بررسی فریم‌ها، شناسه‌ها و چک‌سام پروتکل LIN - قسمت دوم آموزش LIN

بخش Break

 فیلد Break  نقش شروع سیگنال فریم را بازی کرده و در نتیجه به همه Slave­ها اعلان شروع یک فریم جدید را اطلاع می­دهد. Slave­ها به محض دریافت این بخش خود را آماده دریافت یک پیام می­کنند. Break همیشه توسط Master تولید شده و باید مدت زمان آن حداقل به اندازه 13 بیت غالب باشد. در بسیار از موارد در عمل طول آن 18 بیت در نظر گرفته می­شود. بعد از Break نوبت به Delimiter است. طول این بخش یک یا دو بیت با مقدار یک منطقی است. این بیت برای این استفاده می­شود که Slave­های دارای نرخ انتقال متفاوت بخش Break را به عنوان یک بایت داده استاندارد با همه مقادیر صفر تشخیص ندهند.

فیلد همگام سازی

هدف بایت Sync تعیین نرخ انتقال داده است که Master از آن برای ارسال داده استفاده می­کند. برای محاسبه نرخ انتقال کافی است که Slave فاصله زمانی بین دو لبه پایین رونده (بالارونده) را محاسبه کند. به این منظور از بایت 0x55 که بیشترین لبه (بالارونده و پایین رونده) را دارد استفاده می­شود.

وقتی توالی فیلد شکست/همگام‌سازی اتفاق می‌افتد، انتقال در حال انجام باید لغو شود و پردازش فریم جدید شروع شود.

فیلد شناسه محافظت شده (PID)

شناسه محافظت شده از دو زیر بخش شناسه فریم (بیت­های 0 تا 5) و زیر بخش بیت­های توازن (بیت­های 6 و 7) تشکیل شده است. شناسه 6 بیتی حاوی اطلاعاتی مربوط به فرستنده و گیرنده و تعداد بایت هایی است که انتظار می­رود در پاسخ دریافت شود. مقدار شناسه عددی بین 0 تا 63 است. اگر شناسه از 0 – 31 باشد آنگاه 2 بایت داده، از 32 – 47 آنگاه 4 بایت داده و از 48 – 63 آنگاه 8 بایت داده در پاسخ وجود خواهد داشت. Slave­­ها بعد از دریافت شناسه ابتدا با استفاده از بیت­های توازن آنرا اعتبار سنجی می­کنند و سپس به سه صورت عمل می­کنند: 1- به آن پاسخ ­می­دهند 2- به داده­های ارسالی سایر گره­ها گوش می­دهد و 3 – بقیه داده­های ارسالی را نادیده می­گیرد.

جدول 2 – محدوده شناسه پروتکل LIN با طول فریم .

شناسه فریم

شناسه­های فریم به سه دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

1. مقادیر از 0 تا 59 (0x3B) برای سیگنال­ها استفاده می شود.
2. مقادیر 60 (0x3C) و 61 (0x3D) برای داده­های خطایابی و پیکربندی استفاده می شود.
3. مقادیر 62 (0x3E) و 63 (0x3F) برای توسعه پروتکل در آینده رزرو شده‌اند.

چکسام

پروتکل LIN  از روش­های بررسی خطا (مانند CRC در پروتکل CAN) برای اعتبارسنجی داده­های ارسالی استفاده می کند. روش اعتبار سنجی داده در LIN براساس بیت توازن است. دو بیت توازن به صورت روابط زیر محاسبه می­شوند :

• P0 = ID0 ⊕ ID1 ⊕ ID2 ⊕ ID4
• P1 = ! (ID1 ⊕ ID3 ⊕ ID4 ⊕ ID5)

فواصل زمانی

فاصله زمانی میان هر بایت داده

Inter Byte Space این بخش اختیای است. در صورتی که فعال باشد، همه گره­های LIN باید آنرا در نظر بگیرند. یک فاصله بین بایتی بین فیلد BREAK و SYNC ، یکی بین فیلد SYNC و IDENTIFIER، یکی بین payload و Checksum و یکی بین هر بایت داده در payload وجود دارد.

فاصله زمانی میان درخواست­ها

مدت زمانیکه طول می­کشد که Slave پاسخ پیام Master را ارسال کند. هنگامی که یک قاب LIN خاص به طور کامل، Header + Response، توسط LIN MASTER ارسال می شود، LIN MASTER از زمان کامل RESPONSE SPACE TIME برای محاسبه زمان ارسال پاسخ پس از ارسال هدر استفاده می کند. اگر قسمت پاسخ قاب LIN از یک SLAVE NODE از لحاظ فیزیکی متفاوت باشد، آنگاه هر گره (master & slave) از 50٪ از زمان پاسخ در محاسبات زمان وقفه خود برای تاخیر استفاده می کند.

