2024/4/21汽車車載網絡技術全國交通運輸職業教育教學指導委員會組織編寫黃鵬主編悅中原景忠玉副主編全國交通運輸職業教育高職汽車運用與維修技術專業規劃教材2024/4/21高速CAN總線的檢測與修復低速CAN總線的檢測與修復LIN總線系統的檢測與修復MOST總線系統的檢測與修復模塊二模塊三模塊四模塊五模塊六FlexRay總線系統的檢測與修復車載網絡的認知模塊一

模塊四LIN總線系統的檢測與修復模塊四LIN總線系統的檢測與修復學習目標

1．掌握LIN總線信號的波形特點；

2．掌握LIN數據總線的組成與工作原理；

3．掌握LIN數據總線電壓和波形的檢測方法；

4．掌握LIN網絡的診斷流程；

5．能說出LIN與CAN數據總線的區別；

6．能用萬用表對LIN數據總線進行測量并進行分析；

7．能用示波器測量LIN總線數據波形并進行分析；

8．能用診斷儀對LIN網絡進行診斷。建議課時10課時。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

一、LIN總線系統的認知

（一）LIN總線簡介

如圖4-1所示為2011款奧迪A6L車輛車載電網控制單元J519應用的LIN總線系統。這里介紹LIN總線系統。圖4-12011款奧迪A6L車輛LIN總線系統模塊四LIN總線系統的檢測與修復

該LIN總線系統連接12塊電腦，它們連接的是執行元件、傳感器或控制單元。車載電網控制單元J519通過LIN線連接：刮水器電動機控制單元J400、雨水/光強度識別傳感器G397、燈開關E1、電動調節轉向柱控制單元J866、右前座椅通風控制單元J799、左前座椅通風控制單元J800、制冷劑壓力和溫度傳感器G395、車庫門開啟控制單元J530、新鮮空氣進氣道內的空氣溫度傳感器G657、空氣質量傳感器G238、左側LED前照燈功率模塊和右側LED前照燈功率模塊。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

1．LIN總線的含義

局部連接網絡LIN（LocalInterconnectNetwork）是一個汽車底層網絡協議。LIN的目標是為現有汽車網絡（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絡，多用于不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合。LIN典型的應用是車上傳感器和執行器的聯網。按SAE的車上網絡等級標準，LIN屬于汽車上的A級網絡。

自從1998年奧迪、寶馬、克萊斯勒、摩托羅拉、博世等公司提出LIN總線通信協議以來。從某種意義上來講，LIN就是CAN的經濟版通信網絡，其可定位于低于CAN的通信層，其示意圖如圖4-2所示。圖4-2車門模塊模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2．LIN總線的特點

LIN協議是以廣泛應用的SCI（UART）為基礎定義的。它支持與這類產品的連接。LIN采用單主/多從帶信息標識的廣播式信息傳輸方式，網絡節點根據在通信中的地位分為主節點和從節點。從節點的同步不需要固定的時間基準。LIN物理層是根據汽車故障診斷系統標準ISO9141擬定的12V單總線（Single-Wire12VBus），滿足汽車環境的EMC、ESD和抗噪聲干擾要求。

LIN總線的傳輸速率可達20kb/s，通常一個LIN網絡上節點數目小于12個，共有64個標識符。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

LIN系統的特點如下：

（1）單主/多從結構。

（2）基于UART/SCI接口的廉價硬件實現。

（3）從節點無振蕩器的自同步功能。

（4）保證延時和信號傳輸的正確性。

（5）廉價的單總線結構。

（6）數據傳輸速度20kb/s。

（7）一幀信息中數據長度為2、4或8B。

（8）系統配置靈活。

（9）帶同步的廣播式發送/接收方式。

（10）數據累加和校驗（Data-Checksum）及錯誤檢測功能。

（11）故障節點的檢測功能。

（12）廉價的單片元器件。傳送途徑（按ISO9141）為廉價的單線傳送方式，最長可達40m。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

