速率

LIN總線的數據傳輸速率為1～20kb/s。

3.2 信號電平

若無信息發送到LIN數據總線上或發送到LIN數據總線上的是一個隱性電平，則數據總線導線上的電壓就是電平電壓。想要將顯性電平傳到LIN數據總線上，需將發送控制單元內的收發報機數據總線接地。

3.3 傳輸安全性

LIN總線在傳遞隱性電平和顯性電平時，通過預先設定公差值來確保數據傳輸的穩定性。如在干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，那么實際接收的允許電壓要再稍高一些。

3.4 信息波形

信息波形包括帶有從屬控制單元回應的信息和帶有主控制單元命令的信息。

3.4.1 帶有從屬控制單元回應的信息。LIN主控制單元要求LIN從屬控制單元發送的信息標題內含有如開關狀態或測量值的信息回應，該回應由LIN從屬控制單元來發送。

3.4.2 帶有主控制單元命令的信息。LIN主控制單元通過信息標題內的標志符來要求LIN從屬控制單元發送帶有回應內容的數據，該回應由LIN主控制單元來發送。

3.5 信息標題

信息標題由LIN主控制單元按周期發送。信息標題分為同步暫停區、同步分界區、同步區和識別區四個

部分。

3.5.1 同步暫停區。同步暫停區的長度至少是13位，它是以顯性電平發送。

3.5.2 同步分界區。同步分界區至少是一位長，并且是隱性電平。

3.5.3 同步區。同步區由0101010101二進制位序構成，所有的LIN從屬控制單元通過這個位序來與LIN主控制單元進行信息匹配。

3.5.4 識別區。識別區長度是8位，前面六位是回應信息識別碼和數據區的個數，回應數據區的個數在0～8之間，后面兩位是校驗位，用以檢查數據傳輸是否有錯。

3.6 信息內容

帶有主控制單元的查詢信息，LIN從屬控制單元會根據識別碼給這個查詢指令提供相應的回應信息，主控制單元帶有動作指令的信息，LIN從屬控制單元會提供回應，根據識別碼的情況，相應的LIN從屬控制單元會運用這些數據去執行各種功能，執行主控制單元的指令。這個指令由1～8個數據構成，每個數據區是10個二進制位，其中有一位是顯性的起始位，包含有信息的字節，另一個是隱性停止位。起始位和停止位是用于再同步，這樣能夠有效地避免傳輸錯誤。

3.7 信息的順序

LIN主控制單元的軟件內預先設定了一個順序，LIN主控制單元按這個順序將信息標題發送到LIN總線上。LIN主控制單元在特定的條件下可能會改變信息的順序。常用的信息會多次傳輸，設計的過程中要盡可能減少LIN主控制單元部件的種類，主控制單元將給全車的所有從控制單元的信息標題發送到LIN總線上。如果車上沒有安裝可以接收某一信息標題的控制單元的信息，那么在示波器屏幕會出現沒有回應的信息標題，這是因為沒有安裝造成的，而不是故障，這并不影響系統的功能。

3.8 防盜功能

LIN總線還具有一定的防盜功能。只有當LIN主控制單元發送出帶有相應識別碼的信息標題后，數據才會傳至LIN總線上。由于LIN主控制單元對所有信息進行全面監控，所以無法在車外使用從屬控制單元通過LIN導線對LIN總線實施控制，因而LIN總線具有一定的防盜功能。

4 LIN總線的故障診斷

LIN總線系統的故障診斷與傳統的故障診斷有很大的區別，線路表面是否有明顯的斷路可以通過人工診斷，主要通過自診斷及專用的檢測儀進行檢測，最終通過人工經驗和自診斷結果來排除故障。

4.1 利用故障檢測儀VAS5051進行故障診斷

當LIN總線系統出現故障時，可以利用故障檢測儀VAS5051對LIN總線進行故障診斷。在LIN從屬控制單元上可以完成所有的自診斷功能。

4.2 LIN總線的故障分析

對于電路故障主要有兩大方面：短路和斷路。

4.2.1 LIN總線短路故障。無論是LIN總線對電源正極短路，還是對電源負極短路，LIN總線都會關閉，無法正常工作。

4.2.2 LIN總線斷路故障。LIN總線發生斷路故障時，其功能喪失情況視發生斷路故障的具體位置而定。當LIN總線位置在總線路上斷路時，其下游所有從屬控制單元均不能正常工作；當LIN總線在位置分支線路處斷路時，該分支電路的從屬控制單元將不能正常工作。根據LIN總線發生故障時其功能的喪失情況，結合LIN總線控制關系并參閱電路圖，就可以判斷出發生斷路故障的大致位置。

4.3 故障實例分析

鼓風機調節器的LIN從屬控制單元無信號或出現不可靠信號。

4.3.1 鼓風機調節器的LIN從屬控制單元無信號可能的故障原因及處理辦法。（1）導線斷路或者短路、換線或重新連接；（2）LIN從屬控制單元供電有故障，保證供電電源及傳輸正常；（3）LIN從屬控制單元或LIN主控制單元型號錯誤，換成正確型號；（4）LIN從屬控制單元損壞、更換。

4.3.2 鼓風機調節器的LIN從屬控制單元出現不可靠信號的原因及處理辦法。（1）LIN導線受到電磁干擾，把干擾排除；（2）LIN導線電容和電阻值改變了，可能是因為插頭殼體潮濕或者臟污，需要清理臟污嚴重的更換；（3）軟件故障，型號匹配錯誤的直接更換。

5 結語

文章通過對LIN總線特點、組成及輸入傳輸的分析，提出了LIN總線的故障診斷排除的工具及方法，使我們能夠解決越來越多的帶有LIN總線技術的總線故障。

參考文獻

[1]周旭，沈沉，龐成立.汽車總線技術[M].北京：北京理工大學出版社，2014.

[2]徐景波.汽車總線技術[M].北京：中國人民大學出版社，2011.

[3]朱建峰，李國忠.常見車系CAN-BUS原理與檢修

[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]凌永成，王巖松.汽車網絡技術[M].北京：清華大學出版社，2012.

作者簡介：李俊玲（1976-），女，吉林榆樹人，沈陽汽車工業學院汽車工程系副教授，研究生，研究方向：交通運輸、電機與電器。

（責任編輯：王 波）