Can шина принцип работы: Что такое CAN-шина: Авторамблер — Quto.ru — Автозапчасти для иномарок — Продажа и подбор автозапчастей на иномарки

Can шина принцип работы: Что такое CAN-шина: Авторамблер — Quto.ru

4 ноября, 1975 by admin

Содержание

Can шина принцип работы

Что такое CAN-шина

CAN-шина не имеет никакого отношения к автомобильным покрышкам. Дело в том, что в электронике «шиной» называют систему, по которой передаются данные. Это своего рода река с ручейками, если говорить проще. Что касается аббревиатуры, расшифровывающейся как Controller Area Network (сеть контроллеров), то за ней стоит стандарт промышленной сети для объединения в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.

Принцип работы CAN-шины

CAN-шина, будучи системой цифровой связи и управления электронными устройствами, позволяет осуществлять обмен информацией между блоками управления. Сеть имеет три основных режима работы – активный при включенном зажигании, спящий при выключенном зажигании и, наконец, режим пробуждения и засыпания, когда зажигание включают и выключают.

CAN-шина выполняет ряд задач, среди которых ускорение передачи сигналов к разным системам, механизмам и устройствам, уменьшение количества проводов, упрощение подсоединения и работы дополнительных устройств.

Виды CAN-шин

Существует три основных вида.

Силовые обеспечивают синхронизацию и обмен данными между ЭБУ двигателя и основными агрегатами и системами автомобиля – коробкой передач, зажиганием и другими. «Комфортные» нужны, соответственно, для работы опций комфорта. Например, климатической системы, электропривода зеркал и обогрева сидений.

Информационно-командные введены для обмена данными между ЭБУ и такими вспомогательными информационными комплексами как навигационная система.

Как передается информация

Итак, CAN-шина представляет собой сеть, по которой происходит обмен информацией между устройствами. Возьмем для примера блок управления двигателем – он имеет не только основной микроконтроллер, но и CAN-устройство, которое формирует и рассылает импульсы по шинам H (CAN-высокий) и L (CAN-низкий), которые называются витая пара.

Сигналы рассылаются по витой паре трансивером или приемопередатчиком. Он нужен для целого ряда задач – усиления сигналов, защиты линии в случае повреждения CAN-шины, создания условий помехозащищенности передаваемых импульсов и регулировки скорости их передачи. В автомобильной промышленности применяются передатчики двух типов с говорящими названиями High Speed и Fault Tolerant. Первый обеспечивает передачу данных на высокой скорости, до 1 мегабита в секунду. Второй не столь быстрый и передает в секунду до 120 килобит в секунду, но при этом допускает отклонение от параметров CAN-шины и не столь чувствителен к ее качеству.

Каждый подключенный к CAN-шине блок имеет определенное входное сопротивление, в результате образуется общая нагрузка шины CAN.

Общее сопротивление нагрузки зависит от числа подключенных к шине электронных блоков управления и исполнительных механизмов.

Рис. 2. Фрагмент CAN-шины с распределением нагрузки в проводах: CAN High CAN Low

Системы и блоки управления автомобиля имеют не только различные нагрузочные сопротивления, но и скорости передачи данных, все это может препятствовать обработке разнотипных сигналов.Для решения данной технической проблемы используется преобразователь для связи между шинами.Такой преобразователь принято называть межсетевым интерфейсом, это устройство в автомобиле чаще всего встроено в конструкцию блока управления, комбинацию приборов, а также может быть выполнено в виде отдельного блока.

Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса

Схемы CAN-шины

Такая схема подключения устройств называется параллельной схемой подключения. Для достижения максимальной скорости волновые сопротивления блоков должны согласовываться. Если выходит из строя один из блоков (трансмиттеров), этот блок может «завалить» всю шину.

Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код.

Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине.

Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.

В спящем режиме CAN-шина полностью не бездействует. Большинство автомобилей используют шину для организации сбора информации дла системы сигнализации и охраны, собирая информацию по шине о датчиках проникновения, контактных устройствах.

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»

//www.youtube.com/embed/6awrwsCX24U?rel=0&controls=0&showinfo=0

Разновидности функций шин

Существуют разные типы представленного устройства.

КАН-шина агрегата силового. Это быстрый канал, который передает послания со скоростью 500 кбит/с. Его главная задача заключается в коммуникации блоков управления, например трансмиссия-двигатель.
Система «Комфорт» — более медлительный канал, передающий данные со скоростью 100 кбит/с. Он связывает все устройства системы «Комфорт».
Информационно-командная программа шины также передает сигналы медленно (100 кбит/с). Ее основное предназначение — обеспечить связь между обслуживающими системами, например телефоном и навигацией.

Типы сообщений

Протоколом предусматривается использование при обмене информацией посредством шины CAN четырех типов команд.

Data Frame. Такой тип сообщений (фреймов) передает сигналы с определенным идентификатором.
Error Frame представляет собой сообщение сбоя в процессе обмена. Он предлагает повторить действия сначала.
Overload Frame. Послание появляется в момент необходимости перезапустить работу контроллера.
Request Frame Remout Transmission обозначает запрос данных, где именно находится идентификатор.

I — CAN-шина;

II — резистор сопротивления;

III — интерфейс.

В процессе приема-передачи информации на проведение одной операции отводится определенное время. Если оно вышло, формируется фрейм ошибки. Error Frame также длится определенное количество времени. Неисправный блок автоматически отключается от шины при накоплении большого количества ошибок.

Функциональность системы

Команда состоит из 3 разделов: имени, значения события, времени наблюдения за переменной величиной.

Ключевое значение придается переменной показателя. Если в сообщении нет данных о времени, тогда это сообщение принимается системой по факту его получения.

Когда компьютер коммуникационной системы запрашивает показатель состояния параметра, он посылается в приоритетной очередности.

Разрешение конфликтов на шине

Когда сигналы, поступающие на шину, приходят на несколько контроллеров, система выбирает, в какой очередности будет обработан каждый. Два или более устройства могут начать работу практически одновременно. Чтобы при этом не возник конфликт, производится мониторинг. CAN-шина современного автомобиля производит эту операцию в процессе отправки сообщения.

Существует градация сообщений по приоритетной и рецессивной градации. Информация, имеющая самое низкое числительное выражение поля арбитража, выиграет при наступлении конфликтного положения на шине. Остальные передатчики постараются отослать свои фреймы позже, если ничего не изменится.

В процессе передачи информации время, указанное в нем, не теряется даже при наличии конфликтного положения системы.

Физические составляющие

Устройство шины состоит, помимо кабеля, из нескольких элементов.

Микросхемы приемопередатчика часто встречаются от компании Philips, а также Siliconix, Bosch, Infineon.

Для этого на конец проводников устанавливаются резисторы сопротивления по 120 Ом. Это необходимо, дабы устранить отражения сообщения на конце шины и убедиться, что она получает соответствующие уровни тока.

Сам проводник в зависимости от конструкции может быть экранированным или неэкранированным. Концевое сопротивление может отходить от классического и находиться в диапазоне от 108 до 132 Ом.

Скорость передачи данных CAN-шины

Все составляющие сети CAN должны иметь единую скорость передачи информации. Однако данный стандарт не задает одного определенного параметра, ограничиваясь лишь максимальным пределом – 1Мбит/с. Изменения объема передаваемого кадра должно успеть распространиться по всей длине сети, что ставит в обратную зависимость скорости от протяженности – чем длиннее провод, тем ниже скорость. Для передачи 1Мбита за 1секунду нужная длина должна составлять не менее 40 метров. Добавьте к этому объективные факторы, снижающие скорость – защита от помех и разветвленная сеть, где происходят множественные отражения сигнала.

В угоду ускорения процесса разработчики уменьшают протяженность проводов, одновременно увеличивая число цепей с возможностью подключения большего количества приборов. Например, общая длина шины, составляющая 10 метров, способна пропускать через себя кадры, со скоростью 2 Мбит/c, с 64 подключенными приборами. Если автомобиль снабжен большим числом электрооборудования, то добавляется одна, две цепи или более.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 8 чел.
Средний рейтинг: 4.4 из 5.

Особенности цифровой can шины, зачем она нужна в автомобиле, какие функции исполняет

Современные автомобили всё больше подстраиваются под конкретные потребности людей. В них появилось много дополнительных систем и функций, которые связаны с необходимостью передачи определённой информации. Если бы к каждой такой системе пришлось подключать отдельные провода, как это было раньше, то весь салон превратился бы в сплошную паутину и водителю сложно было бы управлять машиной из-за большого количества проводов. Но решение этой проблемы нашлось – это установка Can-шины. Какая её роль водитель смогут узнать сейчас.

Can шина – имеет ли она что-то общее с обычными шинами и для чего нужна

Услышав такое определение, как «CAN шина», неопытный водитель подумает что это ещё один вид автомобильной резины. Но на самом деле, к обычным шинам это устройство не имеет никакого отношения. Это устройство создавалось для того, чтобы не было необходимости устанавливать в машине кучу проводов, ведь управление всеми системами машин должно вестись из одного места. Can шина даёт возможность сделать салон автомобиля комфортным для водителя и пассажиров, ведь при её наличии не будет большого количества проводов, позволяет вести управление всеми системами машины и подключать в удобный способ дополнительное оборудование – трекеры, сигнализации, маяки, секретки и другое. В машина старого образца ещё нет такого приспособления, это доставляет много неудобств. Цифровая шина лучше справляется с поставленными на неё задачами, а стандартная система – с кучей проводов, является сложной и неудобной.

Когда была разработана цифровая CAN шина и какое её назначение

Разработка цифровой шины началась ещё в двадцатом веке. Ответственность за этот проект взяли на себя две компании – INTEL и BOSCH.После некоторых совместных усилий, специалистами этих компаний был разработан сетевой индикатор – CAN. Это была проводная система нового образца, по которой передаются данные. Такую разработку назвали шиной. Она являет собой два витых провода достаточно крупной толщины и по ним передаётся вся необходимая информация для каждой из систем автомобиля. Есть и шина, которая представляет из себя жгут проводов – её называют параллельной.

Если к CAN шине подключить автосигнализацию, то возможности охранной системы увеличатся, а прямым назначением этой автомобильной системы можно назвать:

упрощение механизма подключения и работы дополнительных систем автомобиля;
возможность подключить к системе автомобиля любые устройства;
возможность одновременно принимать и передавать цифровую информацию из нескольких источников;
снижает влияние внешних электромагнитных полей на работоспособность основных и дополнительных систем автомобиля;
ускоряет процесс передачи данных к необходимым устройствам и системам машины.

Чтобы подключиться к CAN шине необходимо найти в системе проводов оранжевый, он должен быть толстым. Именно к нему нужно подключаться, чтобы наладить взаимодействие с цифровой шиной. Эта система работает как анализатор и распространитель информации, благодаря ей обеспечивается качественная и регулярная работа всех систем автомобиля.

Can шина – параметры скорости и особенности передачи данных

Принцип работы, по которому действует анализатор CAN шины заключается в том, что ему необходимо быстро переработать поступившую информацию и отправить её обратно в качестве сигнала для определённой системы. В каждом отдельном случае скорость передачи данных для систем автомобиля бывает разной. Основные параметры скорости выглядят таким образом:

общая скорость передачи информационных потоков по цифровой шине –1 мб/с;
скорость передачи переработанной информации между блоками управления автомобиля – 500 кб/с;
скорость поступления информации к системе «Комфорт» — 100 кб/с.

Если к цифровой шине подключена автосигнализация, то информация от неё будет поступать максимально быстро, а заданные человеком команды, при помощи брелока, будут исполнены точно и вовремя. Анализатор системы работает без перебоев и поэтому работа всех систем машины будет постоянно исправной.

Цифровая шина – это целая сеть контролёров, которые объединились в одно компактное устройство и имеют возможность быстро получать или передавать информацию, запуская или отключая определённые системы. Последовательный режим передачи данных делает работу системы более слаженной и корректной. CAN шина – это механизм, который имеет тип доступа Collision Resolving и при установке дополнительного оборудования необходимо учитывать этот факт.

Могут ли возникать проблемы в работе кан шины

Кан шина или цифровая шина работает со многими системами одновременно и постоянно занимается передачей данных. Но как и в каждой системе, в механизме CAN шины могут происходить сбои и от этого анализатор информации будет работать крайне некорректно. Проблемы с кан шиной могут возникать из-за следующих ситуаций:

произошёл обрыв проводников системы;
случилось замыкание на массу или на батарею;
замыкание систем CAN-High или CAN-Low – белее или менее скоростного режима работы системы цифровой шины;
при слишком низком напряжении системы или полной разрядке аккумулятора;
если отсутствуют резиновые перемычки;
из-за неисправной катушки зажигания и других проблем похожего характера.

При выявлении неисправности системы необходимо искать причину этого, учитывая что она может скрываться в дополнительном оборудовании, которое устанавливалось – автосигнализация, датчики и другие внешние системы. Поиски проблемы должны производиться следующим образом:

проверить работу системы в целом и запросить банк неисправностей;
проверка напряжения и сопротивления проводников;
проверка сопротивления резисторных перемычек.

Если с цифровой шиной возникают проблемы и анализатор не может продолжать корректную работу не стоит пытаться самостоятельно решить эту проблему. Для грамотной диагностики и произведения необходимых действий необходима поддержка специалиста в этой области.

Какие системы входят в современную Can шину автомобиля

Все знают что кан шина – это анализатор информации и доступное устройство для передачи команд к основным и дополнительным системам транспортного средства, дополнительному оборудованию – автосигнализация, датчики, трекеры. Современная цифровая шина включает в себя следующие системы:

цифровая шина силового агрегата;
электронные блоки управления двигателем и КПП;
блоки управления АБС и подушками безопасности;
блоки для управления ТНВД и рулевым механизмом;
электронный замок зажигания и центральный монтажный блок;
датчик для определения угла поворота руля;
специальная цифровая шина для системы «Комфорт»;
электронные блоки дверей и контроля парковки;
блок управления стеклоочистителями и контроля давления в шинах;
навигационная и информационная система;
звуковая система.

В этот список не ходят внешние системы, которые можно подключать к цифровой шине. На месте таких может быть автосигнализация или дополнительное оборудования подобного типа. Получать информацию с кан шины и следить за тем, как работает анализатор можно при помощи компьютера. Для этого необходима установка дополнительного адаптера. Если к кан-шине подключена сигнализация и дополнительно маяк, то можно управлять некоторыми системами автомобиля, используя для этого мобильный телефон.

Не каждая сигнализация имеет возможность подключения к цифровой шине. Если владелец автомобиля хочет, чтобы его автосигнализация имела дополнительный возможности, а он постоянно мог управлять системами своего автомобиля на расстоянии, стоит задуматься о покупке более дорогого и современного варианта охранной системы. Такая сигнализация легко подключается к проводу кан шины и работает очень эффективно.

CAN шина, как подключается автосигнализация к цифровой шине

Анализатор цифровой шины справляется не только со внутренними системами и устройствами автомобиля. Подключение внешних элементов –сигнализация, датчики, другие устройства, добавляет цифровому устройству больше нагрузки, но при этом его продуктивность остаётся прежней. Автосигнализация, которая имеет адаптер для подключения к цифровой шине устанавливается по стандартной схеме, а для того, чтобы подключиться к CAN необходимо пройти несколько простых шагов:

Автосигнализация по стандартной схеме подключается ко всем точкам автомобиля.
Владелец транспортного средства ищет оранжевый, толстый провод – он ведёт к цифровой шине.
Адаптер сигнализации подключается к проводу цифровой шины автомобиля.
Производятся необходимые закрепляющие действия –установка системы в надёжном месте, изоляция проводов, проверка правильности произведённого процесса.
Настраиваются каналы для работы с системой, задаётся функциональный ряд.

Возможности современной цифровой шины велики, ведь виток из двух проводов объединяет в себе доступ до всех основных и дополнительных систем автомобиля. Это помогает избежать наличия большого количества проводов в салоне и упрощает работу всей системы. Цифровая шина работает по типу компьютера, а это в современном мире очень актуально и удобно.

Подпишитесь, чтобы не пропустить ничего важного

что это такое, принцип работы, как подключить по ней сигнализацию и сделать анализатор своими руками (фото и видео)

CAN-шина — устройство, облегчающее управление машиной за счет обмена информацией с другими системами авто. Передача данных от одного автомобильного блока к другому осуществляется по специальным каналам с использованием шифрования.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Что такое CAN-шина

Электронный КАН-интерфейс в авто представляет собой сеть контроллеров, использующихся для объединения всех управляющих модулей в единую систему.

Данный интерфейс представляет собой колодку, с которой можно соединять посредством проводов блоки:

противоугонного комплекса, оборудованного функцией автозапуска либо без нее;
системы управления мотором машины;
антиблокировочного узла;
системы безопасности, в частности, подушек;
управления автоматической коробкой передач;
контрольного щитка и т. д.

Устройство и где находится шина

Конструктивно CAN-шина представляет собой блок, выполненный в пластиковом корпусе, либо разъем для подсоединения кабелей. Цифровой интерфейс состоит из нескольких проводников, которые называются CAN. Для подключения блоков и устройств используется один кабель.

Место монтажа устройства зависит от модели транспортного средства. Обычно этот нюанс указывается в сервисном руководстве. СAN-шина устанавливается в салоне автомобиля, под контрольным щитком, иногда может располагаться в подкапотном пространстве.

Как работает?

Принцип работы автоматической системы заключается в передаче закодированных сообщений. В каждом из них имеется специальный идентификатор, являющийся уникальным. К примеру, «температура силового агрегата составляет 100 градусов» или «скорость движения машины 60 км/ч». При передаче сообщений все электронные модули будут получать соответствующую информацию, которая проверяется идентификаторами. Когда данные, передающиеся между устройствами, имеют отношение к конкретному блоку, то они обрабатываются, если нет — игнорируются.

Длина идентификатора CAN-шины может составить 11 либо 29 бит.

Каждый передатчик информации одновременно выполняет считывание данных, передающихся в интерфейс. Устройство с более низким приоритетом должно отпустить шину, поскольку доминантный уровень с высоким показателем искажает его передачу. Одновременно пакет с повышенным значением остается нетронутым. Передатчик, который потерял связь, спустя определенное время ее восстанавливает.

Интерфейс, подключенный к сигналке или модулю автоматического запуска, может функционировать в разных режимах:

Фоновый, который называется спящим или автономным. Когда он запущен, все основные системы машины отключены. Но при этом на цифровой интерфейс поступает питание от электросети. Величина напряжения минимальная, что позволяет предотвратить разряд аккумуляторной батареи.
Режим запуска или пробуждения. Он начинает функционировать, когда водитель вставляет ключ в замок и проворачивает его для активации зажигания. Если машина оборудована кнопкой Старт/Стоп, это происходит при ее нажатии. Выполняется активация опции стабилизации напряжения. Питание подается на контроллеры и датчики.
Активный. При активации этого режима процедура обмена данными осуществляется между регуляторами и исполнительными устройствами. Параметр напряжения в цепи увеличивается, поскольку интерфейс может потреблять до 85 мА тока.
Деактивация или засыпание. Когда силовой агрегат останавливается, все системы и узлы, подключенные к шине CAN, перестают функционировать. Выполняется их деактивация от электрической сети транспортного средства.

Характеристики

Технические свойства цифрового интерфейса:

общее значение скорости передачи информации составляет около 1 Мб/с;
при отправке данных между блоками управления различными системами этот показатель уменьшается до 500 кб/с;
скорость передачи информации в интерфейсе типа «Комфорт» — всегда 100 кб/с.

Канал «Электротехника и электроника для программистов» рассказал о принципе отправки пакетных данных, а также о характеристиках цифровых адаптеров.

Виды CAN-шин

Условно CAN-шины можно разделить между собой на два типа в соответствии с использующимися идентификаторами:

КАН2, 0А. Так маркируются цифровые устройства, которые могут функционировать в 11-битном формате обмена данными. Этот тип интерфейсов по определению не может выявить ошибки на сигналы от модулей, работающих с 29 бит.
КАН2, 0В. Так маркируются цифровые интерфейсы, функционирующие в 11-битном формате. Но ключевая особенность состоит в том, что данные об ошибках будут передаваться на микропроцессорные устройства, если обнаруживается идентификатор на 29 бит.

