Meloci.ru

Как читать can шину

Как читать can шину

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Активный режим
    В активном режиме ЭБУ постоянно обмениваются информацией. Энергопотребление каждого предатчика при доминантных уровнях может достигать 80 мА.
  4. Засыпание
    В момент выключения зажигания, по шине CAN выдаётся команда на выключение, после чего каждый ЭБУ сам себя обесточивает и преходит в спящий режим.

Что такое CAN-шина в автомобиле

Понравилась статья? Следите за новыми идеями полезных авто советов в нашем канале. Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзене. Подписаться.

Современные машины оснащаются различными электронными блоками управления, для самых разных систем: ABS, двигатели, кузова и салона, и другими. По своей сути это микрокомпьютеры. Чтобы было понятнее что такое CAN-шина, можно представить, что в авто есть локальная компьютерная сеть. К ней подключаются микрокомпьютеры, чтобы работать всем вместе. Можно сравнить такую сеть с обычной офисной сетью, где есть один общий ПК начальника, откуда есть доступ к ПК подчиненных, а те в свою очередь могут обмениваться данными друг с другом. Система диагностики или бортовой компьютер автомобиля в данном случае будет тем самым начальником.

Что собой представляет CAN-шина

Это одно из многочисленных электронных устройств в машине. На него возложена задача объединять разнообразные датчики и процессоры в единую систему с синхронизацией. Шина обеспечивает сбор и обмен информацией, которая необходима для корректирования работы систем и узлов автомобиля. CAN это сокращение от Controller Area Network. Следовательно шина – это своеобразная «дорога» для передачи информации от контроллера к устройствам и наоборот. Этот стандарт разрабатывался и внедрялся более трех десятилетий назад. Сегодня он используется не только в автомобилях, но и в промышленности, в том числе в «умных домах».

Читать еще:  Аутлендер шины какие подходят

Принцип работы

Шина выглядит как небольшое устройство, имеющее много входов, чтобы можно было подключить в них кабели, или разъем для подсоединения кабелей. Принцип действия в том, чтобы она передавала сообщения между разнообразными компонентами системы авто. Чтобы была возможность правильно передавать данные, в сообщения должны быть включены уникальные идентификаторы. Серийные сообщения отправляются всем устройствам, но из-за того, что есть такие идентификаторы, обработаны будут только те из них, которые предназначены конкретному устройству.

По длине идентификаторы могут быть 11-29 битными. Сама CAN-шина в большей части машин, это не сложное устройство. Она выглядит как пара сплетенных проводника, отличающихся друг от друга по цвету. По ним распространяются разнообразные сигналы, имеющие разные уровни – либо L, либо H. За то, чтобы сигналы формировались в ответе CAN-контроллер. Почти во всех машинах так же стоит CAN-трансивер, иначе говоря, приемопередатчик, отвечающий за:

  • защиту CAN-контроллеров, если произойдет внезапное замыкание в электропроводке;
  • защищенность от помех;
  • большую скорость приема и передачи;
  • усиление уровней сигнала.

В машинах могут использоваться лишь два типа трансмиттеров – Хай Спид (High Speed) и Фолт Толеран (Fault Toleran). Первый характеризуется скоростью до 1 Мбит/сек, и имеет меньшую в сравнении со вторым помехозащищенность. А второй более защищен от сбоев, то есть более надежен как канал связи, но для этого пришлось ограничиться скоростью в 120 кб/сек.

Первые подобные разработки, ставшие предшественниками CAN-шин, были внедрены еще в 70-х годах прошлого столетия. Сама идея стала настолько удачной, что ее развитие продолжается до сих пор.

CAN шина в автомобиле: что это такое

CAN-шина – это электронное устройство, встроенное в электронную систему автомобиля для контроля технических характеристики и ездовых показателей. Она является обязательным элементом для оснащения автомобиля противоугонной системой, но это лишь малая часть её возможностей.

Что такое CAN шина

CAN-шина – это одно из устройств в электронной автоматике автомобиля, на которое возлагается задача по объединению различных датчиков и процессоров в общую синхронизированную систему. Она обеспечивает сбор и обмен данными, посредством чего в работу различных систем и узлов машины вносятся необходимые корректировки.

