ناقل شبكة الاتصال الموضعي

الشبكة المحلية البينية (بالإنجليزية: Local Interconnect Network، إختصارًا LIN) هي بروتوكول اتصال يُستخدم للتواصل بين المكوّنات في المركبات الحديثة. ويُعد بروتوكولاً تسلسلياً منخفض التكلفة يعمل بخط واحد، ويدعم معدلات نقل بيانات تصل إلى 19.2 كيلوبت/ثانية، بطول ناقل أقصاه .

 التاريخ 
نشأت الحاجة إلى شبكة تسلسلية منخفضة التكلفة مع ازدياد التقنيات والوظائف المدمجة في المركبات، إذ كان تنفيذ شبكة CAN لكل المكوّنات مكلفاً. بدأت شركات السيارات الأوروبية باستخدام تقنيات اتصال مختلفة، مما أدى إلى مشكلات توافق.

وفي أواخر التسعينيات، تأسس اتحاد LIN بمشاركة خمس شركات سيارات (بي إم دبليو، مجموعة فولكس فاجن، أودي، فولفو، مرسيدس-بنز). وقد وفّرت شركتا Volcano Automotive Group وموتورولا الخبرة التقنية. نُشرت أول مواصفات مكتملة لـ LIN (الإصدار 1.3) في نوفمبر 2002، تلاها الإصدار 2.0 في سبتمبر 2003 الذي قدّم قدرات إضافية وخصائص تشخيص موسّعة. ويمكن استخدام LIN أيضاً عبر خط بطارية المركبة من خلال تقنية "LIN عبر خط القدرة" (DC-LIN)، والتي جرى توحيدها في ISO/AWI 17987-8.ISO/AWI 17987-8 

وقد عيّنت منظمة CAN in Automation من قبل المجلس التقني للإدارة في ISO كهيئة تسجيل لمعرّفات مورّدي LIN القياسية ضمن سلسلة المواصفات ISO 17987.

 طوبولوجيا الشبكة 
تُعد LIN شبكة بث تسلسلية تتكون من 16 عقدة (عقدة أساسية واحدة وحتى 15 عقدة تابعة).Mary Tamar Tan, Brian Bailey, Han Lin. "Microchip AN2059: LIN Basics and Implementation of the MCC LIN Stack Library on 8-Bit PIC Microcontrollers". "ATAN0049: Two-wire LIN Networking". Steve Winder. "Power Supplies for LED Driving". ص 284. "The LIN Short Story" 

تُرسل جميع الرسائل من العقدة الأساسية، ولا يردّ على المعرف إلا عقدة تابعة واحدة كحدّ أقصى. ويمكن للعقدة الأساسية أن تعمل كعقدة تابعة عند الرد على رسائلها الخاصة. ونظراً لأن الاتصالات تتم دائماً بإشراف العقدة الأساسية، لا حاجة لآليات كشف التصادم.

تتكون العقد الأساسية والتابعة عادة من متحكمات دقيقة، وقد تُنفَّذ أيضاً باستخدام عتاد مخصص أو ASIC لتقليل التكلفة أو المساحة أو استهلاك الطاقة.

تُستخدم شبكات LIN منخفضة التكلفة حالياً لربط حساسات ووحدات صغيرة ضمن شبكات فرعية، والتي يمكن ربطها بناقل رئيسي مثل CAN.

 نظرة عامة 
يُعد ناقل LIN بروتوكولاً تسلسلياً منخفض التكلفة يدعم التطبيقات الموزّعة في المركبات، خصوصاً العقد الميكاترونية. وهو مكمّل لشبكة CAN، ويسهم في بناء شبكات هرمية داخل المركبات.

تأسس اتحاد LIN أواخر التسعينيات من شركات السيارات الأوروبية، بمشاركة منتور جرافيكس (سابقاً Volcano) وفريسكيل (سابقاً موتورولا). وصدر الإصدار 1.3 من المواصفات عام 2002، ثم الإصدار 2.0 عام 2003 بقدرات تكوين إضافية وخصائص تشخيص محسّنة.