CAN-шины могут делиться на три категории в соответствии с видом:

Для силового агрегата автомобиля. Если подключить к нему такой тип интерфейса, это позволит обеспечить быструю связь между управляющими системами по дополнительному каналу. Предназначение шины заключается в синхронизации работы ЭБУ двигателя с другими узлами. Например, коробкой передач, антиблокировочной системой и т. д.
Устройства типа Комфорт. Такая разновидность цифровых интерфейсов используется для соединения всех систем данной категории. К примеру, электронной регулировки зеркал, подогрева сидений и т. д.
Информационно-командные интерфейсы. Имеют аналогичную скорость передачи информации. Используются для обеспечения качественной связи между узлами, необходимыми для обслуживания транспортного средства. К примеру, между электронным блоком управления и навигационной системой или смартфоном.

О принципе действия, а также о разновидностях цифровых интерфейсов рассказал канал «Электротехника и электроника для программистов».

Инструкция по подключению сигнализации по CAN-шине

При монтаже противоугонной системы простой вариант ее соединения с бортовой сетью — связать охранную установку с цифровым интерфейсом. Но такой метод возможен при наличии КАН-шины в автомобиле.

Чтобы произвести установку автосигнализации и подключить ее к CAN-интерфейсу, необходимо знать место монтажа блока управления системой.

Если сигналку ставили специалисты, то надо обратиться за помощью с этим вопросом на СТО. Обычно устройство располагается за приборной панелью автомобиля или под ней. Иногда установщики ставят микропроцессорный модуль в свободное пространство за бардачком или автомагнитолой.

Что понадобится?

Для выполнения задачи потребуется:

мультиметр;
канцелярский нож;
изолента;
отвертка.

Пошаговые действия

Процедура подключения противоугонной установки к CAN-шине осуществляется так:

Сначала надо убедиться, что все элементы охранного комплекса установлены и работают. Речь идет о микропроцессорном блоке, антенном модуле, сервисной кнопке, сирене, а также концевых переключателях. Если сигнализация имеет опцию автозапуска, надо убедиться в правильности монтажа этого устройства. Все элементы противоугонной установки подключаются к микропроцессорному блоку.
Выполняется поиск основного проводника, идущего к CAN-шине. Он более толстый и его изоляция обычно окрашена в оранжевый цвет.
Основной блок автосигнализации соединяется с данным контактом. Для выполнения задачи используется разъем цифрового интерфейса.
Производится монтаж блока управления охранной системы, если он не был установлен. Его следует разместить в сухом и недоступном для посторонних глаз месте. После монтажа устройство надо качественно зафиксировать, иначе в процессе движения на него будут оказывать негативное воздействие вибрации. В результате это приведет к быстрой поломке модуля.
Место соединения проводников тщательно изолируется, допускается использование термоусадочных трубок. Рекомендуется дополнительно обмотать изолентой провода. Это позволит увеличить их ресурс эксплуатации и не допустить стирания изоляционного слоя. Когда подключение будет выполнено, осуществляется проверка. Если возникли проблемы в передачи пакетных данных, с помощью мультиметра следует произвести диагностику целостности электроцепей.
На завершающем этапе выполняется настройка всех каналов связи, в том числе дополнительных, если они имеются. Это позволит обеспечить бесперебойную работу охранной системы. Для настройки используется сервисная книжка, входящая в комплектацию противоугонной установки.

Пользователь Sigmax69 рассказал о соединении охранного комплекса с цифровым интерфейсом на примере автомобиля Хендай Солярис 2017.

Неисправности

Поскольку CAN-интерфейс завязан со многими системами автомобиля, при поломке или некорректной работе одного из узлов в нем могут появиться неполадки. Их наличие отразится на функционировании основных агрегатов.

Признаки и причины

О появлении неисправностей могут сообщить такие «симптомы»:

на приборной панели загорелись одновременно несколько значков без причины — подушки безопасности, рулевое управление, давление в системе смазки и т. д.;
появился световой индикатор Check Engine;
на контрольном щитке отсутствует информация о температуре силового агрегата, уровне топлива в баке, скорости т. д.

Причины, по которым могут возникнуть неисправности в работе CAN-интерфейса:

обрыв проводки в одной из систем или повреждение электролиний;
короткое замыкание в работе агрегатов на батарею или землю;
повреждение резиновых перемычек на разъеме;
окисление контактов, в результате чего нарушается передача сигнала между системами;
разряд АКБ автомобиля либо падение величины напряжения в электросети, что связано с неправильным функционированием генераторной установки;
замыкание систем CAN-high либо CAN-low;
появление неисправностей в работе катушки зажигания.

Подробнее о поломках цифрового интерфейса и тестировании с использованием компьютера рассказал канал «KV Avtoservis».

Диагностика

Чтобы определить причину появления неполадок, потребуется тестер, рекомендуется использование мультиметра.

Процесс проверки:

Диагностика начинается с поиска проводника витой пары КАН-шины. Кабель имеет черную либо оранжево-серую изоляцию. Первый является доминантным уровнем, а второй — второстепенным.
С помощью мультиметра производится проверка величины напряжения на контактных элементах. При выполнении задачи зажигание нужно включить. Процедура тестирования позволит выявить напряжение в диапазоне от 0 до 11 вольт. На практике это обычно 4,5 В.
Выполняется отключение зажигания. От аккумулятора отсоединяется проводник с отрицательным контактом, предварительно гаечным ключом надо ослабить зажим.
Выполняется измерение параметра сопротивления между проводниками. О замыкании контактов можно узнать, если эта величина стремится к нулю. Когда диагностика показала, что сопротивление бесконечно, то в электролинии имеется обрыв. Проблема может заключаться непосредственно в контакте. Требуется более детально проверить разъем и все провода.
На практике замыкание обычно происходит из-за поломки управляющих устройств. Для поиска вышедшего из строя модуля следует поочередно отключить от питания каждый блок и выполнить проверку величины сопротивления.

Пользователь Филат Огородников рассказал о диагностике КАН-шины с использованием осциллографа.

Как сделать анализатор своими руками?

Самостоятельно выполнить сборку данного устройства сможет только профессионал в области электроники и электротехники.

Основные нюансы процедуры:

В соответствии со схемой на первом фото в галерее надо приобрести все элементы для разработки анализатора. На ней подписаны составляющие детали. Потребуется плата с контроллером STM32F103С8Т6. Понадобится электросхема стабилизированного регуляторного устройства и КАН трансивер МСР2551.
При необходимости в анализатор добавляется блютуз-модуль. Это позволит при эксплуатации девайса записать основную информацию на мобильное устройство.
Процедура программирования выполняется с использованием любой утилиты. Рекомендуется применение программ КАНХакер или Ардуино. Первый вариант более функциональный и имеет опцию фильтрации пакетных данных.
Для осуществления прошивки потребуется преобразовательное устройство USB-TTL, оно понадобится для отладки. Простой вариант — применение ST-Link второй версии.
Загрузив программу на компьютер, основной файл формата ЕХЕ необходимо прошить в контроллер с использованием программатора. После выполнения задачи ставится перемычка бутлоудера, а изготовленное устройство подключается к ПК через USB-выход.
Заливать прошивку в анализатор можно с использованием программного обеспечения MPHIDFlash.
Когда обновление ПО будет завершено, надо отсоединить провод и демонтировать перемычку. Производится установка драйверов. Если устройство собрано верно, то на компьютере оно будет определяться как COM-порт, это можно посмотреть в диспетчере задач.

Фотогалерея

Схема для разработки CAN-анализатора

Основная плата для сборки устройства

Плюсы и минусы CAN-шин

Преимущества, которыми обладает цифровой интерфейс:

Быстродействие. Устройство может оперативно обмениваться пакетными данными между разными системами.
Высокая устойчивость к воздействию электромагнитных помех.
Все цифровые интерфейсы имеют многоуровневую систему контроля. Благодаря этому можно не допустить появления ошибок при передаче информации и ее приеме.
При работе шина сама раскидывает скорость по каналам в автоматическом режиме. Благодаря этому обеспечивается эффективная работа электронных систем транспортного средства.
Цифровой интерфейс является безопасным. Если к электронным узлам и системам автомобиля кто-то попытается получить незаконный доступ, шина автоматически заблокирует эту попытку.
Наличие цифрового интерфейса позволяет упрощенно произвести монтаж охранной системы на машину с минимальным вмешательством в штатную бортовую сеть.

Минусы, которыми обладает CAN-шина:

Некоторые интерфейсы имеют ограничения по объему информации, которая может передаваться. Этот недостаток будет весомым для современного автомобиля, «напичканного» электроникой. При добавлении дополнительных устройств на шину возлагается более высокая нагрузка. Из-за этого снижается время отклика.
Все пакетные данные, которые передаются по шине, имеют определенное назначение. Для полезной информации отводится минимальная часть трафика.
Если применяется протокол повышенного уровня, это станет причиной отсутствия стандартизации.

Видео «Ремонт CAN-интерфейса своими руками»

Пользователь Roman Brock рассказал о процедуре восстановления шины приборной панели в автомобиле Форд Фокус 2 рестайлинг.

Загрузка …

Кан шина принцип работы

CAN шина, что же это такое? Много информации читал, но нихрена не понимал. А тут вот нашлось простое и доходчивое объяснение, которое поймёт и ребёнок. А может и не поймет…

В CAN сети все ЭБУ подключены к шине параллельно. Обмен данными производится короткими пакетами — сообщениями.

CAN сообщение
Каждое сообщение содержит идентификатор, который в сети является уникальным (например, «Температура двигателя 100 град» или «Скорость автомобиля 50 км/ч»). При передаче, все ЭБУ в сети получают сообщение и каждый из них проверяет идентификатор. Если сообщение имеет отношение к данному ЭБУ, то оно обрабатывается, в противном случае – игнорируется. Идентификатор может быть длиной 11 бит или 29 бит.

Арбитраж
В шине CAN биты 0 и 1 имеют ещё одно название: рецессивный уровень и доминантный уровень, соответственно. Если двумя разными передатчиками будет одновремнно передан рецессивный и доминантный уровни, то доминантный уровень подавит рецессивный. Этим механизмом подавления обеспечивается арбитраж на шине. Каждый передатчик одновремнено считывает то, что он предаёт в шину. Передатчик с более низким приоритетом вынужден отпустить шину, так как чужой доминантный уровень с более высоким приоритетом исказил его предачу. В то же время, пакет с более высоким уровнем остался неизменным. Передатчик, потерявший арбитраж, может повторить попытку через некоторе время.

Физический уровень
В автомобиле может применяться несколько типов шин CAN.

Высокоскоростной CAN (High speed) применяется в основном в сети управления двигателем и управления шасси. Там, где необходима высокая скорость реакции. Скорость обмена по этой шине 500 или 250 кбит/сек.

Схема подключения ЭБУ к высокоскоростной шине CAN

Низкоскоростной CAN (Low speed) применяется в сети управления кузова. Скорость обмена по этой шине, как правило, равняется 125 кбит/сек.

Схема подключения ЭБУ к низкоскоростной шине CAN

Однопроводный CAN (1-wire) Это удешевлённый варинат Low speed CAN, применяется в основном концерном GM. Используется для коммуникации между ЭБУ кузова машины. Работает на скорости 33,3 кбит/сек.

Схема подключения ЭБУ к однопроводной шине CAN

Надёжность
Двухпроводная шина сохраняет свою работоспособность при обрыве или замыкании одного из проводов (для двухпроводной шины).

Фазы работы
Шина CAN используется в автомобилях достаточно давно. Изначально шина CAN использовалась в простых конфигурациях. Например, для надёжной и быстрой связи между ЭБУ мотора и ЭБУ автоматической коробки передач. В этой конфигурации шина использовалась только для передачи данных. В ЭБУ заводилась линия питания и линия от замка зажигания, диагностика производилась по отдельным К-линиям, идущим из каждого ЭБУ.

В более современных автомобилях, по шине CAN передаётся не только управляющая, но и диагностическая информация. Помимо этого, шина CAN стала управлять системой питания ЭБУ. В этой конфигурации все ЭБУ подключены к общему питанию и шине CAN. Замок зажигания является электронным блоком управления и информация о включении зажигания передаётся от него по CAN шине.

Можно выделить четыре основные фазы работы шины:

Спящий режим
В этом режиме все ЭБУ, кроме ЭБУ замка, находятся в выключенном состоянии. На драйвер CAN подается питание. Драйвер так же находится в спящем состоянии. При этом, его энергопотребление составляет около 0,3 мА.
Пробуждение
Когда вставляется ключ зажигания или открывается дверь, замок выдаёт доминантное состояние в шину CAN. Это приводит к пробуждению CAN драйверов в спящих ЭБУ. Драйверы при обнаружении активности на шине включают стабилизаторы питания в своих ЭБУ.
Активный режим
В активном режиме ЭБУ постоянно обмениваются информацией. Энергопотребление каждого предатчика при доминантных уровнях может достигать 80 мА.
Засыпание
В момент выключения зажигания, по шине CAN выдаётся команда на выключение, после чего каждый ЭБУ сам себя обесточивает и преходит в спящий режим.
Примечание:
Для однопроводной шины CAN сигнал пробуждения имеет уровень 12 В, обычный обмен 0-4 В.

Немного отступлю от первоисточника.
Самый главный плюс, это очень высокая помехозащищённость сигнала. В чём прикол? Одновременно идут два дублирующих сигнала, только один высокий, второй низкий. Ловят они помеху. Помеха воздействует одинаково на оба сигнала. А на выходе у нас одинаковый уровень. Два уровня сигнала компенсируют помеху. Наглядно это выглядит вот так:

Вот такие пироги. Наткнулся тут : quantexlab

Появление цифровых шин в автомобилях произошло позднее, чем в них начали широко внедряться электронные блоки. В то время цифровой «выход» им был нужен только для «общения» с диагностическим оборудованием – для этого хватало низкоскоростных последовательных интерфейсов наподобие ISO 9141-2 (K-Line). Однако кажущееся усложнение бортовой электроники с переходом на CAN-архитектуру стало ее упрощением.

Действительно, зачем иметь отдельный датчик скорости, если блок АБС уже имеет информацию о скорости вращения каждого колеса? Достаточно передавать эту информацию на приборную панель и в блок управления двигателем. Для систем безопасности это ещё важнее: так, контроллер подушек безопасности уже становится способен самостоятельно заглушить мотор при столкновении, послав соответствующую команду на ЭБУ двигателя, и обесточить максимум бортовых цепей, передав команду на блок управления питанием. Раньше же приходилось для безопасности применять не надежные меры вроде инерционных выключателей и пиропатронов на клемме аккумулятора (владельцы BMW с его «глюками» уже хорошо знакомы).

Однако на старых принципах реализовать полноценное «общение» блоков управления было невозможно. На порядок выросли объем данных и их важность, то есть потребовалась шина, которая не только способна работать с высокой скоростью и защищена от помех, но и обеспечивает минимальные задержки при передаче. Для движущейся на высокой скорости машины даже миллисекунды уже могут играть критичную роль. Решение, удовлетворяющее таким запросам, уже существовало в промышленности – речь идет о CAN BUS (Controller Area Network).

Суть CAN-шины

Цифровая CAN-шина – это не конкретный физический протокол. Принцип работы CAN-шины, разработанный Bosch еще в восьмидесятых годах, позволяет реализовать ее с любым типом передачи – хоть по проводам, хоть по оптоволокну, хоть по радиоканалу. КАН-шина работает с аппаратной поддержкой приоритетов блоков и возможностью «более важному» перебивать передачу «менее важного».

Для этого введено понятие доминантного и рецессивного битов: упрощенно говоря, протокол CAN позволит любому блоку в нужный момент выйти на связь, остановив передачу данных от менее важных систем простой передачей доминантного бита во время наличия на шине рецессивного. Это происходит чисто физически – например, если «плюс» на проводе означает «единицу» (доминантный бит), а отсутствие сигнала – «ноль» (рецессивный бит), то передача «единицы» однозначно подавит «ноль».

Представьте себе класс в начале урока. Ученики (контроллеры низкого приоритета) спокойно переговариваются между собой. Но, стоит учителю (контроллеру высокого приоритета) громко дать команду «Тишина в классе!», перекрывая шум в классе (доминантный бит подавил рецессивный), как передача данных между контроллерами-учениками прекращается. В отличие от школьного класса, в CAN-шине это правило работает на постоянной основе.

Для чего это нужно? Чтобы важные данные были переданы с минимумом задержек даже ценой того, что маловажные данные не будут переданы на шину (это отличает CAN шину от знакомого всем по компьютерам Ethernet). В случае аварии возможность ЭБУ впрыска получить информацию об этом от контроллера SRS несоизмеримо важнее, чем приборной панели получить очередной пакет данных о скорости движения.

В современных автомобилях уже стало нормой физическое разграничение низкого и высокого приоритетов. В них используются две и даже более физические шины низкой и высокой скорости – обычно это «моторная» CAN-шина и «кузовная», потоки данных между ними не пересекаются. К всем сразу подключен только контроллер CAN-шины, который дает возможность диагностическому сканеру «общаться» со всеми блоками через один разъем.

Например, техническая документация Volkswagen определяет три типа применяемых CAN-шин:

«Быстрая» шина, работающая на скорости 500 килобит в секунду, объединяет блоки управления двигателем, ABS, SRS и трансмиссией.
«Медленная» функционирует на скорости 100 кбит/с и объединяет блоки системы «Комфорт» (центральный замок, стеклоподъемники и так далее).
Третья работает на той же скорости, но передает информацию только между навигацией, встроенным телефоном и так далее. На старых машинах (например, Golf IV) информационная шина и шина «комфорт» были объединены физически.

Интересный факт: на Renault Logan второго поколения и его «соплатформенниках» также физически две шины, но вторая соединяет исключительно мультимедийную систему с CAN-контроллером, на второй одновременно присутствуют и ЭБУ двигателя, и контроллер ABS, и подушки безопасности, и ЦЭКБС.

Физически же автомобили с CAN-шиной используют ее в виде витой дифференциальной пары: в ней оба провода служат для передачи единственного сигнала, который определяется как разница напряжений на обоих проводах. Это нужно для простой и надежной помехозащиты. Неэкранированный провод работает, как антенна, то есть источник радиопомех способен навести в нем электродвижущую силу, достаточную для того, чтобы помеха воспринялась контроллерами как реально переданный бит информации.

Но в витой паре на обоих проводах значение ЭДС помехи будет одинаковым, так что разница напряжений останется неизменной. Поэтому, чтобы найти CAN-шину в автомобиле, ищите витую пару проводов – главное не перепутать ее с проводкой датчиков ABS, которые так же для защиты от помех прокладываются внутри машины витой парой.

Диагностический разъем CAN-шины не стали придумывать заново: провода вывели на свободные пины уже стандартизированной в OBD-II колодки, в ней CAN-шина находится на контактах 6 (CAN-H) и 14 (CAN-L).

Поскольку CAN-шин на автомобиле может быть несколько, часто практикуется использование на каждой разных физических уровней сигналов. Вновь для примера обратимся к документации Volkswagen. Так выглядит передача данных в моторной шине:

Когда на шине не передаются данные или передается рецессивный бит, на обоих проводах витой пары вольтметр покажет по 2,5 В относительно «массы» (разница сигналов равна нулю). В момент передачи доминантного бита на проводе CAN-High напряжение поднимается до 3,5 В, в то время как на CAN-Low опускается до полутора. Разница в 2 вольта и означает «единицу».

На шине «Комфорт» все выглядит иначе:

Здесь «ноль» — это, наоборот, 5 вольт разницы, причем напряжение на проводе Low выше, чем на проводе High. «Единица» же – это изменение разности напряжений до 2,2 В.

Проверка CAN-шины на физическом уровне ведется с помощью осциллографа, позволяющего увидеть реальное прохождение сигналов по витой паре: обычным тестером, естественно, «разглядеть» чередование импульсов такой длины невозможно.

«Расшифровка» CAN-шины автомобиля также ведется специализированным прибором – анализатором. Он позволяет выводить пакеты данных с шины в том виде, как они передаются.