Аббревиатура CAN расшифровывается как Controller Area Network, то есть сеть контроллеров. Соответственно, CAN-шина – это устройство, принимающее информацию от устройств и передающее между ними. Данный стандарт был разработан и внедрён более 30 лет назад компанией Robert Bosch GmbH. Сейчас его используются в автомобилестроении, промышленной автоматизации и сфере проектирования объектов, обозначаемых «умными», например, домов.

Как работает CAN шина

Фактически, шина представляет собой компактное устройство со множеством входов для подключения кабелей или разъём, к которому подсоединяются кабели. Принцип её действия заключается в передаче сообщений между разными компонентами электронной системы.

Для передачи разной информации в сообщения включаются идентификаторы. Они уникальны и сообщают, например, что в конкретный момент времени автомобиль едет со скоростью 60 км/ч. Серия сообщения отправляется на все устройства, но благодаря индивидуальным идентификаторам они обрабатывают только те, которые предназначаются именно для них. Идентификаторы CAN-шины могут иметь длину от 11 до 29 бит.

В зависимости от назначения КАН шины разделяются на несколько категорий:

  • Силовые. Они предназначены для синхронизации и обмена данными между электронным блоком двигателя и антиблокировочной системой, коробкой передач, зажиганием, другими рабочими узлами автомобиля.
  • Комфорт. Эти шины обеспечивают совместную работу цифровых интерфейсов, которые не связаны с ходовыми блоками машины, а отвечают за комфорт. Это система подогрева сидений, климат-контроль, регулировка зеркал и т.п.
  • Информационно-командные. Эти модели разработаны для оперативного обмена информацией между узлами, отвечающими за обслуживание авто. Например, навигационной системой, смартфоном и ЭБУ.

Для чего CAN шина в автомобиле

Распространение интерфейса КАН в автомобильной сфере связано с тем, что он выполняет ряд важных функций:

  • упрощает алгоритм подсоединения и функционирования дополнительных систем и приборов;
  • снижает влияние внешних помех на работу электроники;
  • обеспечивает одновременное получение, анализ и передачу информации к устройствам;
  • ускоряет передачу сигналов к механизмам, ходовым узлам и иным устройствам;
  • уменьшает количество необходимых проводов;

В современном автомобиле цифровая шина обеспечивает работу следующих компонентов и систем:

  • центральный монтажный блок и замок зажигания;
  • антиблокировочная система;
  • двигатель и коробка переключения передач;
  • подушки безопасности;
  • рулевой механизм;
  • датчик поворота руля;
  • силовой агрегат;
  • электронные блоки для парковки и блокировки дверей;
  • датчик давления в колёсах;
  • блок управления стеклоочистителями;
  • топливный насос высокого давления;
  • звуковая система;
  • информационно-навигационные модули.
Читать еще:  Как устанавливать шины нокиан

Этот не полный список, так как в него не включаются внешние совместимые приборы, которые тоже можно соединить с шиной. Часто таким образом подключается автомобильная сигнализация. CAN-шина также доступна для подключения внешних устройств для мониторинга рабочих показателей и диагностики на ПК. А при подключении автосигнализации вместе с маяком можно управлять отдельными системами извне, например, со смартфона.

Читайте также: Что такое центральный замок в автомобиле.

Плюсы и минусы CAN шины

Специалисты по автомобильной электронике, высказываясь в пользу использования CAN-интерфейса, отмечают следующие преимущества:

  • простой канал обмена данными;
  • скорость передачи информации;
  • широкая совместимость с рабочими и диагностическими приборами;
  • более простая схема установки автосигнализации;
  • многоуровневый мониторинг и контроль интерфейсов;
  • автоматическое распределение скорости передачи с приоритетом в пользу основных систем и узлов.

Но есть у CAN-шины и функциональные недостатки:

  • при повышенной информационной нагрузке на канал вырастает время отклика, что особенно характерно для работы автомобилей, «напичканных» электронными устройствами;
  • из-за использования протокола высшего уровня встречаются проблемы стандартизации.

Возможные проблемы с CAN шиной

По причине включения во многие функциональные процессы, неполадки в работе CAN-шины проявляются очень быстро. Среди признаков нарушений чаще всего проявляются:

  • индикация вопросительного знака на приборной панели;
  • одновременное свечение нескольких лампочек, например, CHECK ENGINE и ABS;
  • исчезновение показателей уровня топлива, оборотов двигателя, скорости на приборной панели.

