汽車LIN總線故障案例分析

李小龍 魏建平

摘要： LIN總線系統(tǒng)屬于車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的子總線系統(tǒng)，同防盜總線、藍(lán)牙等其它子總線系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制、管理不同的電子裝置，同時(shí)通過網(wǎng)關(guān)與其他總線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。文章以邁騰B8為例介紹了其舒適系統(tǒng)LIN總線的特點(diǎn)、工作電路以及常見故障診斷方法，通過舒適系統(tǒng)LIN總線故障實(shí)例闡述了其故障分析過程，總結(jié)了LIN總線故障診斷要點(diǎn)，有助于提升LIN總線的故障診斷效率。

Abstract： LIN bus system belongs to the subsystem of on-board network system. It is responsible for controlling and managing different electronic devices together with other subsystems such as anti-theft bus and Bluetooth， and communicating data with other bus systems through gateway. Taking Magotan B8 as an example， the paper introduces the characteristics， working circuit and common fault diagnosis methods of LIN bus of its comfort system. Through an example of LIN bus fault of comfort system， the paper expounds its fault analysis process and summarizes the key points of LIN bus fault diagnosis， which is helpful to improve the fault diagnosis efficiency of LIN bus.

關(guān)鍵詞： 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);LIN總線;數(shù)據(jù)傳遞;故障診斷

Key words： on-board network system;LIN bus;data transmission;fault diagnosis

中圖分類號(hào)：U463.66 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）03-0054-04

1 ?概述

邁騰B8車輛總線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)可靠的、經(jīng)濟(jì)有效的通路，使車輛內(nèi)的不同部件之間可以互相“聯(lián)系”并分享信息，同時(shí)總線網(wǎng)絡(luò)使接收單元能夠監(jiān)測(cè)來自其它單元的信息傳輸，以便確定是否未接收到重要信息。邁騰B8車輛使用大量不同的信息總線以確保控制單元之間的及時(shí)且高效的信息交換。

2 ?舒適系統(tǒng)LIN總線分析

2.1 LIN總線介紹

邁騰B8舒適系統(tǒng)總線由舒適系統(tǒng)CAN總線和舒適系統(tǒng)LIN總線組成。從控制功能的角度來看，車身（舒適）系統(tǒng)的很多動(dòng)作都存在某些相互關(guān)聯(lián)性，只有對(duì)所有這些關(guān)聯(lián)性做出非常周密的考慮，才能真正讓乘員感到舒適和滿意。LIN的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（例如CAN總線）提供輔助功能，因此，LIN總線是一種輔助的串行通信總線網(wǎng)絡(luò)，多用于不需要CAN總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合。邁騰B8舒適系統(tǒng)LIN總線結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 LIN總線特點(diǎn)

邁騰B8車上各個(gè)LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)。

LIN主控制單元連接在CAN數(shù)據(jù)總線上，它執(zhí)行LIN的主功能。LIN主控制單元作用如下：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)傳遞的速率，發(fā)送信息標(biāo)題;該控制單元的軟件內(nèi)已經(jīng)設(shè)定了一個(gè)周期，這個(gè)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;該控制單元在LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的LIN控制單元與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;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。

2.3 信息內(nèi)容與工作狀態(tài)

對(duì)于主控制單元帶有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的信息，LIN主控制單元會(huì)提供回應(yīng)。根據(jù)識(shí)別碼的情況，相應(yīng)的LIN從控制單元會(huì)使用這些數(shù)據(jù)去執(zhí)行各種功能。

LIN主控制單元的軟件內(nèi)已經(jīng)設(shè)定了一個(gè)順序，LIN主控制單元就按這個(gè)順序?qū)⑿畔?biāo)題發(fā)送至LIN總線上（如是主信息，發(fā)送的是回應(yīng)）。

舒適系統(tǒng)LIN總線用于在主控制模塊和提供支持功能的其他智能裝置之間交換信息。此類配置對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN總線或舒適系統(tǒng)CAN總線的容量或速度沒有要求，因此相對(duì)比較簡(jiǎn)單。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)（1和0）在通信總線上由不同的電壓電平表示。

2.4 工作電路

邁騰B8 LIN總線有主控模塊和從控模塊，其電路簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在信息傳輸過程中，為了增加主控模塊的驅(qū)動(dòng)能力和LIN總線的抗干擾能力，主控模塊首先控制Q1和Q2一直導(dǎo)通，再通過傳輸?shù)男畔?nèi)容精確控制Q3導(dǎo)通的時(shí)間，輸出一組幅值12V左右的PWM占空比波，即數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，主控模塊使Q3停止工作。