Сами понимаете, что диагностика шины CAN на «любительском» уровне без соответствующего оборудования и знаний не имеет смысла, да и банально невозможна. Максимум, что можно сделать «подручными» средствами, чтобы проверить кан-шину – это измерить напряжения и сопротивление на проводах, сравнив их с эталонными для конкретного автомобиля и конкретной шины. Это важно – выше мы специально привели пример того, что даже на одном автомобиле между шинами может быть серьезная разница.

Неисправности

Хотя интерфейс CAN и хорошо защищен от помех, электрические неисправности стали для него серьезной проблемой. Объединение блоков в единую сеть сделало ее уязвимой. КАН-интерфейс на автомобилях стал настоящим кошмаром малоквалифицированных автоэлектриков уже по одной своей особенности: сильные скачки напряжения (например, зимний запуск на сильно разряженном аккумуляторе) способны не только «повесить» ошибку CAN-шины, обнаруживаемую при диагностике, но и заполнить память контроллеров спорадическими ошибками, случайного характера.

В результате на приборной панели загорается целая «гирлянда» индикаторов. И, пока новичок в шоке будет чесать голову: «да что же это такое?», грамотный диагност первым делом поставит нормальный аккумулятор.

Чисто электрические проблемы – это обрывы проводов шины, их замыкания на «массу» или «плюс». Принцип дифференциальной передачи при обрыве любого из проводов или «неправильном» сигнале на нем становится нереализуем. Страшнее всего замыкание провода, поскольку оно «парализует» всю шину.

Представьте себе простую моторную шину в виде провода, на котором «сидят в ряд» несколько блоков – контроллер двигателя, контроллер АБС, приборная панель и диагностический разъем. Обрыв у разъема автомобилю не страшен – все блоки продолжат передавать информацию друг другу в штатном режиме, невозможной станет только диагностика. Если оборвать провод между контроллером АБС и панелью, мы сможем увидеть сканером на шине только ее, ни скорость, ни обороты двигателя она показывать не будет.

А вот при обрыве между ЭБУ двигателя и АБС машина, скорее всего, уже не заведется: блок, не «видя» нужный ему контроллер (информация о скорости учитывается при расчете времени впрыска и угла опережения зажигания), уйдет в аварийный режим.

Если не резать провода, а просто постоянно подать на один из них «плюс» или «массу», автомобиль «уйдет в нокаут», поскольку ни один из блоков не сможет передавать данные другому. Поэтому золотое правило автоэлектрика в переводе на русский цензурный звучит как «не лезь кривыми руками в шину», а ряд автопроизводителей запрещает подключать к CAN-шине несертифицированные дополнительные устройства стороннего производства (например, сигнализации).

Благо подключение CAN-шины сигнализации не разъем в разъем, а врезаясь непосредственно в шину автомобиля, дают «криворукому» установщику возможность перепутать провода местами. Автомобиль после этого не то что откажется заводиться – при наличии контроллера управления бортовыми цепями, распределяющего питание, даже зажигание не факт что включится.

Для того, чтобы понять принципы работы CAN-шины мы решили написать/перевести ряд статей, посвященных этой тематике, как обычно, основываясь на материалах зарубежных источников.

Одним из подобных источников, который, как нам показалось, вполне подходящим образом иллюстрирует принципы работы CAN-шины, стал видеоролик-презентация учебного продукта CANBASIC компании Igendi Engineering (http://canbasic.com).

Также можете прочитать вторую нашу переводную статью Введение в CAN.

Добро пожаловать на презентацию нового продукта CANBASIC, учебной системы (платы), посвященной вопросу функционирования шины КАН (CAN).

Мы начнем с основ построения сети CAN-шины. На схеме приведен автомобиль с его системой освещения.

Показана обычная проводка, в которой каждая лампа напрямую подключена с каким-либо переключателем или контактом педали тормоза.

Теперь аналогичная функциональность показана с применением технологии CAN-шины. Передние и задние световые приборы подключены к контролирующим модулям. Контролирующие модули соединены параллельно с такими же проводами шины.

Этот небольшой пример демонстрирует, что объем электропроводки снижается. Вдобавок ко всему модули управления могут обнаруживать перегоревшие лампы и информировать об этом водителя.

Автомобиль на указанном виде содержит четыре модуля управления и четко отражает построение учебной системы (платы) CANBASIC

В вышеописанном указано четыре узла шины (CAN-узла).

Передний модуль контролирует передние световые приборы.

Узел сигнализации обеспечивает контроль внутренней части автомобиля.

Основной контрольный модуль соединяет все системы транспортного средства для диагностики.

Задний узел контролирует задние световые приборы.

На тренировочной доске CANBASIC вы можете увидеть маршрутизацию (расположение) трех сигналов: «Питание», «CAN-Hi» и «земли», соединяющихся в контрольном модуле.

В большинстве транспортных средств для подключения главного модуля управления к ПК с помощью диагностического программного обеспечения вам нужен OBD-USB конвертер.

Плата CANBASIC уже содержит в себе OBD-USB конвертер и может быть напрямую подключена к ПК.

Питается плата от интерфейса USB, поэтому дополнительные кабели не нужны.

Провода шины используются для передачи множества данных. Как это работает ?

Как работает CAN-шина

Эти данные передаются последовательно. Вот пример.

Человек с лампой, передатчик, хочет отправить какую-то информацию человеку с телескопом, получателю (приемнику). Он хочет передать данные.

Для того, чтобы сделать это они договорились, что получатель смотрит за состоянием лампы каждые 10 секунд.

Это выглядит так:

Спустя 80 секунд:

Теперь 8 бит данных были переданы со скоростью 0,1 бит в секунду (т.е. 1 бит в 10 секунд). Это называется последовательной передачей данных.

Для использования этого подхода в автомобильном приложении интервал времени сокращается с 10 секунд до 0,000006 секунды. Для передачи информации посредством изменения уровня напряжения на шине данных.

Для измерения электрических сигналов шины КАН используется осциллограф. Две измерительных площадки на плате CANBASIC позволяют измерить этот сигнал.

Чтобы показать полное CAN-сообщение разрешение осциллографа уменьшается.

В результате одиночные CAN-биты больше не могут быть распознаны. Для решения этой проблемы CANBASIC-модуль оснащен цифровым запоминающим осциллографом.

Мы вставляем модуль CANBASIC в свободный разъем USB, после чего он будет автоматически обнаружен. Программное обеспечение CANBASIC можно запустить прямо сейчас.

Вы можете видеть вид программного осциллографа с прикрепленными значениями битов. Красным показаны данные, переданные в предыдущем примере.

Чтобы объяснить другие части CAN-сообщения мы раскрашиваем CAN-кадр и прикрепляем на него подписи с описанием.

Каждая раскрашенная часть CAN-сообщения соответствует полю ввода того же цвета. Область, отмеченная красным, содержит информацию о пользовательских данных, которая может быть задана в формате битов, полубайтов или шестнадцатиричном формате.

Желтая область определяет количество пользовательских данных. В зеленой зоне может быть установлен уникальный идентификатор.

Синяя область позволяет задать CAN-сообщение для удаленного запроса. Это означает, что будет ожидаться ответ от другого CAN-узла. (Разработчики системы сами рекомендуют не пользоваться удаленными запросами по ряду причин приводящих к глюкам системы, но об этом будет другая статья.)

Многие системы с шиной CAN защищены от помех вторым каналом CAN-LO для передачи данных, который является инвертированным относительно сигнала CAN-HI (т.е. идет тот же сигнал, только с обратным знаком).

Шесть последовательных битов с одинаковым уровнем определяют конец CAN-кадра.

Так совпало, что другие части CAN-кадра могут содержать более пяти последовательных битов с одинаковым уровнем.

Чтобы избежать этой битовой метки, если появляется пять последовательных битов с одинаковым уровнем, в конце CAN-кадра вставляется противоположный бит. Эти биты называют стафф-битами (мусорными битами). CAN-приемники (получатели сигнала) игнорируют эти биты.

С помощью полей ввода могут быть заданы все данные КАН-кадра и поэтому каждое КАН-сообщение может быть отправлено.

Вставленные данные немедленно обновляются в CAN-кадре, в данном примере длина данных будет изменена с одного байта на 8 байтов и сдвинута назад на один байт.

Текст описания показывает, что сигнал поворота будет управляться с помощью идентификатора «2С1» и бит данных 0 и 1. Все биты данных сбрасываются на 0.

Идентификатор установлен в значение «»2С1». Для активации сигнала поворотов бит данных должен быть установлен с 0 на 1.

В режиме «в салоне» вы можете управлять всем модулем с помощью простых щелчков мыши. Данные CAN устанавливаются автоматически в соответствии с желаемым действием.

Лампы поворотников могут быть установлены на ближний свет для работы в качестве ДХО. Яркостью будет управлять широтно-импульсная модуляция (ШИМ), в соответствии с возможностями современной диодной техники.

Теперь мы можем активировать фары ближнего света, противотуманные фары, стоп-сигналы и фары дальнего.

С отключением ближнего света противотуманные фары также отключаются. Логика управления световой системой CANBASIC соответствует автомобилям марки Volkswagen. Особенности зажигания и «возвращения домой» также включены.

С сигнальным узлом вы можете считывать сигнал датчика после инициирующего удаленного запроса.

В режиме удаленного запроса второй CAN-кадр будет принят и показан ниже отправленного CAN-кадра.

Байт данных CAN теперь содержит результат измерения датчика. С приближением к датчику пальца вы можете изменить измеренное значение.

Клавиша паузы замораживает текущий CAN-кадр и позволяет провести точный анализ.

Как уже было показано, различные части CAN-кадра могут быть скрыты.

Кроме того поддерживается скрытие каждого бита в КАН-кадре.

Это очень полезно, если вы хотите использовать представление CAN-кадра в ваших собственных документах, например в листе упражнений.

шина — что это? Принцип действия «кан шины»

С каждым годом автомобильные электрические схемы увеличивались в размере и усложнялись в конструкции. На первых выпущенных автомобилях от магнето работало зажигание, а аккумуляторной батареи и генератора не было совсем. В фарах использовались ацетиленовые горелки.

В 1975 году длина проводов в автомобильной электрической схеме была равна нескольким сотням метров и была сопоставима с электрикой лёгкомоторной авиации.

Желание упростить электропроводку была такой: необходим всего один провод, подключить к нему все потребители и к каждому подвести устройство управления. Пропустить по этому проводу электроток к потребителям и сигналы управления устройствами.

Видео

К 1991 году, благодаря прорыву цифровых технологий, фирмы Bosch и Intel создали сетевой интерфейс CAN (Controller Area Network) для мультипроцессорных систем бортовых компьютеров. В электронике такую систему называют «шиной».

В последовательной шине (serial bus) данные передаются импульс за импульсом по витой паре (двум проводам), а в параллельной шине (parallel bus), данные идут по нескольким проводам одновременно.

При большей производительности, параллельная шина усложняет электропроводку автомобиля. Последовательная шина передаёт информации до 1 Мбит/сек.

Разные блоки делятся данными, правило, по которому это происходит, называется протоколом. Протокол может отправлять разным блокам команды, запрашивать данные у одного или у всех. Помимо конкретного обращения к устройству, протокол может задать важность и командам. К примеру, команда включения вентилятора охлаждения двигателя будет приоритетней команды опускания бокового стекла.

Минимизация современной электроники позволила наладить выпуск дешёвых модулей управления и систем связи. В автомобильной сети они могут объединяться в цепи, звёзды и кольца.

Информация идёт в обе стороны, например, включив лампу дальнего света, на панели приборов загорится сигнал – светит она или нет.
Система управления двигателем выбирает наилучший режим, получая данные от всех устройств цепи, система освещения включит или отключит фары, система навигации проложит или изменит маршрут и так далее.

Благодаря такому протоколу диагностика двигателя и других устройств автомобиля упростилась.

Желание иметь всего один провод в автомобиле не осуществилось, но CAN – модуль и протокол передачи данных повысили надёжность системы и упростили электропроводку.

Видео

CAN шина — что это такое?

CAN – шина («кан шина») является системой управления всеми электрическими приборами и цифровой связи в автомобиле, которая может получать информацию от устройств, между ними обмениваться данными, а также ими управлять. Данные о техническом состоянии и управляющие сигналы идут в цифровом виде по витой паре благодаря специальному протоколу. От бортовой сети автомобиля к каждому потребителю идёт питание, но все они соединены параллельно. Такой вариант повысил надёжность всей электросхемы, снизил количество проводов и упростил монтаж.

< Назад
Вперёд >

что такое, зачем нужна и как работает в современном автомобиле

Суть CAN-шины

Например, техническая документация Volkswagen определяет три типа применяемых CAN-шин:

«Быстрая» шина, работающая на скорости 500 килобит в секунду, объединяет блоки управления двигателем, ABS, SRS и трансмиссией.
«Медленная» функционирует на скорости 100 кбит/с и объединяет блоки системы «Комфорт» (центральный замок, стеклоподъемники и так далее).
Третья работает на той же скорости, но передает информацию только между навигацией, встроенным телефоном и так далее. На старых машинах (например, Golf IV) информационная шина и шина «комфорт» были объединены физически.

На шине «Комфорт» все выглядит иначе:

Неисправности

CAN-шина – принцип работы системы и ее диагностика + Видео

Бортовые системы электроники в современных легковых и грузовых автомобилях обладают огромным количеством дополнительных устройств и исполнительных механизмов. Для того, чтобы обмен информацией между всеми устройствами был максимально эффективен, в автомобиле должна быть надежная коммуникационная сеть. В начале 80-ых годов 20 века компания Bosch и разработчик Intel предложили новый сетевой интерфейс – Controller Area Network, который в народе называется Can-шина.

1 О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина

Кан-шина в автомобиле предназначена для обеспечения подключения любых электронных устройств, которые способны передавать и получать определенную информацию. Таким образом, данные о техническом состоянии систем и управляющие сигналы проходят по витой паре в цифровом формате. Такая схема позволила снизить негативное влияние внешних электромагнитных полей и существенно увеличить скорость передачи данных по протоколу (правила, по которым блоки управления различными системами способны обмениваться информацией).

Кроме того, диагностика ЭБУ различных систем автомобиля своими руками стала проще. За счет применения подобной системы в составе бортовой сети автомобиля высвободилось определенное количество проводников, которые способны обеспечивать связь по различным протоколам, например, между блоком управления двигателем и диагностическим оборудованием, системой сигнализации. Именно наличие Кан-шины в автомобиле позволяет владельцу своими руками выявлять неисправности контроллеров и ошибки с помощью специального диагностического оборудования.

Кан-шина в автомобиле

2 Особенности работы сети

Следует понимать, что данные по CAN-сети передаются в виде кадров. Наиболее важные из них – это поле идентификатора (Identifire) и система данных (Data). Наиболее часто используемый тип сообщения по Кан-шине – Data Frame. Данный тип передачи данных состоит из так называемого арбитражного поля и определяет приоритетную передачу данных в том случае, если сразу несколько узлов системы передают данные на CAN-шину.

Данные по CAN-сети

Каждое из подключенных к шине устройств управления имеет свое входное сопротивление, а общая нагрузка рассчитывается из суммы всех подключенных к шине исполняемых блоков. В среднем, входное сопротивление систем управления двигателем, которые подключаются на CAN-шину, составляет 68-70 Ом, а сопротивление информационно-командной системы может составлять до 3-4 ОМ.

3 Кан-интерфейс и диагностика системы

Системы управления CAN имеют не только различное нагрузочное сопротивление, но и разную скорость передачи сообщений. Этот факт усложняет обработку однотипных сообщений внутри бортовой сети. Для упрощения диагностики на современных автомобилях используется межсетевой интерфейс (преобразователь сопротивления), который либо выполнен в качестве отдельного управляющего блока, либо встроен в ЭБУ двигателя автомобиля.

ЭБУ двигателя с межсетевым интерфейсом

Подобный преобразователь также предназначен для ввода или вывода определенной диагностической информации по проводу «К»-линия, который подключается во время диагностики или изменения параметров работы сети либо в диагностический разъем либо непосредственно к преобразователю.

Важно отметить, что определенных стандартов для разъемов сети Can на сегодняшний день не существует. Поэтому каждый из протоколов определяет свой тип разъемов на CAN-шине, в зависимости от нагрузки и других параметров.

Таким образом, при проведении диагностических работ своими руками используется унифицированный разъем типа OBD1 или OBD2, который можно встретить на большинстве современных иномарок и отечественных автомобилей. Однако, некоторые модели автомобилей, например Volkswagen Golf 5V, Audi S4, не имеют межсетевого интерфейса. Кроме того, схема блоков управления и CAN-шины индивидуальна для каждой марки и модели авто. Для того, чтобы провести диагностику CAN-системы своими руками, используется специальная аппаратура, которая состоит из осциллографа, анализатора CAN и цифрового мультиметра.

Работы по выявлению неисправностей начинаются со снятия напряжения сети (снятие минусовой клеммы АКБ). Далее определяется изменение сопротивления между проводами шины. Самыми распространенными видами неисправности Кан-шины в автомобиле является замыкание или обрыв линии, выход из строя резисторов нагрузки и снижение уровня передачи сообщений между элементами сети. В некоторых случаях без применения анализатора Can выявить неисправность не получается.

Протокол локальной сети контроллера (CAN BUS)

Каждый контроллер CAN на шине будет пытаться обнаружить описанные выше ошибки в каждом сообщении. Если обнаружена ошибка, обнаруживающий узел передаст флаг ошибки, тем самым уничтожая трафик шины. Другие узлы обнаружат ошибку, вызванную флагом ошибки (если они еще не обнаружили исходную ошибку), и предпримут соответствующие действия, т. е. отменят текущее сообщение.

Каждый узел поддерживает два счетчика ошибок: счетчик ошибок передачи и счетчик ошибок приема.Существует несколько правил, определяющих, как эти счетчики увеличиваются и/или уменьшаются. По сути, передатчик, обнаруживший ошибку, увеличивает свой счетчик ошибок передачи быстрее, чем прослушивающие узлы увеличивают свой счетчик ошибок приема. Это потому, что есть большая вероятность, что виноват передатчик!

Узел запускается в активном режиме с ошибкой. Когда значение любого из двух счетчиков ошибок превысит 127, узел перейдет в состояние, известное как пассивная ошибка, а когда значение счетчика ошибок передачи превысит 255, узел перейдет в состояние отключения шины.

Узел Error Active будет передавать флаги Active Error при обнаружении ошибок.
Узел Passive Error будет передавать флаги Passive Error при обнаружении ошибок.
Узел с отключенной шиной вообще ничего не будет передавать по шине.

Правила увеличения и уменьшения счетчиков ошибок несколько сложны, но принцип прост: ошибки передачи дают 8 баллов ошибки, а ошибки приема дают 1 балл ошибки. Корректно переданные и/или принятые сообщения приводят к уменьшению счетчика(ов).

Пример (слегка упрощенный): Предположим, что у узла А в автобусе плохой день. Всякий раз, когда A пытается передать сообщение, это не удается (по какой-либо причине). Каждый раз, когда это происходит, он увеличивает свой счетчик ошибок передачи на 8 и передает активный флаг ошибки. Затем он попытается повторно передать сообщение… и произойдет то же самое.

Когда значение счетчика ошибок передачи превышает 127 (т. е. после 16 попыток), узел A переходит в состояние пассивной ошибки. Разница в том, что теперь он будет передавать по шине пассивные флаги ошибок.Пассивный флаг ошибки состоит из 6 рецессивных битов и не уничтожает другой трафик шины, поэтому другие узлы не услышат сообщение А об ошибках шины. Однако А продолжает увеличивать свой счетчик ошибок передачи. Когда он поднимается выше 255, узел A, наконец, сдается и отключается.

Что другие узлы думают об узле А? – Для каждого активного флага ошибки, переданного A, другие узлы увеличат свои счетчики ошибок приема на 1. К тому времени, когда A отключится от шины, счетчики ошибок приема других узлов будут значительно ниже предела для Ошибка Пассивная, т.е.е. 127. Этот счетчик будет уменьшаться на единицу за каждое правильно принятое сообщение. Однако узел A останется отключенным от шины.

