Meloci.ru

Как сделать кан шину

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.

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.

Устройство и принцип действия CAN- шины

CAN (Controller Area Network). Она была предложена Робертом Бошем (Robert Bosch) в 80-х годах для автомобильной промышленности, затем стандартизована ISO (ISO 11898) и SAE (Society of Automotive Engineers). (Описание стандартов и большой объем документации по CAN можно найти на сайте http://www.can-cia.de/) Сегодня большинство европейских автомобильных гигантов (например, Audi, BMW, Renault, Saab, Volvo, Volkswagen) используют CAN в системах управления двигателем, безопасности и обеспечения комфорта. В Европе в ближайшие годы будет введен единый интерфейс для систем компьютерной диагностики автомобиля. Это решение также разрабатывается на базе CAN, так что со временем в каждом автомобиле будет по крайней мере один узел этой сети.

Читать еще:  Шины липучки какая фирма лучше

Однако сети CAN используются и в таких сложных установках, как современные оптические телескопы с большим диаметром зеркала. Так как такие зеркала невозможно сделать монолитными, их сейчас делают составными, а управление отдельными зеркальцами (их может быть больше сотни) осуществляется сетью микроконтроллеров. Другие сферы применения — корабельные бортовые сети, управление системами кондиционирования воздуха, лифтами, медицинскими и промышленными установками. В мире уже установлено более 100 млн. узлов сетей CAN, ежегодный прирост составляет более 50%.

CAN представляет собой асинхронную последовательную шину, использующую в качестве среды передачи витую пару проводов (см. рисунок 1). При скорости передачи 1 Мбит/с длина шины может достигать 30 м. При меньших скоростях ее можно увеличить до километра. Если требуется большая длина, то ставятся мосты или повторители. Теоретически число подсоединяемых к шине устройств не ограничено, практически — до 64-х. Шина мультимастерная, т. е. сразу несколько устройств могут управлять ею.

Характеристики шины Controller Area Network (CAN)

Топология: последовательная шина, с обоих концов линии стоят заглушки (120 Ом)

Обнаружение ошибок: 15-битовый CRC-код

Локализация ошибок: различают ситуации с постоянной ошибкой и временной; устройства с постоянной ошибкой отключаются

Текущая версия: CAN 2.0B

Скорость передачи: 1 Мбит/с

Длина шины: до 30 м

Количество устройств на шине:

64 (теоретически неограничено)

На рынке CAN присутствует в двух версиях: версия А задает 11-битную идентификацию сообщений (т. е. в системе может быть 2048 сообщений), версия B — 29-битную (536 млн. сообщений). Отметим, что версия В, часто именуемая FullCAN, все больше вытесняет версию А, которую называют также BasicCAN.

Сеть CAN состоит из узлов с собственными тактовыми генераторами. Любой узел сети CAN посылает сообщение всем системам, подсоединенным к шине, таким, как приборная доска или подсистема определения температуры бензина в автомобиле, а уж получатели решают, относится ли данное сообщение к ним. Для этого в CAN имеется аппаратная реализация фильтрации сообщений.

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. Так, например, сопротивление блоков управления, подключенных к CAN-шине силового агрегата, в среднем составляет 68 Ом, а системы “Комфорт” и информационно-командной системы – от 2,0 до 3,5 кОм.

Следует учесть, что при выключении питания происходит отключение нагрузочных сопротивлений модулей, подключенных к CAN-шине.

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.

Также интерфейс используется для ввода и вывода диагностической информации, запрос которой реализуется по проводу “К”, подключенному к интерфейсу или к специальному диагностическому кабелю CAN-шины.

В данном случае большим плюсом в проведении диагностических работ является наличие единого унифицированного диагностического разъема (колодка OBD).

Следует учесть, что на некоторых марках автомобилей, например, на Volkswagen Golf V, CAN-шины системы “Комфорт” и информационно-командная система не соединены межсетевым интерфейсом.

