Азбука диагноста. Шина K-line. Обучение диагностике систем VAG.
Каждый начинающий диагност должен знать что-такое шина K-Line и сегодня, наверное, никого уже не удивить утверждением, что диагностика систем автомобиля производства примерно до 2007 года происходит по K-Line. Все слышали, читали, диагностировали, короче говоря — «плавали, знаем». Тем не менее я всегда начинаю свой курс именно с этой темы. Почему? Логика построения шин в VAG Group примерно одинакова, и если разобраться в принципе работы K-Line, то в будущем будет гораздо легче разобраться с другими более современными и скоростными шинами передачи данных.
Итак: K-line — диагностическая шина, с помощью которой происходит обмен данными между блоками управления и диагностическим оборудованием. Более того — до появления шин CAN она использовалась для обмена данными между блоками.
Рис.1 Диагностика через К-линию, схема соединения.
Блок управления двигателем, являясь всегда присутствующим блоком в автомобиле, всегда подключен к К-линии. При более старых системах почти все блоки управления подключены к К-линии. Если в автомобиле не реализована диагностика по CAN шине, то обращение к блокам происходит по К-линии; также по этой линии происходит обращение при работе по протоколу EOBD . В современных концепциях автомобилестроения К-линия отсутствует. 
Рис.2 Диагностика через К-линию, принцип коммуникации.
Принцип работы К-линии заключается в создании различными блоками управления пакетов импульсов, формируемых на основе принципа замыкания на массу сигнала с определённой частотой и длительностью. Напряжение в К-линии равно 12В и подаётся в шину через резистор, позволяющий безопасно замыкать её на массу. На рис. 2 приведён пример возможности обмена данными между сканером и блоком управления двигателем, для отправки запроса в блок сканер замыкает с определённой последовательностью встроенный ключ на массу. В ответ блок управления двигателем формирует ответ замыканием на массу собственного встроенного ключа.
Рис.3 Диагностика через К-линию, сигнал при выключенном зажигании.
При выключенном зажигании или в спящем режиме напряжение в К-линии равно 0 В.
Рис.4 Диагностика через К-линию, сигнал при включенном зажигании.
При включении зажигания блок управления через резистор подаёт в шину напряжение 12В, при этом никакой активности в шине не происходит.
Рис. 5 Диагностика через К-линию, процесс обмена данными между сканером и блоком управления.
Сканер посылает определённую последовательность импульсов, в которой зашифрован адрес конкретного блока управления, в К-линию. Все блоки на линии получают эту информацию, но отвечает тот блок, которому предназначен запрос.
Рис. 6 Диагностика через К-линию, блок не отвечает на запрос сканера.
Сканер отправляет запрос по конкретному адресу в шину; все блоки на линии получают эту информацию, но искомый блок на запрос не отвечает. Запрос повторяется; при отсутствии ответа сканер формирует сообщение об отсутствии ответа от конкретного блока или отсутствии его в данном автомобиле.
Достаточно часто встречаемая неисправность автомобилей концерна VAG – отсутствие связи со всеми установленными на а\м блоками. Рассмотрим подробнее этот случай для более детального анализа причин данной неисправности и обсудим примерный алгоритм действий для её решения:
Всегда проверяем наличие питания на диагностическом разъёме.
Я всегда рекомендую открыть электрическую схему; сразу предупреждаю: нет необходимости запоминать фрагменты схем, а тем более цвета проводов – они меняются в зависимости от года выпуска автомобилей!
Рис. 7 Фрагмент электросхемы диагностического разъёма автомобиля VW Passat .
Внимательно изучаем схему: Т16 — это диагностический разъём (это обозначение актуально для всех моделей и годов). На него приходит два «плюса» (контакт 16 и 1), две «массы» (контакты 4 и 5), K-линия (контакт 7) и шина CAN ( контакты 14 и 6) ,следовательно при включенном зажигании на диагностическом разъёме всегда должно быть два «плюса» и два «минуса». Это всё. Нет! Если вы внимательно читали вплоть до этого места – то уверены, что должно появиться ещё одно напряжение, а именно: на K-линии (контакт 7) должно появиться напряжение бортовой сети. Только так. Ине как иначе! Если на K-линии нет напряжения, равного напряжению бортовой сети — автомобиль опрашиваться не будет.