Большинство контроллеров CAN предоставляют биты состояния (и соответствующие прерывания) для двух состояний:

«Предупреждение об ошибке» — один или оба счетчика ошибок выше 96
Bus Off, как описано выше.

Некоторые – но не все! – контроллеры также предоставляют бит для состояния Error Passive. Некоторые контроллеры также обеспечивают прямой доступ к счетчикам ошибок.

Привычка CAN-контроллера автоматически повторно передавать сообщения при возникновении ошибок может иногда раздражать. На рынке есть по крайней мере один контроллер (SJA1000 от Philips), который позволяет полностью управлять обработкой ошибок вручную.

Что такое Can Bus (локальная сеть контроллера)

Автор Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье мы обсудим шину CAN (локальная сеть контроллеров) и другие интерфейсы автомобильных шин, чтобы вы могли:

См. , что такое шина CAN на самом деле
Узнайте об истории и будущем систем шины CAN
Понимание того, как системы сбора данных Dewesoft взаимодействуют с шиной CAN

Что такое протокол шины CAN?

Локальная сеть контроллеров — CAN-шина представляет собой протокол на основе сообщений, разработанный для того, чтобы позволить электронным блокам управления (ЭБУ), используемым в современных автомобилях, а также другим устройствам, взаимодействовать друг с другом надежным и приоритетным способом. .Сообщения или «кадры» принимаются всеми устройствами в сети, для чего не требуется хост-компьютер. CAN поддерживается широким набором международных стандартов в соответствии с ISO 11898.

Схема сети шины CAN

Что такое CAN FD?

CAN FD — это версия шины CAN «Flexible Data (Rate)». Стандартная длина каждого сообщения была увеличена на 800% до 64 байт, а максимальная скорость передачи данных была увеличена аналогичным образом с 1 Мбит/с до 8 Мбит/с.«Гибкая» часть относится к тому факту, что ECU могут динамически изменять скорость передачи и выбирать больший или меньший размер сообщений в зависимости от требований в реальном времени.

Несмотря на все эти достижения, CAN FD по-прежнему полностью обратно совместим со стандартным CAN 2.0. Сегодня CAN FD используется в автомобилях с очень высокими характеристиками, но ожидается, что в конечном итоге он будет распространяться на все или большинство автомобилей.

В этом видеоролике представлена отличная справочная информация о шинах данных автомобиля, включая CAN:

Преимущества шины CAN

Стандарт шины CAN широко распространен и используется практически во всех транспортных средствах и многих машинах.В основном это связано со следующими ключевыми преимуществами:

Простота и низкая стоимость : Блоки управления обмениваются данными через единую систему CAN вместо прямых сложных аналоговых сигнальных линий, что снижает количество ошибок, вес, проводку и затраты. Чипсеты CAN легко доступны и доступны по цене.
Полностью централизованно : шина CAN обеспечивает единую точку входа для связи со всеми сетевыми ЭБУ, что обеспечивает централизованную диагностику, регистрацию данных и настройку.
Чрезвычайно надежная : система устойчива к электрическим помехам и электромагнитным помехам — идеально подходит для критических с точки зрения безопасности приложений (например,грамм. транспортные средства)
Эффективный : Кадры CAN имеют приоритет по идентификационным номерам. Данные с наивысшим приоритетом получают немедленный доступ к шине, не вызывая прерывания других кадров.
Уменьшенный вес транспортного средства : за счет исключения километров электрических проводов с сильной изоляцией и их веса из транспортного средства.
Easy Deployment : проверенный стандарт с богатой экосистемой поддержки.
Устойчивость к электромагнитным помехам : это делает CAN идеальным для критических применений в транспортных средствах.

CAN имеет отличные возможности управления и обнаружения неисправностей. Обнаружение ошибки выполняется легко, и таким образом передаваемые данные попадают туда, куда нужно.

Это идеальный протокол, когда требуется распределенное управление сложной системой. Это уменьшает тяжелую проводку и, следовательно, стоимость и вес. Стоимость чипов низкая, а внедрение CAN относительно просто благодаря чистому дизайну протокола.

Еще одним преимуществом использования CAN является то, что первые два уровня: физический уровень и уровень канала передачи данных реализованы в недорогих микрочипах, доступных в нескольких конфигурациях.

Краткая история шины CAN

Когда вы щелкаете выключателем в своем доме, чтобы включить свет, электричество течет через выключатель к свету. В результате переключатели и проводка должны быть тяжелыми и достаточно изолированными, чтобы выдерживать максимальный ожидаемый ток. Стены вашего дома заполнены этой тяжелой изолированной проводкой.

Автомобили и грузовики раньше были подключены точно так же: с тех пор, как Генри Форду пришла в голову идея добавить к своим автомобилям фары и электрический звуковой сигнал в 1915 году, электричество шло от батареи через выключатели к фарам и другим устройствам.К 1960-м годам в каждом автомобиле были тысячи толстых проводов. Каждый дополнительный вес снижает топливную экономичность автомобиля.

Автобус Pre-CAN с милями/километрами толстых проводов внутри.
Copyright Райан МакГуайр с Pixabay.

После введения нефтяного эмбарго в 1970-х годах на производителей автомобилей усилилось давление с целью повышения эффективности использования топлива. Поэтому они начали искать способы уменьшить вес автомобилей, которые они производили.

Типичная электропроводка в легковом автомобиле
Изображение предоставлено Transparency Market Research

К началу 1980-х годов в автомобилях было все больше и больше ECU (электронных блоков управления), и такие компании, как компания Robert Bosch из Германии, искали тип системы связи по шине, которую можно было бы использовать в качестве системы связи между несколькими ECU и транспортным средством. системы. Они исследовали рынок, но не смогли найти именно то, что им было нужно, поэтому они начали разработку «локальной сети контроллеров» в партнерстве с производителем автомобилей Mercedes-Benz и производителем полупроводников Intel®, а также с несколькими университетами в Германии.

В 1986 году компания Bosch представила стандарт CAN на конгрессе SAE в Детройте. Год спустя корпорация Intel начала поставки первых чипов контроллера CAN, и автомобильный мир изменился навсегда. Оглядываясь назад, можно сказать, что снижение веса в результате разработки CAN было почти удачным побочным продуктом, но, тем не менее, очень реальным.

В современных легковых и грузовых автомобилях тяжелый кабель заменен на легкий двухжильный CAN

Как работает обмен сообщениями CAN?

Устройства на шине CAN называются «узлами».Каждый узел состоит из процессора, контроллера CAN и приемопередатчика, который адаптирует уровни сигналов как данных, отправляемых, так и получаемых узлом. Все узлы могут отправлять и получать данные, но не одновременно.

Узлы не могут напрямую отправлять данные друг другу. Вместо этого они отправляют свои данные в сеть, где они доступны любому узлу, которому они были адресованы. Протокол CAN работает без потерь и использует метод побитового арбитража для разрешения конфликтов на шине.

Все узлы синхронизированы, поэтому все они одновременно отбирают данные в сети.Однако данные не передаются с данными часов (времени), поэтому CAN не является действительно синхронной шиной, такой как, например, EtherCAT.

При использовании CAN все данные отправляются в кадрах четырех типов:

Кадры данных передают данные на один или несколько приемных узлов
Удаленные кадры запрашивают данные от других узлов
Кадры ошибок сообщают об ошибках
Кадры перегрузки сообщают о состоянии перегрузки

Возможны два варианта длины сообщения: стандартный и расширенный.Настоящая разница заключается в дополнительном 18-битном идентификаторе в поле арбитража.

Стандартный и расширенный кадр архитектуры сообщений данных CAN

Структура сообщения данных CAN (кадр CAN)

Поле	Биты	Описание
СОФ	1	Одно доминирующее начало кадра. Этот бит отмечает начало сообщения. Он синхронизирует узлы после периода простоя.
Идентификатор	11	Поле данных 11-битного идентификатора CAN устанавливает приоритет сообщения. Более низкие значения означают более высокие приоритеты.
РТР	1	Запрос удаленной передачи. Этот бит является доминирующим, когда информация запрашивается другим узлом. Все узлы получат запрос, но идентификатор определяет нужный узел.
ИДЕ	1	Бит расширения идентификатора указывает на то, что передается стандартный идентификатор CAN (не расширенный).
Р0	1	Зарезервировано для использования в будущем.
Дополнение	4	Код длины данных содержит количество байтов в передаче.
Данные	0 — 64	Фактические данные передаются.
CRC	16	16-битная (15 бит плюс разделитель) проверка циклическим избыточным кодом (CRC) содержит контрольную сумму (количество переданных битов) предыдущих данных приложения для обнаружения ошибок при передаче.
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ	2	Когда узел успешно получает сообщение, ACK узнает об этом, перезаписывая этот бит, заменяя его доминирующим битом. С другой стороны, если узел находит ошибку в сообщении, он позволяет этому биту оставаться рецессивным и игнорирует сообщение. Слот ACK и разделитель ACK имеют длину в один бит.
EOF	7	End Of Frame — это 7-битное поле, обозначающее конец каждого CAN-фрейма (сообщения).
ИФС	3+	Межкадровое пространство (IFS) — это время, необходимое контроллеру для перемещения кадра (сообщения) в позицию в области буфера. Обратите внимание, что IFS содержит как минимум три последовательных рецессивных (1) бита. После прохождения трех рецессивных битов, когда обнаруживается доминантный бит, он становится битом SOF следующего кадра.

Подробное рассмотрение битовых полей сообщений передачи данных CAN

Поле арбитража содержит идентификационный номер сообщения и бит запроса удаленной передачи.Более важные сообщения имеют более низкие идентификационные номера.

Если несколько узлов передают одновременно, они начинают одновременный арбитраж. Узел с наименьшим идентификатором сообщения получает приоритет. Доминантные биты перезаписывают рецессивные биты на шине CAN.

Идентификатор сообщения может быть 11-битным (стандартный CAN, 2048 различных идентификаторов сообщений) или 29-битным (расширенный CAN, 537 миллионов различных идентификаторов сообщений). Бит запроса удаленной передачи является доминирующим и указывает, что данные передаются.

В большинстве систем логическая 1 соответствует высокому уровню, а логический 0 — низкому. Но на CAN-шине все наоборот. Поэтому приемопередатчики CAN обычно используют подтягивание входов драйвера и выходов приемника, так что устройства по умолчанию находятся в рецессивном состоянии шины.

Варианты шины CAN

Стандарт ISO 11898 определяет несколько версий CAN. Наиболее распространенными типами CAN, используемыми в автомобильной промышленности, являются:

Низкоскоростная шина CAN

Используется для отказоустойчивых систем, не требующих высокой скорости обновления.Максимальная скорость передачи данных составляет 125 кбит/с, но при этом проводка более экономична, чем высокоскоростной CAN. В автомобильных приложениях низкоскоростная шина CAN используется для диагностики, элементов управления и дисплеев приборной панели, электрических стеклоподъемников и т. д.

Высокоскоростной CAN

Используется для связи между критически важными подсистемами, требующими высокой скорости обновления и высокой точности данных (например, антиблокировочная система тормозов, электронный контроль устойчивости, подушки безопасности, блоки управления двигателем и т. д.). Скорость передачи данных высокоскоростного CAN составляет от 1 кбит до 1 Мбит в секунду.

Высокоскоростной CAN быстрее, чем низкоскоростной, но требования к полосе пропускания для новых автомобильных приложений растут с каждым годом, поэтому OEM-производители автомобилей теперь устанавливают CAN FD в новые автомобили. CAN FD насмешливо описывают как «CAN на стероидах».

CAN FD (CAN с гибкой скоростью передачи данных)

В последней версии CAN реализована гибкая скорость передачи данных, больше данных в одном сообщении и гораздо более высокая скорость передачи. Длина данных в каждом стандартном (низкоскоростном и высокоскоростном) сообщении CAN составляет 8 байтов, но с CAN FD она была увеличена на 800% до 64 байтов данных.Кроме того, максимальная скорость передачи данных также значительно увеличена с 1 Мбит/с до 8 Мбит/с.

Формат кадра данных CAN FD

CAN FD также имеет обратную совместимость и поддерживает протокол связи CAN 2.0, а также специальные протоколы, такие как SAE J1939, где выход CAN используется только для чтения. CAN FD по сути является расширением исходного стандарта CAN, как указано в ISO 11898-1, и полностью совместим с классическими системами CAN.

CAN FD — это важный шаг вперед, поскольку он позволяет ЭБУ динамически изменять скорость передачи и выбирать больший или меньший размер сообщений в зависимости от требований реального времени.В настоящее время он используется в высокопроизводительных автомобилях, но по мере повышения производительности ЭБУ и снижения стоимости аппаратного обеспечения CAN FD появление CAN FD практически во всех автомобилях является лишь вопросом времени.

Многие продукты Dewesoft имеют непосредственно встроенные интерфейсы низко/высокоскоростной шины CAN, включая SIRIUS (и приборы на базе SIRIUS, включая R1, R2, R3, R4, R8, R8rt), DEWE-43A и MINITAUR. Все эти модели включают одну шину CAN, за исключением DEWE-43A, у которой их две. В любую систему Dewesoft можно добавить дополнительные интерфейсы шины CAN, используя доступные интерфейсы с 1, 2, 4 и даже 8 портами.

Интерфейсы шины CAN имеются почти в каждой системе сбора данных Dewesoft

Если требуется CAN FD, KRYPTONi-1xCAN-FD — это однопортовое устройство CAN FD, использующее EtherCAT в качестве интерфейса данных. Он поддерживает высокоскоростные интерфейсы CAN со скоростью передачи данных до 8 Мбит/с. Кроме того, CAN FD поддерживает протокол связи CAN2.0, а также специальные протоколы, такие как J1939, где выход CAN используется только для чтения. KRYPTONi-1xCAN-FD использует гальванически изолированные линии связи и изолированное питание датчиков +5 В и +12 В.Предельная мощность питания датчика 1,4 Вт.

Прочный и водонепроницаемый KRYPTONi-1xCAN-FD с интерфейсом EtherCAT

Этот очень маленький модуль CAN FD можно добавить к любому прибору сбора данных Dewesoft с портом EtherCAT, который включает в себя всю линейку SIRIUS и, конечно же, саму линейку KRYPTON.

Дополнительные стандарты и протоколы CAN

Зачем нужны дополнительные стандарты и протоколы «поверх» CAN? Это просто потому, что хотя CAN и является элегантным и надежным протоколом, на самом деле это все, чем он является.Это система обмена сообщениями, но она не включает никаких способов анализа или понимания данных в сообщениях. Вот почему несколько компаний создали дополнительные стандарты и протоколы, которые работают внутри или поверх CAN, предоставляя дополнительные функциональные возможности. Наиболее известные из них включают:

SAE J1939 на CAN

Протокол SAE J1939 изначально был разработан для использования в тяжелых грузовиках и тягачах в США. Сегодня он используется производителями дизельных двигателей во всем мире.J1939 — это протокол более высокого уровня, работающий на физическом уровне CAN. Он предоставляет некоторые полезные функции, характерные для тяжелых грузовиков, таких как 18-колесные грузовики.

SAE на схеме CAN

Протокол имеет несколько ограничений, которые были введены намеренно для обеспечения максимально возможной надежности, включая ограничение идентификатора сообщения до 29 бит и ограничение скорости шины до 250 или 500 кбит/с.

Экран настройки шины CAN в ПО DewesoftX.Обратите внимание на флажок J1939 в левом верхнем углу.

Программное обеспечение

DewesoftX позволяет инженеру выбрать декодирование J1939, установив флажок на экране настройки CAN для любого доступного порта CAN. Конечно, это предполагает, что сообщения на шине CAN отформатированы в соответствии со стандартом J1939. Сообщения данных имеют ту же длину, что и расширенный стандарт CAN.

Поле арбитража содержит дополнительный адрес источника и получателя, а скорость передачи данных ограничена до 250 или 500 кбит/с, в зависимости от используемой версии стандарта J1939.J1939 — это выбор на стандартном экране настройки Dewesoft X CAN — дополнительное оборудование или программное обеспечение не требуется.

OBD II (он же «OBD 2»)

Этот бортовой диагностический порт имеется во всех автомобилях, выпущенных с 1989 года. Обычно он расположен в пределах 2 футов (0,61 метра) от рулевого колеса. Этот интерфейс позволяет автомастерским, а также владельцам транспортных средств диагностировать проблемы с автомобилем, подключив сканера к его 16-контактному разъему. (На фото под рулем Toyota 4Runner 2016 года).

Разъем OBD II на автомобиле

Сканирующие инструменты могут считывать DTC (диагностические коды неисправностей), сообщаемые автомобилем. Интерфейс OBD II необходим для передачи десятков каналов данных в реальном времени, таких как число оборотов в минуту, скорость автомобиля, температура охлаждающей жидкости и многое другое. Интерфейсы Dewesoft CAN могут быть подключены к этому разъему OBD II, как показано ниже, и могут считывать, отображать и записывать любой или все эти каналы синхронно с другими записываемыми данными.

Разъем OBD II (левый), подключенный к разъему интерфейса Dewesoft CAN (правый)

Просто часть экрана настройки ODB II в ПО DewesoftX

Для декодирования, отображения и записи сообщений ODB II в системах Dewesoft требуется дополнительный подключаемый модуль программного обеспечения ODB II.С помощью этой системы вы можете сканировать DTC (диагностические коды неисправностей) и многое другое.

XCP/CCP по CAN и Ethernet

Универсальный протокол измерений и калибровки (XCP) был разработан для подключения ЭБУ к системам калибровки. Слово «универсальный» в его названии относится к тому факту, что он может работать поверх шины CAN, CAN FD, FlexRay, Ethernet и т. д. Это преемник оригинального протокола калибровки CAN (CCP), разработанного в 1990-х годах.

Dewesoft поддерживает протоколы XCP/CCP через подключаемые модули XCP/CCP Master и XCP/CCP Slave, которые работают в ПО DewesoftX DAQ.Можно использовать стандартное аппаратное обеспечение интерфейса CAN (и Ethernet) Dewesoft.

Видеопрезентация Dewesoft XCP

В дополнение к этим подключаемым модулям XCP Slave и Master системы сбора данных Dewesoft SIRIUS XHS и IOLITE LX могут изначально передавать данные через XCP в сети Ethernet без необходимости в каком-либо дополнительном программном обеспечении. Чтобы получить дополнительную информацию о системах сбора данных Dewesoft XCP и регистраторах данных XCP, посмотрите это короткое вступительное видео:

CANopen

CANopen — это протокол более высокого уровня, который используется для встроенных приложений управления.Поскольку он основан на протоколе обмена сообщениями CAN, системы сбора данных и регистраторы данных, которые могут считывать и записывать данные CAN, также могут получать доступ к данным из CANopen.

CANopen был изобретен для обеспечения простой совместимости устройств в системах управления движением. Связь между устройствами реализована на высоком уровне, а также поддерживается конфигурация устройств. Он широко используется в приложениях управления движением, робототехники и управления двигателем.

CANopen управляется международной организацией CAN in Automation — CiA.CiA, основанная в Германии в 1992 году, является некоммерческой международной группой пользователей/производителей CAN. Они гордятся тем, что являются беспристрастной платформой для разработки протокола CAN и продвижения имиджа технологии CAN.

CANopen предоставляет несколько дополнительных концепций, в том числе:

Три базовые модели связи

Master/Slave — где один узел является «ведущим», а все остальные — ведомыми.
Клиент/Сервер — в чем-то похож на ведущий/ведомый, за исключением того, что узлы являются серверами данных по запросу к узлу-клиенту.
Производитель/Потребитель — когда некоторые узлы настроены на автоматическое создание определенных типов данных, а другие узлы настроены на их потребление.

Два основных протокола связи

SDO для конфигурации узла
PDO для отправки данных в реальном времени

Профили устройств

Модули ввода/вывода CiA 401
CiA 402 Motion-Control для независимости от поставщика

Словарь объектов

Для каждого устройства в сети существует OD (словарь объектов).OD имеет стандартную конфигурацию для данных, определяющих конфигурацию каждого устройства в сети.