فیلد پاسخ Slave LIN

پیام پاسخی که توسط یکی از Slave ارسال می شود به دو بخش داده و چکسام تقسیم می شود .

فیلد داده Slave LIN

Slave پاسخ دهنده صفر تا هشت بایت داده را ارسال می­کند. تعداد بایت­های داده توسط Master تعیین می­شود.

LIN Checksum

LIN برای اعتبارسنجی داده از چک سام استفاده می­کند. چکسام مورد استفاده در پروتکل LIN یک بایت طول دارد و دارای دو نسخه متفاوت است:نسخه کلاسیک (برای  1.0 تا 1.3 و نسخه افزایش یافته ( نسخه 2.1 به بعد). در نسخه کلاسیک چکسام مجموع فقط بایت‌های داده است در حالی که نسخه افزایش یافته به بعد در چکسام شناسه را نیز لحاظ می­کنند. مدل چکسام استفاده شده توسط طراح برنامه برای محصول خود از پیش تعریف شده است.  یکی از مزایای LIN این است که در باس LIN V2.1 می­توان پیام هایLIN V1.3 را نیز تبادل کرد. این موجب سازگاری با ECU های قدیمی تر می­شود. شناسه‌های پیام 60 (0x3C) و 61 (0x3D) برای استفاده از چکسام کلاسیک طبق LIN 1.3 رزرو شده‌اند. هر دو LIN 2.0  و LIN 1.3 می‌توانند در یک شبکه وجود داشته باشند، اما ویژگی‌های جدید مانند چک‌سام بهبود یافته و تشخیص خودکار نرخ داده باید در شناسه پیام 61 و 60 نباید مورد استفاده قرار گیرند.

چگونه می توان CheckSum را در پروتکل LIN محاسبه کرد؟

مشخصات LIN v-2.0 فرآیند محاسبه چک‌سوم را به عنوان جمع تمام مقادیر و تفریق 255 در هر زمانی که مجموع بزرگتر یا مساوی 256 باشد (برخلاف modulo-255 یا modulo-256) تعریف می‌کند. طبق مشخصات LIN 2.0، چک‌سوم کلاسیک برای استفاده با گره‌های برده LIN 1.3 و جمع کنترل پیشرفته برای استفاده با گره‌های برده LIN 2.0 است. همچنین مشخص می‌کند که شناسه‌های 60 تا 63 همیشه باید از یک چک‌سوم کلاسیک استفاده کنند.

تفاوت بین Classic و Enhanced LIN CheckSum چیست؟

نقاط زیر از LIN قدیمی نسخه 1.3 به LIN پیشرفته 2.1 تغییر یافته است:

1. سیگنال های آرایه بایت پشتیبانی می شوند، بنابراین اندازه سیگنال تا هشت بایت را امکان پذیر می کند.
2. برای عملکرد بهتر، گروه‌های سیگنال با آرایه‌های بایتی حذف می‌شوند.
3. تشخیص خودکار نرخ بیت در مشخصات LIN 2.1 گنجانده شده است.
4. جمع کنترلی پیشرفته شامل یک شناسه محافظت شده به عنوان بهبودی برای چک جمع کلاسیک LIN 1.3.
5. در LIN v2.1 فریم های اسپورادیک تعریف شده است.
6. زمان‌بندی مدیریت شبکه بر حسب ثانیه تعریف می‌شود، نه در زمان بیت برای رابط کاربری انعطاف‌پذیر.
7. مدیریت وضعیت شبکه LIN ساده شده و گزارش به شبکه و برنامه استاندارد شده است.
8. دستورات اجباری پیکربندی گره به همراه برخی از دستورات اختیاری اضافه می شوند.
9. ویژگی های Diagnostics برای تشخیص خطای ECU اضافه شده است.
10. شناسه محصول LIN برای هر گره استاندارد شده است تا به راحتی در یک شبکه LIN پیاده سازی و ارتباط برقرار کند.
11. API برای گره های مبتنی بر میکروکنترلر برنامه ریزی شده در C اجباری شده است.
12. API تغییر می کند تا تغییرات را منعکس کند. آرایه بایت، رفتن به خواب، بیدار شدن، و خواندن وضعیت.
13. یک API تشخیصی اضافه شده است.
14. مشخصات زبان قابلیت گره اضافه شده است.
15. مشخصات زبان پیکربندی به‌روزرسانی می‌شود تا تغییرات ایجاد شده را منعکس کند. ویژگی‌های گره، ترکیب گره، آرایه‌های بایت، فریم‌های پراکنده و پیکربندی اضافه می‌شوند.