자동차 통신 방식 LIN의 원리와 통신 방식

LIN통신 IC

LIN이란? LIN은 주로 ECU와 능동센서 및 능동 액추에이터 간의 데이터 전송에 사용된다. LIN은 간단하며, 느린 12V, 단선 버스이다. LIN은 마스터-슬레이브(master-slave) 원리에 따라 작동한다. 신호형태 및 프로토콜(＝디지털 정보의 형식)은 표준화되어 있다. 기본적으로 1 wire로 구성되어 있는 통신 방식으로 가장 저가의 자동차 통신 방식이라고 할 수 있다.

1) LIN 네트워크 구성

Network Topo;ogy는 Master Node와 Slave Node가 최대 15개까지 붙는 버스형이다(LIN에서는 노드를 태스크라고 부른다). 통신의 시작은 항상 마스터로부터 이루어진다. 즉, 마스터가 버스를 통해서 메시지를 전송하면, 슬레이브가 답변을 하는 구조이다. 통신의 시작은 항상 마스터가 담당하기 때문에, 일반적으로 버스형 네트워크 토폴로지에서 발생할 수 있는 메시지의 충돌 현상은 없다. 즉, CAN 버스에서처럼 메시지 ID를 통한  arbitration같은 절차가 필요 없다. 이처럼, 여러 가지 측면에서 LIN은 I2C와 유사하다. 한편, 마스터 노드는 CAN 버스에도 연결이 되어서 LIN과 CAN을 연결해 주는 게이트웨이 역할을 담당하기도 한다. 가장 저렴한 통신 구성을 갖는다.

LIN 네트워크

2) 버전과 데이터 전송 속도

2002년에 버전 1.3으로 발표된 이후, 2003년에 버전 2.0이 나오면서, LIN의 데이터 전송 속도는 최대 19.2kb/s로 규정되었다. 2010년에 발표된 2.2a에서는 20kb/s로 변경되었다. 데이터 전송 길이는 40 미터이다. 


3) 데이터 전송

LIN에서의 통신의 단위는 프레임이다. 프레임은 마스터 태스크가 전송하는 헤더와 슬레이브 태스크가 전송하는 응답(response)로 구성된다. 

마스터 태스크가 전송하는 헤더는 브레이크(break)라고 하는, 한 개의 시작 비트와 여러 개의 도미넌트(dominant)비트로 구성된 신호 비트열로 시작이 된다. 규격에서는 최소 11개의 비트를 사용할 것을 정하고 있는데, 오늘날에는 일반적으로 13개의 비트를 사용한다. 이것은 프레임의 시작을 버스의 모든 노드에 알리는 역할을 한다.

두 번째 필드는 마스터 태스크가 전송하는 동기 필드이다. 동기는 문자 x55로 정의된다. 동기 필드가 있으면 자동 보드 속도 감지를 수행하는 슬레이브 디바이스가 보드 속도의 주기를 측정할 수 있으며 버스와 동기화하기 위해 내부 보드 속도를 조정한다.

세 번째 필드는 마스터 태스크가 전송하는 ID 필드이다. 본 필드는 네트워크에서 각 메시지에 대한 식별을 제공하며 궁극적으로 네트워크에서 어떤 노드가 수신하고 전송에 응답하는지 결정한다. LIN 버스는 총 64개의 ID를 제공한다. ID 0 ~ 59는 신호 운반 (데이터) 프레임에 사용되며, 60, 61은 진단 데이터를 운반하는 데 사용되며, 62는 사용자 정의된 확장을 위해 확보되었으며, 63은 향후 프로토콜 향상을 위해 확보되었다.

네 번째 필드는 슬레이브 태스크가 전송하는 데이터 바이트 필드이다. 데이터의 길이는 최대 8바이트까지 가능하다.

다섯째 필드는 슬레이브 태스크가 전송하는 체크섬 필드이다. LIN 버스는 8-비트 체크섬 필드 값을 계산하기 위해 2개 체크섬 알고리즘 중 하나를 사용하는데, 한 가지 방법은 데이터 바이트를 합하여 계산되는 것이고, 또 다른 방법은 데이터 바이트와 보호된 ID를 합하여 계산된다. 

LIN의 프레임 구조

4) 데이터 포맷

LIN은 패킷 형태의 데이터 전송이 아니므로 별도의 데이터 포맷은 없다. 다만, 마스터와 슬레이브가 주고 받는 헤더와 데이터가 개별 통신 프레임을 형성한다.