Состояния устройства

Главный узел может изменять или сбрасывать состояние устройств в сети.

Электронные спецификации (EDS)

EDS — это стандартный формат файлов для записей OD, позволяющий, например, сервисные средства для обновления устройств

Связи между концепциями и возможностями CANopen

В дополнение к CAN и работающим на нем протоколам, описанным в предыдущих разделах, существуют другие коммуникационные шины, которые используются для автомобильных приложений:

В современных автомобилях используется комбинация нескольких шин данных.Давайте посмотрим на каждый из них и посмотрим, как они соотносятся с шиной CAN.

MOST (транспорт мультимедийных систем)

Все ожидают, что их новая машина будет оснащена более качественной мультимедийной системой, чем их предыдущая машина. Старомодное AM/FM-радио, которое было стандартом более 50 лет, было преобразовано для приема съемных носителей, от старых кассет и 8-дорожечных лент до компакт-дисков (CD) и съемных флэш-носителей.Сегодня основное внимание уделяется потоковой передаче контента с мобильных устройств, а также спутниковому радио (SIRIUS/XM® в Северной Америке).

Автобус MOST — Медиа-ориентированные системы Транспорт
Изображение предоставлено Pixabay

Media-Oriented Systems Transport ( MOST ) — это стандартная шина, используемая для соединения автомобильных развлекательных и информационных систем, разработанная партнерством автопроизводителей под названием MOST Registration. Он предлагает скорости передачи данных 25, 50 и 150 Мбит/с.Но следует отметить, что это совокупные скорости, которые делятся между всеми узлами на шине.

MOST используется почти во всех марках автомобилей по всему миру. К кольцевой сети MOST можно подключить до 64 устройств, что позволяет легко подключать и отключать устройства. Возможны и другие топологии, включая виртуальные звезды. Существуют различные версии MOST , в том числе:

MOST25 предлагает максимальную скорость потоковой передачи 23 МБ, которая на самом деле ограничена примерно 10 кБ/с из-за накладных расходов протокола и других ограничений.
MOST50 удваивает пропускную способность MOST25.
MOST150 в три раза увеличивает пропускную способность MOST50 и добавляет физический уровень, позволяющий добавить Ethernet.

MOST сталкивается с растущей конкуренцией со стороны автомобильной сети Ethernet, о которой говорится ниже.

Автомобильный Ethernet

Новые технологии, такие как помощь водителю и даже функции самоуправляемых/автономных транспортных средств, требуют для своей работы все более и более высокой пропускной способности.Эта потребность в скорости в сочетании с низкой стоимостью аппаратного обеспечения Ethernet стала важным фактором в продвижении автомобильного Ethernet среди автопроизводителей. Другие мотивы для автомобильного Ethernet включают скорость передачи, необходимую для LIDAR и других датчиков, необработанных данных камеры, данных GPS, картографических данных и плоскоэкранных дисплеев с все более и более высоким разрешением.

Но в отличие от наших комфортных домашних и офисных условий, автомобиль подвергается гораздо более широкому диапазону температур, ударов и постоянных вибраций.Кроме того, существуют электромагнитные и радиочастотные помехи, которые необходимо блокировать, чтобы не мешали критически важные данные, особенно те, которые связаны с помощью водителю и предотвращением столкновений.

Термин «Автомобильный Ethernet» не относится к конкретному стандарту как таковому. Он включает в себя любую сеть на основе Ethernet, используемую в транспортных средствах. Он также относится к стандарту OPEN Alliance BroadR-Reach, разработанному Broadcom, и к IEEE 802.3bw-2015, также известному как 100Base-T1.

Несмотря на очевидные преимущества скорости и всемирной популярности, до недавнего времени Ethernet использовался только для диагностических приложений в автомобилях, другими словами, когда автомобиль находился на обслуживании и не двигался.Почему? Из-за его восприимчивости к EMI (электромагнитным помехам) и RFI (радиочастотным помехам), отсутствию присущей детерминированной синхронизации времени и склонности к выходу из строя разъема из-за вибрации. Например, стандартные разъемы CAT5 не могут использоваться в автомобилях при нормальном использовании.

Однако эти вопросы решаются рабочими группами IEEE 802.3 и 802.1. Тем временем производитель чипов Broadcom разработал BroadR-Reach™, который адаптирует технологию Ethernet для использования в автомобилях.BroadR-Reach обеспечивает скорость 100 Мбит/с при использовании неэкранированной витой пары длиной до 15 метров или до 40 метров, когда к кабелям добавляется экран.

Топология BroadR-Reach Automotive Ethernet. Чипы Broadcom PHY
одновременно отправляют и принимают данные в обоих направлениях

BroadR-Reach был принят некоторыми автопроизводителями для информационно-развлекательных систем, систем помощи водителю, бортовой диагностики и даже приложений ADAS. Он предлагает скорость передачи данных 100 Мбит/с на порт, что намного выше, чем, например, совокупная скорость MOST 150 Мбит/с.

Стандарт BroadR-Reach контролируется Альянсом OPEN (One-Pair Ether-Net), который выступает за внедрение автомобильного Ethernet.

Ethernet AVB (аудио-видео мост) — это стандарт IEEE AVB1.0. Он движется к принятию для использования с камерами и мультимедийными системами. AVB2.0 предназначен для приложений управления транспортными средствами. AVB продвигается Альянсом AVnu.

Ethernet TSN (Time-Sensitive Networking) — это стандарт IEEE 802.1, разработанный для обеспечения детерминированного обмена сообщениями по стандартному Ethernet.Не являясь протоколом как таковым, TSN — это стандарт, реализованный на уровне 2 Ethernet OSI, то есть на уровне данных (AVB также является стандартом уровня 2).

В качестве расширения Ethernet AVB, описанного выше, TSN фокусируется на синхронизации времени, планировании и формировании пакетов, которые необходимы для приложений беспилотных транспортных средств. Поскольку TSN — это «время», были выбраны протоколы точного времени (PTP) IEEE 802.1AS и IEEE 802.1ASRev, чтобы обеспечить общую концепцию времени для всех устройств.

По данным Gartner, в 2017 году в потребительских автомобилях было установлено в общей сложности 19,3 млн портов Ethernet. К 2020 году это число увеличилось до 122,8 миллиона человек, и, по прогнозам, к 2023 году это число удвоится.

ОТПРАВЛЕН SAE-J2716

SENT SAE-J2716 (Single Edge Nibble Transmission) был разработан как недорогая альтернатива протоколу CAN или LIN. Это протокол односторонней передачи, который позволяет датчикам отправлять свои данные в ЭБУ.

Данные кодируются с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и передаются по одному проводу.Всего проводов три: сигнал, земля и питание. Данные кодируются 4-битными «полубайтами».

Типичное сообщение SENT состоит из 32 бит (8 полубайтов), состоящих из:

Данные сигнала: 24 бита (6 полубайтов)
Обнаружение ошибок CRC: 4 бита (1 полубайт)
Информация о состоянии: 4 бита (1 полубайт)

Кадр сообщения SAE-J2716

Также можно сконфигурировать сообщения из 20 бит (5 полубайтов), где данные только 12-битные (3 полубайта).

Благодаря конструкции с модулированными данными SENT идеально подходит для использования в средах с электрическими помехами.

Системы Dewesoft

поддерживают данные SENT SAE-J2716 с использованием каналов счетчика для считывания сигнала SENT, передаваемого датчиком. Два быстрых канала и любое количество медленных каналов, которые могут определяться автоматически. Инженеры могут декодировать ОТПРАВЛЕННЫЕ сигналы от нескольких датчиков одновременно, когда каждый датчик использует отдельный счетчик, путем добавления нескольких окон модуля. Каналы SENT доступны как каналы Dewesoft.

FlexRAY

FlexRAY — это протокол, используемый для динамических автомобильных приложений, таких как управление шасси. Он был создан в 2005 году консорциумом FlexRAY, но с тех пор стандартизирован в соответствии с ISO 17458-1–17458-5.

FlexRAY передает данные по одному или двум неэкранированным кабелям с витой парой. Он работает на скорости 10 Мбит/с и поддерживает одно- или двухпроводные конфигурации. Поддерживаются топологии сети «шина», «звезда» и гибридная сеть со скоростью до 10 Мбит/с. Дифференциальная передача сигналов обеспечивает низкий уровень шума без необходимости использования экранированных кабелей, что увеличивает стоимость и вес.

Как и в случае с CAN, только один узел может одновременно записывать данные на шину FlexRAY. CAN использует бит арбитража, чтобы определить, какие данные имеют приоритет и разрешены для продолжения. FlexRAY, с другой стороны, использует метод множественного доступа с временным разделением (TDMA), при котором каждый синхронизированный по времени узел должен ждать своей очереди для отправки сообщения. Это позволяет избежать коллизий и обеспечивает более высокую общую пропускную способность данных по шине из-за высокой общей скорости передачи данных по шине.

FlexRAY часто реализуется в классической многоабонентской топологии, совместно используемой LIN и CAN, однако его также можно настроить в топологии «звезда».Преимущество топологии «звезда» заключается в том, что неисправность проводки не влияет на более чем один узел. FlexRAY также может быть реализован в смешанной топологии, как показано ниже.

Топологии сети: слева: многоточечная, в центре: звезда, справа: смешанная

FlexRAY чаще всего используется для высокопроизводительных силовых агрегатов, систем безопасности и активного управления шасси. FlexRAY дороже, чем реализация шины CAN.

Однако, когда используются двойные пары параллельных линий данных, это обеспечивает избыточность: когда линия повреждена, вторая линия может взять на себя управление.Это важно в критически важных приложениях, таких как рулевое управление и торможение. Приложения FlexRAY, которые не являются критически важными, обычно используют одну витую пару.

Системы Dewesoft могут легко получать данные FlexRAY с помощью функции импорта библиотеки FIBEX. Доступен программный плагин для поддержки всех интерфейсных карт Vector FlexRay.

Шина LIN — локальная сеть межсоединений

Шина LIN

— недорогая альтернатива шине CAN. Это очень просто, но обязательно ограничено одним ведущим и 15 подчиненными узлами.LIN представляет собой последовательную однонаправленную систему обмена сообщениями, в которой ведомые устройства прослушивают адресованные им идентификаторы сообщений.

Из-за более низкой пропускной способности и ограничений по количеству узлов LIN обычно используется для управления небольшими электродвигателями и элементами управления. LIN ограничен скоростью передачи данных 19,2 кбит/с или 20 кбит/с.

Органы управления регулируемыми автомобильными сиденьями в Mercedes-Benz
Изображение предоставлено Pixabay

LIN — это однопроводная сеть, определяемая стандартом ISO 9141. Она используется для приложений с низкой пропускной способностью, таких как электрические стеклоподъемники, освещение, дверные замки, системы доступа с помощью карт-ключей, зеркала с электроприводом, сиденья с электроприводом и т. п.

Подключаемый модуль шины LIN для DewesoftX позволяет инженерам подключаться и прослушивать сообщения в нескольких сетях LIN. Используя аппаратное обеспечение LIN BUS марки Vector, оно имитирует ведомые устройства только для прослушивания, которые прослушивают все данные, передаваемые по шине. Расшифровка может быть выполнена в трех различных формах:

Аналоговые данные с широкими возможностями масштабирования
Дискретные данные
Смесь обоих

Плагин поддерживает импорт конфигурации из файлов описания LIN (LDF).Для чтения шины LIN требуется карта Vector LIN BUS.

Сравнение CAN с шинами других транспортных средств

	ЛИН	МОЖЕТ	МОЖЕТ ФД	FlexRay	МОСТ	Ethernet
Скорость	10-20 кбит/с	1 Мбит/с	8 Мбит/с	10 Мбит/с	150 Мбит/с (общий)	100 Мбит/с (на узел)
Размер данных	8 Б	8Б	64 Б	254 Б	370 Б	1500 Б
Кабели	Однопроволочный	УТП*	УТП	УТП	UTP или оптоволокно	УТ
Топология	Автобус	Автобус	Шина / пассивная звезда	Автобус / Звезда / Смешанный	Кольцо	Звезда/Дерево/Кольцо
Где используется	Датчики, приводы (фары, зеркала и т. д.))	Магистраль, корпус, шасси, силовой агрегат	Кузов, трансмиссия, распределенное управление, шасси	Высокопроизводительная трансмиссия, Магистраль, Электронное управление, Шасси	Информационные и развлекательные системы	Диагностика, программирование ЭБУ, информация и развлечения
Обнаружение ошибок	8-битный CRC	15-битный CRC	17- или 21-битная CRC	24-битный CRC	CRC	32-битный CRC
Резервирование	н/д	н/д	н/д	Да	Да	н/д
Детерминизм	н/д	н/д	н/д	Да	Да	Не свойственный
Стоимость	$	$$	$$$	$$$	$$	$$

Высокоуровневое сравнение автобусов

Примечания: * UTP = неэкранированная витая пара

Как и в случае любой сетевой и интероперабельной системы, выбор автомобильной шины лучше всего определяется требованиями приложения, при этом следует учитывать стоимость и прогнозируемые отраслевые требования и тенденции.Очевидно, что автопроизводители не хотят внедрять старые автобусы в новые конструкции, когда есть лучшие автобусы, доступные по эквивалентной или более низкой стоимости развертывания.

Системы сбора данных Dewesoft CAN Bus

Интерфейсы шины CAN, входящие в стандартную или дополнительную комплектацию систем Dewesoft, обеспечивают высокий уровень возможностей, а также расширяемость для дополнительных протоколов.

Модуль сбора данных Dewesoft SIRIUS DAQ, записывающий аналоговые, цифровые данные и данные CAN-шины автомобиля

Все интерфейсы Dewesoft CAN имеют гальваническую развязку , защищающую прибор и подключенные устройства от контуров заземления и других электрических помех.Все интерфейсы Dewesoft CAN используют высокоскоростной стандарт CAN 2.0b . Dewesoft также предлагает устройство CAN FD .

Все CAN-интерфейсы Dewesoft могут считывать и записывать сообщения CAN, что позволяет инженерам помещать сообщения в шину, чтобы запрашивать данные от устройств CAN в сети и многое другое.

Все интерфейсы Dewesoft CAN можно настроить за считанные секунды, поскольку прилагаемое программное обеспечение для сбора данных DewesoftX может импортировать файлы DBC. Файлы DBC — это стандартный формат, который позволяет инженерам разбивать поток данных на отдельные каналы с именами, масштабированием, правильными инженерными единицами и т. д.

Главный экран настройки DewesoftX CAN

При нажатии кнопки «Настройка» в крайнем правом углу любой строки сообщений открывается экран настройки канала CAN, показанный ниже:

Экран настройки канала шины CAN DewesoftX, показывающий пять различных каналов, содержащихся в одном сообщении

DewesoftX упрощает настройку каналов CAN. Программное обеспечение может импортировать и экспортировать файлы CAN DBC или XML. Файлы DBC являются общими файлами для сообщений CAN и определения канала.После импорта программное обеспечение автоматически настроит все доступные каналы CAN и расшифрует сообщения CAN.

Программные возможности DewesoftX CAN

Расширенная запись, хранение и анализ CAN
Онлайн-мониторинг и расшифровка сообщений CAN
Расшифровка сообщений CAN в автономном режиме
Визуальный дисплей для отображения данных CAN
Онлайн и офлайн математический анализ каналов CAN
Импорт и экспорт файла CAN DBC
OBDII на CAN, J1939 и XCP/CCP поддерживает
Функция передачи CAN

Интерфейсы CAN-шины Dewesoft

Компания Dewesoft была одним из первых производителей систем сбора данных, полностью реализовавших интерфейсы шины CAN в своей системе сбора аналоговых данных.Почти каждая система сбора данных Dewesoft имеет по крайней мере один встроенный интерфейс шины CAN в стандартной комплектации, а дополнительный выделенный интерфейс CAN можно добавить внутри, снаружи или в обоих случаях, сохраняя при этом идеальную синхронизацию.

Многоканальные интерфейсы CAN и CAN FD Dewesoft

Еще в 2008 году был представлен оригинальный DEWE-43 с двумя интерфейсами высокоскоростной шины CAN в качестве стандартной функции. Очень важно знать, что данные CAN, поступающие на эти порты, полностью аппаратно синхронизированы с аналоговыми данными, а также с данными счетчика/цифрового входа.Интерфейс Dewesoft CAN также имеет гальваническую развязку, что защищает как прибор, так и саму шину от контуров заземления и других электрических проблем.

DEWE-43A с 8 многофункциональными аналоговыми входами, 8 счетчиками/таймерами/цифровыми входами и 2 изолированными высокоскоростными интерфейсами шины CAN

Менее чем через год после своего появления DEWE-43 был удостоен награды «Продукт года по выбору читателей NASA TECH BRIEFS» за инновации в объединении чистой мощности и возможностей сбора данных в невероятно маленьком приборе.

Сегодня Dewesoft предлагает поддержку нескольких стандартных автомобильных интерфейсов для анализа и проверки данных шин транспортных средств. Данные могут быть получены со всех поддерживаемых интерфейсов и синхронизированы с другими источниками, такими как аналоговые, видео и другие.

Системы сбора данных Dewesoft со встроенными интерфейсами CAN

Как упоминалось ранее, почти каждая система сбора данных Dewesoft имеет по крайней мере один встроенный порт CAN в стандартной комплектации, и все системы могут быть оснащены портом CAN, если он не является стандартным, в соответствии с этой таблицей:

* Внешний означает, что можно добавить один или несколько внешних и синхронизируемых интерфейсов CAN.К ним относятся DS-CAN2, SIRIUSim-4X-CAN, SIRIUSf-8x-CAN и KRYPTOni-1xCAN-FD.

Внешние синхронизируемые интерфейсы CAN

Помимо портов CAN, встроенных почти в каждую систему сбора данных Dewesoft, доступны отдельные синхронизируемые 2-, 4- и 8-портовые интерфейсы CAN. Они подключаются либо к компьютеру с Windows, на котором установлено программное обеспечение Dewesoft X, либо к системе сбора данных Dewesoft через USB и кабель синхронизации.

Слева направо: DS-CAN2, SIRIUSim-4xCAN, SIRIUSf-8x-CAN
Эти модули обеспечивают 2, 4 и 8 портов CAN соответственно

Модуль KRYPTONi-1xCAN-FD

Последним членом семейства шин CAN Dewesoft является KRYPTONi-1xCAN-FD .Это однопортовое устройство CAN FD, которое подключается к системе сбора данных через EtherCAT®. Он поддерживает высокоскоростные скорости передачи данных CAN до 8 Мбит/с. Кроме того, CAN FD поддерживает протокол связи CAN 2.0, а также специальные протоколы, такие как J1939.

Модуль KRYPTONi 1xCAN-FD имеет размеры всего 62 x 56 x 29 мм (2,44 x 2,20 x 1,14 дюйма)

KRYPTONi-1xCAN-FD имеет гальванически развязанных линий связи и изолированных каналов питания датчиков +5 В и +12 В.Предельная мощность питания датчика составляет 1,4 Вт.

Поскольку этот модуль входит в отмеченную наградами линейку продуктов KRYPTON ONE, он может выдерживать экстремальные условия окружающей среды, такие как диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C (от -40 до +185°F), и герметизированы от пыли и жидкостей в соответствии с IP67.

KRYPTONi-1xCAN-FD поставляется в стандартном корпусе KRYPTON ONE с входным разъемом DSUB9.

Подробнее:

Понимание сети контроллеров

Сеть контроллеров или Протокол CAN — это метод связи между электронными устройствами, встроенными в транспортное средство, такими как системы управления двигателем, активная подвеска, центральный замок, кондиционер, подушки безопасности. , так далее.Идея была выдвинута компанией Robert Bosch GmbH в 1983 году для улучшения качества и безопасности автомобилей, повышения их надежности и эффективности использования топлива.

Протокол CAN компании Bosch, впервые выпущенный в 1986 году, также позволил улучшить связь. Это было важно, потому что разработки в электронной и полупроводниковой промышленности в то время привели к появлению новых технологий, но также и к проблемам для инженеров в автомобильной промышленности. Например, электроника предлагала больше возможностей и сложностей, включая возможность «общаться» между устройствами.Перед автоинженерами часто ставилась задача внедрить такие устройства, чтобы убедиться, что они работают без ошибок.