В таблице представлены электронные блоки и элементы, относящиеся к CAN-шинам силового агрегата, системы “Комфорт” и информационно-командной системы. Приведенные в таблице элементы и блоки по своему составу могут отличаться в зависимости от марки автомобиля.

Диагностика неисправностей CAN-шины производится с помощью специализированной диагностической аппаратуры (анализаторы CAN-шины) осциллографа (в том числе, со встроенным анализатором шины CHN) и цифрового мультиметра.CAN шина силового агрегата

Электронный блок управления двигателя

Электронный блок управления КПП

Блок управления подушками безопасности

Электронный блок управления АБС

Блок управления электроусилителя руля

Блок управления ТНВД

Центральный монтажный блок

Электронный замок зажигания

Датчик угла поворота рулевого колеса

CAN-шина системы “Комфорт”

Электронные блоки дверей

Электронный блок контроля парковочной системы

Блок управления системы “Комфорт”

Блок упрввления стеклоочистителей

Контроль давления в шинах

Как правило работы по проверке работы CAN-шины начинают с измерения сопротивления между проводами шины. Необходимо иметь в виду, что CAN-шины системы “Комфорт” и информационно-командной системы, в отличие от шины силового агрегата, постоянно находятся под напряжением, поэтому для их проверки следует отключить одну из клемм аккумуляторной батареи.

Основные неисправности CAN-шины в основном связаны с замыканием/обрывом линий (или нагрузочных резисторов на них), снижением уровня сигналов на шине, нарушениями в логике ее работы. В последнем случае поиск дефекта может обеспечить только анализатор CAN-шины.

В мире производится множество типов контроллеров CAN. Их объединяет общая структура — каждый контроллер имеет обработчик протокола (CAN protocol handler), память для сообщений, интерфейс с ЦП. Во многих популярных однокристальных микропроцессорах есть встроенный контроллер шины CAN.

Поддержкой технологии CAN занимается некоммерческая международная группа CiA (CAN in Automation, http://www.can-cia.de/), образованная в 1992 г. и объединяющая пользователей и производителей технологии CAN. Группа предоставляет техническую, маркетинговую и продуктовую информацию. Осенью 1999 г. в CiA было около 340 членов. Она также занимается разработкой и поддержкой различных базирующихся на CAN протоколов высокого уровня, таких, как CAL (CAN Application Layer), CAN Kingdom, CANopen и DeviceNet. Кроме того, члены группы дают рекомендации, касающиеся дополнительных свойств физического уровня, например скорости передачи и назначения штырьков в разъемах.

В будущее эта шина развивается в нескольких направлениях. В новом проекте стандарта будет увеличена скорость передачи данных, так как в автомобиле появилось много компьютерных подсистем, связанных с передачей аудио- и видеоинформации. Повышение надежности требует введения так называемой двойной (дублированной) шины CAN. Другие изменения достаточно кардинальны и вызваны появлением нового протокола, рассмотренного ниже.

Читать еще:  Какие шины ставить на кайрон

15.Устройство и принцип действия форсунки Коммон-Ройл.Электро-гидро-механическая форсунка ( будем далее ее называть ЭГМ-форсунка) – самый интересный элемент во всей этой конструкции.

«Электро» – потому что она управляется ECU.

«Гидро» – потому что в нее «заходит» как и топливо, так и масло. И то и другое под высоким давлением.

«Механическая» – потому что внутри движутся механические части.

ЭГМ-форсунка вставляется вертикально в головку блока цилиндров таким образом, что бы совпали отверстия ( на рисунке они обозначены красным и синим на «теле» форсунки) на форсунке и отверстия на “топливо-масляной рейке”. Далее “легким движением руки” форсунка “защелкивается” на два уплотнения и крепится “болтиком на 12”. Все очень просто и доступно. На рисунке выше приведен немного другой тип форсунок системы Common Rail.

