S P R Z 
T
Sieci CAN,
część 3
W trzeciej części artykułu przechodzimy do
tematu pozornie odległego od CAN, zajmiemy
siÄ™ bowiem systemem LIN (Local Interconnect
Network). Jak siÄ™ jednak Czytelnicy
przekonajÄ…, obu tym systemom komunikacyjnym
dość blisko do siebie.
Sygnały Determinizm jest realizowany LIN (Local Interconnect Network) jest
powstałym w 1998 roku standardem
Sygnałem określana jest wartość przez scentralizowane sterowanie
szeregowej transmisji jednoprzewodowej na
przekazywana w polu danych ram- dostępem do sieci przez węzeł nad-
niewielkie odległości z niskimi prędkościami,
ki. Ramka może nieść jednocześnie rzędny. Projektant definiuje cyklicz-
zaprojektowanym specjalnie do stosowania
informację o kilku sygnałach (gdy nie powtarzany zestaw szczelin cza-
w rozproszonych systemach elektroniki
tylko mieszczą się w polu danych). sowych (slotów), w trakcie których samochodowej, przy szczególnym
uwzględnieniu niskich kosztów jego
Sygnał przedstawia wielkość prze- inicjowana jest transmisja pojedyn-
zastosowania. Ma stanowić uzupełnienie
chowywaną przez dokładnie jeden czej ramki. Standard definiuje trzy
szerokiej gamy sieci pokładowych, zwłaszcza
z węzłów klastra (np. temperaturę rodzaje ramek danych (o identyfika-
do kontroli najmniejszych elementów
mierzoną przez moduł termometru). torach z zakresu od 0x00 do 0x3b): sieci takich jak pojedyncze czujniki bądz

moduły wykonawcze, w których stosowanie
Dowolna ilość węzłów może odbie-  ramki bezwarunkowe (unconditio-
wydajniejszych sieci (np. CAN) nie ma
rać i przetwarzać te informacje. nal frame)  cyklicznie transmito-
uzasadnienia ekonomicznego.
Wersja 2.0 specyfikuje typy sygna- wane dane sygnałów, odpowiedz

łów, które można wykorzystać. Są to: jest zawsze wysłana przez wła-
 wartość logiczna (boolean signal), ściwy węzeł i rejestrowana przez liwej ramki (wliczając w to odstęp
będąca jednobitowym skalarem; wszystkie węzły zainteresowane; między nagłówkiem a odpowiedzią).
 liczba całkowita bez znaku (unsi-  ramki wyzwalane zdarzeniem Wartość ta jest określona jako 140%
gned integer)  skalar o długości (event triggered frame)  definio- nominalnego czasu trwania ramki
2 do 16 bitów; wana aby nie zajmować wielu TFrame_Nominal, przy czym:
 tablica bajtów (byte array), o roz- szczelin czasowych w harmo- TFrame_Nominal=THeader_Nominal+TRespone_Nominal
miarze od 1 do 8 bajtów (inter- nogramie dla rzadko transmi- THeader_Nominal=34·TBit
pretacja zawartoÅ›ci, w szczególno- towanych informacji; na wysÅ‚a- TRespone_Nominal=10·(NData+1)·TBit
ści kolejność starszeństwa bajtów ny przez węzeł nagłówek takiej gdzie TBit oznacza czas transmisji
wykracza poza specyfikację). wiadomości może nie zostać jednego bitu przy wybranej prędko-
Istotnym szczegółem, o którym wysłana odpowiedz
(gdy żad- ści, zaś NData to największa długość
należy pamiętać przy projektowaniu ne zdarzenie nie wystąpiło), danych przekazywanych w systemie.
oprogramowania węzłów jest koniecz- może też nastąpić kolizja, która
ność atomowego odświeżania sygna- w następnych szczelinach na ta- Zarządzanie siecią
łów  niedopuszczalne jest wysłanie kie ramki musi być rozwiązana Zarządzanie siecią w klastrze LIN
częściowo nieprawidłowej wartości. przez węzeł nadrzędny metodą określone w standardzie sprowadza
Sytuacja taka może wystąpić np. indywidualnego odpytywania; się do usypiania i przywracania wę-
w trakcie wpisywania danych do ta-  ramki sporadyczne (sporadic fra- złów sieci. Pozostałe zagadnienia po-
blicy, gdy jej transmisja rozpocznie me)  wprowadzony przez wersjÄ™ zostajÄ… w gestii projektanta aplikacji.