CAN упростил процесс, благодаря чему различные электронные модули могли связываться друг с другом с помощью общего кабеля.

Необходимость в CAN
Автомобиль содержит сеть электронных устройств, которые обмениваются данными и информацией друг с другом. Например, двигателю с искровым зажиганием требуется искра для инициирования камеры сгорания. Здесь важно время.Чтобы убедиться, что это происходит точно, он «общается» с блоком управления двигателем автомобиля, который выбирает идеальное время для зажигания, чтобы обеспечить мощность и эффективность использования топлива.

Другой пример связи между устройствами включает блок управления коробкой передач автомобиля. Он автоматически изменяет передачу автомобиля в зависимости от его скорости, используя данные от блока управления двигателем и различных датчиков в системе. Каждое электронное устройство имеет ECU/MCU (электронный/ микроконтроллер блок управления) с собственным набором правил для обмена и передачи информации.

Однако для взаимодействия двух или более устройств они должны быть оснащены аппаратным и программным обеспечением для правильной связи. До того, как CAN стал использоваться в автомобилях, каждое электронное устройство было соединено с другим с помощью проводов (точнее, двухточечной проводки). Это работало достаточно эффективно, когда функции были базовыми. Но одной из основных проблем для автомобильных инженеров по мере развития электроники была связь ЭБУ различных устройств, чтобы можно было обмениваться информацией в режиме реального времени.Протокол CAN был разработан для решения этой проблемы.

Пример подключения проводки «точка-точка» по CAN-протоколу.

Протокол устанавливает правила, по которым электронные устройства могут обмениваться информацией друг с другом по общей последовательной шине. Это уменьшило количество проводных соединений и общую сложность системы.

Алгоритмическая диаграмма, показывающая связь между устройствами по протоколу CAN.

Стандартная технология того времени — асинхронный передатчик/приемник — не могла поддерживать многодоменную связь.Домен — это группа электронных устройств, которые имеют схожие требования для правильной работы в системе. Например, проигрыватель компакт-дисков/DVD, GPS, а также мониторы и дисплеи образуют единый домен. Точно так же приборная панель, система кондиционирования воздуха (или климат-контроль), дворники, фары и дверные замки образуют другой домен.

Электронные устройства в автомобиле могут быть отнесены к разным доменам, а CAN обеспечивает междоменное взаимодействие, что очень помогает автоинженерам.

Мультидоменная связь автомобиля, поддерживаемая протоколом CAN.

Как реализован протокол CAN?

Протокол CAN представляет собой набор правил для передачи и получения сообщений в сети электронных устройств. Он определяет, как данные передаются с одного устройства на другое в сети.

Интересно, что CAN был разработан специально для автомобильной промышленности, но его архитектура и преимущества привели к тому, что несколько других отраслей (таких как железная дорога, авиация и медицина) также приняли этот протокол.

Упрощенная версия протокола CAN.

Каждое электронное устройство (или узел ), которое обменивается данными по протоколу CAN, связано друг с другом через общую последовательную шину, которая позволяет передавать сообщения. Для этого обмена данными узлам сначала требуется необходимое оборудование и программное обеспечение.

В сети CAN присутствуют различные узлы.

Как показано на рисунке выше, типичная сеть CAN состоит из нескольких узлов.Каждое устройство имеет хост-контроллер (ECU/MCU), отвечающий за работу определенного узла, а также CAN-контроллер и приемопередатчик .

CAN-контроллер преобразует сообщения от узлов в соответствии с CAN-протоколами, которые затем передаются через CAN-трансивер по последовательной шине — и наоборот. Контроллер — это микросхема, встроенная в хост-контроллер узла или добавляемая отдельно.

Протокол CAN , а не соответствует архитектуре ведущий-ведомый, что означает, что каждый узел имеет доступ для чтения и записи данных на шине CAN.Когда узел готов отправить данные, он проверяет доступность шины и записывает CAN-фрейм в сеть. Фрейм — это структура, которая несет в сети осмысленную последовательность битов или байтов данных.

Существует два типа протоколов: адресный или основанный на сообщениях.

В адресном протоколе пакеты данных содержат адрес устройства, для которого предназначено сообщение.
В протоколе на основе сообщений каждое сообщение идентифицируется предопределенным идентификатором, а не адресом.

Кадр, передаваемый по CAN, обычно является протоколом на основе сообщений. Сообщение представляет собой пакет данных, несущий информацию. Сообщение CAN состоит из 10 байтов данных, организованных в определенную структуру (называемую фреймом). Данные, переносимые в каждом байте, определены в протоколе CAN.

Все узлы, использующие протокол CAN, получают кадр, и в зависимости от идентификатора узла CAN «решает», принимать его или нет. Если несколько узлов отправляют сообщение одновременно, доступ к шине получает узел с наивысшим приоритетом (т. е. с наименьшим идентификатором арбитража).Узлы с более низким приоритетом должны ждать, пока шина не станет доступной.

Преимущества

Низкая стоимость: Поскольку в последовательной шине CAN используется два провода (при крупносерийном и низкозатратном производстве), она обеспечивает хорошее соотношение цены и качества.
Надежность: CAN предлагает отличные механизмы обнаружения и обработки ошибок, что обеспечивает высокую надежность передачи. Он также в значительной степени невосприимчив к электромагнитным помехам.
Гибкость: узлы CAN не ограничены протоколом и могут быть легко подключены или отключены.
Быстрый: CAN поддерживает и скорость передачи данных 1 Мбит/с при длине шины 40 м.
Связь с несколькими мастерами: Любой узел может получить доступ к шине
Устранение неисправности: Неисправные узлы не нарушают связь.
Возможности широковещательной рассылки: Сообщения могут быть отправлены на один/многие/все узлы.
Стандартизировано: ISO стандартизировал протокол CAN через ISO-DIS 11898 (для высокоскоростных приложений) и ISO-DIS 11519-2 (для низкоскоростных приложений).Протокол CAN также стандартизирован отраслевыми организациями, такими как SAE-Society of Automotive Engineers.

Архитектура CAN

Протокол CAN использует существующую эталонную модель OSI для передачи данных между узлами, подключенными к сети. Эталонная модель OSI представляет собой набор из семи уровней, через которые проходят данные во время связи между подключенными устройствами. Семиуровневая структура модели OSI надежна и широко используется в нескольких протоколах связи.

Архитектура CAN.

Каждый уровень имеет свою особую функцию, которая поддерживает уровень выше и ниже, как описано в разделе

.
·         Прикладной уровень
Он служит окном для доступа пользователей и процессов приложений к сетевым службам. Общими функциями слоев являются совместное использование ресурсов, удаленный доступ к файлам, управление сетью, электронные сообщения и так далее.
·        Слой представления
Наиболее важной функцией этого уровня является определение форматов данных, таких как текст ASCII, текст EBCDIC BINARY, BCD и JPEG.Он действует как переводчик данных в формат, используемый прикладным уровнем на принимающей стороне станции.
·         Сеансовый уровень
Позволяет устанавливать, обмениваться данными и завершать сеансы между процессами, работающими на двух разных устройствах, обеспечивающими безопасность, распознавание имен и ведение журнала.
·         Транспортный уровень
Транспортный уровень гарантирует, что сообщения доставляются без ошибок, последовательно, без потерь или дублирования.Это освобождает более высокий уровень от любых проблем с передачей данных между ними и их коллегами.
·        Сетевой уровень
Обеспечивает сквозную систему логической адресации, позволяющую маршрутизировать пакет данных по нескольким уровням, а также устанавливать, соединять и завершать сетевые соединения.
·         Канальный уровень
Упаковывает необработанные данные в кадры, передаваемые с физического уровня. Этот уровень отвечает за безошибочную передачу кадров с одного устройства на другое.После отправки кадра он ожидает подтверждения от принимающего устройства. Канальный уровень имеет два подуровня:
.
{С1. Уровень MAC (управление доступом к среде): он выполняет кодирование кадров, обнаружение ошибок, сигнализацию, сериализацию и десериализацию.
Уровень LLC (управление логическим каналом). Подуровень LLC обеспечивает механизмы мультиплексирования, которые позволяют нескольким сетевым протоколам (IP, Decnet и Appletalk) сосуществовать в многоточечной сети и передаваться по одной и той же сетевой среде.Он выполняет функцию мультиплексирования протоколов, передаваемых уровнем MAC, при передаче и декодирования при приеме, а также обеспечивает контроль потока и ошибок между узлами.
·       Физический уровень
Физический уровень передает биты от одного устройства к другому и регулирует передачу битовых потоков. Он определяет конкретное напряжение и тип кабеля, который будет использоваться для протоколов передачи. Он предоставляет аппаратные средства отправки и получения данных на носителе, определяющем кабели, карты и физические аспекты.
Протокол
CAN использует два нижних уровня OSI, то есть физический уровень и уровень канала передачи данных. Остальные пять уровней, которые являются коммуникационными уровнями, не учитываются спецификацией BOSCH CAN для разработчиков систем, чтобы оптимизировать и адаптировать их в соответствии со своими потребностями.
Рис. 7. Блок-схема, показывающая различные уровни сети с использованием протокола CAN
Функция каждой части показана на рисунке ниже.

Рис.8: Блок-схема, показывающая функции различных частей сети CAN
Концепцию протокола CAN можно понять, используя рисунок выше. Каждый узел имеет хост-контроллер, также известный как микроконтроллер, который представляет собой небольшой и недорогой компьютер. Хост-контроллер реализует прикладной уровень модели OSI. Микроконтроллер собирает информацию от других электронных блоков управления, таких как тормозная система, рулевое управление, электрические стеклоподъемники и т. д., для связи с другими узлами и передает ее на контроллер CAN.Контроллер CAN включает в себя управление логической связью и управление доступом к среде MAC уровня канала передачи данных. LLC позволяет фильтровать сообщения, используя уникальный идентификатор для каждого сообщения, а затем подуровень MAC кадрирует сообщение. После того, как формирование кадра завершено, за ним следует арбитраж, обнаружение ошибок и подтверждение того, что все это относится к подуровню MAC канала передачи данных. Кадр передается на приемопередатчик CAN для кодирования и декодирования. Наконец, приемопередатчик CAN синхронизируется с шиной CAN, чтобы отправить сообщение другому узлу.
Термины, связанные с протоколом CAN.
ЗНАЧЕНИЯ ШИНЫ
Двоичные значения в протоколе CAN называются доминантными и рецессивными битами.

·         МОЖЕТ определить логический «0» как доминирующий бит.
·         МОЖЕТ определить логическую «1» как рецессивный бит.
В системе CAN доминантный бит всегда перезаписывается рецессивным битом.
Связь на основе сообщений
Сообщение — это пакет данных, содержащий информацию для обмена между узлами. Каждое сообщение в CAN имеет уникальный идентификационный номер. Идентификационный номер указывается в соответствии с содержанием сообщения и сохраняется в идентификаторе сообщения. Этот идентификационный номер также уникален в сети, поэтому, когда передающий узел размещает данные в сети для доступа ко всем узлам, он проверяет уникальный идентификационный номер, чтобы позволить сообщению пройти через фильтр, а остальные игнорируются. Это сделано для экономии времени на сортировку. С протоколом на основе сообщений другие узлы могут быть добавлены без перепрограммирования, поскольку устройства, подключенные к шине, не имеют идентифицирующей информации, такой как адресация узла.Таким образом, нет необходимости изменять программное и аппаратное обеспечение любого из устройств, подключенных к шине.
Рис. 9. Схема, показывающая связь на основе сообщений в протоколе CAN с использованием сети
Фрейминг сообщений
Сообщения в CAN отправляются в формате, называемом кадрами. Фрейм — это определенная структура, несущая осмысленную последовательность битов или байтов данных в сети. Фреймирование сообщения осуществляется подуровнем MAC уровня канала передачи данных. Существует два типа кадров: стандартные и расширенные.Эти кадры можно различать на основе полей идентификатора. Кадр CAN с 11-битными полями идентификатора называется Standard CAN , а с 29-битным полем идентификатора называется расширенным фреймом.
Стандартная рама
Рис. 10. Рисунок, показывающий структуру сообщения в стандартном фрейме CAN
Различные поля в стандартном CAN следующие:
{C·         SOF — бит начала кадра. Он указывает на начало сообщения и используется для синхронизации узлов на шине.Доминирующий бит в поле отмечает начало кадра.
·         ИДЕНТИФИКАТОР — выполняет двойную функцию: во-первых, для определения того, какой узел имеет доступ к шине, а во-вторых, для определения типа сообщения.
·       RTR – запрос удаленной передачи. Он определяет, является ли это кадром данных или удаленным кадром. RTR является доминантным, когда это кадр данных, и рецессивным, когда это удаленный кадр.
{C}{·         IDE — расширение идентификатора. Он используется для указания формата кадра.Доминантный бит соответствует стандартному кадру, а рецессивный — расширенному.
{C}·        R0 — инвертированный бит. В настоящее время не используется и сохранен для использования в будущем.
{C·        DLC — код длины данных. Это 4-битный код длины данных, который содержит количество передаваемых байтов.
{·         DATA – используется для хранения до 64 битов данных приложения, подлежащих передаче.
{C}·        CRC– проверка циклическим избыточным кодом. 16-битная (15 бит плюс разделитель) проверка циклическим избыточным кодом (CRC) содержит контрольную сумму предыдущих данных приложения для обнаружения ошибок.
{·         ACK — Поле подтверждения (ACK). Это компрометирует слот ACK и разделитель ACK. Когда данные получены правильно, рецессивный бит в слоте ACK перезаписывается приемником как доминантный бит.
{C}·         EOF– конец кадра (EOF). 7-битное поле отмечает конец кадра CAN (сообщения) и отключает
.
Бит – вставка, указывающая на ошибку вставки при доминантности.
{C}·         IFS – межкадровое пространство, определяющее минимальное количество битов, разделяющих последовательные сообщения.Он обеспечивает паузу между двумя кадрами и состоит из трех рецессивных битов, известных как биты паузы. Это время позволяет узлам выполнять внутреннюю обработку перед началом следующего кадра.
УДЛИНЕННАЯ БАНКА
Рис. 11. Части расширенной сети CAN и их функции
То же, что и 11-битный идентификатор с некоторыми дополнительными полями
{C·        SRR-Заменить обратный запрос. Бит SRR всегда передается как рецессивный бит, чтобы гарантировать, что в случае арбитража между стандартным кадром данных и расширенным кадром данных приоритет всегда будет у стандартного кадра данных, если оба сообщения имеют одинаковый базовый (11-битный) идентификатор. .
{·         R1- Это еще один бит, который не используется в настоящее время и сохранен для использования в будущем.
Кадр сообщения
На шине можно использовать четыре различных кадра.
Кадры данных — это наиболее часто используемые кадры, когда узел передает информацию любому или всем другим узлам в системе. Кадры данных состоят из полей, которые предоставляют дополнительную информацию о сообщении, как это определено спецификацией CAN. В кадры данных встроены поля арбитража, поля управления, поля данных, поля CRC, 2-битное поле подтверждения и конец кадра.

Рис. 12. Фреймы данных, используемые в сети CAN
·         Удаленные кадры — Целью удаленного кадра является получение разрешения на передачу данных от другого узла. Это похоже на фрейм данных без поля данных, а бит RTR является рецессивным. Например, микропроцессору, управляющему центральным замком вашего автомобиля, может потребоваться информация о состоянии селектора коробки передач от контроллера силовой передачи.
·         Кадры ошибок — Если передающий или принимающий узел обнаруживает ошибку, он немедленно прерывает передачу и отправляет кадр ошибки, состоящий из флага ошибки, состоящего из шести доминантных бит, и разделителя флага ошибки, состоящего из восьми рецессивных битов. Контроллер CAN гарантирует, что узел не может заблокировать шину, многократно передавая кадр ошибки.
Рис. 13. Кадры ошибок, используемые в сети CAN
·         Фрейм перегрузки — Аналогичен кадру ошибки, но используется для обеспечения дополнительной задержки между сообщениями.Кадр перегрузки генерируется узлом, когда он становится слишком занятым и не готов к приему.
Рис. 14. Фрейм перегрузки присутствует в сети CAN
Арбитраж
Это механизм, который разрешает конфликт, когда два или более узлов пытаются отправить сообщение одновременно . В этом методе всякий раз, когда шина свободна, любое устройство может передать сообщение. Если два или более устройств начинают передачу одновременно, возникает конфликт доступа к шине, но эту проблему можно решить путем арбитража с использованием идентификатора.Во время арбитража каждый передатчик сравнивает значение передаваемого бита со значением бита на шине. Если значение бита такое же, узел продолжает отправлять биты. Но в любое время, если передаваемое значение бита отличается от значения шины, доминантный бит перезаписывает рецессивные биты. Поле арбитража сообщения CAN состоит из 11- или 29-битового идентификатора и бита удаленной передачи (RTR). Идентификатор с наименьшим числовым значением имеет наивысший приоритет. RTR просто различает удаленный кадр, для которого RTR является рецессивным, и кадр данных, для которого RTR является доминантным.Если и фрейм данных, и удаленный фрейм с одним и тем же идентификатором инициированы одновременно, фрейм данных будет преобладать над удаленным фреймом. С концепцией арбитража не теряется ни информация, ни время.

CAN как протокол CSMA
CSMA — это протокол множественного доступа с контролем несущей, в котором узел проверяет отсутствие трафика перед передачей по общей среде, такой как электрическая шина. В CSMA каждый узел на шине ожидает определенное время перед отправкой сообщения.По истечении этого периода ожидания каждый узел имеет равные возможности для отправки сообщения. На основе предварительно запрограммированного приоритета каждого сообщения в поле идентификатора, т. е. идентификатор с наивысшим приоритетом получает доступ к шине. Он реализован на физическом уровне модели OSI. Давайте разберемся с CSMA на примере. В дискуссии каждый человек получает равную возможность высказать свои мысли, однако, когда человек говорит, другие молчат, слушают и ждут возможности высказаться (чувство носителя). Но если два или более человека начинают говорить одновременно, они обнаруживают этот факт и прекращают говорить (обнаружение коллизий).
Контроль ошибок
Проверка ошибок и устранение неисправностей
Это один из атрибутов CAN, который делает его надежным. Протокол CAN имеет пять методов проверки ошибок, три из которых находятся на уровне сообщений, а два других — на уровне битов. Каждый кадр одновременно принимается или отклоняется каждым узлом в сети. Если узел обнаруживает ошибку, он передает флаг ошибки каждому узлу и уничтожает переданный кадр, а передающий узел повторно отправляет кадр
.
Уровень сообщения
Проверка CRC
На этом этапе 15-битное контрольное значение циклического избыточного кода вычисляется передающим узлом и передается в поле CRC.Это значение получают все узлы. Затем все узлы вычисляют значение CRC и сопоставляют результаты с переданным значением. Если значения отличаются, генерируется кадр ошибки. Поскольку один из узлов не получил сообщение должным образом, оно отправляется повторно.
слоты ACK
Когда передающий узел отправляет сообщение, в слоте подтверждения отправляется рецессивный бит. После получения сообщения слот подтверждения заменяется доминантным битом, который будет подтверждать, что по крайней мере один узел правильно принял сообщение.Если этот бит рецессивный, то ни один из узлов не получил сообщение должным образом.
Ошибка формы
Конец кадра, межкадровый интервал, разделитель подтверждения — это поля, которые всегда являются рецессивными, если какой-либо узел обнаруживает доминантный бит в одном из этих полей, тогда протокол CAN называет это нарушением, генерируется кадр формы, и исходное сообщение повторно отправляется после определенного период.
Битовый уровень
Ошибка материала
Вставка битов. Это очень распространенный метод, используемый в телекоммуникациях и передаче данных для вставки неинформативных битов для обеспечения одинаковой скорости передачи или для заполнения кадров.Эти дополнительные биты удаляются уровнем канала передачи данных для извлечения исходного сообщения. Этот же метод используется при битовой ошибке. Шина CAN никогда не простаивает, поскольку использует метод NRZ. После пяти последовательных битов одного и того же значения в битовый поток вставляется бит с дополнительным или противоположным значением. Если между SOF и разделителем CRC обнаружено шесть битов одного и того же значения, генерируется кадр ошибки. При обнаружении ошибок передача прерывается и кадр повторяется. Если ошибки продолжаются, то станция или узел могут отключиться, чтобы предотвратить загрузку шины.
Битовая ошибка
Узел, отправляющий бит, всегда контролирует шину. Если бит, отправленный передатчиком, отличается от значения бита на шине, генерируется кадр ошибки. Но есть исключение в случае поля арбитража или слота подтверждения, когда отправляется рецессивный бит, а принимается доминантный бит. Тогда при отслеживании доминирующего бита битовая ошибка не возникает.
Заключение
Протокол CAN , первоначально разработанный для автомобильного сетевого взаимодействия, расширил свое применение в различных других отраслях.Приложение, запущенное для роскошных автомобилей, теперь используется в большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики, автобусы, поезда и рельсовые транспортные средства. Уникальная особенность CAN, которая позволяет различным электронным блокам взаимодействовать друг с другом, сделала его важным в сфере здравоохранения. Например, отделения интенсивной терапии и операционные, где время и общение имеют первостепенное значение. Индустрия развлечений также использовала протоколы CAN для улучшения функций в студиях для управления освещением и дверной системой, а также для управления сценой в театрах, залах для мероприятий и т. д.Игровые автоматы и игрушки — другие примеры в сфере развлечений. В области науки эксперименты с высокими энергиями и астрономические телескопы используют CAN во встроенной сети.
]]>
]]>
Filed Under: More Editor’s Picks, Технические статьи
С тегами: может, сеть управления, контроль ошибок, кадрирование сообщений

Введение в CAN (локальная сеть контроллеров)
В этой статье рассказывается о шине последовательной связи Controller Area Network (CAN), подробно описываются кадры сообщений, арбитраж шины и сигнализация.
Дополнительная информация
Что такое CAN?
Сеть контроллеров (CAN) представляет собой последовательную коммуникационную шину, предназначенную для надежной и гибкой работы в суровых условиях, особенно в промышленных и автомобильных приложениях.
Первоначально изобретенный Bosch и позже преобразованный в стандарт ISO11898-1, CAN определяет канал передачи данных и физический уровень модели взаимодействия открытых систем (OSI), предоставляя низкоуровневое сетевое решение для высокоскоростной связи в автомобиле.В частности, CAN был разработан для уменьшения количества кабелей, поэтому отдельные электронные блоки управления (ECU) внутри автомобиля могли обмениваться данными только с одной парой проводов. На рис. 1 показаны ЭБУ автомобиля, подключенные к шине CAN.

