Programové vybavení modulu LIN Gateway

Abstract

Moderní automobilové systémy vyžadují robustní komunikační sítě pro efektivní integraci více řídicích jednotek (ECU). Tato diplomová práce představuje návrh a implementaci vylepšeného firmware gateway mezi protokoly Local Interconnect Network (LIN), Controller Area Network (CAN) a CAN Flexible Data Rate (CAN FD). Gateway je zaměřena na testování a validaci komunikace LIN v automobilových systémech. Hlavními vylepšeními této gateway jsou přidání podpory CAN FD, možnost ukládání konfigurace pro LIN zprávy, rozšířená simulace závad a podpora dyna-mického vykonávání příkazů. Zvýšený výpočetní výkon a dostupnost většího počtu pinů řeší mnoho problémů, které byly vlastní předchozím návrhům s omezenými mikrořadiči. Modul je navržen tak, aby poskytoval až osm kanálů LIN a podporoval různé simulace závad, například přerušení vodiče, poškození kontrolního součtu (checksum corruption) nebo blokování kanálu. Přepracování software přineslo zvýšení funkcionality zahrnutím ukládání a načítání konfigurací LIN zpráv, modifikaci LIN zpráv přes CAN FD a automatické načítání předdefinovaných nastavení. Hardwarová vylepšení zahrnují přepracované schéma zapojení, efektivní distribuci energie a kompaktní návrh desky plošných spojů (PCB), což zajišťuje kompatibilitu se stávajícími automobilovými systémy. Důkladné testování prokázalo spolehlivost systému, včetně simulací generování závad tam, kde to bylo potřeba. Tato práce navrhuje pokroky potřebné ke zlepšení spolehlivosti a flexibility v automobilových sítích, což přispívá k bezpečnějším a spolehlivějším elektronickým systémům v moderních vozidlech.

Modern automotive systems require robust communication networks to integrate multiple Electronic Control Units (ECUs) efficiently. This thesis presents the design and implementation of an upgraded LIN gateway firmware that can be controlled by Controller Area Network (CAN), and CAN Flexible Data Rate (CAN FD) protocols. The gateway focuses on testing and validating the Local Interconnect Network (LIN) communication in automotive systems. The gateway now includes improvements such as CAN FD support, configuration storage for LIN messages, enhanced fault simulation, and even support for dynamic execution of commands. The increased processing power and the availability of a higher number of pins have resolved many issues inherent in previous designs due to their respective microcontrollers. The module is designed to provide up to eight LIN channels and supports the generation of various faults, including broken wire errors, checksum corruption, or blocking of a channel. Functionality was increased in the firmware redesign to include saving and loading of configurations of the LIN messages, modification of LIN messages via CAN FD, and an autoload for predefined settings. Hardware upgrades include redesigned schematics, efficient power distribution, and compact PCB layout to ensure compatibility with existing automotive systems. Thorough testing proved its reliability by simulating fault generation where necessary. This thesis proposes advances needed to improve reliability and flexibility in automotive networks, aiming for safer and more dependable electronically enabled vehicle systems.