3．LIN總線與CAN總線的比較

LIN線與CAN總線關系密切，主要有以下兩層關系：

1）CAN總線負責各個LIN總線局域網之間的信息共享與資源控制調配

LIN總線作為一種子總線系統，必須掛靠在主總線即CAN總線之下，受其支配，即LIN總線里的主控單元ECU只是CAN總線里的一個普通節點，CAN總線負責各個LIN總線局域網之間的信息共享與資源控制調配，LIN總線則負責管理具體的本局域網內部的幾個智能執行器，可以理解為：CAN總線為管理層，LIN總線為執行層。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2）LIN總線自診斷信息通過CAN總線傳遞

現在汽車都采用復雜的多ECU節點網絡系統，汽車故障代碼一般由網關讀取。LIN總線內某個執行器發生故障時，因不能和網關直接相連，執行器的故障碼先發送給LIN主控單元，再由CAN總線轉發該故障碼，傳送至網關，由診斷儀讀取，因此，LIN總線故障診斷離不開CAN總線。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

4．LIN總線的結構

LIN的網絡結構如圖4-3所示，網絡由一個主節點和多個從節點構成，主節點可以執行主任務也可以執行從任務，從節點只能執行從任務。總線上的信息傳送由主節點控制。圖4-3LIN網絡結構模塊四LIN總線系統的檢測與修復

5．LIN總線的協議

一個LIN網絡由一個主節點，一個或多個從節點組成。該通信任務分為發送任務和接收任務；主節點則有一個主發送任務。一個LIN網絡上的通信總是由主節點的主發送任務所發起的，主控制單元發送一個起始報文，該起始報文由同步斷點、同步字節、消息標識符所組成。相應地接受并且濾除消息標識符后，一個從任務被激活并且開始本消息的應答傳輸。該應答由2（或4和8）個字節數據和一個校驗碼所組成，起始報文和應答部分構成一個完整的報文幀。

LIN系統中可以采用多種方式進行數據交換，主要有以下三種：

（1）由主節點到一個或多個從節。

（2）由一個從節點到主節點或其他的從節點。

（3）通信信號可以在從節點之間傳播，而不經過主節點或者通過主節點廣播消息到網絡中的所有的從節點。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

在LIN系統中，加入新節點時，不需要其他從節點做任何軟件或硬件的改動。LIN和CAN一樣，傳送的信息帶有一個標識符，它給出的是這個信息的意義或特征，而不是這個信息傳送的地址。LIN系統總線的電氣性能對網絡結構有很大的影響。網絡節點數不僅受標識符長度的限制，而且受總線物理特性的限制。在LIN系統中，建議節點數不要超過16個，否則網絡阻抗降低，在最壞工作情況下會發生通信故障。LIN系統每增加一個節點大約使網絡阻抗降低3%。

模塊四LIN總線系統的檢測與修復

每個節點與總線的接口如圖4-4所示。電源與LIN總線間二極管的作用是：當VBAT為低時（本地節點斷電或斷路等）防止LIN總線驅動該節點的電源線（這將大大增加總線負載）。圖4-4LIN總線的接口模塊四LIN總線系統的檢測與修復

在示波器上看到的LIN網絡線路電壓記錄如圖4-5所示。

LIN系統支持休眠工作模式。當主節點向網絡上發送一個休眠命令時，所有節點進入休眠狀態，直到被喚醒之前總線上不會有任何活動。這時總線處于隱性狀態，節點沒有內部活動，驅動器處于接收狀態。圖4-5示波器上的LIN網絡線路電壓記錄模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（二）LIN總線組成與工作原理

LIN總線系統是單線式總線，底色是紫色，有標志色，該線的橫截面面積為0.35mm2，無須屏蔽。該系統可讓一個LIN主控制單元與最多16個LIN從控制單元進行數據交換。

1．LIN總線主控制單元

LIN總線主控制單元連接在CAN數據總線上，它執行LIN的主功能。其作用有：

（1）LIN總線主控單元監控數據傳遞及其速率，發送信息標題。

（2）主控制單元的軟件內已設定了一個周期，這個周期用于決定何時將哪些信息發送到LIN數據總線上多少次。

（3）該控制單元在LIN數據總線與CAN總線之間起溝通作用，它是LIN總線系統中唯一與CAN數據總線相連的控制單元。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（4）通過LIN主控制單元進行與之相連的LIN從控制單元的自診斷。