Причины отсутствия питания на K-линии:
В этом случае согласно схеме нужно прозвонить провод от комбинации приборов (разъём 32а, 25-й контакт) до диагностического разъёма. Обязательно ли прозванивать от комбинации приборов? Вовсе нет — если посмотреть на схему, то увидим точку соединения K-линии А76. Это точка между комбинацией и диагностическим разъёмом, от которой идут соединения с другими блоками. Можно прозвонить шину от любого удобного блока, к которому есть свободный доступ.
Провод K-линии замкнут на массу .
В этом случае провод прозванивается на вероятность замыкания массу.
Один из блоков управления, подключенных к K-линии, её «завешивает».
Бывают случаи, когда на проводе K-линии может иметься даже некое напряжение, например 7 В. Провод не замкнут на массу, но автомобиль не опрашивается. В случаях 2 и 3 диагноста-электрика ждет интересная и увлекательная работа: придётся по очереди добираться до всех блоков, подключенных к K-линии и отключать их от неё, прозванивая при этом провод на целостность и отсутствие замыкания на массу. Понятно, что в этом случае помогает некая природная лень и способность мыслить: в первую очередь смотрим, что установлено «нештатное»: наиболее часто K-линию «завешивают» нештатные магнитолы. Встречались и такие случаи, когда питание сторонних компонентов брали с K-линии, путая его с клеммой 15! Следующий этап: блоки, к которым легче всего добраться. На втором месте после нештатного оборудования стоит совершенно штатный и законно установленный блок ABS. Ну и так далее, до самого труднодоступного блока, пока не найдем неисправность. В любом случае: когда мы сталкиваемся с такого рода неисправностью — нам нужно морально подготовиться самим к тяжёлой работе, подготовить владельца автомобиля к определенным расходам и надеяться на определённое везение в поиске «виновного» блока.
Очень часто у меня спрашивают – что делать, если владельцу необходимо только устранить неисправности в двигателе, но он не готов оплачивать работы по поиску неисправности шины? Особенно когда после этого поиска понадобится замена дорогостоящего блока, ведь по мнению владельца всякие ABS, AIR BAG и прочая «ерунда» придумана лишь для удорожания автомобиля и «на скорость не влияет». В таком случае тоже есть шанс помочь — можно подключиться к блоку управления двигателя, минуя все остальные блоки, «напрямую». Возвращаемся к схеме:
Рис. 8 Фрагмент электросхемы панели приборов автомобиля VW Passat.
Внимательно смотрим на схему! С диагностического разъёма Т16 провод K-линии приходит на разъём Т32а/25-й контакт (синий 32-х контактный разъём комбинации приборов), а выходит с разъёма Т32b/5-й контакт (зелёный 32-х контактный разъём комбинации приборов).
Рис.9 Фрагмент электросхемы панели приборов автомобиля VW Passat .
Для самопроверки открываем схему блока управления двигателя:
Рис. 10 Фрагмент электросхемы блока управления двигателем VW Passat .
Внимательно смотрим: K-линия присутствует на разъёме Т121/43-й контакт и через переходной разъём Т10d/1-й контакт — попадает в панель приборов, разъём T 32 b /5-й контакт:
Рис. 11 Фрагмент электросхемы панели приборов автомобиля VW Passat .
Мы не ошиблись. Теперь мы можем, минуя все блоки, подключенные к K-линии, подключиться к блоку управления двигателем и его продиагностировать. У нас есть несколько вариантов:
Снять разъёмы с комбинации приборов и соединить контакт 25 в синем разъёме с контактом 5 в зеленом разъёме. Этой манипуляцией мы «убиваем двух зайцев»: подключаемся напрямую к блоку двигателя и проверяем комбинацию приборов на предмет причастности к «завешиванию» других блоков.
Добраться до переходного разъема Т10d/1-й контакт (обозначен синим цветом на рисунке). Этот случай пригоден, когда нам нет необходимости продолжать поиск «завешивания» линии диагностики.
В начале разговора я упоминал, что K-линия служит не только для диагностики, но и для обмена данными между блоками — например осуществляет связь между блоком управления двигателем и иммобилайзером (интегрирован в комбинацию приборов). Данный обмен в принципе может происходить как по к-линии, так и по шине CAN. Самая простая схема иммобилайзера выглядит примерно так:
Ключ зажигания с интегрированным чипом. Чип запрограммирован под свой блок (комбинация приборов), который распознаёт ключ как «свой/чужой». При замене ключа или чипа, его необходимо адаптировать к блоку иммобилайзера (в составе панели приборов).