Рисунок 1. CAN используется для связи с ЭБУ в автомобилях. Изображение предоставлено Infosec Institute.

Бортовая диагностика (OBD) — это система диагностики и отчетности вашего автомобиля, которая позволяет вам или техническому специалисту устранять проблемы с помощью диагностических кодов неисправностей (DTC).Когда загорается индикатор «проверьте двигатель», технический специалист часто использует портативное устройство для считывания кодов двигателя с автомобиля. На самом низком уровне эти данные передаются по сигнальному протоколу, которым в большинстве случаев является CAN.
DeviceNet — это сетевой протокол высокого уровня, используемый в промышленных приложениях. Это значительно сокращает количество проводов, необходимых между системой управления и устройствами ввода-вывода. Вместо того, чтобы подключать каждое устройство к отдельному входу/выходу на модулях ввода/вывода ПЛК, устройства можно соединить вместе через четырехпроводной разъем и подключить к сетевому сканеру на ПЛК.На самом низком уровне мы обнаруживаем, что CAN творит чудеса в рамках протокола DeviceNet. На рис. 2 показан ПЛК, сканирующий сеть промышленных устройств, обменивающихся данными через DeviceNet.

Рис. 2. ПЛК , подключенный к сети DeviceNet, которая использует CAN для канала передачи данных и физического уровня.
Кадры сообщений CAN
Так как же на самом деле выглядит сообщение CAN? В исходном стандарте ISO изложено то, что называется Standard CAN.Стандартный CAN использует 11-битный идентификатор для разных сообщений, что в сумме составляет 2 ¹¹ , то есть 2048 различных идентификаторов сообщений. Позже CAN был изменен; идентификатор был расширен до 29 бит, что дало 2 ²⁹ идентификаторов. Это называется расширенный CAN. CAN использует мультимастерную шину, где все сообщения транслируются по всей сети. Идентификаторы обеспечивают приоритет сообщения для арбитража.
CAN использует дифференциальный сигнал с двумя логическими состояниями, называемыми рецессивным и доминантным.Рецессивный указывает на то, что дифференциальное напряжение меньше минимального порогового напряжения. Доминанта указывает на то, что дифференциальное напряжение больше этого минимального порога. Интересно, что доминантное состояние достигается за счет подачи на шину логического «0», а рецессивное состояние достигается за счет логической «1». Это инвертированное традиционное высокое и низкое значение, используемое в большинстве систем. Эти два состояния будут подробно описаны далее в статье. Важно то, что во время арбитража доминантное состояние преобладает над рецессивным.
Стандартный CAN
Стандартный кадр сообщения CAN состоит из нескольких битовых полей. Они показаны на рисунке 3.

Рис. 3. Стандартный кадр сообщения CAN

Первый бит — это начало кадра (SOF). Этот доминирующий бит представляет собой начало сообщения CAN. Далее идет 11-битный идентификатор, который устанавливает приоритет сообщения CAN. Чем меньше идентификатор, тем выше приоритет сообщения.
Бит запроса удаленной передачи (RTR) обычно является доминантным, но становится рецессивным, когда один узел запрашивает данные у другого. Бит расширения идентификатора (IDE) является доминирующим, когда отправляется стандартный кадр CAN, а не расширенный. Бит r0 зарезервирован и в настоящее время не используется. Полубайт кода длины данных (DLC) показывает, сколько байтов данных содержится в этом сообщении.
Далее следуют сами данные, содержащие столько байтов, сколько представлено в битах DLC. Проверка циклическим избыточным кодом (CRC) представляет собой 16-битную контрольную сумму для обнаружения ошибок в передаваемых данных.Если сообщение принято правильно, принимающий узел перезаписывает рецессивный бит подтверждения (ACK) доминантным битом. ACK также содержит бит-разделитель для синхронизации. Конец кадра (EOF) означает конец сообщения CAN и имеет ширину 7 бит для обнаружения ошибок заполнения битов. Последней частью сообщения CAN является межкадровое пространство (IFS), используемое в качестве временной задержки. Эта временная задержка является именно тем количеством времени, которое необходимо CAN-контроллеру для перемещения полученного сообщения в буфер для дальнейшей обработки.
Расширенный CAN
Extended CAN использует 29-битный идентификатор вместе с несколькими дополнительными битами. Расширенное сообщение имеет замещающий бит удаленного запроса (SRR) после 11-битного идентификатора, который действует как заполнитель для сохранения той же структуры, что и стандартный CAN. На этот раз расширение идентификатора (IDE) должно быть рецессивным, указывая на то, что за ним следует расширенный идентификатор. Бит RTR стоит после 18-битного идентификатора, за ним следует второй резервный бит, r1. Остальная часть сообщения остается прежней.

Рис. 4. Расширенный кадр сообщения CAN
Типы сообщений CAN
Теперь, когда вы знаете, как выглядит сообщение CAN, вам может быть интересно, какие типы сообщений передаются по шине. CAN позволяет использовать четыре различных типа сообщений. Это кадр данных, удаленный кадр, кадр перегрузки и кадр ошибки.
Стандартный кадр данных CAN использует идентификатор, данные и код длины данных, проверку циклическим избыточным кодом и биты подтверждения.В кадрах данных преобладают биты RTR и IDE. Если рецессивный бит подтверждения на принимающей стороне перезаписывается доминантным битом, и передатчик, и приемник распознают это как успешную передачу.
Удаленный кадр CAN похож на кадр данных, за исключением того факта, что он не содержит никаких данных. Он отправляется с битом RTR в рецессивном состоянии; это указывает на то, что это удаленный кадр. Удаленные фреймы используются для запроса данных от узла.
Когда узел обнаруживает ошибку в сообщении на шине CAN, он передает кадр ошибки.Это приводит к тому, что все остальные узлы отправляют кадр ошибки. После этого узел, на котором произошла ошибка, повторно передает сообщение. Кадр перегрузки работает аналогично, но используется, когда узел получает кадры быстрее, чем может их обработать. Этот кадр обеспечивает временной буфер, чтобы узел мог наверстать упущенное.
Арбитраж шины и сигнализация
CAN — это протокол CSMA/CD, означающий, что каждый узел на шине может обнаруживать коллизии и отключаться на определенное время, прежде чем пытаться повторить передачу.Это обнаружение коллизий достигается за счет арбитража приоритетов на основе идентификаторов сообщений. Прежде чем мы обсудим арбитраж, давайте подробнее рассмотрим доминантные и рецессивные биты, используемые на шине CAN.
Инвертированная логика
Интересным аспектом шины CAN является то, что она использует инвертированную форму логики с двумя состояниями, доминантным и рецессивным. На рис. 5 ниже показана упрощенная версия выхода и входа приемопередатчика CAN. Битовый поток «101» поступает из/идет в CAN-контроллер и/или микроконтроллер.Обратите внимание, что когда контроллер отправляет поток битов, они дополняются и помещаются в строку CANH. Линия CANL всегда дополняет CANH. Чтобы арбитраж работал, CAN-устройство должно отслеживать как то, что оно отправляет, так и то, что в данный момент находится на шине, то есть то, что оно получает.

Рис. 5. Выход/вход CAN

На рис. 6 одновременно показаны сигналы CANH и CANL, чтобы вы могли видеть работу шины CAN.Под сигналами шины нанесено дифференциальное напряжение, соответствующее доминантному и рецессивному состояниям сигналов CAN. Первые три временных сегмента, t1–t3, рисуются так, чтобы соответствовать трем битам, показанным выше на рис. 5. Мы рассмотрим это с точки зрения драйвера вывода. Ввод водителя изначально видит «1» и дополняет его нулем, который помещается в CANH. CANL видит дополнение CANH и становится высоким. Это показано как t1 на рисунке 6. Обратите внимание, что напряжения CANH и CANL смещены относительно друг друга.В течение времени t1 CANH – CANL очень близко к нулю, так как CANH и CANL имеют почти одинаковое напряжение. Этот период, когда драйвер отправляет логическую «1», в результате чего CANH и CANL становятся близкими к одному и тому же напряжению, мы называем рецессивным состоянием CAN.
Следующий передаваемый бит — «0». CANH получает свое дополнение, а CANL снова получает дополнение CANH. Обратите внимание на этот раз, что напряжения CANH и CANL не близки друг к другу. Следовательно, дифференциальное напряжение (VDIFF) больше. Это доминирующее состояние CAN.Мы говорим, что логика инвертирована, потому что «1» устанавливает на шине низкий уровень, а «0» — высокий. Входной приемник работает аналогичным образом.

Рис. 6. Рецессивное и доминантное состояния CAN с показанным дифференциальным напряжением
Приоритетный арбитраж
Как упоминалось ранее, чем меньше 11-битный идентификатор, тем выше приоритет сообщения. Каждый бит, который передает узел, он отслеживает. Таким образом узел обнаруживает, что на шину помещается сообщение с более высоким приоритетом.В тот момент, когда узел отправляет рецессивный бит, но обнаруживает на шине доминантный бит, он отступает. Это называется неразрушающим арбитражем, потому что выигравшее сообщение продолжает передаваться без каких-либо проблем. Обратите внимание, что рецессивная логическая «1» проигрывает доминантной логической «0». Это имеет смысл, поскольку более низкое значение идентификатора представляет более высокий приоритет. Чтобы лучше понять, что это значит, взгляните на рисунок 7, на котором показаны три узла на шине CAN, пытающиеся взять на себя управление. Важно помнить, что каждый раз, когда отображается рецессивный бит, контроллер отправляет «1», а доминантные биты соответствуют отправке «0».
Узлы 1–3 отправляют поток битов. Этот поток битов представляет идентификаторы сообщений и их приоритет. Во-первых, все три узла отправляют «1», которая представлена на шине CAN рецессивным битом. Затем каждый узел отправляет «0» или доминантный бит. Третий бит, размещенный на шине, — это еще одна «1» или рецессивный бит. На данный момент ни один из узлов не обнаружил конфликта с другим узлом на шине, поэтому они продолжают передачу.
Для четвертого бита узел 1 отправляет «0» или доминантный бит.Узел 2 передает рецессивный бит, но обнаруживает на шине доминантный бит. Он немедленно отступает, зная, что в настоящее время отправляется сообщение с более высоким приоритетом. Узел 3 продолжает передачу, так как он считывает тот же доминантный бит, что и передал. Когда на шину помещается пятый бит, узел 3 распознает, что он имеет более низкий приоритет, и прекращает передачу. И узел 2, и узел 3 ждут определенное время, прежде чем повторить попытку. Это показано в правой половине рисунка 7, где узел 3 выиграл арбитраж.Как видите, доминантный бит логического «0», соответствующий младшему идентификатору сообщения, позволяет провести арбитраж.

Рис. 7. Арбитраж шины CAN с дифференциальным напряжением
Заключение
В этой статье представлена локальная сеть контроллеров или CAN. CAN — это надежная шина последовательной связи, используемая в основном в автомобильной и промышленной среде. CAN использует дифференциальный сигнал, что делает его более устойчивым к шуму, а также схему приоритетного арбитража для неразрушающей передачи сообщений.CAN отлично подходит для встроенных приложений, которые оказываются в опасных средах или зонах с большим количеством электромагнитных помех. Независимо от того, строите ли вы подводную лодку с дистанционным управлением, настраиваете мини-пивоварню с насосами и датчиками или просто взламываете компьютер своего автомобиля, CAN — отличный способ углубить свои встроенные знания, улучшая ваш следующий дизайнерский проект.
CAN-ШИНА (СЕТЬ КОНТРОЛЛЕРОВ)
Общее описание
Шина CAN — это автомобильная шина, разработанная Bosch, которая позволяет микроконтроллерам и устройствам взаимодействовать друг с другом в автомобиле без главного компьютера.Шина CAN — это протокол на основе сообщений, разработанный специально для автомобильных приложений, но теперь также используемый в других областях, таких как аэрокосмическая промышленность, промышленная автоматизация и медицинское оборудование. Он стал международным стандартом (ISO 11898) в 1994 году и был специально разработан для быстрого последовательного обмена данными между электронными контроллерами в автомобилях. Он соединяет отдельные системы и датчики в качестве альтернативы традиционным многопроволочным ткацким станкам. Он позволяет автомобильным компонентам обмениваться данными по однопроводной или двухпроводной сетевой шине данных со скоростью до 1 Мбит/с.Шина CAN
— один из пяти протоколов, используемых в стандарте диагностики автомобилей OBD-II.
Внешний вид

Рис.1 Автомобильная сеть CAN BUS
Принцип работы CAN BUS
Шина CAN
использует для связи два выделенных провода. Провода называются CAN high и CAN low. Контроллер CAN подключается ко всем компонентам в сети через эти два провода. Каждый сетевой узел имеет уникальный идентификатор. Все ЭБУ на шине фактически параллельны, поэтому все узлы постоянно видят все данные.Узел отвечает только тогда, когда обнаруживает свой собственный идентификатор. Отдельные узлы могут быть удалены из сети, не затрагивая другие узлы.
Когда шина CAN находится в режиме ожидания, по обеим линиям подается напряжение 2,5 В. Когда биты данных передаются, верхняя линия CAN достигает 3,75 В, а нижняя линия CAN падает до 1,25 В, тем самым создавая разницу 2,5 В между линиями: каждая из линий CAN ссылается на другую, а не на массу автомобиля. . Поскольку связь зависит от разницы напряжений между двумя линиями шины, шина CAN НЕ чувствительна к индуктивным пикам, электрическим полям или другим помехам.Это делает шину CAN надежным выбором для сетевой связи на мобильном оборудовании.

Рис.2
Питание по CAN может подаваться через CAN-шину. Или питание для модулей шины CAN может быть организовано отдельно. Проводка источника питания может быть либо полностью отделена от линий шины CAN, в результате чего для сети используются два 2-проводных кабеля, либо она может быть интегрирована в тот же кабель, что и линии шины CAN, в результате чего получается один 4-проводной кабель.
Характер обмена данными по шине CAN позволяет всем модулям передавать и получать данные по шине.Любой модуль может передавать данные, которые получают все остальные модули. Очень важно, чтобы полоса пропускания шины CAN в первую очередь выделялась наиболее важным для безопасности системам. Узлы обычно назначаются одному из нескольких уровней приоритета. Например, органы управления двигателем, тормоза и подушки безопасности очень важны с точки зрения безопасности, и командам на активацию этих систем отдается наивысший приоритет. Это означает, что они будут действовать раньше, чем менее критичные. Аудиоустройства и навигационные устройства часто имеют средний приоритет, а активация освещения может иметь самый низкий приоритет.Процесс, известный как арбитраж, определяет приоритет любых сообщений.
Большинство автомобильных сетей CAN работают со скоростью шины 250 кБ/с или 500 кБ/с. В новейших автомобилях используется до 3 отдельных сетей CAN, обычно с разной скоростью, соединенных между собой шлюзами. Данные одной из трех сетей доступны для двух других сетей. Функции управления двигателем обычно выполняются на высокоскоростной шине со скоростью 500 кбит/с, а системы шасси работают на более медленной шине CAN со скоростью 250 кбит/с. Другие функции, такие как освещение, спутниковая навигация и зеркала, находятся на отдельной низкоскоростной однопроводной шине LIN (Local Interconnect Network).
Процедура проверки надежности шины CAN с помощью осциллографа
Определите контакты CAN-H и CAN-L в доступной точке сети CAN.
Такой точкой обычно является многоконтактный разъем ЭБУ.
Установите входы осциллографа на 5 В
Подсоедините измерительный провод сигнала одного из каналов осциллографа к проводу CAN-H.
Затем подключите провод заземления к заземлению корпуса.
Подсоедините измерительный провод сигнала одного из других каналов осциллографа к проводу CAN-L.
Включите зажигание.
Посмотрите на экран осциллографа. Вы должны наблюдать следующие формы волны.
Измерение позволяет выполнить следующие проверки:
• Проверить правильность размаха напряжения
• Проверить, присутствует ли сигнал на обоих проводах CAN (CAN использует дифференциальную сигнализацию, поэтому сигнал на одной линии должен быть зеркальным изображение данных на другой строке).

Рис. 3
Возможно r Причины отказа в сети CAN BUS :
• Уровни размаха напряжения неверны.
•  Отсутствует сигнал на обоих проводах CAN.
Стандарт ISO 11898 перечисляет несколько режимов отказа кабеля шины CAN:
CAN_H прерван
CAN_L прерван
CAN_H закорочен на напряжение аккумулятора
CAN_L замкнут на массу
CAN_H замкнут на массу
CAN_L замкнут на напряжение аккумулятора
CAN_L замкнут на провод CAN_H
CAN_H и CAN_L прерваны в одном месте
Потеря соединения с оконечной сетью
Протокол шины CAN: полное руководство (2022)
Опубликовано 18 марта 2021 г., 8:52м. по автопи
CAN Bus расшифровывается как Controller Area Network и состоит из двух электрических проводов, называемых CAN_Low и CAN_High. Информация внутри каждого транспортное средство передается от и к ЭБУ. Кроме того, CAN-шина создан для надежной работы в суровых среды.
Мы подготовили простой знакомство с шиной CAN. Было рассмотрено несколько тем, чтобы дать вам лучшее объяснение (шина CAN).
Работая над статьей, мы объединили знания наших ведущих специалистов внутри компании, а также других членов команды, не имеющих экспертиза.
Почему? Идея заключалась в том, чтобы написать профессиональное, но простое введение в CAN-шину для всех, нет независимо от того, сколько у вас опыта.
В заключение, независимо от того, у вас нет никаких знаний о шине CAN, или вы уже профессионал.Простое знакомство с шиной CAN поможет дать вам всю необходимую информацию.