奧迪A6L轎車LIN總線內部組成示意圖如圖4-6所示。其中，有兩個主控制單元，一個用于空調控制，另一個用于前部車頂模塊。圖4-6A6L轎車LIN總線內部組成示意圖模塊四LIN總線系統的檢測與修復

風窗玻璃加熱器、新鮮空氣鼓風機和兩個輔助加熱器是空調控制單元中的從控制單元；太陽車頂電動機是車頂模塊中的從控制單元。

每個LIN總線最多可以連接16個從控制器，從控制器主要是接收或傳送與主控制器的查詢或指定有關的數據，圖4-7所示為奧迪A6L轎車CAN、LIN總線與從控制器示意圖。圖4-7奧迪A6L轎車CAN、LIN總線與從控制器示意圖模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2．LIN總線從控制單元

在LIN數據總線系統內，單個的控制單元（如新鮮空氣鼓風機的）或傳感器及執行元件（如水平傳感器及防盜警報蜂鳴器）都可看作LIN從控制單元，如圖4-8所示。注意，只有當LIN主控單元發送出標題后，傳感器和執行元件才會反應。圖4-8LIN總線從控制器模塊四LIN總線系統的檢測與修復

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總線傳遞的。有些傳感器和執行元件只使用LIN主控制單元插口上的一個針腳。

LIN執行元件都是智能型的電子或機電部件，這些部件通過LIN主控制單元的LIN數字信號接受任務。LIN主控制單元通過集成的傳感器來獲知執行元件的實際狀態，然后就可以進行規定狀態和實際狀態的對比了。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

3．LIN總線系統的數據傳遞與波形分析

數據傳遞速率為1～20kb/s，在LIN控制單元的軟件內已設定完畢，該速率最大能達到舒適CAN數據傳遞速率的五分之一，如圖4-9所示。圖4-9LIN總線系統的數據傳遞模塊四LIN總線系統的檢測與修復

1）信號

信號波形如圖4-10所示。圖4-10信號波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

隱性電平：如果無信息發送到LIN數據總線上或者發送到LIN數據總線上的是一個隱性位，那么數據總線導線上的電壓就是蓄電池電壓。

顯性電平：為了將顯性位傳到LIN數據總線上，發送控制單元內的收發報機數據總線導線搭鐵。

注意，由于控制單元內的收發報機有不同的型號，所以表現出的顯性電平是不一樣的。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2）傳遞安全性

在隱性電平和顯性電平的收發時，通過預先設定公差來保證數據傳輸的穩定性，如圖4-11所示。圖4-11發送的允許電壓范圍模塊四LIN總線系統的檢測與修復

為了能在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收的允許電壓值要稍高一些，如圖4-12所示。圖4-12接收的允許電壓范圍模塊四LIN總線系統的檢測與修復

3）信息

信息波形如圖4-13所示。帶有從控制單元回應的信息：LIN主控制單元要求LIN從控制單元發送的信息標題內包含這樣一些信息，如開關狀態或測量值。該回應由LIN從控制單元來發送。

帶有主控制單元命令的信息：LIN主控制單元通過標題內的標志符要求LIN從控制單元使用包含在回應內的數據。該回應由LIN主控制單元來發送。圖4-13信息波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

4）信息標題

信息標題由LIN主控制單元按周期發送，信息標題分為四部分：同步暫停區、同步分界區、同步區、識別區，如圖4-14所示。圖4-14信息標題波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

同步暫停區：同步暫停區的長度至少為13位（二進制），它以顯電平發送。這樣才能準確地通知所有的LIN從控制單元有關信息的起始點的情況。其他的信息是以最長為9位（二進制）顯位來一個接一個傳遞的。

同步分界區：至少為一位（二進制）長，且為隱性。

同步區：由0101010101這個二進制位序構成，所有的LIN從控制單元通過這個二進制位序來與LIN主控制單元進行匹配（同步）。所有控制單元同步對于保證正確的數據交換是非常必要的。如果失去了同步性，那么按受到的信息中的某一數位值就會發生錯誤，該錯誤會導致數據傳遞錯誤。

識別區：識別區的長度為8位（二進制），頭6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。后兩位是校驗位，用于檢查數據傳遞是否有錯誤。當出現識別碼傳遞錯誤時，校驗可防止與錯誤的信息適配。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

