Das Local Interconnect Network

Die Spezifikation der Kommunikation

Wenn von LIN die Rede ist, dann geht es um das „Local Interconnect Network“, bei welchem es sich um ein System zur seriellen Kommunikation handelt. Im Grunde kann dieses Netzwerk auch als Feldbus bezeichnet werden, da es sich hierbei um einen One-Wire Bus handelt, also so einen Bus, der nur über einen einzigen Draht läuft. Die Entwicklung von LIN diente einer Kommunikation innerhalb von Kraftfahrzeugen, deren Kosten gesenkt werden sollte. Die Übertragung der Daten geschieht dabei zwischen den Sensoren und Aktoren. Mittlerweile hat sich das Local Interconnect Network zu einem De-facto-Standard etabliert und gilt somit als gemeinhin anerkannt. Hauptsächlich wird dieser Feldbus in den Bereichen des Kraftfahrzeugs eingesetzt, bei denen die Bandbreite oder Vielfältigkeit der Funktionen des CAN-Busses nicht benötigt werden und die Nutzung eben dieser demnach nur unnötig Kapazität verbrauchen würde.

Die Spezifikation vom Local Interconnect Network

Da es sich bei diesem Netzwerk um einen Standard handelt, gibt es auch ein einheitliches Format, welches zur Beschreibung des gesamten Systems dient und auch die Schnittstelle zwischen dem Netzwerk und der Applikation umfasst. Dieses Format wird als das LIN-Protokoll bezeichnet. Protokolle dienen bei der Übertragung von Daten zur Strukturierung des gesamten Vorgangs, sie sind ein wesentlicher Baustein innerhalb der Netzwerkarchitektur. Das Local Interconnect Network setzt sich aus zwei wesentlichen Komponenten zusammen:

  • dem Master und
  • mehreren Slaves

Somit handelt es sich, wie bei Ein-Draht-Bussen üblich, um ein One-Master/Multi-Slaves System.

Der Master beinhaltet dabei alle Kenntnisse über die zeitliche Reihenfolge der zu übertragenden Daten, also wann welcher Datenblock gesendet werden soll. Die Übertragung dieser Dateien erfolgt jedoch durch die Slaves, sobald der Master hierfür die entsprechende Initialisierung vorgenommen hat. Die Aufforderung zur Datenübertragung innerhalb vom Local Interconnect Network geschieht dabei durch das Versenden eines Headers, da dieser mit einer bestimmten Nachrichtenadresse versehen ist. So weiß der Slave, um welche erforderlichen Daten es sich handelt, die dann in Form von Bytes auf den Bus gelegt und an den Master zurückgesendet werden.

Der Aufbau einer Local Interconnect Network Botschaft

Wenn eine Botschaft von dem Master an einen adressierten Slave versendet wird, dann besteht diese stets aus einem Header und den Daten. Pro Botschaft, die jedem Slave zum Empfang zur Verfügung stehen kann, ist es jedoch maximal möglich, acht Nutzbytes zu übertragen. Welcher Slave letztlich die Botschaft zugewiesen bekommt, hängt vom empfängerselektiven System ab. Denn nur die Steuergeräte treffen mittels eines Akzeptanzfilters oder Nachrichtenfilters die Entscheidung darüber, ob die Nachricht nur von einem oder von mehreren bis hin zu allen Steuergeräten weiterverarbeitet wird. Um jedoch eine Kollision und weitere Störungen der Kommunikation zu unterbinden, sind beim Local Interconnect Network verschiedene Vorschriften festgelegt und diverse Möglichkeiten vorhanden:

  • Es können niemals zwei Botschaften gleichzeitig übertragen werden.
  • Alle Botschaften werden innerhalb eines Zyklus übermittelt.
  • Die zeitliche Reihenfolge der Versendung der Botschaften erfolgt nach den Vorgaben in einem Schedule.
  • Mehrere Slaves können auf einen Identifier nur gleichzeitig antworten, wenn neue Daten übermittelt werden sollen, da hierdurch die Buslast reduziert werden kann.
  • Wenn eine mögliche Kollision auffällt, werden entsprechende Abfrageframes gesendet, deren Beantwortung stets nur durch einen Slave erfolgen kann.

Der Ablauf einer Kommunikation Schritt für Schritt

Um eine Datenübertragung zu erhalten, die als vollständig durchlaufen gilt, müssen bei der Kommunikation mittels des Local Interconnect Network Standards fünf Schritte absolviert werden, bei der der Master-Task im Header und der Slave-Task zum Einsatz

  • Break – dies ist der Anfangspunkt jedes Frames. Die Unterbrechung besteht aus dreizehn nominalen und dominanten Bits und einem Begrenzungszeichen, dem Delimiter. Am Ende des Frames steht ein nominales rezessives Bit. Durch diesen Schritt wird jeder Knoten, der an den Bus gekoppelt ist, über den Beginn des Frames informiert.
  • Sync – hierbei handelt es sich um das Synchronisationsfeld im Local Interconnect Network, welches denjenigen Slave-Geräten, die eine automatische Baudratenerkennung durchlaufen, das Messen von der Baudratenperiode ermöglicht und zudem noch die Option einer Synchronisation zwischen der internen Baudrate und dem Bus gibt.
  • ID – hierbei handelt es sich um das letzte vom Master-Task übertragende Feld. Es dient der Identifizierung der Nachrichten und der Festlegung, von welchen Knoten welche Übertragung empfangen und beantwortet wird.
  • Daten-Bytes – diesen Schritt der Kommunikation übernimmt der Slave-Task vom Local Interconnect Network. Hierbei erfolgt die Übertragung des gesamten Feldes innerhalb einer Antwort. Ein Feld kann dabei nur einen Bit oder maximal acht Bits enthalten.
  • Quersumme – auch dieses Feld wird durch den Slave-Task in einer Antwort übertragen. Um den Wert eines solchen Quersummenfeldes zu berechnen, benutzt das Local Interconnect Network zwei Versionen eines Algorithmus, bei dem entweder die klassische Quersumme oder die erweiterte Quersumme herauskommt.