LIN (Local Interconnect Network)

LIN (Local Interconnect Network)이란?

: 차량 내부 통신 분야에서 사용되는 HW & SW 프로토콜 중 하나로서, 복잡한 차량 내부에서 다양한 기기들이 통신할 수 있는 인터페이스를 제공하는 저속 통신 프로토콜

(LIN Bus와 같은 의미)

 

특징	내용
통신 방식	단방향 통신
전송 속도	20kbps 이하
통신 거리	수 m 이내
케이블 타입	단선 케이블
노드 수	최대 16개
프로토콜	Master-Slave 방식, CSMA/CR 프로토콜 사용
용도	저속, 단순 제어 기능에 적합
응용 분야	자동차의 전기/전자 시스템, 기타 산업용 제어 장치 등

 

LIN의 주요 특징

LIN의 노드 체계

LIN은 노드 체계에 있어 Master-Slave 구조를 사용한다.

Master 노드는 다수의 Slave 노드에게 명령을 내리고, Slave 노드는 Master 노드로부터 받은 명령을 수행하고 응답하는 과정을 거친다. 이러한 통신 방식에서 Master 노드는 통신 버스의 관리를 담당하며, Slave 노드는 Master 노드로부터 받은 명령을 수행하는 역할을 맡는다.

 

Master-Slave 구조

	Master Node	Slave Node
개수	일반적으로 1개	n개
역할	Slave 노드에게 명령 하달	상부의 명령 수행
명령 하달	가능	불가능
응답 수신	가능	가능
명령 수행	일반적으로는 불가능	가능
응답 전송	가능	가능

 

LIN과 통신 방식

LIN은 전송 방향이 (일반적으로) Master Node에서 Slave Node로만 이루어지는 단방향 통신 방식을 취한다.

즉, 마스터 노드가 명령을 보내고, 슬레이브 노드가 그 명령에 대한 응답을 보내는 방식으로 통신이 이루어진다.

=> 이러한 통신 방식은 데이터 전송 방향이 일방향으로 고정되어 있기 때문에 단방향 통신 방식으로 분류된다.

 

*주의*

단방향 통신 ≠ 단방향적 데이터 흐름

단방향 통신 ≠ 노드 간 메세지 교환 불가

단방향 통신 ≠ 각 노드 간 데이터 요청 및 반환 X

=> 전체적인 Data Flow가 통신 명칭을 결정한다.

 

LIN 버스의 통신 속도

최대 20kbps ≤ CAN 버스

	LIN	CAN
통신 속도	저속	고속
요구되는 데이터 처리 능력	Low	High
제어 담당 역할	조명, 스피커, 스위치	엔진, 에어백, 브레이크

 

LIN 버스의 데이터 전송 방식

CSMA/CR 방식의 전송을 수행

- CSMA (Carrier Sense Multiple Access) : 신호 캐리어 다중 접속

- CR (Collision Resolution) : 충돌 문제 해결

 

=> CSMA/CR 방식은 다수의 노드가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 충돌이 발생하는 문제를 해결하기 위한 방식으로, 버스를 먼저 감지한 노드가 먼저 데이터를 전송한다. 만일 다수의 노드가 동시에 버스를 감지하였을 경우, 각 노드는 임의의 시간을 기다린 후 데이터를 전송한다.

 

CSMA/CR 통신 단계

• 데이터를 전송하고자 하는 노드는 LIN 버스의 사용 가능 여부 확인을 위해 캐리어 감지
• 캐리어가 감지되면, 해당 노드는 데이터 전송을 위해 버스에 접근
• 데이터 전송 전 노드는 다른 노드와의 동시 전송을 방지하기 위해 데이터 충돌 검사
• 충돌 감지 시, 해당 노드는 데이터를 전송하지 않고 일정 시간 대기
• 데이터가 성공적으로 전송되면, 다른 노드들이 해당 데이터 수신

LIN Bus와 통신 케이블

LIN Bus는 단선 케이블을 통한 데이터 전송을 수행하는데, 이 단선 케이블은 총 2개의 전선으로 구성된다.

- 데이터 전송 신호선 (K-Line)

- 그라운드 선 (GND)

 

LIN 버스가 사용하는 단선 케이블은 아래와 같은 특징을 지니고 있는데, 아래와 같은 이유로 LIN 버스는 차량 내부와 같이 비교적 짧은 거리에서의 통신에 주로 사용되고 있다.

장점	단점
저렴한 비용	긴 거리에서는 신호 왜곡 발생
설치 및 유지 보수 용이	전기적 노이즈에 취약

 

LIN Bus의 장점과 단점

장점	단점
간단하고 경제적인 설계 가능	속도가 느리기 때문에 대용량 데이터 전송 불가능
표준화 되어 있어 이식성이 좋음	통신 거리가 짧고 특정 시스템에만 적용 가능
전력 소비가 낮아 저전력 시스템에서 유용함	오류 발생시 문제점을 파악하는 것이 어려울 수 있음
단선 케이블로 통신하기 때문에 설치가 용이함	LIN 프로토콜 자체에 보안 기능이 없음
오류 발생 시 대처 방법이 명확하게 정의되어 있음	데이터 전송 중 충돌 발생 가능성이 있음
데이터 전송 도중 오류 발생 시 다른 노드에 영향을 미치지 않음	대규모 시스템에는 적합하지 않음
구현 및 디버깅이 비교적 용이함	CAN 버스와 비교하면 기능적인 한계가 있음
단순한 메시지 프로토콜로 인해 빠른 응답 시간 가능	CAN 버스와 비교하면 기능적인 한계가 있음
선을 분리하지 않고 CAN과 공존 가능함	대부분의 LIN 버스 트랜시버가 내장 안테나를 사용하기 때문에 통신 거리에 제한이 있음