Что такое CAN-шина?
CAN-шина представляет собой набор два электрических провода в автомобильной сети (CAN_Low и CAN_High), куда передается информация к ЭБУ и обратно. Сеть, которая позволяет ЭБУ обмениваться данными, называется сетью контроллеров. (МОГУ).
Шина CAN а последовательная коммуникационная шина, предназначенная для надежной работы в суровых условиях, в первую очередь в промышленное и автомобильное применение.
Это в основном стандарт автомобильного автобуса, который позволяет микроконтроллеры и устройства для связи друг с другом.
CAN-шина одна протоколов используется в бортовой диагностике (OBD).ОБД-2 есть в настоящее время является обязательным во всех легковых автомобилях и легких грузовиках по всему миру. глобус.
Шина CAN легко объяснима
Теперь попробуем посмотри на это совсем с другой точки зрения.
Представьте, что ваша машина похожа на человеческое тело и нервную систему. в организме человека находится сеть контроллеров (шина CAN) в автомобиле, которая также позволяет коммуникация.
Узлы или электронное управление единицы (ЭБУ) — это что-то вроде частей тела, которые связаны между собой через CAN-шину. Информация может быть без труда делится между сторонами. Это гораздо легче понять, не так ли?

Система шины CAN
В зависимости от типа автомобиля, он может иметь до 70 ЭБУ (электронных блоков управления), и каждый из них должен использоваться совместно с другими частями системы. сеть.
Некоторые примеры предназначены для пример; аудиосистема, подушки безопасности, блок управления двигателем, блок управления дверьми и так далее. Шина CAN позволяет ЭБУ связываться друг с другом.
Думайте об ЭБУ как о чем-то конкретном люди. Один ECU может формировать и передавать информацию по шине CAN другим ECU, которые принимают данные. После что они проверят данные и решат, хотят ли они их получить или проигнорировать.
Шина CAN использует два провода для связь — CAN low и CAN high (CAN L и CAN H).ISO 11898-2 описывает физический уровень шины CAN и ISO 11898-1 описывает уровень канала передачи данных.
Физический уровень представляет типы кабелей, требования к узлам, уровни электрического сигнала, импеданс кабеля и так далее.
С другой стороны, ISO 11898-2 представляет такие вещи, как скорость передачи данных, длина кабеля и завершение.
Кабель длина должна составлять 40 метров (1 Мбит/с) или 500 метров (125 кбит/с).
Шина CAN должна быть терминирована с помощью резистора шины CAN 120 Ом на конце каждой шины.
МОЖЕТ узлы должны быть подключены через двухпроводную шину со скоростью передачи данных до 1 Мбит/с (CAN) или 5 Мбит/с (CAN ФД).
5 Преимущества шины CAN
Стандарт шины CAN есть обычно используется во всех транспортных средствах из-за его ключевых преимуществ, таких как
Прочность
Низкий стоимость
Скорость
Гибкость
Эффективность
Скорость — В настоящее время определяется двумя физическими уровнями — High Speed CAN и Low Speed CAN, оба со своими собственными преимущества и недостатки.
Эффективность — Данные с высоким приоритетом будут иметь приоритет по идентификатору, чтобы получить немедленный доступ к шине, не прерывая другие рамки
Бюджетный — Когда был создан протокол CAN, его целью было обеспечение быстрой связи между электронными устройства и модули, уменьшая при этом количество ошибок, вес, проводку и затраты.
Прочность — Стандарт шины CAN идеально подходит для приложений безопасности, таких как транспортные средства, благодаря своей долговечности и надежности. надежность. Также имеется 5 механизмов для обнаружения ошибок в протоколе CAN, таких как вставка битов, мониторинг, проверка кадра, проверка подтверждения и проверка циклическим избыточным кодом.
Гибкость — Протокол шины CAN хорошо известен как протокол на основе сообщений, что означает, что узлы могут быть легко добавлены или удалены без выполнения каких-либо обновлений в системе.Это позволяет инженерам легко интегрируйте новые электронные устройства без значительного программирования и модифицируйте их по своему усмотрению. требования.

Проводка шины CAN
Одно из лучших преимуществ Шина CAN — это уменьшенное количество проводки в сочетании с хитроумной профилактикой. столкновения сообщений.
В прочем словами, при передаче сообщения данные не будут потеряны.
Два приведенных ниже примера показывают, как Протокол CAN-шины выглядит как с CAN-шиной, так и без CAN-системы.
Ясно, с CAN bus, узлам намного проще общаться и перемещаться по ней. С другой стороны, без CAN-шины узлам гораздо труднее общаться друг с другом, и связь неэффективный.
Существует несколько различных типов сетей. Вы можете найти простое объяснение ниже.
Высокоскоростная шина CAN (ISO 11898)
Поддерживает скорость передачи от 40 кбит/с до 1 Мбит/с
Простое подключение кабелей
Большинство обычно используется в наши дни
Основа для протоколов более высокого уровня, таких как OBD2, CANopen, j1939 и других.
Низкая скорость CAN автобус
Поддерживает скорость передачи от 40 кбит/с до 125 кбит/с
Позволяет продолжить связь, несмотря на неисправность в одном из двух провода
Также известный как отказоустойчивый CAN
каждый Узел CAN имеет собственное окончание CAN
Шина LIN
Недорогое дополнение
Меньше жгут
Более дешевые узлы
Обычно состоит из главного устройства LIN, которое действует как шлюз. до 16 подчиненных узлов
Обычно включает функции автомобиля, такие как функциональность дверей или кондиционер
Автомобильная промышленность Ethernet
Ethernet поддерживает высокие требования к пропускной способности расширенного драйвера Вспомогательные системы (ADAS), камеры, информационно-развлекательные системы и т. д.
Обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных, чем шина CAN
.
Недостатки функции безопасности CAN и CAN FD
Большинство вероятно, будет широко использоваться в ближайшие годы в автомобильной промышленности. промышленность
МОЖЕТ ФД
Обычно используется в современных высокопроизводительных автомобилях
МОЖЕТ FD является расширением оригинального протокола шины CAN
.
Выпущен в 2012 г. компанией Bosch
Разработан для удовлетворения потребности в увеличении скорости передачи данных
Что такое сообщение CAN Рамка?
кадра CAN используются для общаться по CAN-шине.CAN использует дифференциальный сигнал с двумя логическими состояниями — доминантным и рецессивным.
МОЖЕТ сеть использует два сообщения CAN — стандартное CAN и расширенное CAN, которые описаны ниже.
На изображении ниже показан типичный Фрейм CAN с 11-битной идентификацией, который используется в большинстве автомобилей. За исключением большего идентификатора, кадр расширенного 29-битного идентификатора идентичен.
Стандартный CAN

Первый бит — это начало кадр (SOF), который представляет собой начало сообщения CAN .Следующим является 11-битный идентификатор, который организует приоритет сообщения CAN. Чем меньше идентификатор, тем выше его приоритет.
Запрос удаленной передачи (RTR) обычно является доминирующим, но становится рецессивным, когда узлы запрашивают данные друг у друга.
Следующий бит расширения идентификатора (IDE), который является доминирующим при отправке стандартного кадра CAN, а не расширенного.Бит r0 инвертирован и в настоящее время не используется.
Следующий код длины данных (DLC), который указывает, сколько байтов данных содержится в текущем сообщении. Еще одна важная часть — данные. себя, где это то же количество байтов, что и в битах DLC.
Следующий циклический проверка избыточности (CRC), который представляет собой 16-битную контрольную сумму, которая обнаруживает ошибки и проблемы в передаваемых данных.
В случае, если сообщение правильно принято, принимающий узел перезапишет рецессивный бит подтверждения (ACK) доминантным битом. Конец кадр (EOF) указывает на конец сообщения CAN.
Имеет ширину 7 бит и обнаруживает ошибки вставки битов. Последний частью сообщения CAN является межкадровое пространство (IFS), которое используется в качестве временной задержки.
Расширенный CAN
Расширенный CAN использует 29 бит идентификатор с парой дополнительных битов.Расширенный 29-битный идентификатор (CAN 2.0B) идентичен, но имеет более длинный идентификатор и обычно используется в протоколе j1939 — большегрузные автомобили. CAN использует два логических состояния; доминирующий и рецессивный.
Доминант — показывает, что дифференциальное напряжение больше минимального порога. Кроме того, доминирующим состояние также достигается путем подачи логического «0» на шину.
Рецессивный — указывает на то, что дифференциальное напряжение меньше минимального порога. С другой стороны, рецессивный состояние достигается логической «1».
Он также имеет сменный пульт дистанционного управления бит запроса (SRR), который идет после 11-битного идентификатора и действует как заполнитель, чтобы сохранить тот же структурирован как стандартный CAN.
Расширение идентификатора (IDE) должен быть рецессивным, а расширенный идентификатор должны следовать ему соответственно.
Пульт запрос на передачу (RTR) идет сразу после 18-битного идентификатора. Обратный бит r1 следует по пути, а остальная часть сообщение остается прежним.

Данные CAN-шины регистрация
Регистрация данных CAN может быть Готово от нескольких типов транспортных средств, таких как автомобили, большегрузные транспортные средства, профилактическое обслуживание и машины черный ящик.
Данные от автомобиля собираются через порт OBD2 и обычно используются для снижения затрат на топливо, увеличения пробега автомобиля и многого другого.
Вкл. с другой стороны, данные с большегрузных автомобилей собираются через j1939 и обычно используются для улучшения безопасность и снижение затрат.
Транспортные средства и механизмы могут быть также контролируется через IoT CAN лесорубы . Это можно сделать в облаке, чтобы избежать поломок.Регистратор CAN может предоставить данные для споров или диагностики. Его еще называют черным ящиком.
Обычно используется протоколирование шины CAN
. в управлении автопарком, благодаря своей эффективности и увеличенное количество возможностей.
Регистратор CAN требуется для записать данные CAN. Это позволяет сохранять данные CAN с временными метками на SD-карте. В некоторых ситуациях интерфейс CAN требуется для передачи данных на ПК, например, при декодировании данные.
Пример: TMU CAN-FD
TMU CAN-FD позволяет вам с легкостью записывайте данные с любой шины CAN на карту Micro SD емкостью 8–32 ГБ. Просто прикрепите его к машине или грузовику, чтобы начать loggin, а затем закодируйте данные с помощью нашего бесплатного программного обеспечения для управления сетью.
Кроме того, TMU CAN-FD имеет WiFi, что позволяет автоматически загружать данные на свой собственный сервер, а также обновлять устройства по беспроводной сети.

Декодирование необработанного CAN данные
Необработанные данные CAN нелегко удобочитаемый.Поэтому мы подготовили для вас руководство. Ознакомьтесь с руководством о том, как регистрировать необработанные сообщения CAN.
Шина CAN поддерживает основу для общения, но не более того. Стандартный протокол CAN не указывает, как обращаться с сообщения сообщения больше 8 байт, или как декодировать данные RAW.
Чтобы показать, как данные передается между узлами CAN сети, набор стандартизированных протоколов пригодится. Есть несколько протоколов более высокого уровня, таких как; ОБД2, CANopen, CAN FD и SAE J1939.

ОБД2 — OBD имеет функцию самодиагностики, которую в основном используют механики для анализа проблем с автомобилем и общего состояния автомобиля. здоровье автомобиля. OBD2 определяет коды неисправностей (DTC) и данные в реальном времени (об/мин, скорость и т. д.), которые могут быть записаны через регистраторы OBD2.
CANopen — CANopen обычно используется во встроенных приложениях управления, таких как промышленная автоматизация. на основе CAN, что означает, что регистратор данных шины CAN также может регистрировать CANopen данные.
МОЖЕТ ФД — CAN FD — это шина CAN с гибкой скоростью передачи данных и расширением классического уровня канала передачи данных CAN. По сравнению с классическим протоколом CAN, CAN FD увеличивает полезную нагрузку с 8 до 64 байт. Это также позволяет более высокую скорость передачи данных, в зависимости от приемопередатчика CAN.
SAE J1939 — J1939 обычно используется в большегрузных транспортных средствах.J1939 такие параметры, как число оборотов в минуту и скорость, анализируются по подозрительному номеру параметра (SPN). После этого они группируются в группы параметров и классифицируются по номеру PG (PGN).
Высокоскоростная передача данных скорость предлагает диагностику DoIP, точнее примерно в 100 раз больше диагностики CAN. Подробнее о том, что ДоИП здесь.
История шины CAN
Сеть области управления (шина CAN) имеет богатую историю и прошла несколько этапов развития.Фактические этапы развития в течение нескольких лет могут быть видно ниже.
Разработка шины CAN началась еще в 1983 году, когда Bosch первоначально изобрел сеть диспетчерской зоны, которая позже была кодифицирована в ISO 11898-1. стандарт.
Позже протокол был выпущен для Общества автомобильных инженеров (SAE) в 1986 году.
Интел был первым, кто представил микросхемы контроллера CAN в 1987 году, и вскоре после этого Филлипс присоединился к Intel. это.
В В 1991 году Bosch опубликовала CAN 2.0 (CAN 2.0A: 11 бит, 2.0B: 29 бит).
МОЖЕТ Автобус как международный стандарт ISO 11898 был принят в 1993 году.
В 2003 г., ISO 11898 стал стандартной серией
.
В В 2012 году Bosch выпустила CAN FD 1.0 — гибкая скорость передачи данных
В В 2015 году протокол CAN FD был стандартизирован в ISO 11898-1
.
Наконец, физический уровень CAN со скоростью до 5 Мбит/с стал стандартизированным. в ИСО 11898-2, в 2016 г.

В будущем шина CAN по-прежнему быть широко используемым, но под влиянием основных тенденций автомобильной промышленности, таких как; рост Интернета вещей и подключенные транспортные средства, влияние автономных транспортных средств, рост облачных вычислений, потребность в передовых транспортных средствах функциональность и многое другое.
Увеличивается потребность в CAN FD и многие эксперты предполагают, что он постепенно заменит классический протокол шины CAN. Оставайтесь в курсе, чтобы увидеть, что бывает.
Обзор локальной сети контроллеров (CAN)
CAN имеет несколько различных физических уровней, которые вы можете использовать. Эти физические уровни классифицируют определенные аспекты сети CAN, такие как электрические уровни, схемы сигнализации, импеданс кабеля, максимальные скорости передачи и многое другое. Наиболее распространенные и широко используемые физические уровни описаны ниже:
Высокоскоростной/FD CAN
Высокоскоростной CAN на сегодняшний день является наиболее распространенным физическим уровнем.Высокоскоростные сети CAN реализованы двухпроводными и позволяют осуществлять связь со скоростью передачи до 1 Мбит/с. Другие названия высокоскоростного CAN включают CAN C и ISO 11898-2. Типичные высокоскоростные устройства CAN включают антиблокировочную систему тормозов, модули управления двигателем и системы выбросов. CAN с гибкой скоростью передачи данных (CAN FD) — это следующее поколение высокоскоростной связи CAN с развивающимися стандартами для более высоких скоростей передачи данных. NI обеспечивает скорость до 8 Мбит/с, используя приемопередатчики TJA1041 и TJA1043 через драйвер NI-XNET.По мере того, как поставщики приемопередатчиков завершат квалификацию для скоростей CAN FD, NI будет обновлять нашу документацию по мере необходимости.
Низкоскоростное/отказоустойчивое оборудование CAN
Низкоскоростные/отказоустойчивые сети CAN также реализованы с двумя проводами, могут обмениваться данными с устройствами на скорости до 125 кбит/с и предлагают приемопередатчики с отказоустойчивыми возможности. Другие названия низкоскоростной/отказоустойчивой CAN включают CAN B и ISO 11898-3. Типичные низкоскоростные/отказоустойчивые устройства в автомобиле включают в себя устройства комфорта.Провода, которые должны проходить через дверь транспортного средства, являются низкоскоростными/отказоустойчивыми в свете нагрузки, присущей открытию и закрытию двери. Кроме того, в ситуациях, когда желателен повышенный уровень безопасности, например, со стоп-сигналами, низкоскоростная/отказоустойчивая CAN предлагает решение.
Аппаратное обеспечение однопроводной CAN
Однопроводные интерфейсы CAN могут обмениваться данными с устройствами со скоростью до 33,3 кбит/с (88,3 кбит/с в высокоскоростном режиме). Другие названия однопроводной CAN включают SAE-J2411, CAN A и GMLAN.Типичные однопроводные устройства в автомобиле не требуют высокой производительности. Общие области применения включают устройства обеспечения комфорта, такие как регуляторы сидений и зеркал.
Аппаратное обеспечение CAN, выбираемое программным обеспечением
С помощью аппаратных средств CAN National Instruments вы можете настроить программно выбираемые интерфейсы CAN для использования любого из встроенных приемопередатчиков (высокоскоростных, низкоскоростных/отказоустойчивых или однопроводных). МОГУ). Аппаратное обеспечение с несколькими приемопередатчиками предлагает идеальное решение для приложений, требующих сочетания стандартов связи.С аппаратным обеспечением CAN, выбираемым программным обеспечением, вы также можете выбрать свой собственный внешний приемопередатчик CAN.
Comments |0|
Cancel
Remember me
* Name:
* @ Email:
Website:

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Category: Разное
Previous post Next post

Can шина принцип работы: Что такое CAN-шина: Авторамблер — Quto.ru

Can шина принцип работы

Что такое CAN-шина

Принцип работы CAN-шины

Виды CAN-шин

Как передается информация

Схемы CAN-шины

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»

Разновидности функций шин

Типы сообщений

Функциональность системы

Разрешение конфликтов на шине

Физические составляющие

Скорость передачи данных CAN-шины

Источники:

Особенности цифровой can шины, зачем она нужна в автомобиле, какие функции исполняет

Can шина – имеет ли она что-то общее с обычными шинами и для чего нужна

Когда была разработана цифровая CAN шина и какое её назначение

Can шина – параметры скорости и особенности передачи данных

Могут ли возникать проблемы в работе кан шины

Какие системы входят в современную Can шину автомобиля

CAN шина, как подключается автосигнализация к цифровой шине

что это такое, принцип работы, как подключить по ней сигнализацию и сделать анализатор своими руками (фото и видео)

Что такое CAN-шина

Устройство и где находится шина

Как работает?

Характеристики

Виды CAN-шин

Инструкция по подключению сигнализации по CAN-шине

Что понадобится?

Пошаговые действия

Неисправности

Признаки и причины

Диагностика

Как сделать анализатор своими руками?

Фотогалерея

Плюсы и минусы CAN-шин

Видео «Ремонт CAN-интерфейса своими руками»

Кан шина принцип работы

Суть CAN-шины

Неисправности

Как работает CAN-шина

шина — что это? Принцип действия «кан шины»

CAN шина — что это такое?

что такое, зачем нужна и как работает в современном автомобиле

Суть CAN-шины

Неисправности

CAN-шина – принцип работы системы и ее диагностика + Видео

1 О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина

Похожие статьи

2 Особенности работы сети

3 Кан-интерфейс и диагностика системы

Протокол локальной сети контроллера (CAN BUS)

Что такое Can Bus (локальная сеть контроллера)

Что такое протокол шины CAN?

Что такое CAN FD?

Преимущества шины CAN

Популярные приложения CAN-шины

Краткая история шины CAN

Как работает обмен сообщениями CAN?

Структура сообщения данных CAN (кадр CAN)

Варианты шины CAN

Низкоскоростная шина CAN

Высокоскоростной CAN

CAN FD (CAN с гибкой скоростью передачи данных)

Дополнительные стандарты и протоколы CAN

SAE J1939 на CAN

OBD II (он же «OBD 2»)

XCP/CCP по CAN и Ethernet

CANopen

MOST (транспорт мультимедийных систем)

Автомобильный Ethernet

ОТПРАВЛЕН SAE-J2716

FlexRAY

Шина LIN — локальная сеть межсоединений

Сравнение CAN с шинами других транспортных средств

Системы сбора данных Dewesoft CAN Bus

Программные возможности DewesoftX CAN

Интерфейсы CAN-шины Dewesoft

Системы сбора данных Dewesoft со встроенными интерфейсами CAN