się w środku tej operacji. 2.0 specyfikacji w celu dodania Wszystkie węzły podrzędne mogą
elementów dynamicznych do de- być wprowadzone w stan uśpie-
Harmonogramy transmisji terministycznego i ukierunkowa- nia, który ma zapewniać zmniejszo-
Jedną z kluczowych cech protoko- nego na działanie w czasie rze- ny pobór mocy, poprzez wysłanie
łu LIN jest zastosowanie tabel har- czywistym harmonogramowania przez węzeł nadrzędny ramki steru-
monogramu (schedule table) trans- w sieciach LIN; wysyłany zawsze jącej (diagnostycznej wg. wersji 2.0)
misji. Zapobiegają one przeciążeniu (w szczelinie przeznaczonej dla o identyfikatorze 0x3c i pierwszym
magistrali oraz umożliwiają realiza- tego rodzaju ramek) gdy uaktu- bajcie danych równym 0x00. Dodat-
cję założeń dostępu do informacji alniona została wartość sygnału kowo specyfikacja 2.0 mówi, że mogą
w przewidywalnym czasie maksymal- (odwzorowującego pewne zjawisko wejść w stan uśpienia same, po 4 s
nym, czyli podstawowych założeń w systemie)jej odpowiadającej. braku aktywności na magistrali.
systemów czasu rzeczywistego. Po- Szczeliny powinny mieć rozmiar Sygnałem przywracania (budze-
zwalają również zapewnić cykliczne długość pozwalającą na przeprowa- nia) jest wymuszenie na magistra-
przekazywanie danych sygnału. dzenie transmisji najdłuższej moż- li bitu dominującego na okres 250
Elektronika Praktyczna 9/2005
92
S P R Z 
T
puje w przypadku niezgodności  w węz
le podrzędnym po syn-
sumy otrzymanej w ramce i obli- chronizacji (na czas transmisji
czonej lokalnie; kompletnej ramki):
 błąd parzystości identyfikatora   <ą2%
DF
F
 przy różnicach w parzystości
nom
obliczonej i otrzymanej; Magistrala może mieć długość
 brak odpowiedzi  występuje gdy 40 metrów, zaś pojemności węzłów
na magistrali nie pojawi się peł- powinny być tak dobrane, aby sta-
na odpowiedz
do nagłówka wy- ła czasowa całej sieci wynosiła od
słanego przez węzeł nadrzędny; 1 do 5 ms. Układy interfejsów są
 błąd pola synchronizacji  przy zasilane napięciem Vbat o napięciu
wykroczeniu odstępów między od 8 do 18 V i mogą wygenerować
zboczami synchronizacyjnymi swoje wewnętrzne napięcie zasilają-
poza tolerowaną długość; ce Vsup o napięciu w zakresie 7 do
 fizyczny błąd magistrali  wy- 18 V. Napięcie graniczne jakie urzą-
krywany przez węzeł nadrzędny, dzenie powinno wytrzymywać bez
w przypadku braku możliwości uszkodzenia do 40 V.
wysłania poprawnej ramki (np. Poziomy logiczne odczytywane lub
w przypadku zwarcia magistrali do generowane na magistrali przez układ
Rys. 8. masy lub napięcia zasilającego). interfejsu określane są w stosunku do
napięcia Vsup. I tak jako bit recesyw-
mikrosekund do 5 ms. Pozostałe Warstwa fizyczna ny będzie uznawany sygnał o napię-
węzły (włącznie z nadrzędnym) po- Specyfikacja warstwy fizycznej ciu powyżej 60% Vsup, zaś dominu-
winny wykrywać impulsy dominują- sieci LIN w wersji 1.3 została uzna- jący poniżej 40% tej wartości.
ce trwające dłużej niż 150 ms i być na za przestarzałą i zalecane jest Ważne jest, aby urządzenia pod-
gotowe do otrzymania informacji po używanie definicji z wersji 2.0, na łączone do sieci spełniały wymaga-
maks. 100 ms. Jeżeli węzeł generu- podstawie której został przygotowa- nia normy IEC 1000 4 2:1995 w za-
jący sygnał pobudzenia po 150 ms ny niniejszy punkt. kresie odporności na wyładowania
nie zauważy wznowienia pracy Wymagania dotyczące stabilności elektrostatyczne (dla aplikacji samo-
(generowania nagłówków zgodnie zegarów węzłów sieci przedstawiają chodowych wymaganym poziomem
z harmonogramem) węzła nadrzęd- się następująco: jest odporność na przepięcia do
nego, może ponowić żądanie. Po  w węz
le nadrzędnym: 8000 V na złączach modułu).