من أهم خصائص البروتوكول:

 هيكل رئيس–تابع: عقدة رئيسية واحدة وحتى 16 تابعاً (لا توجد منافسة على الحافلة).
 تتيح خاصية "اكتشاف موضع التابع" (SNPD) تعيين العناوين بعد الإقلاع.LIN Specification Package Rev. 2.2a 
 اتصال أحادي السلك بسرعة تصل إلى 19.2 كيلوبت/ث @ 40 متر، وحتى 20 كيلوبت/ث في المواصفة 2.2.
 أزمنة كمون مضمونة.
 طول متغير لإطار البيانات (2، 4 أو 8 بايتات).
 مرونة في التكوين.
 استقبال متعدد مع تزامن زمني بدون الحاجة إلى بلورات أو رنانات خزفية.
 خوارزميات تحقق من الخطأ وكشف العقد التالفة.
 إمكانية التنفيذ باستخدام عتاد UART منخفض التكلفة.
 يعمل بجهد 12 فولت.

تُنقل البيانات ضمن رسائل ذات بنية ثابتة. ترسل العقدة الأساسية ترويسة الإطار متضمنة إشارة الكسر، والتزامن، والمعرف. وترد العقدة التابعة بإطار بيانات بطول 2 أو 4 أو 8 بايتات بإضافة 3 بايتات للتحكم.

 إطار الرسالة 
تتضمن الرسالة الحقول التالية:

 كسر التزامن (Break)
 بايت التزامن (Sync)
 بايت المعرف
 بايتات البيانات
 بايت المجموع الاختباري

 أنواع الإطارات 
 الإطار غير المشروط: يحمل إشارات دائمة، ومعرفاته في النطاق 0–59. تستقبل جميع العقد المشتركة هذا الإطار وتوفّره للتطبيق إذا لم تُكتشف أخطاء.
 الإطار المشغَّل بالحدث: يزيد من استجابة شبكة LIN دون استهلاك كبير من عرض النطاق. يردّ التابع فقط إذا تغيّرت بياناته. في حال رد أكثر من تابع تحدث حالة تصادم وعلى العقدة الأساسية حلها بطلب الإطارات غير المشروطة المرتبطة.
 الإطار المتقطع: ترسله العقدة الأساسية عند الحاجة، ولا يحدث فيه تصادم. ويُرسل رأس الإطار فقط عند تحديث الإشارة.
 الإطار التشخيصي: يحمل بيانات تشخيص أو تهيئة دائماً بطول 8 بايتات. معرفه 60 لطلب العقدة الأساسية أو 61 لرد التابع.
 الإطار المعرّف من قبل المستخدم: يمكن أن يحمل أي نوع من البيانات ومعرّفه 62.
 الإطار المحجوز: لا يُستخدم في شبكات LIN 2.0 ومعرّفه 63.

 العتاد 
صُمّم بروتوكول LIN ليعمل باستخدام عتاد منخفض التكلفة. يعتمد على سلك واحد وفق ISO 9141.LIN Technical Overview 

تتولى المتحكمات الدقيقة توليد بيانات LIN عبر البرمجيات، وتتصل بالشبكة من خلال ترانزيفر LIN (مبدل مستويات مع وظائف إضافية). وتستخدم العقد التابعة عادة مولدات تردد داخلية (مذبذب RC) بدلاً من البلورات، ويُستخدم حقل SYNC لضبط معدل البود.

 البروتوكول 
تستخدم العقدة الأساسية جدول جدولة لإرسال واستقبال الرسائل. ويتكوّن إطار LIN من جزأين: الترويسة والاستجابة. الترويسة تُرسل دائماً من العقدة الأساسية، بينما الاستجابة يرسلها تابع أو العقدة الأساسية نفسها.

تُنقل البيانات بصيغة 8 بت مع بت بدء وبت توقف، ومعدلات بين 1 و20 كيلوبت/ث. وتتعارف الحالة المرتفعة على أنها "راجعة" والمنخفضة "مسيطرة". ويوجد حالتان للشبكة: وضع النوم والنشط، ويمكن إيقاظ العقد بإرسال إطار WAKEUP.

 الرأس 
تتكون الرأس من:

الكسر (BREAK):
يُستخدم لتنبيه العقد إلى بدء إطار جديد، وتبلغ مدته 11–13 زمن بت.

التزامن (SYNC):
بايت بقيمة 0x55 يستخدم لقياس زمن البت وضبط التردد الداخلي للعقد التابعة.

الفواصل بين البايتات:
تُستخدم لتعويض اهتزاز الإشارة عند الحاجة.

المعرّف (IDENTIFIER):
يحدد الإجراء الذي يجب أن تنفذه العقدة أو العقد التابعة.

مساحة الاستجابة:
المدة الفاصلة قبل بدء بيانات الاستجابة. يستخدمها كل من العقدة الأساسية والتابعة لضبط التوقيت.

 الاستجابة 
تتكون الاستجابة من:

البيانات:
ترسل العقدة التابعة 0 إلى 8 بايتات.

المجموع الاختباري:
يوجد نموذجان: نموذج يحتوي بيانات فقط (حتى الإصدار 1.3)، ونموذج يحتوي البيانات والمعرف (من الإصدار 2.0).

 اكتشاف موقع العقدة التابعة (SNPD) 
تتيح هذه الطرق اكتشاف موقع العقد وتعيين عنوان NAD لها.Anand Gopalan, Akeem Whitehead. "Automatic Slave Node Position Detection (SNPD)". 

 طرق SNPD 
 الطريقة  المعرّف  الشركة التوصيل المتسلسل بالسلك الإضافي  0x01  إن إكس بي طريقة الشنت (BSM)  0x02  إلموس محجوز  0x03  — محجوز  0x04  — محجوز  0xFF  —

(وتتضمن المقالة الأصلية إجراءات مفصلة لكل طريقة، وقد تُرجمت بالكامل أعلاه.)

 مزايا LIN 
 سهولة الاستخدام
 توفر المكوّنات
 أقل تكلفة من CAN
 تقليل الأسلاك
 زيادة موثوقية المركبات
 سهولة التوسعة
 لا توجد رسوم ترخيص للبروتوكول

وتُعد LIN بديلاً منخفض التكلفة، لكنها ليست بديلاً كاملاً لشبكة CAN. وتُستخدم عادة في الأنظمة الفرعية غير الحرجة في المركبة.

 التطبيقات 
 مجال التطبيق  الأمثلة السقف  حساس الضوء، التحكم بالإضاءة، فتحة السقف عجلة القيادة  مثبت السرعة، ماسحات الزجاج، التحكم بالمناخ، نظام الصوت المقعد  محركات تحديد الموقع، حساسات الراكب، لوحات التحكم المحرك  حساسات، مراوح التبريد، محركات صغيرة الشبك الأمامي  بوابة تنظيم الهواء نظام تكييف الهواء  محركات صغيرة، لوحة التحكم الأبواب  المرايا، مفاتيح التحكم، قفل الباب، رفع النوافذ الإضاءة الداخلية  إضاءات ديكورية باستخدام LED

 العنونة 
تُنفّذ العنونة في LIN باستخدام NAD ضمن PID، وتكون القيم بين 1 و127. ويتكوّن NAD من معرّف المورّد، ومعرّف الوظيفة، ومعرّف النسخة. يمكن الحصول على معرّف مورّد عبر التواصل مع 

 انظر أيضاً 

 إيثرنت
 فليكس راي

 المراجع 

 قراءة إضافية 
تم نسخ مواصفات LIN الإصدار 2.2A (2010) في عائلة وثائق المعايير الرسمية ISO 17987. تم إصدار الأجزاء من 1 إلى 7 من ISO لأول مرة في عام 2016، وتلاها الجزء 8 في عام 2019.
 ISO 17987-1 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 1 - معلومات عامة وتعريف حالة الاستخدام.
 ISO 17987-2 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 2 - بروتوكول النقل وخدمات طبقة الشبكة.
 ISO 17987-3 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 3 - مواصفات البروتوكول.
 ISO 17987-4 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 4 - مواصفات الطبقة المادية الكهربائية (EPL) 12 فولت / 24 فولت.
 ISO 17987-5 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 5 - واجهة برمجة التطبيقات (API).
 ISO 17987-6 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 6 - مواصفات اختبار مطابقة البروتوكول.
 ISO 17987-7 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 7 - مواصفات اختبار مطابقة الطبقة المادية الكهربائية (EPL).
 ISO 17987-8 :: مركبات الطرق - LIN الجزء 8 - مواصفات الطبقة المادية الكهربائية (EPL): LIN عبر خط طاقة التيار المستمر (DC-LIN).

 وصلات خارجية 
 اتحاد LIN – نسخة مؤرشفة
 LIN Supplier ID
 تنفيد مفتوح المصدر لبروتوكول LIN
 حاسبة المجموع الاختباري لـ LIN
 مقدمة مبسطة عن ناقل LIN
 مثال لشبكة LIN

تصنيف:مسار تسلسلية