При начале вращении двигателя, через шестеренчатый привод начинает вращаться и ТНВД ( назовем его так или – «топливный аккумулятор») начинает создавать давление.

Давление как топлива, так и масла.

Топливо через систему фильтров забирается из топливного бака, а масло – из картера, через такую же систему фильтров.

По своим гидролиниям ( и через «топливо-масляную рейку»), топливо и масло попадают в форсунку.

Теперь самое интересное : форсунка открывается по сигналам ECU.

Пока нет сигнала, и топливо, и масло «стоят перед форсункой”, им деваться некуда ( давление и того и другого может составлять 150 – 200 и намного более кгсм2 ).

Но как только сигнал от ECU поступает на электромагнитную форсунку, то происходит СЛОЖЕНИЕ СИЛ – давления масла и электромагнита, и запорная игла форсунки приподнимается на то время, на какое рассчитан управляющий импульс.

Происходит впрыск топлива в камеру сгорания.

Импульс исчез, и сильно подпружиненная запорная игла снова возвращается в свое исходное положение.

То есть : конструкция ЭГМ-форсунки рассчитана таким образом, что для впрыска топлива необходимо иметь ДВЕ силы – самого электромагнита и давления масла

( происходит так называемое гидроусиление электромагнитного клапана).

Если не будет выполнено хотя бы одно условие, то форсунка не сработает. Или сработает «неправильно», топлива тогда будет впрыснуто или больше, или меньше. То есть – «нерасчетное» количество.

Вот это и есть самое главное и особенное отличие системы Common Rail от «обычных» дизельных двигателей.

Как я добавил функции автомобилю по шине CAN, не умея программировать

Цель этой статьи — рассказать о моём опыте модификации автомобиля, экспериментируя с шиной CAN.

С чего всё началось

Сначала я решил добавить фронтальную камеру в свой 2017 Chevrolet Cruze. Поскольку у автомобиля уже есть заводская камера заднего вида, то на высоком уровне нужно было выяснить две вещи:

  1. Способ передачи видео с фронтальной камеры, которую я добавлю.
  2. Способ отображения на экране картинки с камеры заднего вида в любое время.

Видеочасть была простой. Из предыдущего опыта я знал, что можно сделать видеомикшер на реле.

Запуск на экране оказался более сложным, и после некоторого расследования я пришёл к выводу, что машина должна подавать сигнал от камеры заднего вида на экран через какую-то шину данных.

Шина CAN

У Chevrolet две разные шины данных. Первая — это стандартная CAN, быстрая (500 Кбит/с) и надёжная, она используется для критических данных. Вторая — то, что GM называет LAN (GMLAN), более старая и медленная шина (33,3 Кбит/с), которая используется для данных, не связанных с безопасностью.

Мне нужен был способ прослушивать трафик по CAN, то есть снифер. Для этой цели невероятно полезно устройство PCAN.


Peak Can

Peak Can (PCAN) представляет собой USB-устройство, способное перехватывать и передавать сообщения. Благодаря программному обеспечению Pcan View можно начинать работу без особого обучения.

Поскольку камера заднего вида менее важна для безопасности, чем другие компоненты, я предположил, что искомые данные, скорее всего, будут на шине GMLAN.

Самая простая точка доступа — разъём OBD2. Я подключил Peak Can к шине GMLAN, запустил программное обеспечение — и сразу началось прослушивание трафика.

Интеграция

Цель состояла в том, чтобы перепроектировать вызов камеры заднего вида. Для этого с включённым снифером я повёл машину задним ходом, чтобы она включила дисплей, а затем несколько раз попробовал парковался. На протяжении всего этого процесса я заметил один ID с сообщениями, которые последовательно имитировали мои действия.

Тогда я припарковался и через Pcan View попытался передать то же самое сообщение, которое я видел, когда включался и выключался дисплей. В мгновение ока я уже взаимодействовал с шиной.

Передача сообщения через PCAN

Впрочем, я не планировал постоянно ездить с ноутбуком. Нужен был способ автоматизировать эти функции — и здесь пригодилась Arduino. Возможность напрямую получать питание 12V в сочетании с большим количеством ресурсов и поддержки в интернете сделала этот выбор очевидным.

В дополнение к Arduino для завершения проекта мне понадобилось два компонента: модуль CAN и модуль реле. По сути, Arduino — это мозг, запускающий и выполняющий код. Модуль CAN предоставляет возможность взаимодействовать с шиной данных, а реле обеспечивает питание фронтальной камеры, а также действует как видеомикшер между ней и камерой заднего вида.


Модуль mcp2515 (сверху), Arduino Uno (посередине), модуль реле (снизу)

После добавления и настройки соответствующих библиотек Arduino установил связь с автомобилем.

Прослушивание трафика через Arduino

Поскольку я уже знал, что могу запустить дисплей, то начал думать о том, КАК это сделать. Первоначальная идея состояла в том, чтобы установить на панели специальную кнопку мгновенного вызова, но я начал думать: «А что ЕЩЁ в сети можно использовать в качестве триггера?»

Читать еще:  Шины летние как правильно подобрать

В ходе экспериментов я обнаружил, что по шине GMLAN также передаются сообщения с ID, соответствующим кнопке «Отмена круиз-контроля». Это было идеально, потому что круиз-контроль включается на скоростях более 65 км/ч, когда я буду использовать переднюю камеру, а на скоростях ниже 15 км/ч будет включаться камера заднего вида, чтобы помочь с парковкой, так что они никогда не будут перекрываться. После написания некоторого кода я смог заставить Arduino распознать, когда нажимается кнопка отмены круиз-контроля.

Распознавание однократного нажатия кнопки

Однако я не хотел, чтобы камера активировалась каждый раз, когда я отменяю круиз-контроль, поэтому я решил, что лучший подход — превратить её (по сути) в многофункциональную кнопку. Камера активируется только в том случае, если кнопка «дважды нажата».

После долгого уикенда изучения функции millis и отладки кода я успешно запрограммировал распознавание двойного нажатия.

Распознавание двойного нажатия

И когда я привязал его к своим командам для управления дисплеем, у меня собралась довольно крутая небольшая утилита.

Двойное нажатие + команды

Функциональность

Теперь у меня была возможность включать и выключать дисплей, но оставалась одна проблема — что насчёт камеры заднего вида? Мне нужно было, чтобы они с фронтальной камерой работали вместе, словно их так настроили на заводе.

На блок-схеме я изобразил, как я это представляю.

Я быстро понял, что для такой системы нужно в любой момент времени знать состояние трёх переменных:

  • Модуль передней камеры: водитель включил или выключил его?
  • Дисплей камеры: изображение на дисплее включено или выключено?
  • Задний ход: автомобиль в реверсе или нет?

Не имея опыта программирования, это было очень сложно сделать, и я всё свободное время думал о разных подходах.

В конце концов, я добился успеха!

Теперь я смог реализовать операционную логику, которую контролирует реле.

Управление через реле

На протяжении всего процесса я всё больше узнавал об Arduino и заметил, что версия Nano способна делать всё, что нужно, при этом у неё меньший размер и более низкая цена. Она идеально подходит для постоянной установки в автомобиль. Я разработал модель и распечатал на 3D-принтере корпус для размещения компонентов в качестве компактного блока для установки.


3D корпус

Всё вместе

Наконец настал день, когда я увидел результаты. Хотя нужно ещё повозиться с таймингом, но было приятно видеть, что модуль корректно работает.

Включение/выключение режима парковки, включение/выключение фронтальной камеры, автоматическое переключение на камеру заднего вида и автоматическое переключение обратно

В целом, этот опыт меня многому научил и открыл глаза на возможности интеграции непосредственно с шиной CAN. Довольно удивительно, чего можно достичь соединением по двум проводам.

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».

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector