LIN-Bus 1

Der LIN-Bus ist ein örtlich begrenzt verbindendes Netzwerk (Local Interconnect Network) mit einer Übertragungsrate von bis zu 20 KBit/s (Klasse A). Ein wichtiger Grund für seine Einführung war wohl die deutlich geringere zu erwartende Kostenbasis. Durch die enorme Verbreitung auch von Eindraht-CAN sind aber dessen Bauteile so günstig geworden, dass sich die Erwartung nicht ganz erfüllt hat.

Im Gegensatz zum CAN-Bus gilt der LIN-Bus als Sub-Bus und hat einen am CAN-Bus angeschlossenen Master und bis zu 16 mit deutlich weniger Aufgaben beauftragte Slaves (Untergeordnete). Daher auch die Hoffnung auf Verbilligung. Durch entsprechenden Aufwand bei der Synchronisation darf bei denen sogar der lokale Zeitgeber (Timer) fehlen, denn die wird durch den Bus über mehr als übliche Impulse genügend genau vorgegeben. Noch ein wichtiger Unterschied: Ein LIN-System arbeitet mit einem Spannungshub von ca. 12 Volt.

Es bleibt also der Merksatz bestehen: Mit größerer Geschwindigkeit sinkt der Spannungshub, mit geringerer steigt er, weil zum Erreichen eines größeren Spannungshubes mehr Zeit nötig ist. Die Spannungshöhe muss durch steile Flanken relativ schnell erreicht werden, damit der Lesende eine gesicherte Spannungshöhe vorfindet. Mit der Funktion eines Slaves können eventuell die Sensoren/Aktuatoren beaufschlagt werden, so dass man den LIN-Bus nicht immer als solchen wahrnimmt.

Die Erweiterung eines CAN-Busses durch LIN lässt sich nahtlos an unsere Betrachtung von möglichen Nachteilen des CAN-Busses anschließen. Im Grunde nimmt ein Teilnehmer Verbindungen zu mehreren Sensoren/Aktuatoren auf. Dadurch wird es nicht nur billiger, sondern auch der Bus entlastet. Eine gewisse örtliche Nähe aller Teilnehmer des LIN-Busses ist sinnvoll, aber nicht Bedingung.

Teile bisheriger Erklärungen wiederholen sich jetzt. Wieder ist der logische Zustand 1 rezessiv (diesmal 12-14 V) und der Zustand 0 dominant (0,7 - 1 V). Wie bei unserem als ersten besprochenen CAN-Bus kommt er mit einer Leitung (z.B. 0,35 mm²) und ohne Abschirmung aus. Ein erster Anwendungsbereich ist z.B. der Innenraum mit seiner Komfortelektronik.

Der Master hat die zusätzliche Funktion eines Gateways, weil er auch Teilnehmer am CAN-Bus ist. Er setzt Anforderungen des CAN-Busses auf den LIN-Bus um und umgekehrt. Der gesamte Datentransfer zwischen beiden Bussen und auch die Diagnose einzelner Slaves geht über ihn. Zusätzlich bestimmt er den Takt im LIN-Bus. Er ist der einzige im LIN-Bus, der Aktionen auslösen kann.

Der anhaltende rezessive Pegel deutet auf einen Bus in Ruhestellung hin. Botschaften werden also immer durch einen Wechsel vom rezessiven zum dominanten Signal eingeleitet. Dieses dauert 13 Bitzeiten und wird als Synchronisationspause bezeichnet. Nach einem rezessiven Bit beginnt die eigentliche Synchronisation (Synch Field) mit im Wechsel fünf Mal 0 und 1. Das Synchronisieren ist deutlich aufwändiger als beim CAN-Bus.

Damit wir uns richtig verstehen, die ganze Initiative des Sendens aus der Pause heraus liegt beim Master. Das ist immer so. Slaves können keine Botschaften auf den Bus bringen. Das einzige, was sie dürfen, ist antworten, wenn sie gefragt werden. Das erkennen sie am Header, der vom Master nach der Synchronisation gesendet wird. Der fordert damit einen ganz bestimmten Slave auf, das jetzt folgende Feld mit Daten zu füllen.

Etwas vereinfacht könnte man den LIN-Bus mit einem Fließband vergleichen. Je nach Bedarf werden (durch den Master) verschiedene leere Schachteln auf das Band gesetzt. Aufgabe der Mitarbeiter am Band (Slaves) ist es, bestimmte Schachteln mit ihren Produkten zu füllen und andere passieren zu lassen.

Soweit die Slave-Controller an Sensoren. Die haben im Prinzip nur Werte mitzuteilen. Handelt es sich um einen Slave-Controller an einem Aktuator, so erhält der Befehle vom Master, die dieser in den Datenblock geschrieben hat. Der Master sendet immer so, als ob das Fahrzeug voll ausgestattet wäre. Es können also während des Umlaufs ständig Datenblöcke leer bleiben, weil im Fahrzeug nur die Basisausstattung eingebaut ist.

Die eigentliche Information kann im Datenfeld immer nur in jeweils 8 Bits gespeichert werden. Davor wird ein dominantes Startbit und dahinter ein rezessives Stoppbit gesendet. Auch hier also wieder verstärkte Bemühungen zur Aufrechterhaltung der Synchronisation wegen fehlender Timer. Insgesamt sind also 8 * 10 Bit im Datenfeld möglich.

Die enge Beschränkung der Slaves-Rechte ist auch darin begründet, dass diese von außen zugänglich angebracht werden und auch mit der Außenwelt kommunizieren können, z.B. mit dem Öffner für das Garagentor. Da sie durch Eigenaktivität nicht ins System gelangen können, ist hier eine Lücke z.B. im Diebstahlschutz durch entsprechende Software ausgeschlossen.

Die Fehlertoleranz ist durch großen Spannungshub relativ groß. Wenn wir von 12 V Batteriespannung ausgehen, weil der LIN-Bus natürlich auch ohne laufenden Motor funktionieren muss, geht der indifferente Bereich beim Senden von 2,4 V bis 9,6 V (je 20 Prozent - Bild links) und beim Empfangen sogar von 4,8 V bis 7,2 V (je 40 Prozent - Bild rechts). Gesendet wird also in einem deutlich engeren Toleranzbereich als Empfangen.

Das System erlaubt es, weitere Slaves ohne Änderungen an Hard- oder Software der anderen hinzuzufügen. Statt 16 möglichen bleibt deren Anzahl meist mit bis zu 12 durch nur 64 mögliche Botschaften begrenzt. Wie beim CAN-Bus ist der jeweilige Identifier also von den Botschaften bestimmt. Dadurch können auch mehrere Slaves gleichzeitig angesprochen sein oder untereinander nur Botschaften austauschen, natürlich immer unter der Aufsicht des Masters.