Возле замка зажигания находится считывающая катушка, которая физически (проводами) связана с блоком иммобилайзера (в составе панели приборов). В момент включения зажигания катушка считывает информацию с ключа и отправляет её блоку иммобилайзера (в составе панели приборов).
Блок иммобилайзера ( в составе панели приборов), который обрабатывает информацию о ключе («свой/чужой») и принимает решение разрешить/запретить запуск двигателя. При замене требуется адаптация. Если вы внимательно смотрели схему, то заметили, что именно блок иммобилайзера разрывает K-линию. Соответственно он также может быть виновником «завешивания» K-Line. Косвенную проверку мы уже обсудили.
Блок управления двигателем получает от блока иммобилайера разрешение на запуск. После разрешения на запуск обмен данными между блоком иммобилайзера и блоком двигателя не происходит. Что это значит? Если нарушить связь между блоком двигателя и иммобилайзером после запуска двигателя — двигатель будет спокойно работать до того момента, пока его не заглушить. Следующий запуск будет невозможен. Соответственно если порвать связь между блоками до запуска, то автомобиль не заведётся! Этот момент необходимо учитывать при диагностике блока двигателя «напрямую» (в случаях, когда K-линия «завешена», а нам очень надо связаться с блоком). Ещё один важный момент: связь между блоками может нарушиться во время движения, а автомобиль спокойно доедет до пункта назначения. Он не заглохнет. Но — после остановки двигателя уже не заведется. В блоке двигателя появится ошибка о блокировке возможности запуска.
Еще раз напоминаю: K-линия может использоваться в качестве шины для обмена информацией между блоками, но это вовсе не значит, что именно она исключительно и используется. Вернее даже так — наличие K-линии не говорит о наличии обмена между блоками по этой линии!
Выше уже упоминалась шина передачи данных CAN. VAG Group примерно с 1998 года активно начала использовать шину CAN, поэтому на автомобиле могут быть как K-линия, так и CAN шины. Причем в зависимости от года выпуска автомобиля обмен данными может происходить как по K-линии, так и по CAN. Как это определить? Для этого необходимо считать сканером блоки измеряемых величин ( datastream ) в блоке иммобилайзера:
Определить вид коммуникации между блоками системы ИММО
25-диагностический адрес (ИММО)
Измеряемые величины: группа 1
Если видим число 10400, то обмен по K-линии,
Если Daten-Bus, то обмен по шине CAN.
Для автомобилей с 2001 года выпуска:
Измеряемые величины: группа 25
Если видим число 2, то обмен по K-линии,
Если видим число 1, то обмен по шине CAN.
Надеюсь, что вся предоставленная информация поможет Вам в начале профессионального пути грамотного и высокооплачиваемого диагноста. Ждем Вас на нашем курсе по диагностике систем VAG . До встречи…
Источник
Что такое шина LIN
Шина LIN – это простая последовательная однопроводная шина для автомобильных применений и используется в тех случаях когда применение CAN шины – дорого. По шине LIN управляются различные приводы (корректоры фар, заслонки климатической системы, приводы центрального замка), а так же собирается информация с простых датчиков (датчики дождя, света, температуры).
Для изучения шины LIN Вы можете использовать наш адаптер CAN-Hacker 3.0 с дополнительной опцией LIN анализатора.
А так же интерфейс CAN-Hacker CH-P
Пример системы управления дверью с шиной LIN и без нее:
Еще пример, в автомобиле Porsche Macan 2015 г. все привода и датчики климатической системы подключены к шине LIN а сам блок климат контроля связан с автомобилем при помощи CAN шины.
Дешевизна LIN обусловлена тем что реализация протокола LIN полностью программная и строится на базе обычного UART (родственник RS232, COM порт). Так же LIN не требует применения точных времязадающих цепей – кварцевых резонаторов и генераторов. Поэтому можно применять дешевые микроконтроллеры.
Скорость передачи данных
Скорость передачи данных на шине LIN стандартная для устройств построенных на базе UART: 2400; 9600; 10400; 19200; 20000 Бод. Это немного но достаточно для передачи данных от датчиков и для управления медленными механизмами.
Электрическая реализация LIN
Электрически интерфейс LIN реализован так же просто. В каждом узле линия шины подтянута к шине питания +12V. Передача осуществляется опусканием уровня шины до уровня массы GND. Микроконтроллер подключается к шине LIN при помощи специальной микросхемы Трансивера, например TJA1021
Подключение LIN трансивера к микроконтроллеру
Архитектура сети LIN
Особенностью шины LIN является то, что в сети присутствует два вида узлов: Master и Slave, Master – ведущий, Slave – подчиненный.