trzech nieudanych powinien odcze- DF
  <Ä…0,5%
kać 1,5 s przed ponowną próbą. F Narzędzia projektowe
nom
 w węz
le podrzędnym nie korzy- Od początku definiowania stan-
Obsługa błędów stającym z pola synchronizacji dardu duży nacisk położono na
Protokół LIN zawiera mechanizmy w ramce: określenie, obok protokołu komuni-
wykrywające błędy zarówno w na- DF kacyjnego, również wysoce zestan-
  <Ä…1,5%
F
główku jak i w odpowiedzi ramki, daryzowanego łańcucha projekto-
nom
jednakże nie określa sposobu na au-  w węz
le podrzędnym przed syn- wo rozwojowego urządzeń mających
tomatyczne powiadamianie o przekła- chronizacją na podstawie ramki: pracować w sieciach LIN, współpra-
maniach i retransmisji danych. Węzeł   <ą14% cujących często z komponentami in-
DF
F
nadrzędny jest odpowiedzialny za nych producentów.
nom
sprawdzanie i obsługę takich sytuacji.
Nie jest również zdefiniowana
procedura potwierdzania popraw-
nie odebranych wiadomości. Węzeł
nadrzędny porównuje jedynie dane
wysłane przez siebie z faktycznym
stanem magistrali. W przypadku
zgodności zakłada poprawną trans-
misjÄ™ ramki, w przeciwnym razie
może ją retransmitować. Gdy błąd
wykryje węzeł podrzędny powinien
zapamiętać tą sytuację i poinformo-
wać o niej na żądanie.
Określono następujące rodzaje błę-
dów, które powinny być wykrywane
i obsługiwane przez węzły sieci:
 błąd bitowy  wykrywany przez
węzeł nadający dane, gdy stan
magistrali jest różny od wysyła-
nego bitu;
 błąd sumy kontrolnej  wystę- Rys. 9.
Elektronika Praktyczna 9/2005
93
S P R Z 
T
Kluczowym elementem tego pro- API (zdefiniowanego w języku C). dzając ustandaryzowane mechanizmy
cesu sÄ… pliki opisowe LIN (LIN De- Gotowe szkielety oprogramowania konfiguracji i diagnostyki klastra, wli-
scription File, LDF). Zawierają kom- węzłów mogą być generowane z pli- czając w to sposób opisu możliwo-
pletny opis zachowania i działania ków LDF dzięki narzędziu System ści i zadań węzła sieci (pobieranych
sieci (czy też klastra) LIN. Tworzo- Generator. Z plików tych uzyskuje przez węzeł nadrzędny podczas ini-
ne mogą być ręcznie lub za pomo- się też informacje niezbędne w trak- cjalizacji przyłączanego modułu).
cą narzędzia System Defining Tool cie uruchamiania i analizy sieci (jak Paweł Moll
pobierającego opisy właściwości po- również jej emulacji). Przy ich two-
szczególnych węzłów sieci opisane rzeniu można również bazować na y
ródła informacji
językiem (pojawił się on w wersji plikach NCF. Na rys. 9 pokazano Specyfikacje LIN w wersjach 1.3 i 2.0
2.0 opisu standardu) LIN Configura- przykładowy cykl projektowy. są dostępne bezpłatnie (wymagają jed-
tion Language. Pliki opisujące węzły Przyjęcie takich zasad budowy nak zarejestrowania się) na stronie LIN
(Node Capability Files, NCF) zawie- urządzeń i sieci, np. dostarczając Consortium  www.lin subbus.org. Dużo
rają definicję dopuszczalnych pręd- z każdym produkowanym modułem informacji znalez
ć można w notach apli-
kości transmisji, sygnały i wiadomo- opisujący go plik NCF, można bę- kacyjnych dotyczących układów przezna-
ści obsługiwane przez urządzenie. dzie bardzo szybko projektować, in- czonych do współpracy z magistralą LIN,
Drugim ważnym elementem stra- tegrować i rozwijać systemy oparte m.in. w notach  AVR308: Software LIN
tegii jest idea warstwowej budowy o standard LIN, zaÅ› ich zachowanie Slave i  LIN Protocol Implementation on
węzła (rys. 8), w którym zagadnienia zacznie mieć znamiona technologii the T89C51CC03 dostępnych na stronie
komunikacji i protokołu są ukryte Plug and Play. Wersja 2.0 specyfika- www.atmel.com.
dla aplikacji poprzez zestaw funkcji cji dodatkowo to ułatwia, wprowa-
Elektronika Praktyczna 9/2005
94