自動車LINバス信号の測定と波形解析－オシロスコープ

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自動車のネットワーク通信には、CANの通信方式のほかに、もう一つ低コストな通信方式であるLINシステムがあります。その英語名は「Local Interconnect Network」で、LINバスはUART/SCI（ユニバーサル非同期受信送信機／シリアルインターフェース）に基づくシリアル通信プロトコルであり、主にスマートセンサーやアクチュエータのシリアル通信に使用されます。車内の各LINバスシステム間のデータ交換は、制御ユニットがCANデータバスを通じて行います。 LINの特徴は、マスター/スレーブ制御システムとして使用されることであり、1つのマスターシステムは最大16個のサブシステムを持つことができ、サブシステムはマスターシステムとの通信機能のみを有し、各サブシステム同士は通信できず、またLINネットワーク外のシステムモジュールとも通信することはできない。LINは一般的にドア制御システムに使用され、例えばフォード・モンデオ・ザウルスやクルーズのドア用電動ガラス制御システムではLINが採用されています。 ここでは、アウディ車のLINバス制御式ワイパーモーターを例に取り上げます。 BNCからバナナプラグに変換されたケーブルをオシロスコープのチャンネル1に接続してください。赤いバナナの先端に針を取り付け、車両のプラグ内にあるLINバスのデータ端子に挿入します。バナナヘッドの黒いコネクタにクロコダイルクリップを接続し、バッテリーの負極または良好なシャーシグラウンドに接続します。 LINバスの一般的な最大値は12V前後であるため、オシロスコープの垂直分解能は2V/divに設定し、タイムベースは500μs前後に設定することができます。次にオシロスコープのデコードメニューを開き、LINバスの設定を行い、測定対象の信号に合ったボーレートを選択します。バスのしきい値レベルを波形表示範囲に調整すれば、デコードされたデータが見えます。トリガー方式をバスデコードトリガーに変更し、適切なフレームIDを設定して波形を安定させることができます。 下図がアウディ車のワイパーモーターのLINバス制御信号です。 LINバスの波形は方形波で、シリアルデータストリーム内のバイナリ状態を表しています。観察される波形には、明らかな変形やノイズのスパイクはないはずです。データパケットをデコードし、バスの動作時のリアルタイムデータ内容を16進数で表示する。“「フレームID」は黄色で表示され、上の図では23です。「データ」は白色で、「チェックサム」は緑色で表示されます。チェックサムに誤りがある場合は、赤色の「E」で表示されます。 LINデータバスに情報が送信されない場合（バスが空いている場合）や、LINデータバスに送信されるのがレジスティブビットの場合、LINバス信号の最大値がレジスティブレベルとなります。優性ビットを伝送するとき、送信制御ユニット内のトランシーバーがLINデータバスをグラウンドに接続します。LINバス信号上の最小値、すなわちドミナントレベルとして現れる。 LINバスの情報フォーマットは、開始メッセージ（情報ヘッダー）と応答（レスポンス/情報内容）の2つの部分で構成されています。開始メッセージ（情報ヘッダー）はLINマスターコントロールユニットによって定期的に送信され、同期停止領域、同期区分領域、同期領域、識別領域で構成される；応答（返信/情報内容）は、LINマスタコントロールユニットまたはスレーブコントロールユニットから送信される。