從控模塊接收到此波形信息（數(shù)據(jù)幀）后立即啟動(dòng)喚醒，并解析此波形（數(shù)據(jù)幀）意義后執(zhí)行，在執(zhí)行過程中或執(zhí)行完成后，再通過LIN總線向主控模塊發(fā)送所執(zhí)行的結(jié)果或當(dāng)前狀態(tài)。從控模塊控制內(nèi)部Q1和Q2導(dǎo)通，再通過反饋的信息內(nèi)容精確控制Q3導(dǎo)通的時(shí)間，輸出一組幅值12V左右的矩形占空比波，即數(shù)據(jù)幀，主控模塊接收到此波形信息（數(shù)據(jù)幀）解析后，判知從控模塊當(dāng)前的狀態(tài)以及所執(zhí)行的指令是否正常。LIN數(shù)據(jù)總線波形如圖3所示。

根據(jù)車型不同，其內(nèi)部使用的電路及LIN芯片不同，顯性電平和隱性電平略有不同。

3 ?舒適系統(tǒng)LIN總線案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

一輛邁騰B8車輛駕駛員，在下車操作無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)鎖車時(shí)，發(fā)現(xiàn)左后車門無法鎖止。打開點(diǎn)火開關(guān)，通過主駕駛側(cè)車門上的閉鎖開關(guān)進(jìn)行操作，其他車門閉鎖開鎖正常，只有左后車門無法閉鎖、開鎖。此時(shí)按壓主駕駛側(cè)上玻璃升降器開關(guān)檢查玻璃升降器功能，發(fā)現(xiàn)其他車門正常，還是左后車門玻璃升降器無法動(dòng)作。但此時(shí)可以通過左后車門上的玻璃升降器開關(guān)，控制左后玻璃升降器的上升和下降。

3.2 故障診斷過程與流程分析

通過以上故障現(xiàn)象可知，此時(shí)左后車門上的上的玻璃升降器開關(guān)，可以控制左后玻璃升降器的上升和下降，由此說明左后車門控制單元的電源以及自身、左后玻璃升降器電機(jī)及控制都沒有問題。

對(duì)于以上現(xiàn)象，需結(jié)合以下車門玻璃升降器及門鎖控制結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析和診斷。其中，邁騰B8的車門玻璃升降器控制結(jié)構(gòu)如圖4所示，車門門鎖控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。

首先分析主駕側(cè)開關(guān)對(duì)左后車門玻璃升降器的控制邏輯，如圖6所示。

當(dāng)操作駕駛員側(cè)玻璃升降器開關(guān)E512上的左后玻璃升降器控制開關(guān)E711時(shí)，不管向上拉動(dòng)開關(guān)至一檔、二檔還是向下按動(dòng)開關(guān)至一檔、二檔，開關(guān)都會(huì)將電源電壓分壓后作為信號(hào)輸出，并輸送給駕駛員側(cè)車門控制單元J386，J386將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，通過LIN總線傳送給左后車門控制單元J388，J388根據(jù)內(nèi)部的程序控制左后玻璃升降器電機(jī)的運(yùn)行。

門鎖控制過程如下。

①控制單元J519通過舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線向兩個(gè)前車門控制單元發(fā)送一個(gè)車門解鎖/閉鎖命令，前車門鎖機(jī)構(gòu)執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的解鎖/閉鎖。②兩個(gè)前車門控制單元通過局域網(wǎng)LIN總線向兩個(gè)后車門控制單元發(fā)送一個(gè)車門解鎖/閉鎖命令，后車門鎖機(jī)構(gòu)執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的解鎖/閉鎖。③J519直接向油箱蓋板中的中央門鎖執(zhí)行元件F219發(fā)送油箱蓋解鎖/閉鎖命令，執(zhí)行元件F219行相對(duì)應(yīng)的解鎖/閉鎖。④進(jìn)入及起動(dòng)許可接口J965通過局域網(wǎng)LIN總線向行李廂蓋開啟裝置控制單元J938發(fā)送后備箱解鎖/閉鎖命令，控制單元J938控制后備箱鎖鎖機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)命令。⑤J519直接向外部所有轉(zhuǎn)向燈輸出信號(hào)，外部警告燈閃爍。結(jié)合以上控制邏輯及當(dāng)前現(xiàn)象分析，此時(shí)最大的可能原因?yàn)樽笄败囬T控制單元與左后車門控制單元的通信出現(xiàn)異常，即LIN總線異常，因此，需要對(duì)LIN總線進(jìn)行測(cè)量。

3.3 故障診斷結(jié)果

結(jié)合LIN總通信原理和左后車門控制單元電路原理圖（如圖7所示），使用示波器測(cè)量駕駛員側(cè)車門控制單元與左后車門控制單元連接的LIN總線管腳波形。

LIN總線正常波形如圖3所示，LIN總線測(cè)量波形如圖8所示。其中，主控模塊為左前車門控制單元，從控模塊為左后車門控制單元。通過示波器測(cè)量出駕駛員側(cè)車門控制單元T20/10（主控模塊）為圖8中下方藍(lán)色波形，測(cè)量出左后車門控制單元T20b/10（從控模塊）為圖8中上方黃色波形。

從圖8可知，此時(shí)從控模塊端波形正常。而主控端有正常數(shù)據(jù)波形（顯性電壓0V左右），即圖8中方框圈示位置;也有不正常數(shù)據(jù)波形信息（顯性電壓6V左右），即圖中圓形圈示位置。

為了便于研究，現(xiàn)對(duì)前文提到的邁騰B8 LIN數(shù)據(jù)總線電路簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)（如圖2所示）進(jìn)行分析。

從圖2可以看出，當(dāng)主控模塊發(fā)送信息給從控模塊時(shí)，此時(shí)從控模塊內(nèi)Q1、Q2、Q3不動(dòng)作，主控模塊控制Q3導(dǎo)通，由于R2電阻很大，此時(shí)不影響LIN線路上電流和電壓，LIN線路上高電位被Q3拉低至0.3V左右，呈現(xiàn)顯性電平，數(shù)據(jù)波形正常。

當(dāng)從控模塊回復(fù)信息給主控模塊時(shí)，由于主控模塊內(nèi)Q1、Q2一直導(dǎo)通，Q3不動(dòng)作，從控模塊控制內(nèi)Q1、Q2、Q3導(dǎo)通。R2電阻很大，此時(shí)不影響LIN線路上電流和電壓，LIN線路上高電位被Q3拉低至0.3V左右，呈現(xiàn)顯性電平，數(shù)據(jù)波形正常。

此時(shí)在主控模塊接收端，顯性電平為6V左右，說明線路間有虛接，其原因?yàn)镽4和虛接電阻的分壓作用，導(dǎo)致主控模塊端顯性電平保持在6V左右，超出LIN總線顯性電平0.3V的范圍，主控模塊無法解析此信息。導(dǎo)致主控模塊無法接收到從控模塊反饋其狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果的信息，主控模塊不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)，而從控模塊在不斷地執(zhí)行，但主模塊無法接收其反饋信息，形成錯(cuò)誤循環(huán)。

值得注意的是，在有些車輛中，由于其內(nèi)部電路的差異，LIN線路虛接后會(huì)導(dǎo)致如圖9、圖10所示的LIN數(shù)據(jù)總線線路虛接波形，其分析方法同上。

3.4 診斷要點(diǎn)

在診斷過程中，首先要注意車輛的狀態(tài)以及現(xiàn)象，其次根據(jù)現(xiàn)象以及狀態(tài)分析其系統(tǒng)、部件之間的關(guān)聯(lián)性，確認(rèn)故障部位。在測(cè)量過程中，首先測(cè)量?jī)x器的選擇以及測(cè)量點(diǎn)的選擇尤其重要。對(duì)于LIN總線測(cè)量，需要知道哪個(gè)模塊為主模塊，哪個(gè)模塊為從模塊，同時(shí)要對(duì)其電路結(jié)構(gòu)及工作過程深刻掌握。這樣，才能在測(cè)量結(jié)果分析的過程中，對(duì)電路工作后所對(duì)應(yīng)的波形有一個(gè)全面的剖析和診斷。

4 ?結(jié)束語

在車輛診斷與維修過程中，要充分掌握車輛各系統(tǒng)的工作邏輯、控制關(guān)系以及系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，隨之結(jié)合當(dāng)前故障現(xiàn)象及車輛狀態(tài)，對(duì)故障部位做出判斷。同時(shí)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)要清楚所測(cè)試線路的信號(hào)特點(diǎn)以及測(cè)量?jī)x器與測(cè)試位置的選擇，這樣在故障診斷過程中才能達(dá)到事半功倍的效果。

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