Такие проблемы возникают по разным причинам, связанным с питанием или нарушением электроцепи. Это может быть замыкание на массу или аккумулятор, обрыв цепи, повреждение перемычек, падение напряжения из-за проблем с генератором или разряд АКБ.

Первая мера для проверки шины – компьютерная диагностика всех систем. Если она показывает шину, необходимо измерить напряжение на выводах H и L (должно быть

4V) и изучить форму сигнала на осциллографе под зажиганием. Если сигнала нет или он соответствует напряжению сети, налицо замыкание или обрыв.

Ввиду сложности системы и большого количества подключений компьютерную диагностику и устранение неисправностей целесообразно передать в руки специалистов с высококачественным оборудованием.

Читайте также: Что такое адаптивный круиз контроль и для чего он нужен.

Как читать can шину

Общие сведения о шине CAN часть 1.

В этом разделе будут рассмотрены следующие вопросы:

  • История шины CAN
  • Технология шины CAN
  • Шина CAN и помехоустойчивость

История шины CAN

Протокол CAN регламентирует сообщения, с помощью которых устройства в сети обмениваются данными. Он был первоначально разработан для применения в автомобильной промышленности.

Разработка шины CAN была запущена в начале 80-х годов. В 1986 г. система последовательной шины Controller Area Network (CAN) была представлена на конгрессе Ассоциации инженеров автомобилестроения (SAE), что ознаменовало появление одного из самых успешных когда-либо созданных сетевых протоколов.

Сегодня протокол CAN, позволяющий объединять в единое целое различные контрольные блоки и системы управления, используется во всех современных автомобилях и в других транспортных средствах, от поездов до кораблей, а также в промышленных системах управления (где он называется DeviceNet).

Шина CAN, адаптированная для применения на морских судах, известна как сеть NMEA 2000.

Протокол CAN является сегодня одним из доминирующих и возможно даже основным во всем мире инструментом системы последовательной шины, используемым для соединения всех видов приборов и оборудования в одной сети.

Технология

CAN — это широковещательный стандарт последовательной шины для соединения нескольких ведущих электронных устройств. Этот тип соединения известен как multi-master, что означает отсутствие центрального узла управления.

Каждый узел (электронное устройство) шины может отправлять и получать сообщения, но не одновременно. Сообщение состоит, прежде всего, из идентификатора (ID), который обычно выбирается для определения типа сообщения или отправителя и включает до восьми байтов данных. Он передается в шину последовательно. Все узлы (устройства) имеют процессор узла и интерфейс CAN, через который они подключаются к шине. Если шина свободна, любой узел может начать передачу. Если два и более узлов начнут отправку сообщений одновременно, сообщение с более доминирующим ID (который имеет больше доминирующих битов, то есть нулей) переписывает менее доминирующие ID других узлов. Таким образом, в конечном счете (после ID-арбитража) остается только доминирующее сообщение, которое получается всеми узлами. Приемные узлы затем определяют, представляет ли значение идентификатора какой-либо интерес для них или нет.

После завершения передачи доминирующего сообщения все «проигравшие стороны» в арбитражном процессе пытаются отправить свои сообщения еще раз. Это так называемый недеструктивный арбитраж, при котором сообщение с самым высоким приоритетом не уничтожается.

Читать еще:  Фольксваген каравелла какое давление в шинах

Протокол CAN является событийно-управляемым в противоположность протоколу с инициацией по времени. Архитектура шины не предполагает ограничений в отношении того, когда узлы могут отправлять сообщения в сеть.

Помехоустойчивость

Информация передается по шине как разность потенциалов между двумя сигнальными линиями CAN_H и CAN_L. Если обе линии имеют одинаковое напряжение, сигналом является рецессивный бит. Если потенциал линии CAN_H выше, чем потенциала линии CAN_L на 0,9 В, сигнал линии является доминантным битом. Никакой независимой опорной точки заземления для этих двух линий не существует. Таким образом, шина оказывается неуязвима для любых фоновых шумов.

