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Bus Lin: piccole problematiche e nuove specifiche tecniche

I bus lin in automobile: problemi e nuove specifiche tecniche

Come è noto, lo standard Lin (Local Interconnect Network) è una soluzione molto apprezzata per realizzare reti intraveicolari a basso costo, in particolare nei sistemi comfort come il climatizzatore, la chiusura centralizzata, la regolazione degli specchi retrovisori, ecc... L'architettura semplice e la velocità di trasmissione relativamente bassa del bus fa sì che le funzioni Lin possano essere integrate nella maggior parte dei moduli auto con ingombri e costi limitati.

Alcuni problemi relativi all’indirizzamento dei nodi

Questa semplicità di architettura presenta però ai progettisti tutta una serie di problemi, soprattutto in termini di indirizzamento dei nodi e di rivelazione degli errori. Ogni nodo possiede un indirizzo univoco, assegnato all'accensione o al reset, prima dell'inizio della trasmissione in modalità normale. L'assegnazione avviene in uno di questi due modi: tramite cablaggio, programmazione singola dei bit Otp (One-Time Programming), connettori speciali o configurazione di interruttori Dip negli slave; oppure tramite un processo di autoindirizzamento noto come Snpd (Slave Node Position Detection, rilevamento posizione nodo slave), in cui il master assegna gli indirizzi dei nodi all'accensione. “Programmazione cablata o manuale” indica che la configurazione di un sistema o la sostituzione di un nodo difettoso richiedono un intervento manuale o si affidano alla disponibilità di un gruppo di nodi con diversi indirizzi Lin.

“Autoindirizzamento”, al contrario, significa che moduli funzionalmente identici possono essere collegati alla rete Lin senza la necessità di distinguere i singoli indirizzi. Il processo assegna indirizzi ai singoli nodi sulla base della loro posizione nel bus.

La rilevazione automatica della posizione dei nodi è pertanto parte integrante ell'autoindirizzamento e i due termini - “rilevamento della posizione dei nodi” e “autoindirizzamento” - sono a volte intercambiabili. Nel collegamento And cablato utilizzato dal sistema Lin di base, nessuno dei nodi ha la possibilità di determinare la propria posizione nel bus rispetto agli altri nodi. I collegamenti nel bus sono elettricamente equivalenti. Per abilitare il rilevamento della posizione dei nodi e, con questa, l'autoindirizzamento, occorre effettuare delle operazioni aggiuntive che consentano a ciascun nodo di determinare la propria posizione nel bus.

Un metodo per ottenere questo consiste nell'aprire la linea Lin in corrispondenza di ciascun nodo così che il livello fisico possa distinguere elettricamente le due porzioni del bus che si staccano dal nodo. Ogni nodo possiede due collegamenti Lin e i nodi sono collegati con uno schema di tipo “daisy chain”. Ciascun nodo slave contiene un sensore resistivo (tipicamente da 1 W) e un generatore di corrente (tipicamente da 2 mA): lo slave più lontano dal master, avendo un unico collegamento al bus (non esiste alcun nodo “a valle”), non vede alcuna corrente aggiuntiva e quindi può essere identificato e gli può essere assegnato un indirizzo dal master. Non appena lo slave ha un indirizzo, smette di prendere parte al processo di rilevamento della posizione, disabilitando il proprio generatore di corrente. Lo slave “successivo” sulla linea diventa quindi l“ultimo” della catena. Il processo continua finché ogni slave non ha il suo indirizzo. Una delle difficoltà di questa tecnica è che richiede misure di corrente molto precise in un ambiente, quello dell'autoveicolo, tipicamente soggetto a interferenze elettromagnetiche e ad altri disturbi di tipo elettrico. Il processo può essere piuttosto lungo, dal momento che i disturbi conducono a errori nel rilevamento della posizione, e richiede una topologia fissa in cui i nodi master e slave sono tra di loro collegati tramite un singolo bus lineare non ramificato, con il master collocato a un'estremità. Infine, in caso di guasto il sistema non riesce a dare informazioni sulla posizione del nodo di guasto.

La versatilità del progetto

L'impiego del metodo di collegamento a doppio ripetitore supera molti dei limiti del sistema Lin di base. In particolare, consente al master di localizzare un nodo slave difettoso dal momento che il master riceve un feedback immediato sull'avvenuta assegnazione dell'indirizzo. In aggiunta, la rilevazione della posizione del nodo si basa sullo scambio di messaggi ai normali livelli di segnale, il che significa che la robustezza del processo di autoindirizzamento è la stessa che si ha in una trasmissione effettuata in modalità normale. Un altro vantaggio di questa tecnica è la semplicità del progetto - il ricetrasmettitore Lin di base è l'unico dispositivo ad essere utilizzato due volte nello stesso nodo e il collegamento è puramente digitale. Al contrario, l'approccio tramite misura della corrente richiede il progetto di un circuito di misura della tensione relativamente preciso e in grado di operare in condizioni difficili.

Un nodo dual-Lin è quindi più facile e più veloce da progettare e pertanto riduce i costi di sviluppo e i rischi ad esso collegati. Inoltre, è possibile sviluppare altre topologie, differenti da quella a singolo bus lineare con il nodo master a un'estremità. È possibile realizzare, ad esempio, una topologia ad albero, collegando ciascun nodo dual-Lin a due dei “punti di ramificazione” della struttura ad albero. Il rilevamento della corretta posizione del nodo è possibile poiché il processo di autoindirizzamento riesce sempre a determinare a quale ramo il nodo è collegato. Con lo stesso token, è inoltre possibile realizzare altre topologie più complesse come anelli e anelli annidati. Il metodo di rilevamento della posizione con i nodi dual-Lin è pienamente compatibile con la specifica Lin e, in aggiunta a questo, consente di realizzare una topologia mista in cui vengono utilizzati sia i normali nodi Lin che i nodi dual-Lin - questo è anche il caso di molte topologie non lineari.

 

 

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