5）信息內容（回應）

對于帶有從控制單元回應的信息，LIN從控制單元會根據識別碼給這個回應提供信息，如圖4-15所示。圖4-15從控制單元給回應提供信息模塊四LIN總線系統的檢測與修復

對于主控制單元帶有數據請求的信息，LIN主控制單元會提供回應。根據識別碼的情況，相應的LIN從控制單元會使用這些數據去執行各種功能，如圖4-16所示。圖4-16從控制單元使用數據執行各種功能模塊四LIN總線系統的檢測與修復

這個回應由1～8個數據區構成，每個數據區是10個二進制位，其中一位是顯性起始位，一個是包含信息的字節和一個隱性停止位。起始位和停止位是用于再同步，從而避免傳遞錯誤。波形如圖4-17所示。圖4-17有回應的信息波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

6）信息的順序

LIN主控制單元的軟件內已設定了一個順序，LIN主控制單元就按這個順序將信息標題發送至LIN總線上（如是主信息，發送的是回應）。常用的信息會多次傳遞。

LIN主控制單元的環境條件可能會改變信息的順序。如：點火開關接通/關閉；自診斷已激活/未激活；停車燈接通/關閉。

為了減少LIN主控制單元部件的種類，主控制單元將裝備車控制單元的信息標題發送到LIN總線上。如果沒有安裝專用設備控制單元，那么在示波器屏幕會出現沒有回應的信息標題。但這并不影響系統的功能，如圖4-18所示。圖4-18設有回應的信息波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

二、LIN數據總線的檢測

（一）LIN數據總線電壓的檢測

LIN總線可以采用數字萬用表進行電壓信號測試，大致判斷數據總線的信號傳輸是否存在故障。用數字萬用表在測量頻率信號時，萬用表具有分段采集和有效值運算的工作特性，因此，數字萬用表的顯示值只能反映被測信號的主體信號電壓值，不能顯示被測信號的每個細節。

LIN線傳輸電壓是0～12V的方波信號，使用萬用表實際測量時，萬用表測量的值一般是平均電壓值，而且不同的LIN總線通信系統中，由于傳輸的數據通信方波信號數據格式存在差異，顯性與隱性之間的比例也不一定相同，所以萬用表顯示在0～12V的一個電壓數值都屬于正常情況。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（二）LIN數據總線波形的檢測

1．正常波形

使用VAS6150診斷儀，選擇測量技術中的“數字存儲示波儀（DSO）”，即可進行波形測量，如圖4-19所示。圖4-19波形測量模塊四LIN總線系統的檢測與修復

信號分析：

（1）為了獲得較清晰的波形，建議將電壓軸和時間軸分別設置為2V左右和500μs左右。

（2）隱性電平：如果無信息發送到LIN數據總線上或者發送到LIN數據總線上的是一個隱性位，那么數據總線導線上的電壓就是蓄電池電壓。

（3）顯性電平：為了將顯性位傳到LIN數據總線上，發送控制單元內的收發報機數據總線導線搭鐵。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2．故障波形

1）LIN線對正短路故障

用示波器測出波形如圖4-20所示。圖4-20LIN信號對正短路波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2）LIN線對搭鐵短路故障

用示波器測出波形如圖4-21所示。圖4-21LIN信號對搭鐵短路波形模塊四LIN總線系統的檢測與修復

三、LIN總線的故障診斷

（一）LIN網絡的故障

因為LIN網絡沒有容錯功能，所以當LIN網絡出現故障后相關的功能會失效。但如果是從節點故障或支路斷路，則不會影響主節點與其他節點的通訊。

一般而言，引起LIN網絡故障的原因有：

（1）節點的供電或搭鐵故障。

（2）節點本身硬件故障。

（3）總線短路或斷路故障。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

LIN總線短路故障現象較簡單，易判斷，不管是正極短路還是負極短路都會導致整個LIN總線局域網癱瘓，所有該LIN總線局域網電器都不可用；LIN總線斷路故障現象也較為簡單，如圖4-22所示，A點干路故障將導致從控單元1風窗玻璃加熱裝置和從控單元2鼓風機都不可用，斷在B點與C點支路則導致相關支路電器不可用。圖4-22LIN總線斷路故障模塊四LIN總線系統的檢測與修復

對LIN總線系統的診斷是通過LIN主控制單元的地址字進行的。LIN總線將診斷數據從LIN從屬控制單元傳送到LIN主控制單元，所有LIN從屬控制單元都可以執行自診斷功能。LIN總線故障原因主要有搭鐵或電源短路、線路斷路。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（二）LIN網絡的診斷流程

對LIN網絡系統進行診斷時，也應按照確認故障、收集信息、分析故障信息、形成方案、排查故障、確認故障修復的“故障診斷六步法”進行。

1）確認故障

一部2007款奧迪A6L，4.2L，BVJ發動機，行駛5萬km，事故修復后前風窗玻璃刮水器不工作。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

2）收集信息：連接診斷儀VAS5053

讀取故障代碼：①進入J527轉向柱開關控制單元讀取故障代碼，顯示沒有故障代碼；②再進入J519車載電網控制單元讀取故障代碼，也沒有故障代碼顯示。

選擇數據流：①進入J527轉向柱控制單元選取刮水器開關，查看數據流，當撥動刮水器開關時，數據顯示刮水器信號：ON；②繼續進入J519車載電網控制單元，讀取數據流，刮水器功能信號顯示：ON，說明車載網絡單元也收到了刮水器的信號。

部件功能測試：進入J519車載電網控制單元，進行功能測試，當輸入刮水器開關信號，刮水器電動機工作。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

3）分析故障信息

（1）J527和J519都未存有故障代碼，說明可控制單元是正常的。

（2）J527和J519數據流看，說明開關和控制單元正常。

（3）J519功能測試刮水器電動機正常工作，由此說明J400刮水器電動機單元沒有問題。

問題可能出在車載電網控制單元J519。由于車載網絡控制單元J519并沒有故障代碼儲存，說明是J519檢測到某一個不良的禁止信號，然后關閉了刮水器工作功能。

因此，刮水器的開關信號到達J519，J519切斷了刮水器電動機工作信號的輸出。

是什么信號促使J519切斷刮水器工作信號呢?模塊四LIN總線系統的檢測與修復

4）形成方案

此車在事故前刮水器工作正常，只是事故碰撞后，刮水器就不工作了，事故并沒有撞到刮水器，維修過程中也沒有拆過刮水器，說明與事故無關，事故只是將發動機艙蓋碰撞，那么發動機艙蓋是否會影響到刮水器的功能呢?

5）排查故障

查看電路圖，發現J519有發動機艙蓋接觸開關信號輸入，檢查發動機艙蓋內，發現發動機艙蓋位置開關由于碰撞已經變形。（由于車載網絡設置有刮水器保護功能，當發動機艙蓋沒有關閉，或發動機艙蓋故障引起發動機艙蓋位置不正確，將關閉刮水器功能）

6）確認故障修復

修復發動機艙蓋位置開關，撥動刮水器開關，刮水器電動機工作，刮水器正常，故障排除。模塊四LIN總線系統的檢測與修復技能實訓

（一）項目一LIN網絡的測量

1．項目目標

能夠掌握LIN網絡的測量及結果的分析。

2．項目內容

（1）參考自學手冊，畫出LIN線波形，標明隱/顯性電壓。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（2）找到一個適合測量LIN總線的節點，分別測量在正常狀態、對正極短路、對負極短路及斷路時的波形、電壓及LIN從控制單元的通信情況（表4-1）。模塊四LIN總線系統的檢測與修復

（二）項目二LIN網絡的綜合故障檢測

1．項目目標

能夠分析和應用LIN網絡的故障。

2．項目內容

LIN總線故障查找，使用2種方法解決當前車輛的總線故障：

①不使用示波器，只用萬用表和診斷儀來找到總線故障，并寫出故障排除步驟。

②使用示波器和診斷儀來找到總線故障，并寫出故障排除步驟。模塊四LIN總線系統的檢測與修復模塊小結

（1）LIN線與CAN總線關系密切，主要有以下兩層關系：①CAN總線負責各個LIN總線局域網之間的信息共享與資源控制調配；②LIN總線自診斷信息通過CAN總線傳遞。

（2）LIN的網絡由一個主節點和多個從節點構成，主節點可以執行主任務也