LIN (Local Interconnect Network) je jednovodičová nenáročná sběrnice pro asynchronní sériový přenos dat například mezi senzory a řídícím systémy. Integrované obvody s LIN rozhraním nebo LIN převodníky lze najít u různých renomovaných výrobců. Příklady některých jsou v následujícím článku ...

S rozhraním a komunikačním standardem LIN (Local Interconnect Network) jste se již mohly setkat skoro před rokem v článku ">LIN - Local Interconnect Network" na stránkách serveru automatizace.hw.cz. Tento článek je však teoretických a popisuje standard LIN z hlediska principu komunikace. V následujících řádcích se však zaměřím naopak na hardwarovou stránku, tzn. integrované obvody, které slouží přímo jako převodníky obvyklé sériové komunikace UART (příp. RS-232).

STRUČNÁ CHARAKTERISTIKA LIN

Jak již bylo uvedeno v zmíněném článku "LIN - Local Interconnect Network", LIN je vhodná pro propojení a komunikaci smart senzorů a aktuátorů v embedded real-time systémech s rozdílnou aplikační doménou jako jsou například průmysl, automobilové systémy apod. Často se používá v automobilech jako levnější alternativa nebo prodloužení sběrnice CAN všude tam, kde by se nevyužili všechny jeji vlastnosti. Hlavním důvodem využití LIN sběrnice je hlavně nízká cena, potřeba jen jednoho vodiče a díky využívanému UART formátu dat i možnost jednoduché implementace na libovolném mikrokontroléru.

Charakteristické rysy standardu LIN lze shrnout do následujících bodů:

• Sériový přenos dat využívající formát UART/RS-232
• Jednovodičová sběrnice
• Komunikace typu master-slave, master řídí veškerou komunikaci na sběrnici
• Propojení až 17 jednotek (1x master, 16x slave)
• Rychlost komunikace 2400 až 19200 bit/s
• Volitelná délka datového rámce (2, 4 a 8 bajtů)
• Časová synchronizace bez stabilizované časové základny (mez krystalu nebo oscilátoru)
• Kontrolní součet dat a detekce chyb
• Detekce špatných uzlů

MCP201 - LIN Transceiver with Voltage Regulator

Integrovaný převodník MCP201 firmy Microchip poskytuje fyzické rozhraní mezi poloduplexní sběrnicí LIN a vstupy/výstupy mikrokontrolérů a mikroprocesorů. Konkrétně na pinu LIN poskytuje poloduplexní obousměrný přenos dat standardem LIN specifikace 1.3 a naopak na pinech TXD/RXD nabízí klasické TTL/CMOS logické rozhraní dle standardu UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmiter). Dále na pinu VREG poskytuje pro další obvody napájecí napětí 5 V/ 50 mA z napájecího 6 až 18 V. Chip také obsahuje tepelnou ochranu obvodu, která v případě překročení kritické úrovně vypne LIN vysílač a vnitřní napěťový 5 V stabilizátor.

Hlavní parametry obvodu:

• Napájení (pin VBAT): 6.0V až 18.0V (max. trvalé nedestruktivní 30 V)
• Spotřeba: max. 1 mA (max. 50 µA v Power-down módu)
• Přenosová rychlost: 1 až 20 kb/s
• Rozhraní sběrnice LIN: LIN Protocol Specifikace 1.3., rychlost přeběhu budiče volitelná pinem SLPS mezi typ. 2 a 4 V / µs, úrovně: do 0.2 VBAT (log. 0) a nad 0.8 VBAT (log. 1)
• Rozhraní sériové TX, RX: úrovně kompatibilní s 5V CMOS/TTL I/O terminály (TX: do 0.15 VREG log.0 a nad 2V log. 1, RX: do 0.2 VREG log.0 a nad 0.8 VREG log. 1)
• Zpoždění TX,RX <-> LIN: max. 2 µs
• Pracovní teplota: -40°C až +125°C, automatický teplotní shutdown
• Pouzdra: 8pin. PDIP, SOIC, DFN
• Další: tepelná a ESD ochrana, ochrana přepólování a krátkodobého přepětí

Katalogový list obvodu MCP201 (40 stran - 429kB)

MC33399 - LlN Physical Interface

Integrovaný převodník MC33399 z nabídky firmy Freescale poskytuje fyzické rozhraní mezi poloduplexní sběrnicí LIN specifikace 1.3 a sériovým přenosem dat kompatibilní s CMOS/TTL vstupy/výstupy mikrokontrolérů a mikroprocesorů. Široké rozpětí napájecího napětí obvodu a pracovní teploty je přizpůsobené právě automobilovým aplikacím. Navíc obvod poskytuje vstupy enable pro řízení sleep módu a wake vstup pro rychlé probuzení.

Hlavní parametry obvodu:

• Napájení (VNAP): 7.0V až 18.0V (max. 27 V)
• Spotřeba: max. 3 mA (max. 50 µA v sleep módu)
• Přenosová rychlost: 1 až 20 kb/s
• Rozhraní sběrnice LIN: LIN Protocol Specifikace 1.3., rychlost přeběhu budiče typ. 2 V / µs, úrovně: do 0.4 VNAP (log. 0) a nad 0.6 VNAP (log. 1)
• Rozhraní sériové TX, RX: úrovně kompatibilní s 5V CMOS/TTL I/O terminály (TX: do 1.5V log.0 a nad 3.5V log. 1, RX: 0 - 0.9 V log.0 a 3.75 - 5.25 V log. 1)
• Zpoždění TX,RX <-> LIN: max. 2 µs
• Pracovní teplota: -40°C až +125°C
• Pouzdra: 8pin. SOICN
• Další: nadproudová ochrana sběrnice, tepelná ochrana, detekce podpětí, sleep mód/probuzení, enable vstup

Katalogový list obvodu MC33399 (16 stran - 304kB)

MC33661 - LIN Enhanced Physical Interface with Selectable Slew Rate

Převodník Freescale MC33661 nabízí proti obvodu MC33399 rozšířené LIN rozhraní specifikace 2.0 optimalizované pro minimální elektromagnetické vyzařování. Toho je dosaženo použitím různé rychlosti přeběhu pro různé přenosové rychlosti. V tzv. fast módu pak může být prováděn přenos rychlosti přes 100 kb/s díky rychlosti přeběhu 15 V/µs. Dalším velkým rozdílem je podpora 5V i 3.3 V úrovně logických signálů na straně klasického sériového rozhraní kompatibilního s CMOS i TTL.

Hlavní parametry obvodu:

• Napájení (VNAP): 7.0V až 27.0V (max. 40 V)
• Spotřeba: max. 8 mA (typ. 8 µA, max. 200 µA v sleep módu)
• Přenosová rychlost: 1 až 20 kb/s (normal mód), 1 až 10 kb/s (slow mód - poloviční rychlost přeběhu SR), 100 kb/s (fast mód - vysoká rychlost přeběhu SR)
• Rozhraní sběrnice LIN: LIN Protocol Specifikace 2.0, nastavitelná SR pro optimalizaci vyzařování (max. ve fast módu 15 V/µs), úrovně: do 0.4 VNAP (log. 0) a nad 0.6 VNAP (log. 1)
• Rozhraní sériové TX, RX: kompatibilní s 5 a 3.3 V logikou CMOS/TTL (TX: do 1.2 V log.0 a nad 2.5 log.1, RX: 0 - 0.9 V log. 0 a 4.25 - 5.25 V log.1 (5 V logika) nebo 3.0 - 3.5 log.1 (3.3 V logika))
• Zpoždění TX,RX <-> LIN: max. 6 µs
• Pracovní teplota: -40°C až +125°C, automatický teplotní shutdown
• Pouzdra: 8pin. SOICN
• Další: nadproudová ochrana sběrnice, tepelná ochrana, detekce podpětí, sleep mód/probuzení, enable vstup

Katalogový list obvodu MC33661 (20 stran - 392kB)

TPIC1021 - LIN Physical Interface

Převodník TPIC1021 firmy Texas Instruments nabízí stejně jako obvod MC33661 rozšířené LIN rozhraní specifikace 2.0. Komunikační rychlost se může pohybovat mezi 2.4 až 20 kb/s. Sériové rozhraní na pinech TX a RX je kompatibilní s napěťovými TTL úrovněmi 5 i 3.3 V s tím, že RX výstup je typu otevřený kolektor a je ho nutné doplnit pull up rezistorem. Ten je ale často již součástí mikrokontrolérů. Právě jako LIN rozhraní pro mikrokontroléry byl tento obvod cíleně navržen.

Hlavní parametry obvodu:

• Napájení (VNAP, VSUP): 7.0V až 27.0V (max. přechodně 40 V)
• Spotřeba: max. 2.5 mA ( max. 100 µA v nízkopříkoném módu)
• Přenosová rychlost: 2.4 až 20 kb/s
• Rozhraní sběrnice LIN: LIN Protocol Specifikace 2.0, úrovně: do 0.4 VNAP (log. 0) a nad 0.6 VNAP (log. 1)
• Rozhraní sériové TX, RX: kompatibilní s 5 a 3.3 V logikou /TTL (TX: do 0.8 V log.0 a nad 2 log.1, RX: výstup s otevřený kolektorem (open drain))
• Zpoždění TX,RX <-> LIN: max. 6 µs
• Pracovní teplota: -40°C až +125°C, automatický teplotní shutdown
• Pouzdra: 8pin. SOIC
• Další: ESD ochrana až 12 kV na LIN pinu, tepelná ochrana, ochrana proti zkratu, sleep mód/probuzení, enable vstup

Katalogový list obvodu TPIC1021 (14 stran - 218kB)

Závěr

Myslím si, že LIN je velmi zajímavě řešená jednovodičová sběrnice, podporovaná mnoha výrobci. Stále její hlavní použítí je v automobilovém průmyslu, ale její vlastnosti jsou vhodné i pro použití jinde, například všude tam, kde je nutné zajistit co nejlevněji a nejjednodušeji přednos dat od inteligentních senzorů k nějakému řídícímu zařízení. Struktura i princip samotného přenosu je dostatečně průhledný a mimo uvedené převodníky i hardwarově podporovaný některými MCU (například MCU firmy Freescale). Pro bližší teoretický popis LIN komunikačního protokolu odkazuji na starší článek nazvaný "LIN - Local Interconnect Network" a zveřejněný na stránkách serveru automatizace.hw.cz.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky firmy Microchip - www.microchip.com
• Domovské stránky firmy Freescale - www.freescale.com
• Domovské stránky firmy Texas Instruments - www.ti.com
  
  
• Katalogový list obvodu MCP201 (40 stran - 429kB)
• Katalogový list obvodu MC33399 (16 stran - 304kB)
• Katalogový list obvodu MC33661 (20 stran - 392kB)
• Katalogový list obvodu TPIC1021 (14 stran - 218kB)
  
  
• Teoretický článek o sběrnici LIN na stránkách automatizace.hw.cz