知っておきたいLINの基礎知識 その2：車載ネットワーク「LIN」入門（2）（3/3 ページ）

前回に引き続き、LINの基礎知識を解説。今回は「LINフレームの構造」「ネットワークマネジメント」「LIN記述ファイル」について詳しく見ていこう

[倉田正人（ベクター・ジャパン），MONOist]

2.ネットワークマネジメント

ウェイクアップシグナルフレーム／スリープモードフレーム

　連載第1回の適用分野で説明したとおり、LINは主に快適装備品などに使用されるため、車両の状態によって通信を必要としない場合があります。例えば、キーレスエントリーでドアを施錠した場合、リモコンからのドアロック要求を受光するセンサECUは、次の開錠命令を受けるまでLIN通信は不要です。

　この“通信が不要な状態”となったときに「省電力モード（ウェイクアップ/スリープモード）」に切り替えることで、LINノードの消費電力を抑えることができます。

　この省電力モードの切り替えを行うのが、ネットワークマネジメントです。

図10　ネットワークマネジメント（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）
※「動作中」にバスアイドル時間が4〜10秒（LIN1.xでは2万5000ビット）、または「スリープモード」フレーム送受信で「スタンバイ（スリープ）」状態に移行。スリープ中に「ウェイクアップシグナル」フレーム送受信で「初期化」状態に移行。「初期化」状態は100ms以内に動作中に移行

• スリープモードフレーム（Go-to-Sleepコマンド）
  　スリープモードフレームとは、マスタータスク（マスターノード）がスレーブノードにスリープモードへの移行を要求するコマンドです。マスターノードは、マスターリクエストフレーム（フレームID 60）のデータバイトの1バイト目に0x00、2〜8バイトに0xFFを格納して送信します（LIN1.xでは、2〜8バイトに0xFFを格納することは規定されていません）。このフレームを検知したスレーブノードは、通信を停止（スリープモードに移行）します（図11）。

図11　スリープモードフレーム（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）
※スリープモードフレームはマスタータスク（マスタノード）のみ送信可能

• ウェイクアップシグナルフレーム
  　ウェイクアップシグナルフレームとは、スレーブタスク（マスターノードまたはスレーブノード）が各ノードにウェイクアップモード（初期化／動作中）への移行を要求するシグナルです。ウェイクアップシグナルは、ショートドミナントバスレベルです。ドミナント状態は、0.25〜5msで0xF0バイト（LIN1.xでは、0x80バイト）となります（図12）。
  
  　マスターノードの場合は、Breakフィールドの送信でもウェイクアップモードへの移行を要求できます。

図12　ウェイクアップシグナルフレーム（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）※ウェイクアップシグナルフレームは、スレーブタスク（マスターノードまたはスレーブノード）から送信可能

ウェイクアップシグナルのタイミング

　ウェイクアップシグナルを送信してもスケジューリングが開始されない（Breakが検出されない）場合、スレーブタスクはウェイクアップ要求を繰り返すことができます。ウェイクアップシグナルの間隔（リセッシブ状態）は、150〜250ms（LIN1.xでは、最大128ビット）です。ウェイクアップシグナルが合計3回送信されてもスケジューリングが開始されない場合、1.5秒（LIN1.xでは、1万5000ビット）以上の休止状態の後に、4回目のウェイクアップシグナル送信が可能になります（図13）。

図13　ウェイクアップシグナルのタイミング（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）
※3回目のウェイクアップ送信後もスリープ状態が継続している場合、その後の処理はアプリケーションに依存

　ネットワークマネジメントのタイミングパラメーターは、LINプロトコルバージョンによって異なります。LINプロトコルバージョンごとのタイミングパラメーターをまとめると以下になります（表1）。

表1　LINプロトコルバージョンごとのタイミングパラメーター

　LIN1.xでは、タイミングパラメーターはビット時間（TBit）で定義されています。つまり、LIN1.xでは、通信速度によってタイミングパラメーターが異なります（表2）。

表2　LIN1.xは通信速度によりタイミングパラメーターが異なる

3.LIN記述ファイル（LDF）

　LIN記述ファイルは、LINネットワークを定義する標準形式で、LINの仕様書に規定されています。LIN記述ファイルには通信速度、ノード、フレーム、シグナル、通信スケジュールなどのLIN通信に必要な情報を定義します。

　LIN記述ファイルのフォーマットは、テキストベースとなっておりLINの通信規格と同様、非常に簡易的です。

図14　LIN記述ファイルの例（※画像提供：ベクター・ジャパン）
※ほかに、イベントトリガーフレームやコリジョンリゾルビングスケジュールテーブルなどの定義がある

　LIN記述ファイルは、各開発工程間や自動車メーカーとサプライヤ間の共通インターフェイスとして機能し、非互換性などの問題を軽減できます。またシステムジェネレータによるLIN通信ドライバの生成、解析・シミュレーションツールの設定に使用します。解析・シミュレーションツールでは、スケジュールに従ったヘッダー送信、スケジュールテーブルの切り替え、シグナル単位での解析や値の変更などが簡単に行えます（図15）。このように、LIN記述ファイルを使用することで効率的な開発が可能となります。

図15　LIN記述ファイルによる効率的な開発（※ベクター・ジャパンの資料を基に作成）

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　今回は、LINフレームの構造、ネットワークマネジメント、LIN記述ファイルについて説明しました。LINフレームの各フィールドの役割やLINフレームタイプの違い、LIN記述ファイル使用のメリットなど理解いただけましたでしょうか。

　さて次回は、「ステータスマネジメント」「ノードコンフィグレーションと識別」など、LIN2.0、2.1で追加された仕様について解説します。ご期待ください！ （次回に続く）

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【 筆者紹介 】

倉田 正人（くらた まさと） ベクター・ジャパン株式会社 開発ツール部

ベクター・ジャパンの開発ツール部にて、CAN、LIN、FlexRayなどの車載ネットワークに対応した開発ツールやハードウェア・インターフェイスの提供、サポート業務に従事している。

・ベクター・ジャパン
http://www.vector-japan.co.jp/

・ベクターLINソリューション
http://www.vector-japan.co.jp/vj_lin_solutions_jp.html