Master может опрашивать Slave о его состоянии, будить его, отправлять ему команды. Обмен информации на шине LIN происходит в формате обмена пакетами, и на первый взгляд может показаться что механизм идентичен шине CAN, это не так. Объясняем почему:
Структура LIN пакета выглядит так:
Frame – Header – заголовок кадра, который отправляется в шину Мастером. Включает в себя ID кадра
Frame – Response – данные которые отправляет Slave в ответ на запрос Master -а.
Уловите разницу – в шине CAN все узлы передают и ID кадра и данные. В шине LIN – заголовок пакета это задача Мастер-узла.
Поле Frame-Header состоит из полей:
BREAK – Это сигнал шине о том что мастер сейчас будет говорить
Поле синхронизации – это просто байт = 0x55. При его передаче приемники подстраивают свою скорость.
PID – это поле защищенного идентификатора. В дальнейшем будем писать просто – идентификатор.
Идентификатор может принимать значения от 0 до 59 (0x3B в HEX) для пользовательских пакетов. Так же возможно использование специальных служебных пакетов с ID 0x3C, 0x3D, 0x3E и 0x3F. Защищенность идентификатора заключена в следующем:
В структуре байта ID мы видим биты собственно самого идентификатора с ID0 по ID5, а затем идут два контрольных бита P0 и P1, которые рассчитываются так:
P0 = ID0 ⊕ ID1 ⊕ ID2 ⊕ ID4
P1 = ¬ (ID1 ⊕ ID3 ⊕ ID4 ⊕ ID5)
Если в PID контрольные биты рассчитаны неверно то пакет не будет обработан принимающей стороной.
В случае если мы будем эмулировать работу какого либо узла Master, предварительно изучив отправляемые им данные при помощи LIN сниффера, то нам не придется задумываться о расчете контрольных битов ID, поскольку в пакетах которые мы видим сниффером все уже посчитано до нас.
После того как Slave принял Header мастера он отвечает полем Frame Response который состоит из байтов данных в количестве от 1 до 8 и байта контрольной суммы.
Контрольная сумма (CRC) считается как инвертированная сумма всех байтов данных с переносом либо сумма всех байтов данных + значение защищенного ID . В первом случае CRC называется классической, во втором – расширенной. Вариант подсчета контрольной суммы определяется версией стандарта шины LIN. В версиях 1.xx применяется классический алгоритм, в версиях 2.xx применяется расширенный.
Обратите внимание на отсутствие поля DLC отвечающего за количество байтов данных как в CAN шине. В шине LIN количество байтов данных определяется на этапе написания ПО контроллера. Поэтому процесс обмена на шине LIN сложнее анализировать при помощи сниффера – приходится вводить специальный алгоритм разделения пакетов, который угадывает сколько байтов данных было в принятом пакете.
На этой схеме мы видим как один Мастер общается с двумя узлами Slave. Обратите внимание на третий кадр, в нем заголовок Header и тело пакета Response передает Мастер – это важный момент, такие кадры используются для диагностики и конфигурирования Slave узлов.
На осциллограмме обмен одного Master и одного Slave выглядит так:
Здесь мы видим запрос мастера состоящий из полей Break – S – затем следует ответ узла Slave состоящий из четырех байт и контрольной суммы равной 0x3F.
Если мы отключим узел Slave от шины LIN, то увидим уже такую осциллограмму:
Так же в протоколе шины LIN предусмотрены и специальные служебные пакеты служащие для диагностики шины, пробуждения устройств и других функций. В этом случае Master может передавать как Frame Header так и Frame Response последовательно, тогда пакет Master -а может иметь такой вид:
ID=0x3C DATA : FF FF FF FF FF FF FF FF
Обмен диагностическими сообщениями на шине LIN выглядит так :
При помощи длинных пакетов Master может конфигурировать и программировать узлы Slave. Если для программирования или конфигурирования узла LIN необходимо более 8 байт, то поток данных сегментируется и пересылается частями. Механика передачи данных определяется специальным транспортным протоколом работающим поверх физики шины LIN, о нем мы напишем в следующих статьях.
Видео пример работы с шиной LIN и адаптером CAN-Hacker 3.2
Источник