Сигналы двух линий CAN подвергаются тем же самым электромагнитным наводкам, следовательно, разность потенциалов между этими двумя линиями будет оставаться неизменной. Поэтому шина неуязвима также для электромагнитных помех.

NMEA 2000 Network

В этом разделе будут рассмотрены следующие вопросы:

  • Топология сети NMEA 2000
  • Кабели сети NMEA 2000 и их длина
  • Соединители сети MNEA 2000 и терминальные согласующие устройства
  • Питание и заземление сети NMEA 2000

Сетевая топология

В кабельной системе NMEA 2000 используется топология магистрали с отводами и линиями снижения.

Кабели

Чтобы сетевые кабели можно было использовать в качестве линии передачи данных и для питания постоянного тока, они должны отвечать определенным требованиям в отношении волнового сопротивления, задержки распространения и сечения провода.

В сетях NMEA 2000 должен использоваться отдельный водонепроницаемый кабель, включающий одну витую пару сигнальных проводов, одну витую пару проводов питания и провод заземления. Провод заземления экранирует сигнальные провода и провода питания от внешних радиочастотных помех, а также снижает собственное радиоизлучение кабеля.

Допускается использование трех видов кабелей: мини-кабель (Mini cable), который обычно используется для сетевой магистрали из-за способности выдерживать токи до 8 A, средний кабель (Mid cable), обычно используемый в качестве магистрали в малых сетях, и микро кабель (micro cable), обычно используемый в качестве кабельных отводов для подключения устройств к магистрали (оба последних кабеля выдерживают токи до 4 A). Чем тоньше кабель, тем большей гибкостью он обладает при установке.

Длина сетевых кабелей

Поскольку все устройства в сети должны получать одни и те же биты данных в те же самые интервалы времени, максимальной длина сети NMEA 2000 между двумя конечными точками не должна превышать 200 м, что теоретически соответствует максимальный скорости передачи данных 250 кб/с.

Ограничения проводов питания по току могут, однако, еще больше снизить максимальную длину кабеля.

Поскольку устанавливать терминальные резисторы на устройствах, подключенных к сети не требуется, длина линии снижения не должна превышать 6 м, чтобы не вызвать отражения сигналов в сеть. К сети можно подключать до 50 устройств, однако совокупная длина линий снижения в сети не может превышать 78 м.
Для подключения устройств к магистрали используются тройниковые соединители.
Объединение устройств в гирляндную цепь не допускается!

Соединители

Для подключения кабелей к устройствам или другим компонентам сети стандарта NMEA2000 используются 5-контактные промышленные соединители, превращающие сеть в систему plug.and-play.

Разводка контактов соединителя и цветовая маркировка проводов показаны ниже.

Цвет Наименование Назначение
Модель FCV-295 CVS-1410
Белый CAN_H Сигнал
Синий CAN_L Сигнал
Оголенный SHIELD Экран/заземление
Черный Power-C Общий провод питания
Красный Power-S Питание

Cетевые оконечные устройства

Чтобы уменьшить отражения сигналов в сети, необходимо установить согласованную нагрузку
на каждом конце соединительной линии. Если сеть не будет оборудована терминальными резисторами, она не будет работать должным образом.

Терминальный резистор обычно подключается к последнему тройниковому соединителю магистрали как внутренний резистор линии, то есть резистор встраивается в разъем и подключается непосредственно к тройнику.
Терминальный резистор можно также установить в устройстве, подключенном к последнему тройнику магистрали.

Подключение питания

Рабочий диапазон напряжения питания для совместимых узлов в сети NMEA 2000 составляет 9-16 В постоянного тока.

Подключение питания к сети обычно выполняется через отвод питания. Если сеть запитывается в середине (или в любой точке, кроме концевой), кабельная система может выдерживать нагрузку, превышающую максимально допустимое значение для кабеля, при условии что максимальный ток не превышается ни в одном сегменте магистрали.

Сети с концевым питанием обычно используются при наличии в них малого числа устройств.
Подключение питания в середине применяется тогда, когда число подключенных устройств требует более высокого тока, чем в конфигурации с концевым питанием.

Заземление

Сеть NMEA 2000 должна заземляться только в одном месте, чтобы избежать возникновения петель заземления, которые могут вызвать проблемы со связью в сети. Провод заземления/экран должен подключаться только к заземлению источника питания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector