Что такое кан шина: Что такое CAN-шина? | Microtronic

Содержание

Что такое CAN-шина? | Microtronic

Что такое CAN-шина?

С ростом популярности GPS контроля транспорта и сельскохозяйственной техники, возросла и популярность контроля с применением CAN-шины. Давайте разберем, почему использование CAN-шины — это действительно отличное решение.

CAN-шина — это интерфейс, или система цифровой связи управления электрическими устройствами транспортного средства. Главной целью использования сети контроллеров является сбор, анализ и контроль данных, полученных со всех устройств, установленных на автомобиле. CAN-шина была изобретена в 80х годах прошлого столетия известной немецкой компанией Robert Bosch GmbH. Использование CAN-шины — одно из лучших решений для современного бизнеса, деятельность которого тесно взаимосвязана с использованием коммерческого транспорта: грузовых автомобилей, автобусов, сельскохозяйственной техники и т.д. С помощью единой системы управления электрическими устройствами транспортного средства можно полноценно контролировать его состояние и оперативно предпринимать все необходимые меры по устранению выявленных неполадок. Дополнительным преимуществом технологии можно назвать подключение к CAN-шине бортовые ГЛОНАСС/GPS контроллеров и датчиков уровня топлива. GPS-мониторинг транспорта с применением CAN-шины — это эффективный метод получения всех параметров эксплуатации автомобиля.

Принцип работы CAN-шины

Чтобы понять, как работает CAN-шина, можно представить эту технологию в виде единой сети, объединяющей датчики и прочие исполнительные элементы конкретного автомобиля. Сама шина представлена витой парой, имеющей 2 отдельные линии — CAN-high, CAN-low. По шине от одного к другому блоку бортового компьютера передаются данные со скоростью 1 Мбит в секунду. Напряжение к каждому элементу передается от бортовой сети. Однако от стандартной электропроводки шина отличается тем, что она соединяет элементы параллельно. Это значительно упрощает прокладку проводки и позволяет обойтись меньшим количеством проводов. За счет этого единая система мониторинга показателей характеризуется высокой надежностью.

Контроллер фиксирует все ошибки и неисправности. Они обрабатываются, а узел, в котором были идентифицированы ошибки по умолчанию отключается от общего соединения.

Если анализировать ключевые характеристики современных CAN-шин, можно выделить следующие:

  1. Тип провода: витая пара проводов и шлейф считаются бюджетными вариантами, которые демонстрируют низкую скорость передачи данных. Что касается проводов из оптоволокна, они обеспечивают максимальную скорость передачи данных. К другим преимуществам варианта можно отнести высокую надежность и большой, если сравнивать с витой парой и шлейфом, срок эксплуатации.
  2. Тип идентификатора: условно все CAN-шины по типу идентификатора можно разделить на CAN2 0A и CAN2 0B. Маркировку CAN2 0A имеют шины, функционирующие в формате 11 бит. Однако такая система не может выявить ошибки на сигналы от модулей, которые работают с 29 бит. CAN2 0B, в отличие от предыдущего варианта, все данные о выявленных ошибках могут передаваться на микропроцессорные устройства при обнаружении идентификатора на 29 бит.

Вид шины также является важной характеристикой, в соответствии с который интерфейсы классифицируются следующим образом:

  1. Комфорт: цифровой интерфейс предназначен для соединения всех устройств, в том числе и дополнительных, например, подогрева сидений, элекрорегулировки зеркал и прочее.
  2. Для силового агрегата: подключается к транспортному средству для обеспечения быстрой связи между между управляющими системами по дополнительному каналу.
  3. Информационно-командные интерфейсы: используются для обеспечения бесперебойной связи между узлами, которые задействованы в обслуживании транспортного средства.

Применение CAN-шины

Подключение к CAN-шине автомобиля позволяет эффективно решить целый комплекс задач:

  1. Контролировать уровень топлива и его реальный расход.
  2. Получать данные о состоянии педалей авто.
  3. Выявлять, какого стиля придерживается водитель.
  4. Следить за состояние системы безопасности транспортного средства.
  5. Контролировать температуру двигателя и охлаждающей жидкости.
  6. Получать информацию об уровне нагрузки на ось авто.

На сельскохозяйственных, транспортных, коммунальных, строительных предприятиях также используются интерфейсы для централизованного отслеживания рабочих параметров авто. К примеру, подключение к CAN-шине трактора позволит получать информацию по следующим параметрам:

  • Обороты двигателя;
  • Актуальный момент двигателя;
  • Часовой расход топлива;
  • Мгновенный путевой расход топлива.

Подключение к CAN-шине комбайна позволяет получить не только показатели работы двигателя, но и время включения и работы жатки, молотьбу, загрузку бункера и т.д.

Плюсы и минусы CAN-шин

У интерфейса есть свои преимущества, и недостатки. Плюсы CAN-шины:

  • Вы можете самостоятельно выбрать важные показатели и настроить их контроль;
  • Простая установка;
  • Быстрый обмен информацией;
  • Защита от несанкционированного доступа.

Возможные минусы СAN-шин:

  • Бывают ограничения объемов передаваемых данных;
  • Если используется протокол высшего уровня, возможно возникновение проблем, связанных с отсутствием стандартизации кодировки передаваемых данных.

Установка CAN-шины на технику

Установка CAN шины на технику, независимо от ее предназначения, нужно доверять настоящим профессионалам своего дела. Специалисты нашей компании microtronic.com.ua имеют большой опыт работы с сельскохозяйственным и грузовым транспортом, поэтому окажут услуги по быстрой и правильной установке CAN-шины. По всем интересующим вопросам вы можете обратиться по указанным на сайте контактным данным к нашим менеджерам.

что такое, зачем нужна и как работает в современном автомобиле

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.

Получение данных с CAN-шины автомобиля


Инновации или уже реальность?
 
Задача: Получить доступ к показаниям штатных датчиков автомобиля без установки дополнительных.
Решение: Считывание данных с CAN-шины автомобиля.

 

Когда заходит речь о мониторинге таких параметров, как скорость транспортного средства и расход топлива, надежным и отработанным решением является установка автотрекера и датчика уровня топлива.

Если же необходим доступ к такой информации, как обороты двигателя, пробег,  температура охлаждающей жидкости и другим данным с бортового компьютера  – эта задача уже больше похожа на творческую.
 

Казалось бы, что может быть логичнее: если в автомобиле уже есть все необходимые датчики, то зачем устанавливать новые? Практически все современные автомобили (особенно, если речь идет о личных автомобилях бизнес-класса и дорогостоящей спецтехнике) штатно оборудованы датчиками, информация с которых поступает в бортовой компьютер.

 

Вопрос состоит только в том, как получить доступ к этой информации. Долгое время эта задача оставалась нерешенной. Но сейчас на рынке спутникового мониторинга работает все больше высококвалифицированных инженеров, которым все-таки под силу найти решение задачи корректного получения таких данных, как:

  • обороты двигателя;
  • уровень топлива в баке;
  • пробег автомобиля;
  • температура охлаждающей жидкости двигателя ТС;
  • и т.д.

Решение, о котором мы будем говорить в данной статье, состоит в считывании данных с CAN-шины автомобиля.


 

• Что такое CAN-шина?

 

CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — популярный стандарт промышленной сети, ориентированный на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков, широко используемый в автомобильной автоматике. На сегодняшний день практически все современные автомобили  оснащены так называемой цифровой проводкой – автомобильной CAN-шиной.


• Откуда появилась задача считывания данных с CAN-шины?

Задача считывания данных с CAN-шины появилась как следствие задачи оптимизации расходов на эксплуатацию автотранспорта.

В соответствии с типовыми запросами заказчиков, автомобили и спецтехника оснащаются системой спутникового ГЛОНАСС или GPS мониторинга и системой контроля оборота топлива (на базе погружных либо ультразвуковых датчиков уровня топлива).

Но практика показала, что заказчики все чаще интересуются более экономичными способами получения данных, а также такими, которые не требовали бы серьезного вмешательства в конструкцию, а также электрику автомобиля.

Именно таким решением стало получение информации с CAN-шины. Ведь оно имеет целый ряд преимуществ:

1. Экономия на дополнительных устройствах

Не нужно нести значительных расходов на приобретение и установку различных датчиков и устройств.

2. Сохранение гарантии на автомобиль

Обнаружение производителем стороннего вмешательства в конструкцию либо электрику автомобиля грозит практически гарантированным снятием транспортного средства с гарантии. А это явно не входит в сферу интересов автовладельцев.

3. Получение доступа к информации со штатно установленных электронных устройств и датчиков.


В зависимости от электронной системы в автомобиле может быть штатно реализован определенный набор функций. Ко всем этим функциям, теоретически, мы можем получить доступ через CAN-шину. Это может быть пробег, уровень топлива в бензобаке, датчики открытия/закрытия дверей, температура за бортом и в салоне, обороты двигателя, скорость движения, и т.д.

 

Технические специалисты компании Скайсим выбрали для тестирования данного решения прибор Galileo Глонасс. Он имеет встроенный дешифратор FMS и может считывать информацию напрямую с CAN-шины автомобиля.
 
• Какие достоинства и недостатки влечет за собой решение со считыванием данных с CAN-шины?

Достоинства:

• Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.
• Простота реализации и минимальные затраты на использование.
• Высокая устойчивость к помехам.
• Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.
• Широкий диапазон скоростей работы.

• Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Недостатки:

• Максимальная длина сети обратно пропорциональна скорости передачи.
• Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).
• Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня.

Стандарт сети предоставляет широкие возможности для практически безошибочной передачи данных между узлами, оставляя разработчику возможность вложить в этот стандарт всё, что туда сможет поместиться. В этом отношении CAN-шина подобна простому электрическому проводу. Туда можно «затолкать» любой поток информации, который сможет выдержать пропускная способность шины.

Известны примеры передачи звука и изображения по шине CAN. Известен случай создания системы аварийной связи вдоль автодороги длиной несколько десятков километров (Германия). (В первом случае нужна была большая скорость передачи и небольшая длина линии, во втором случае — наоборот).
 

Изготовители, как правило, не афишируют, как именно они используют полезные байты в пакете. Поэтому FMS прибор не всегда может расшифровать данные, которые «отдает» CAN-шина. Кроме того, не все марки автомобилей имеют CAN-шину. И даже не все автомобили одной марки и модели могут выдавать одинаковую информацию.


Пример реализации решения:

Не так давно компанией Скайсим совместно с партнером был реализован большой проект по мониторингу автотранспорта. В парке были различные грузовые автомобили иностранного производства. В частности, грузовые автомобили Scania p340.

 

Для того, чтобы проанализировать процесс получения данных с CAN-шины мы, по солгасованию с заказчиком, провели соответствующие исследования на трех автомобилях Scania p340: один 2008 года выпуска, второй начала 2009 и третий конца 2009 года.


Результаты оказались следующими:

  • с первого данные получены так и не были;
  • со второго был получен только пробег;
  • с третьего были получены все интересующие данные (уровень топлива, температура охлаждающей жидкости, обороты двигателя, общий расход, общий пробег).

На рисунке отображен фрагмент сообщения из информационной системы Wialon, где:
Fuel_level – уровень топлива в баке в %;
Temp_aqua – Температура охлаждающей жидкости в градусах Цельсия;
Taho  — Данные с тахометра (об/мин).

 

Регламент реализации решения был следующий:
 

 

1.  Навигационный прибор Galileo ГЛОНАСС/GPS был подключен к CAN-шине грузовиков.
Данная модель автотрекера была выбрана из-за оптимального сочетания функционала, надежности и стоимости. Кроме того, она поддерживает FMS (Fuel Monitoring System) — систему, которая позволяет регистрировать и контролировать основные параметры использования транспортного средства, т.е. подходит для подключения к CAN-шине.

 

Схему подключения к CAN-шине со стороны прибора Galileo можно найти в руководстве пользователя.  Для подключения со стороны автомобиля необходимо, в первую очередь, найти свитую пару проводов, подходящую к диагностическому разъёму. Диагностический разъем всегда в доступности и располагается вблизи от рулевой колонки. В 16 контактном разъёме по стандарту OBD II это 6-CAN high, 14-CAN low. Обратите внимание, что у проводов High напряжение примерно 2,6-2,7В, у проводов Low оно, как правило на 0,2В меньше.

_________________________________________________________________________

 

Еще одним уникальным решением, которое было использовано для снятия данных с CAN-шины, стал бесконтактный считыватель данных CAN Crocodile (производство СП Технотон, г. Минск). Он отлично подходит для работы с приборами Galileo.


Преимущества технологии CAN Crocodile:
 

• CAN Crocodile позволяет получать данные о работе автомобиля из шины CAN без вмешательства в целостность самой шины.

• Считывание данных происходит без механического и электрического контакта с проводами.

• CAN Crocodile применяется для подключения к шине CAN систем GPS/ГЛОНАСС мониторинга, которые получают информацию о режимах работы двигателя, состоянии датчиков, наличии неисправностей и т.д.

• CAN Crocodile не нарушает изоляцию проводов CAN и «слушает» обмен по шине с помощью специального беспроводного приемника.

• Применение CAN Crocodile абсолютно безопасно для автомобиля, незаметно для работы бортового компьютера, диагностического сканера и других электронных систем. Особенно актуально применение CAN Crocodile для гарантийных автомобилей, в которых подключение каких-либо электронных устройств к шине CAN часто служит поводом для снятия с гарантии.
 


 

2. Если провода обнаружены и идентифицированы верно, можно приступать к запуску CAN-сканера в приборе Galileo.

3. Выбирается стандарт FMS, скорость для большинства автомобилей 250 000.

4. Запускается сканирование.

5. После окончания сканирования совершается переход на главную страницу конфигуратора. Если сканирование завершено успешно, мы получаем доступ к расшифрованным данным.
 

6. Если ничего, кроме «end scan» Вы не увидели, тут есть несколько вариантов. Либо было неправильно осуществлено подключение, либо автомобиль по каким-то причинам не выдает данные, либо прибору неизвестен шифр данной CAN-шины. Как уже было сказано, такое случается довольно часто, поскольку пока не существует единого стандарта для передачи данных и их обработки по CAN. К сожалению, как показывает практика, получить полные данные с CAN-шины не всегда удается.


Именно поэтому не каждый запрос на считывание данных с CAN-шины может быть в полной мере реализован. Мы рекомендуем своим партнерам-интеграторам предупреждать об этом заказчиков заранее, для того чтобы в дальнейшем избежать неоправданных ожиданий.



Но есть еще один момент, который важно затронуть.

Чаще всего основной целью клиентов является контроль уровня и расхода топлива.

  •  Даже если данные со штатных датчиков будут успешно получены с CAN-шины, какова их практическая ценность?

Дело в том, что основное назначение штатных  датчиков уровня топлива – дать оценку с той степенью точности, которая кажется правильной производителю ТС. Эта точность не может быть ставнима с точностью, которую дает погружной датчик уровня топлива (ДУТ) производства Омникомм или, например, Технотон.

Одна из главных задач, которую решает штатный ДУТ, это чтобы топливо внезапно не закончилось, и водитель понимал общую ситуацию с уровнем топлива в баке. От простого по своему устройству штатного поплавкового датчика сложно ожидать большой точности. Кроме того, бывают случаи, когда штатный датчик искажает данные (например, когда транспорт располагается на склоне).
 

Выводы


По ряду вышеназванных причин, мы рекомендуем не полагаться полносьтю на показания штатных датчиков уровня топлива, а рассматривать каждую ситуацию индивидуально. Как правило, подходящее решение может быть найдено только совместно с техническими специалистами. У разных производителей ТС разная точность показаний. У всех заказчиков также разные задачи. И только под конкретную задачу целесообразно подбирать средства решения. Кому-то вполне подойдет решение с получением данных с CAN-шины, так как оно в разы дешевле и не требует никаких изменений топливной системы ТС. А вот заказчикам с высокими требованиями по точности разумно рассматривать вариант с погружным ДУТом.

 

Управление автомобилем по CAN / Хабр

Введение


Беспилотный автомобиль StarLine

на платформе

Lexus RX 450h

— научно-исследовательский проект, стартовавший в 2018 году. Проект открыт для амбициозных специалистов из

Open Source Community

. Мы предлагаем всем желающим поучаствовать в процессе разработки на уровне кода, опробовать свои алгоритмы на реальном автомобиле, оснащенном дорогостоящим оборудованием. Для управления автомобилем было решено использовать Apollo, открытый фреймворк. Для работы Apollo нам необходимо было подключить набор модулей. Эти модули помогают программе получать информацию об автомобиле и управлять им по заданным алгоритмам.

К таким модулям относятся:

  • модуль позиционирования автомобиля в пространстве с помощью GPS-координат;
  • модуль управления рулем, ускорением и торможением авто;
  • модуль состояния систем автомобиля: скорость, ускорение, положение руля, нажатие на педали и т.д.;
  • модуль получения информации об окружении автомобиля. С этим справятся ультразвуковые датчики, камеры, радары и лидары.

Прежде всего перед нашей командой стояла задача научиться управлять рулем, ускорением и торможением автомобиля. А также получать информацию о состоянии систем автомобиля. Для этого была проведена большая работу по изучению CAN-шины Lexus.



Теоретическая часть


Что такое CAN-шина

В современных автомобилях управление всеми системами взяли на себя электронные блоки (Рис. 1.). Электронные блоки — это специализированные компьютеры, каждый из которых имеет все необходимые интерфейсы для интеграции с автомобилем. С помощью цифровых интерфейсов связи, блоки объединяются в сеть для обмена информацией друг с другом. Самые распространенные цифровые интерфейсы в автомобилях — CAN, LIN, FLEXRay. Из них наибольшее распространение получил именно CAN.

CAN (Controller Area Network) шина — это промышленный стандарт сети. В 1986 году этот стандарт разработали в компании Bosch. А первым автомобилем с CAN-шиной стал Mercedes-Benz W140, выпущенный в 1991 году. Стандарт разрабатывался для возможности устройствам общаться друг с другом без хоста. Обмен информацией осуществляется с помощью специальных сообщений, которые состоят из полей ID, длины сообщения и данных. Каждый блок имеет свой набор ID. При этом приоритет на шине имеет сообщение с меньшим ID. Поле данных может нести информацию, например, о состоянии систем и датчиков, команды управления механизмами и т.д.


Рис. 1. Шина CAN автомобиля.

На физическом уровне шина представляет собой витую пару из медных проводников. Сигнал передается дифференциально, за счет чего достигается высокая помехоустойчивость.


Рис. 2. Физическое представление сигнала в CAN шине

Посредством CAN шины можно получать информацию о состоянии различных датчиков и системах автомобиля. Также по CAN можно управлять узлами автомобиля. Именно эти возможности мы и используем для своего проекта.

Мы выбрали Lexus RX, потому что знали, что сможем управлять всеми необходимыми узлами по CAN. Так как самое сложное при исследовании автомобиля — это закрытые протоколы. Поэтому одной из причин выбора именно этой модели авто стало наличие описания части протокола CAN-шины в opensource-проекте Openpilot.

Правильно управлять автомобилем — означает понимать, как работают механические части систем автомобиля. Нам было необходимо хорошо понимать, как правильно работать с электроусилителем или управлять замедлением автомобиля. Ведь, например, при повороте колеса создают сопротивление на рулевое управление, что вносит свои ограничения на управление при повороте. Некоторые системы невозможно использовать без ввода авто в специальные рабочие режимы. Эти и другие детали нам пришлось изучать в процессе работы.

Электроусилитель руля

Электроусилитель руля EPS (Electric Power Steering) — система, предназначенная снизить усилие на руль при повороте (Рис. 3). Приставка «электро» говорит о типе системы — электрическая. Управление рулем с этой системой становится комфортным, водитель поворачивает руль в нужном направлении, а электродвигатель помогает довернуть его до необходимого угла.

Электроусилитель устанавливается на рулевой вал автомобиля, части которого соединены между собой торсионным валом. На торсионный вал устанавливается датчик величины крутящего момента (Torque Sensor). При вращении руля происходит скручивание торсионного вала, которое регистрируется датчиком момента. Данные, полученные от датчика момента, датчиков скорости и оборотов коленвала, поступают в электронный блок управления ECU. А ECU, в свою очередь, уже вычисляет необходимое компенсационное усилие и подает команду на электродвигатель усилителя.


Рис. 3. Схематичное изображение системы электроусилителя руля


Видео: cистема LKA рулит автомобилем с помощью системы EPS.
Электронная педаль газа

Дроссельная заслонка — это механизм регулировки количества топливной смеси, которая попадет в двигатель. Чем больше смеси попадет, тем быстрее едет автомобиль.

Электронная педаль газа — это система, которая задействует работу нескольких электронных узлов. Сигнал о положении педали, при ее нажатии, поступает в блок управления двигателем ECM (Engine Control Module). ECM, на основе этого сигнала, рассчитывает необходимое количество топлива, которое нужно подать в двигатель. В зависимости от необходимого количества топлива, ECM регулирует угол открытия дроссельной заслонки.


Рис. 4. Система электронной педали газа.


Видео: Для работы круиз-контроля используется управление электронной педалью газа.
Электронные системы помощи водителю

Мы купили автомобиль, который оборудован множеством цифровых блоков и систем помощи водителю (ADAS). В нашем проекте мы используем LKA, ACC и PCS.

LKA (Lane Keep Assist) — это система удержания в полосе, которая состоит из фронтальной камеры и вычислительного блока. LKA удерживает автомобиль в полосе движения, когда водитель, например, отвлекся. Алгоритмы в вычислительном блоке получают данные от камеры и на их основе принимают решение о состоянии автомобиля на дороге. Система способна понимать, что автомобиль неконтролируемо движется к правой или левой полосе. В таких случаях подается звуковой сигнал для привлечения внимания водителя. При пересечении полосы система сама скорректирует угол поворота колес так, чтобы автомобиль остался в полосе движения. Система должна вмешиваться только в том случае, если осознает, что маневр между полосами движения не был вызван действием водителя.

ACC (Adaptive Cruise Control) — система адаптивного круиз-контроля, который позволяет выставить заданную скорость следования. Автомобиль сам ускоряется и притормаживает для поддержания нужной скорости, при этом водитель может убрать ногу с педалей газа и тормоза. Этот режим удобно использовать при езде по скоростным магистралям и автострадам. Адаптивный круиз контроль способен видеть препятствия впереди автомобиля и притормаживать для избежания столкновения с ними. Если впереди автомобиля едет другое транспортное средство с меньшей скоростью, ACC сбавит скорость и будет следовать за ним. При обнаружении статичного объекта, ACC сбавит скорость до полной остановки. Для обнаружения объектов перед автомобилем такая система использует радар с миллиметровым диапазоном длин волн. Обычно такие радары работают на частоте 24-72 ГГц и способны уверенно видеть объекты на расстоянии до 300 метров. Радар обычно установлен за передним значком на решетке радиатора.

PCS (Pre-Collision System) — система предотвращения столкновения. Система призвана предотвратить столкновение с автомобилем, который движется впереди. При неизбежности столкновения, система минимизирует урон от столкновения. Здесь так же используются радар для оценки расстояния до объекта и фронтальная камера для его распознавания. Фронт PCS прогнозирует вероятность столкновения на основе скорости автомобиля, расстояния до объекта и его скорости. Обычно у системы есть два этапа срабатывания. Первый этап — система звуком и индикацией на приборной панели оповещает об опасности водителя. Второй этап — активируется экстренное торможение с помощью системы ABS, и включаются преднатяжители ремней безопасности.

Практическая часть


Управление рулем

Первое, что захотелось сделать нашей команде, — это научиться рулить. Рулем в автомобиле могут управлять две системы: парковочный ассистент IPAS (Intelligent Park Assist) и LKA.

IPAS позволяет задавать напрямую угол поворота рулевого колеса в градусах. Так как в нашем автомобиле нет данной системы, проверить и освоить рулевое управление таким способом нельзя.

Поэтому мы изучили электрические схемы автомобиля и поняли, какие CAN-шины могут быть полезны. Мы подключили анализатор CAN-шины. Лог содержит файл записей сообщений в шине в хронологической последовательности. Наша задача была найти команды управления электроусилителем руля EPS (Electric Power Steering). Мы сняли лог поворота рулевого колеса из стороны в сторону, в логе смогли найти показания угла поворота и скорость вращения рулевого колеса. Ниже пример изменения данных в шине CAN. Интересующие нас данные выделены маркером.


Поворот руля влево на 360 градусов


Поворот руля вправо на 270 градусов

Следующим этапом мы исследовали систему удержания в полосе. Для этого мы выехали на тихую улицу и записали логи обмена между блоком удержания в полосе и DSU (Driving Support ECU). С помощью анализатора шины CAN нам удалось вычислить сообщения от системы LKA. На рисунке 6 изображена команда управления EPS.


Рис. 5. Команда управления рулем с помощью системы LKA

LKA управляет рулем путем задания значения момента на валу (STEER_TORQUE_CMD) рулевого колеса. Команду принимает модуль EPS. Каждое сообщение содержит в заголовке значение счетчика (COUNTER), которое инкрементируется при каждой отправке. Поле LKA_STATE содержит информацию о состоянии LKA. Для захвата управления необходимо выставлять бит STEER_REQUEST.

Сообщения, которые отвечают за работу важных систем авто, защищаются контрольной суммой (CHECKSUM) для минимизации рисков ложного срабатывания. Автомобиль проигнорирует такую команду, если сообщение содержит некорректную контрольную сумму или значение счетчика. Это встроенная производителем защита от вмешательств сторонних систем и помех в линии связи.

На графике (Рис. 6.) представлена диаграмма работы LKA. Torque Sensor — значение с датчика момента на торсионном валу. Torque Cmd — команда от LKA для управления рулем. Из картинки видно, как происходит подруливание LKA для удержания автомобиля в полосе. При переходе через ноль меняется направление поворота руля. Т.е. отрицательное значение сигнала говорит о повороте вправо, положительное — влево. Удержание команды в нуле говорит об отсутствии управления со стороны LKA. При вмешательстве водителя, система перестает выдавать управление. О вмешательстве водителя LKA узнает с помощью второго датчика момента на валу со стороны рулевого колеса.


Рис. 6. График работы системы LKA

Нам предстояло проверить работу команды управления рулем. С помощью модуля StarLine Сигма 10 мы подготовили прошивку для проверки управления. StarLine Сигма 10 должен выдавать в CAN-шину команды на поворот руля влево или вправо. На тот момент у нас не было графического интерфейса для управления модулем, поэтому пришлось использовать штатные средства автомобиля. Мы нашли в CAN-шине статус положения рычага круиз-контроля и запрограммировали модуль таким образом, что верхнее положение рычага приводило к повороту руля вправо, нижнее положение — к повороту влево (Рис. 7).


Рис. 7. Первые попытки рулить

На видео видно, что управление осуществляется короткими секциями. Это возникает по нескольким причинам.

Первая из причин — это отсутствие обратной связи. Если расхождение между сигналом Torque Cmd и Torque Sensor превышает определенное значение Δ, система автоматически перестает воспринимать команды (Рис. 8). Мы настроили алгоритм на корректировку выдаваемой команды (Torque CMD) в зависимости от значения момента на валу (Torque Sensor).


Рис. 8. Расхождение сигнала приводит к ошибке работы системы

Следующее ограничение связано с системой защиты встроенной в EPS. Система EPS не позволяет командами от LKA рулить в широком диапазоне. Что вполне логично, т.к. при езде по дороге резкое маневрирование не безопасно. Таким образом, при превышении порогового значения момента на валу, система LKA выдает ошибку и отключается (Рис. 9).


Рис. 9. Превышение порогового значения регулировки момента на валу

Независимо от того, активирована система LKA или нет, сообщения с командами от нее присутствуют в шине постоянно. Мы посылаем модулю EPS команду повернуть колеса с конкретным усилием влево или вправо. А в это время LKA перебивает наши посылки «пустыми» сообщениями. После нашей команды со значением момента, приходит штатная с нулевым (Рис. 10).


Рис. 10. Штатные сообщения приходят с нулевыми значениями момента и перебивают наше управление

Тогда мы, с помощью модуля StarLine Сигма 10, смогли фильтровать весь трафик от LKA и блокировать сообщения с ID 2E4, когда нам это было нужно. Это решило проблему, а нам удалось получить плавное управления рулем (Рис. 11).


Рис. 11. Плавная регулировка поворота руля без ошибок

Управление газом

Система адаптивного круиз-контроля ACC управляет ускорением и торможением программно по CAN-шине. Блок управления двигателем ECU принимает команды DSU, если необходимо ускориться — активирует электронную педаль газа. Для торможения автомобиля используется рекуперативное торможение. При этом на торможение и ускорение используется одна команда, отличаются только значения.

Команда управления ускорением или замедлением представлена на рисунке 12.2, ACCEL_CMD = 1000 (0x03E8).


Рис. 12. Команда управления ускорения/замедления автомобиля

Мы сняли логи со штатной системы ACC и проанализировали команды. Сравнили с имеющимся у нас описанием команд и приступили к тестированию.


Рис. 13. Лог управления ускорением/замедлением системы адаптивного круиз-контроля ACC (выделено маркером)

Здесь не обошлось без трудностей. Мы выехали на дорогу с оживленным трафиком для тестирования команды ускорения. Команды управления ускорением или замедлением автомобиля работают только при активированном круиз контроле, не достаточно активировать его кнопкой. Необходимо найти движущийся впереди автомобиль и включить режим следования за ним.


Рис. 14. Активация круиз контроля происходит при наличии впереди другого траснпортного средства

С помощью модуля StarLine Сигма 10 посылаем команду ускорения, и автомобиль начинает набирать скорость. К этому моменту мы подключили графический интерфейс для управления модулем StarLine Сигма 10. Теперь мы управляем рулем, ускорением и торможением с помощью кнопок в приложении.

Команды работали до тех пор, пока не потеряли автомобиль впереди. Система круиз-контроля отключилась, а следовательно, и команды ускорения перестали работать.
Мы приступили к исследованию возможности использовать команды без активного круиз-контроля. Пришлось много времени потратить на анализ данных в шине CAN, чтобы понять как создать условия для работы команд. Нас интересовало, в первую очередь, какой блок блокирует выполнение команд ACC на ускорение или замедление. Пришлось изучить какие ID идут от DSU, LKA, радара и камеры, подсовывая липовые данные различных датчиков.

Решение пришло спустя 3 недели. К тому времени мы представляли как происходит взаимодействие блоков автомобиля, провели исследование трафика сообщений и выделили группы сообщений, посылаемых каждым блоком. За работу адаптивного круиз-контроля ACC отвечает блок Driving Support ECU (DSU). DSU выдает команды на ускорение и замедление автомобиля, и именно этот блок получает данные от радара миллиметрового диапазона. Радар сообщает DSU на каком расстоянии от машины движется объект, с какой относительной скоростью и определяет его положение по горизонтали (левее, правее или по центру).

Наша идея заключалась в подмене данных радара. Мы сняли лог следования за автомобилем, вытащили из него данные радара в момент следования. Теперь, после включения круиз-контроля, мы посылаем фейковые данные о наличии впереди идущего авто. Получается обманывать наш автомобиль, говоря что впереди движется другое авто на конкретном расстоянии.

a) б)
Рис. 15. Активация круиза: a) попытка активировать без подмены данных радара; б) активация при подмене данных от радара.

Когда запускаем нашу обманку, на приборной панели загорается значок наличия впереди идущего автомобиля. Теперь мы можем тестировать наше управление. Запускаем команду на ускорение, и автомобиль начинает быстро ускоряться.

Как мы уже узнали, команда на ускорение и замедление одна. Поэтому тут же проверили и замедление. Поехали на на скорости с активным круиз-контролем, запустили команду на торможение, и авто сразу же замедлилось.

В итоге сейчас получается разгонять и замедлять автомобиль именно так, как нам было нужно.

Цель достигнута.

Что еще мы используем

Для создания беспилотника необходимо управление вспомогательными системами: поворотниками, стоп-сигналами, аварийной сигнализацией, клаксоном и пр. Всем этим так же можно управлять по CAN шине.

Оборудование и ПО

Для работ с автомобилем сегодня мы используем набор различного оборудования:

  • Анализатор шины Marathon позволяет подключать и читать данные с двух шин одновременно. На сайте производителя анализатора есть бесплатное ПО для анализа логов. Но мы используем ПО, написанное в нашей компании для внутреннего пользования.
  • Модуль StarLine Сигма 10 мы используем как платформу для работы с цифровыми интерфейсами. Модуль поддерживает CAN и LIN интерфейсы. При исследовании автомобиля пишем программы на C, зашиваем их в модуль и проверяем работу. Из модуля можем сделать сниффер трафика CAN-шины. Сниффер нам помогает понять, какие ID идут от блока или блокировать сообщения от штатных систем.
  • Диагностическое оборудование Toyota/Lexus. С помощью этого оборудования можно найти команды управления системами автомобиля: поворотниками, стоп-сигналами, клаксоном, индикацией приборки.

Сегодня ведется активная работа по разработке беспилотного автомобиля, в ближайших планах реализация экстренного торможения перед препятствиями, их объезда и перестраивание маршрута автомобиля в зависимости от дорожной ситуации и указаний водителя.

Беспилотный автомобиль StarLine — это открытая площадка для объединения лучших инженерных умов России и мира с целью создания прогрессивных технологий беспилотного вождения, которые сделают наше будущее безопасным и комфортным.

GitLab проекта

Как работает CAN шина в современном авто

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.

Что такое КАН ШИНА?

Современный автомобиль, к сожалению или к счастью —  решать Вам,  уже не тот ящик на колесах, с полутора десятками проводов, в котором мог разобраться мало мальски грамотный человек, и даже починить, если что-то сломалось…  Современный автомобиль — это уже компьютер на колесах, хотите ли Вы этого или нет…. И даже если Вы и не подозреваете об этом, то только по причине того, что занимаются ремонтом Вашего автомобиля профессионалы. Именно они и должны выполнять все работы на Вашем авто. Соответственно и установку дополнительного оборудования лучше доверить специалистам.

Часто при обсуждении вопросов дополнительной охраны автомобиля приходится «читать лекции» клиентам, объясняя , иногда очень долго, почему на их автомобиль сигнализация должна ставиться не 1 час, а как минимум 10 часов, а иногда и полтора — два дня. И часто в этих разговорах приходится упоминать такое словосочетание как «Кан шина», что частенько вводит в ступор клиентов.

Так что же это такое — КАН ШИНА?

И для чего она в автомобиле?

Для нетерпеливых или для тех, кто ищет короткий ответ на свой вопрос или не готов вникать в технический язык описания технологии — переход в другую статью   по этой теме.

 

Сначала ответ на вопрос — для чего?:

Как сэкономить медь?:
Подсчитано, что за последние пять лет число опций в автомобиле, являющихся в большинстве своем потребителями электрической энергии, увеличилось вдвое. И произошло это вовсе не по прихоти автопроизводителей, а благодаря растущим потребностям покупателей в комфорте и законодательным требованиям к безопасности и охране окружающей среды

Все бы ничего, но возможности электрооборудования не безграничны. И если раньше конструкторы решали вопросы, в основном связанные с увеличением надежности, то сейчас приходится думать над созданием принципиально новых схем, которые либо изменят традиционную «архитектуру» электрики, либо позволят ей приспособиться к поступи научно-технического прогресса. 

Шины не для колес: 
Использующаяся до сих пор однопроводная схема подразумевает, что отрицательные выводы всех потребителей электроэнергии соединяются с «массой» — кузовом и другими металлическими частями автомобиля, которые выступают в роли второго, минусового провода. Однако когда общая длина реальных проводов, подключенных от потребителей к плюсу генератора, достигла полукилометра, а их вес приблизился к центнеру, выяснилось, что однопроводная схема не столь уж и хороша, какой казалось прежде. 

Поэтому появилась мультиплексная проводка, а с ней — шина CAN (от Controller Area Network), которую при традиционном сохранении минуса на «массе» применяют вместо «растолстевших» жгутов старой схемы на современных моделях машин, насыщенных электроприводами и электронными блоками.

Далее неплохая статья объясняющая принципы конфигурирования и управления всеми устройствами в современном автомобиле:

 

Бортовая электроника современного автомобиля в своем составе имеет большое количество исполнительных и управляющих устройств. К ним относятся всевозможные датчики, контроллеры и т.д.
Для обмена информацией между ними требовалась надежная коммуникационная сеть.
В середине 80-х годов прошлого столетия компанией BOSCH была предложена новая концепция сетевого интерфейса CAN (Controller Area Network).

CAN-шина обеспечивает подключение любых устройств, которые могут одновременно принимать и передавать цифровую информацию (дуплексная система). Собственно шины представляет собой витую пару. Данная реализация шина позволила снизить влияние внешних электромагнитных полей, возникающих при работе двигателя и других систем автомобиля. По такой шине обеспечивается достаточно высокая скорость передачи данных.

Как правило, провода CAN-шины оранжевого цвета, иногда они отличаются различными цветными полосами (CAN-High — черная, CAN-Low — оранжево-коричневая).
Благодаря применению данной системы из состава электрической схемы автомобиля высвободилось определенное количество проводников,которые обеспечивали связь, например, по протоколу KWP 2000 между контроллером системы управления двигателем и штатной сигнализацией, диагностическим оборудованием и т.д.

Скорость передачи данных по CAN-шине может достигать до 1 Мбит/с, при этом скорость передачи информации между блоками управления (двигатель — трансмиссия, ABS — система безопасности) составляет 500 кбит/с (быстрый канал), а скорость передачи информации системы «Комфорт» (блок управления подушками безопасности, блоками управления в дверях автомобиля и т.д.), информационно-командной системы составляет 100 кбит/с (медленный канал).
На рис. 1 показана топология и форма сигналов CAN-шины легкового автомобиля.
При передаче информации какого-либо из блоков управления сигналы усиливаются приемо-передатчиком (трансивером) до необходимого уровня.
 

Рис. 1. Топология и формы сигналов CAN-шины

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.

 

 

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

 

Еще подробнее и квалифицированней здесь: 

На рис. 2 показан фрагмент CAN-шин с распределением нагрузки в линиях 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.

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).
На рис. 3 показана блок-схема межсетевого интерфейса.

 

Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса

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.

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.

CAN-шины современного автомобиля

В скобках помечено какие из блоков управления, общающихся по шине данных присутствуют в автомобиле ВАЗ 2170 (ПРИОРА)

Единственное, что у наших автомобилей управление все-таки пока реализовано по однопроводной схеме (Шина LIN), но общее представление о том, что такое современный автомобиль производства АВТОВАЗ из таблицы получить можно…

 

CAN шина силового агрегата
Электронный блок управления двигателя   (Присутствует в автомобиле Приора)
Электронный блок управления КПП
Блок управления подушками безопасности   (Присутствует в автомобиле Приора)
Электронный блок управления АБС   (Присутствует в автомобиле Приора)
Блок управления электроусилителя руля   (Присутствует в автомобиле Приора)
Блок управления ТНВД
Блок управления системой отопления   (Присутствует в автомобиле Приора)
Блок управления штатной сигнализацией   (Присутствует в автомобиле Приора)
Центральный монтажный блок
Электронный замок зажигания
Датчик угла поворота рулевого колеса  
CAN-шина системы «Комфорт»
Комбинация приборов   (Присутствует в автомобиле Приора)
Электронные блоки дверей   (Присутствует в автомобиле Приора)
Электронный блок контроля парковочной
системы
Блок управления системы «Комфорт»   (Присутствует в автомобиле Приора как блок электропакета)
Блок управления стеклоочистителями
Контроль давления в шинах
CAN-шина информационно-командной
системы
Комбинация приборов   (Присутствует в автомобиле Приора)
Система звуковоспроизведения
Информационная система
Навигационная система

Новичку о подключении к CAN шине

Для работы с CAN шиной автомобиля необходимо знать:

CAN шина – это сеть обмена данными определенная в стандарте ISO 11898.  Другие каналы обмена данными в автомобиле не могут быть названы CAN шиной. AVC-LAN, BEAN, J1708, VAN и другие старые протоколы это НЕ CAN !

В автомобиле может быть более одной CAN шины. Для каждого функционального сегмента автомобиля выделяется своя сеть CAN.  Выделенные сети могут работать на разных скоростях.

Скорости работы CAN шины

CAN на разных автомобилях и в разных сегментах сети может работать на разных скоростях.

Названия сегментов сети: Мотор, Шасси, Комфорт, Салон – условны!  У Каждого автопроизводителя свои названия этих участков сети!

  • Группа VAG:  Мотор\шасси – 500 кбит\с, Комфорт – 100 кбит\с и с 2018 года шина Комфорт может иметь скорость 500 кбит\с., Диагностика: 500 кбит\с.
  • BMW: Мотор\Шасси – 500кбит\с, Комфорт – 100 кбит\с и с 2018 года шина Комфорт может иметь скорость 500 кбит\с., Диагностика: 500 кбит\с.
  • Mercedes-Benz: Мотор\Шасси – 500 кбит\с, Комфорт 83.333 кбит\с, 250 кбит\с, Диагностика: 500 кбит\с.
  • Ford, Mazda:  Мотор\Шасси – 500 кбит\с, Комфорт 125 кбит\с.  (Для Ford может быть больше вариантов)
  • KIA\Hyundai: Мотор\Шасси – 500 кбит\с, Комфорт 125 кбит\с, 500 кбит\с, Мультимедиа:  125 кбит\с, 500 кбит\с., Диагностика: 500 кбит\с.
  • GM: Мотор\Шасси – 500 кбит\с, Комфорт: 33.333 кбит\с, 95.2 кбит\с, Диагностика: 500 кбит\с.
  • Toyota, Nissan, Honda, Subaru, Suzuki: 500 кбит\с (может использоваться гейтвей)
  • Mitsubishi: Мотор\Шасси: 500 кбит\с, Салон\Комфорт – 83.333 кбит\с, 250 кбит\с, Диагностика: 500 кбит\с.
  • Volvo:  Мотор\Шасси: 500 кбит\с, Салон\Комфорт – 500 кбит\с,  125 кбит\с, Диагностика: 500 кбит\с.
  • Renault: 500 кбит\с
  • Peugeot: Мотор\Шасси – 500 кбит\с, Комфорт 125 кбит\с.
  • Lada: 500 кбит\с
  • Коммерческая и специальная техника: Стандарт J1939 250 или 500 кбит\с.

 

 

Сегментация CAN шины по функциональному назначению

  • Как правило разные, сегменты сети разделены специальным устройством, которое называется Гейтвей (Gateway, ZGW, ETACS, ICU) .
  • В роли гейтвея может выступать панель приборов (для простых автомобилей) или отдельный специальный модуль межсетевого интерфейса.
  • Гейтвей разделяет потоки данных в разных сегментах сети и обеспечивает связь сегментов сети работающих на разных скоростях.
  • ВАЖНО:  На многих автомобилях (особенно VAG, MB, BMW) CAN шина в диагностическом разъеме OBD2 отделена от других участков сети при помощи гейтвея, поэтому подключившись к CAN шине OBD разъема невозможно увидеть поток данных. В этом случае можно увидеть только обмен между диагностическим инструментом и автомобилем во время процесса диагностики! Так же модулем гейтвеем оборудованы автомобили японских марок с 2016..2018 годов в зависимости от модели.
  • ОБЯЗАТЕЛЬНО изучайте схемы на исследуемый автомобиль, чтобы знать к какому сегменту сети Вы подключаетесь!

Схема ниже изображена в общем виде для упрощения понимания роли Гейтвея. Количество CAN шин и варианты включения блоков управления к тому или другому сегменту сети могут отличаться.

 

 

Реализации CAN на уровне электрических сигналов

CAN шина может быть реализована физически тремя способами:

1 ISO11898-2 или CAN-High Speed.

Классическая витая пара нагруженная с обоих концов резисторами 120 Ом.

В этом случае уровни на шине CAN выглядят так:

Для такой реализации сети используются как правило обычные CAN трансиверы в 8 выводном корпусе, аналоги PCA82C250, TJA1050 и им подобные. Работает такая конфигурация на скоростях 500 кбит\с и выше. (Но могут быть исключения) .

2

ISO11898-3 или CAN-Low Speed или Faut Tolerant CAN

В этом варианте используется та же витая пара, но линии CAN-Low и CAN-High подтянуты к напряжению питания и массе соответственно.
Подробное описание FT-CAN по ссылке
Такой вариант CAN шины способен переключаться в однопроводный режим в случае повреждения одной из линий. Работает на скоростях до 250 кбит\с.Уровни сигнала на шине отличаются от High Speed CAN, при этом не теряется возможность работы с шиной FT-CAN используя трансиверы High-Speed CAN и соблюдая ряд условий.
Подробнее в нашей статье о FT-CAN – ссылка.

Fault tolerant CAN обычно используется для низкоскоростного обмена между блоками управления относящимися к сегменту сети Салон\Комфорт\Мультимедиа.

ВАЖНО: При подключении к шине Faul tolerant CAN, подключать терминальный резистор 120 Ом между линиями CAN-High и CAN-Low НЕ НУЖНО !

3

Single Wire CAN или SW-CAN

Однопроводный вариант шины CAN. Работает на скорости 33.333 кбит\с

Используется специальный тип трансиверов. Для того что бы подключиться к такому варианту шины CAN необходимо линию CAN-High анализатора подключить к шине SW-CAN а линию CAN-Low к массе\земле.

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 электронные блоки управления (ECU), используемые в современных автомобилях, а также другие устройства, могли 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 : ECU 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 централизованный : шина CAN обеспечивает единую точку входа для связи со всеми сетевыми блоками управления двигателем, обеспечивая 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.

Популярные приложения CAN-шины

Сегодня приложения для CAN доминируют в автомобильном мире, но они не ограничиваются этим. CAN используется практически во всех отраслях. Вы можете найти используемый протокол CAN в:

  • Все виды транспортных средств: мотоциклы, автомобили, грузовики…
  • Телематика большегрузного флота
  • Самолеты
  • Лифты 
  • Производственные предприятия всех видов
  • Корабли
  • Медицинское оборудование
  • Системы профилактического обслуживания
  • Стиральные машины, сушилки и прочая бытовая техника.

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.

Автомобиль-автобус Pre-CAN с милями/километрами толстых проводов внутри.
Авторское право 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 передаются в кадрах четырех типов:

  • Кадры данных передают данные на один или несколько приемных узлов
  • Удаленные фреймы запрашивают данные у других узлов
  • Кадры ошибок сообщать 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 Единственно 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 передаваемые данные.
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, он подтверждает его, 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.

Более 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 на 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 тормозная система, 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 кбит/с 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 видов 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.

Несколько автобусов, используемых в современных автомобилях
Image © 2020 Renesas Electronics Corporation

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.


Автомобильный Ethernet
Изображение © 2017 OPEN Alliance SIG

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 (мост аудио-видео) — 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 разных 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 64 Б 254 Б 370 Б 1500 Б
Кабели Однопроволочный УТП* УТП УТП UTP или оптоволокно UT
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, Магистральная сеть, 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:

Протокол шины CAN: Полное руководство (2022)

Опубликовано 18 марта 2021 г., 8:52м. по автопи

CAN-шина означает контроллер 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 условиях.

Мы подготовили простое введение в CAN-шину. Было рассмотрено несколько тем, чтобы дать вам лучшее объяснение протокола (шины 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, если вы у вас нет никаких знаний о шине CAN, или вы уже профессионал.Простое знакомство с шиной CAN поможет дать вам всю необходимую информацию.


CAN-шина — это набор из двух электрических проводов в автомобильной сети (CAN_Low и CAN_High), по которым передается информация. посылаются в и из ЭБУ. Сеть, которая позволяет ЭБУ обмениваться данными, называется сетью контроллеров. (МОГУ).

Шина CAN представляет собой последовательную коммуникационную шину, предназначенную для надежной работы в неблагоприятных условиях. прежде всего в промышленности и автомобилестроении.

По сути, это стандарт автомобильной шины, который позволяет микроконтроллерам и устройствам взаимодействовать друг с другом. разное.

Шина CAN является одним из протоколов, используемых в бортовом Диагностика (ОБД). OBD-2 в настоящее время является обязательным во всех автомобилей и легких грузовиков по всему миру.


А теперь попробуем взглянуть на это совсем с другой точки зрения.

Представьте, что ваша машина подобна человеческому телу, а нервная система в человеческом теле — это зона контроллера. Сеть (шина CAN) в автомобиле, которая также обеспечивает связь.

узлы или электронные блоки управления (ЭБУ) — это что-то вроде частей тела, которые связаны между собой через CAN-шина. Информация может быть легко передана между сторонами.Это гораздо легче понять, не так ли?


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, а ISO 11898-1 описывает канальный уровень.

Физический уровень представляет типы кабелей, требования к узлам, уровни электрических сигналов, импеданс кабеля и т.д. на.

С другой стороны, ISO 11898-2 представляет такие параметры, как скорость передачи данных, длина кабеля и подключение.

  • Длина кабеля должна быть 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.

  • Узлы CAN должны быть подключены через двухпроводную шину со скоростью передачи данных до 1 Мбит/с (CAN) или 5 Мбит/с (CAN ФД).


Стандарт шины CAN обычно используется во всех транспортных средствах благодаря его ключевым преимуществам, таким как:

  • Прочность

    Стандарт шины CAN идеально подходит для систем безопасности, таких как транспортные средства, благодаря своей долговечности и надежности.Также имеется 5 механизмов для обнаружения ошибок в протоколе CAN, таких как вставка битов, мониторинг битов, кадрирование. проверка, проверка подтверждения и проверка циклическим избыточным кодом.

  • Недорогой

    Когда протокол CAN был создан, его целью было обеспечение быстрой связи между электронными устройствами. и модулей, уменьшая при этом количество ошибок, вес, проводку и затраты.

  • Скорость

    В настоящее время определяется двумя физическими уровнями — High Speed ​​CAN и Low Speed ​​CAN, каждый со своими преимуществами. и недостатки.

  • Гибкость

    Протокол шины CAN хорошо известен как протокол, основанный на сообщениях, что означает, что узлы могут быть легко добавлены или удалены. без выполнения каких-либо обновлений в системе.Это позволяет инженерам легко интегрировать новые электронных устройств без существенного программирования и модифицировать его под свои требования.

  • Эффективность

    Данные с высоким приоритетом будут иметь приоритет по идентификатору, чтобы получить немедленный доступ к шине, не прерывая других кадры.


Одним из лучших преимуществ CAN-шина это уменьшенное количество проводов в сочетании с изобретательным предотвращением коллизии сообщений.

Другими словами, никакие данные не будут потеряны во время передачи сообщения.

Два примера ниже показывают, как Протокол шины CAN выглядит как с шиной CAN и как бы это выглядело без системы CAN.

Очевидно, что с шиной CAN узлам намного проще общаться и перемещаться по ней.

С другой стороны, без CAN-шины узлам гораздо труднее взаимодействовать друг с другом и общение малоэффективно.

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.

  • Простая кабельная разводка.

  • Большинство обычно используется в наши дни.

  • Основа для протоколов более высокого уровня, таких как OBD2, CANopen, j1939 и других.

Низкоскоростная шина CAN

  • Поддерживает скорость передачи от 40 кбит/с до 125 кбит/с.

  • Позволяет продолжить связь, несмотря на неисправность одного из двух проводов.

  • Также известен как отказоустойчивый CAN.

  • Каждый узел CAN имеет собственное окончание CAN.

LIN-шина

  • Недорогая добавка.

  • Меньше обвязки.

  • Более дешевые узлы.

  • Обычно состоит из ведущего LIN, который действует как шлюз — до 16 подчиненных узлов.

  • Обычно включает в себя 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 так далее.

  • Обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных, чем шина CAN.

  • Не хватает функций безопасности CAN и CAN FD.

  • Скорее всего, в ближайшие годы они будут широко использоваться в автомобильной промышленности. промышленность.

МОЖЕТ ФД

  • Обычно используется в современных высокопроизводительных автомобилях.

  • CAN FD является расширением оригинального протокола шины CAN.

  • Выпущен в 2012 году компанией Bosch.

  • Разработан для удовлетворения потребности в увеличении передачи данных.


Кадры CAN используются для связи по шине CAN.CAN использует дифференциальный сигнал с двумя логическими состояниями — доминирующим и рецессивный.

CAN mnetwork использует два сообщения CAN — стандартное CAN и расширенное CAN, которые описаны ниже.

На изображении ниже показан типичный кадр CAN с 11-битной идентификацией, которая используется в большинстве автомобилей. За исключением большего идентификатора, расширенный 29-битный кадр 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.

Следующим является бит расширения идентификатора (IDE), который является доминирующим при отправке стандартного кадра CAN — не расширен. один. Бит r0 инвертирован и в настоящее время не используется.

Следующим является 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.

Следующим является проверка циклическим избыточным кодом (CRC), представляющая собой 16-битную контрольную сумму, которая обнаруживает ошибки и проблемы в системе. передаваемые данные.

В случае, если сообщение получено правильно, принимающий узел перезапишет рецессивный бит подтверждения (ACK) на доминирующий бит.Конец кадра (EOF) указывает на конец сообщения CAN.

Он имеет ширину 7 бит и обнаруживает ошибки вставки битов. Последняя часть сообщения CAN — это межкадровое пространство. (IFS), который используется в качестве временной задержки.


Расширенный CAN

Расширенный CAN использует 29-битный 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; доминантный и рецессивный.

  • Доминант

    Указывает, что дифференциальное напряжение выше минимального порога. Кроме того, доминирующим состояние также достигается путем подачи логического «0» на шину.

  • Рецессивный

    Указывает на то, что дифференциальное напряжение ниже минимального порога.С другой стороны, рецессивный состояние достигается логической «1».

Он также имеет замену пульта 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) должно быть рецессивным, а расширенный идентификатор должны следовать ему соответственно.

Запрос удаленной передачи (RTR) идет сразу после 18-битного идентификатора.Обратный бит r1 следует по пути и остальная часть сообщения остается прежней.


Регистрация данных CAN может выполняться с нескольких типов транспортных средств, таких как легковые автомобили, большегрузные транспортные средства, прогностические техническое обслуживание и черный ящик машины.

Данные с автомобиля есть собираются через порт OBD2 и обычно используются для снижения затрат на топливо, увеличения пробега автомобиля и многого другого.

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.

Журналирование шины CAN обычно используется в управлении автопарком, благодаря своей эффективности и увеличенное количество возможностей.

Регистратор CAN необходим 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 данных.


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.



Необработанные данные CAN плохо читаются. Поэтому мы подготовили для вас руководство. Ознакомьтесь с руководством по 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 данные CANopen.

  • 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.

  • САЕ Дж1939

    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).

Высокая скорость передачи данных скорость предлагает диагностику DoIP, точнее примерно в 100 раз больше диагностики CAN. Подробнее о том, что ДоИП здесь.


Сеть зоны 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.

  • Intel была первой, кто представил микросхемы контроллера CAN в 1987 году, и вскоре к Intel присоединился Филлипс. после этого.

  • В 1991 году Bosch опубликовала CAN 2.0 (CAN 2.0A: 11 бит, 2.0B: 29 бит).

  • Шина CAN, как международный стандарт ISO 11898, была принята в 1993 году.

  • В 2003 году ISO 11898 стал серией стандартов.

  • В 2012 году Bosch выпустила CAN FD 1.0 — гибкую скорость передачи данных.

  • В 2015 году протокол CAN FD был стандартизирован в ISO 11898-1.

  • Наконец, физический уровень CAN со скоростью до 5 Мбит/с был стандартизирован в ISO 11898-2 в 2016 году.

В будущем шина CAN по-прежнему будет широко использоваться, но на нее будут влиять основные тенденции автомобильной промышленности, такие как; рост Интернета вещей и подключенных транспортных средств, влияние автономных транспортных средств, рост облачных вычислений, потребность в расширенной функциональности автомобиля и многое другое.

Потребность в CAN FD возрастает, и многие эксперты предполагают, что он постепенно заменит классический протокол шины CAN. Оставаться обновился, чтобы посмотреть, что происходит.

Введение в CAN (локальную 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 , т.е.е. 2048, разные идентификаторы 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 превалирует 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 и сигнализация шины

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. CAN выход/вход

 

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.

Что такое CAN-шина автомобиля и зачем вам это нужно

Современные автомобили состоят из ряда различных компьютерных компонентов, называемых электронными блоками управления (ЭБУ). Типичный автомобиль содержит от 20 до 100 ЭБУ, причем каждый ЭБУ отвечает за одну или несколько конкретных функций автомобиля. Например, DCU (Door Control Unit) — это ECU, который управляет и контролирует различные аксессуары в двери автомобиля. Driver DCU предлагает такие функции, как автоматическое движение окон, закрытая дверь, складывание зеркал, блокировка от детей и регулировка зеркал.

Шина CAN представляет собой набор из 2 электрических проводов (CAN_Low и CAN_High) в автомобильной сети, по которым информация может отправляться в и из ЭБУ. Сеть внутри автомобиля, которая позволяет ЭБУ связываться друг с другом, называется CAN (локальная сеть контроллеров). В Evoque сеть CAN разделена на подсети, соединенные вместе с помощью ECU модуля шлюза. Каждый ECU с его CAN-контроллером и CAN-трансивером называется узлом.

ЭБУ должны передавать данные друг другу, чтобы они могли принимать решения о том, как действовать. Например, если вы откроете дверь своего автомобиля, на шину Comfort CAN будет отправлено сообщение о том, что дверь автомобиля открыта. Затем он подхватывался ЭБУ аудиосистемы AHU и отображался на сенсорном экране. Другой пример, если нужно было выбрать передачу заднего хода:

  • По шине CAN будет отправлено сообщение, сообщающее любому заинтересованному ЭБУ о том, что выбрана передача заднего хода.
  • Сообщение будет воспринято ЭБУ AHU-Audio, что приведет к отображению камеры заднего вида на сенсорном экране вместо текущей отображаемой информации.
  • Сообщение также будет получено ЭБУ, управляющим фонарями заднего хода, чтобы включить его.

Некоторые ECU связываются с внешним миром, а также с внутренней сетью автомобиля.Эти ЭБУ представляют наибольшую угрозу безопасности. Я посвящу Часть II этой статьи обсуждению рисков безопасности, а также средств контроля для снижения этих рисков.

ECU, который мы подробно рассмотрим в этой статье, — это ECU AHU-Audio System (головное аудиоустройство). Это ECU, к которому подключен сенсорный экран Evoque.

AHU-ЭБУ аудиосистемы

ЭБУ AHU-Audio System в этой версии Evoque производится Harman Automotive (https://www.Harman.com). Головное аудиоустройство (AHU) расположено под передним правым сиденьем (для праворульных автомобилей оно находится под сиденьем водителя).

ECU аудиосистемы AHU имеет следующие особенности:

  • Встроенный (внутри кондиционера) 4-канальный модуль аудиоусилителя (AAM)
  • AM/FM-радио
  • Входы для внешнего медиаплеера (USB и дополнительный порт)
  • Bluetooth-соединение
  • Навигационная система с обновлениями карты памяти Secure Digital (SD)
  • Распознавание голоса

    ЭБУ AHU-Audio имеет 40-контактный разъем Quadlock, подключенный к нескольким компонентам внутри автомобиля, включая динамики, микрофон, системную шину Comfort CAN, элементы управления на рулевом колесе, питание и массу.

    Аудиосигналы, исходящие от AHU (радио, музыка, навигация, телефон и т. д.), передаются на динамики автомобиля через проводные соединения (40-контактный разъем, как показано на схеме выше). Звуковые сигналы, генерируемые другими системами автомобиля (например, системой противоугонной сигнализации, предупреждениями датчиков парковки), передаются в AHU по шине систем комфорта средней скорости (MS) Controller Area Network (CAN). AHU обрабатывает сигналы и передает звук на динамики.

    Сенсорный экран Evoque

    На сенсорном экране есть несколько переключателей, которые управляют несколькими функциями. Все действия переключателей (включение/выключение) передаются на ЭБУ аудиосистемы AHU, за исключением переключателя системы помощи при парковке, который передается непосредственно на модуль управления системой помощи при парковке (ЭБУ системы помощи при парковке PAM) для активации/деактивации датчиков парковки.

    Хотя эта конкретная модель автомобиля не является подключенной, она может стать подключенной, если вы установите новое головное устройство, способное подключаться к Интернету. Вы можете ознакомиться с моей статьей здесь, в которой подробно рассказывается, как превратить ваш неподключенный автомобиль в подключенный.

    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 это происходило 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 меняет 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 , основанном на сообщениях , каждое сообщение идентифицируется предопределенным идентификатором, а не адресом.

    Кадр, передаваемый по CAN, обычно представляет собой протокол 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 превосходные механизмы обнаружения и обработки ошибок, что обеспечивает высокую надежность передачи. Он также в значительной степени невосприимчив к электромагнитным помехам.
    • Гибкость: узлов 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
    • Ограничение 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 специфическую 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, чтобы разработчики систем могли 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 сообщения

    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 кадре 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. Кадр 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, Межкадровое пространство, Подтверждение разделителя — 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

    Материальная ошибка

    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, Tech Articles
    Tagged With: может, сеть управления, контроль ошибок, кадрирование сообщений
     

    5 преимуществ протокола шины CAN

    Что такое протокол шины CAN?

    Протокол шины Controller Area Network (CAN) быстро набирает популярность среди инженеров, работающих с промышленными встраиваемыми системами высокого уровня.Протокол был разработан компанией Robert Bosch GmbH в 1986 году для дальнейшего развития электронных коммуникаций в автомобильной промышленности.

    В начале 1980-х годов производители транспортных средств впервые начали внедрять в легковые и грузовые автомобили все большее количество электронных устройств, таких как активная подвеска, управление коробкой передач и освещением, центральный замок и АБС. Чтобы эти электронные устройства работали в унисон, правильно рассчитывали задачи и обменивались данными, они должны быть соединены вместе.

    В соответствии с существующими стандартами электропроводки электронные модули будут связываться друг с другом с помощью прямых аналоговых сигнальных линий «точка-точка». У каждого модуля была прямая линия, соединяющая его с другим модулем, который необходим для связи, архитектура, которая отнимала много времени и использовала чрезмерное количество проводов.

    Протокол CAN устраняет необходимость в избыточной проводке, позволяя электронным устройствам обмениваться данными друг с другом по одному мультиплексному проводу, который соединяет каждый узел в сети с главной приборной панелью.Мультиплексная архитектура позволяет объединять сигналы и передавать их по всей сети по одному проводу, так что каждый электронный модуль в автомобиле своевременно получает данные от датчиков и исполнительных механизмов.

    Протокол CAN был стандартизирован Международной организацией по стандартизации (ISO) в 1993 году и с тех пор разделен на два стандарта: ISO 11898-1, описывающий канальный уровень протокола, и ISO 11898-2, описывающий физический уровень. .Уникальные свойства протокола шины CAN привели к его растущей популярности и внедрению в отраслевых вертикалях, использующих встроенные сети, таких как здравоохранение, производство и развлечения.

    5 преимуществ протокола CAN

    1. Низкая стоимость

    Когда протокол CAN был впервые создан, его основной целью было обеспечить более быструю связь между электронными устройствами и модулями в транспортных средствах при одновременном уменьшении количества необходимой проводки (и количества меди).Это достигается за счет использования мультиплексной проводки, которая позволяет комбинировать аналоговые и цифровые сигналы и их передачу по общей среде.

    Чтобы понять, как мультиплексирование снижает стоимость проводки транспортных средств, нам нужно немного больше узнать о том, как работала архитектура проводки до того, как был создан протокол шины CAN. Наряду с электронными устройствами или модулями, управляющими подсистемами транспортных средств, легковые и грузовые автомобили также имеют датчики и исполнительные механизмы, которые собирают данные о работе транспортного средства и передают их модулям там, где это необходимо.

    В автомобиле должны быть датчики для сбора данных о его скорости и ускорении, но для подачи этих данных потребуются выделенные провода для каждого отдельного получателя данных — это один провод для связи с системой подушек безопасности, один провод для связи с тормозной системой ABS, еще один выделенный провод для управления двигателем и т. д. В протоколе CAN один провод соединяет все электронные системы, приводы и датчики в автомобиле в одну цепь, что обеспечивает высокоскоростную передачу данных между всеми компонентами.

    Первым автомобилем, в котором использовалась проводка шины CAN, было купе BMW 850, выпущенное в 1986 году. Внедрение архитектуры шины CAN уменьшило длину проводки в BMW 850 на 1,25 мили, что, в свою очередь, уменьшило его вес более чем на 100 фунтов. Исходя из текущей стоимости медной проводки, общая экономия средств за счет сэкономленных материалов составит почти 600 долларов. Не только это, но и скорость связи была увеличена со скоростью сигнала от 125 кбит/с до 1 Мбит/с.

    Низкая стоимость реализации — одна из основных причин широкого распространения протокола шины CAN.Меньшее количество проводов означает меньшие трудозатраты и меньшие материальные затраты для инженеров по встраиваемым системам.

    2. Встроенное обнаружение ошибок

    Одной из ключевых особенностей протокола шины CAN является то, что он поддерживает централизованное управление электронными устройствами, подключенными к сети. На физическом уровне шины CAN каждое электронное устройство называется узлом. Узлы могут взаимодействовать с другими узлами в сети, и для каждого узла требуется микроконтроллер, контроллер CAN и передатчик CAN.

    Хотя каждый узел может отправлять и получать сообщения, не все узлы могут обмениваться данными одновременно. Протокол шины CAN использует метод, называемый побитовым арбитражем без потерь, для разрешения таких ситуаций и определения того, какому узлу следует предоставить «приоритет» для передачи своего сообщения первым.

    Обработка ошибок встроена в протокол CAN, при этом каждый узел проверяет наличие ошибок при передаче и поддерживает свой собственный счетчик ошибок. Узлы передают специальное сообщение Error Flag при обнаружении ошибок и уничтожают нарушающий трафик шины, чтобы предотвратить его распространение по системе.Даже узел, вызвавший ошибку, обнаружит собственную ошибку при передаче, поднимет свой счетчик ошибок и в конечном итоге приведет к отключению устройства от шины и прекращению участия в сетевом трафике. Таким образом, узлы CAN могут обнаруживать ошибки и предотвращать создание бесполезного трафика шины неисправными устройствами.

    3. Прочность

    Долговечность и надежность являются ключевыми аспектами при выборе протокола связи для развертывания в ваших встраиваемых инженерных проектах.При развертывании своих продуктов в реальной среде вам необходимо выбрать самоподдерживающийся протокол связи, способный работать в течение длительного периода времени без внешнего обслуживания или вмешательства.

    Эта необходимость делает возможности обнаружения ошибок протокола особенно выгодными, поскольку они позволяют системам самостоятельно выявлять ошибки и устранять их без вмешательства постороннего. Существует пять механизмов обнаружения ошибок в протоколе CAN:

    1. Мониторинг битов
    2. Битовая набивка
    3. Проверка рамы
    4. Проверка подтверждения
    5. Циклический контроль избыточности

    Линии высокоскоростной шины CAN обладают высокой устойчивостью к электрическим помехам, а контроллеры и приемопередатчики CAN, взаимодействующие с электронными устройствами, доступны в промышленных или расширенных температурных диапазонах.

    Кабель шины CAN обычно уязвим для режимов отказа, перечисленных в стандарте ISO 11898, таких как:

    1. CAN_H прерван
    2. CAN_L прерван
    3. CAN_H закорочен на напряжение аккумулятора
    4. CAN_L замкнут на массу
    5. CAN_H замкнут на массу
    6. CAN_L замкнут на напряжение аккумулятора
    7. CAN_L замкнут на провод CAN_H
    8. CAN_H и CAN_L прерваны в одном месте
    9. Потеря соединения с оконечной сетью

    Хотя большинство приемопередатчиков CAN не выдерживают таких отказов, некоторые производители электроники разработали отказоустойчивые приемопередатчики CAN, которые могут работать со всеми из них, хотя в качестве компромисса они могут иметь ограниченную максимальную скорость.Вместе эти функции повышают пригодность сетей CAN-шины для приложений в самых тяжелых и требовательных условиях.

    4. Скорость

    Когда протокол CAN был впервые определен, он был описан на трех уровнях: объектный уровень, физический уровень и уровень передачи. Позже, когда была создана спецификация CAN, конкретные определения для физического уровня были исключены. Это дало инженерам возможность гибко проектировать системы со средами передачи и напряжениями, подходящими для их предполагаемого применения.Позже, чтобы способствовать внедрению устройств и сетей CAN, были наконец выпущены стандарты для физического CAN позже в форме ISO 11898-2.

    В настоящее время существует два определенных стандарта физического уровня, два типа протокола CAN, каждый со своими преимуществами и недостатками.

    High Speed ​​CAN обеспечивает скорость передачи сигнала от 40 кбит/с до 1 Мбит/с, в зависимости от длины кабеля. Протоколы шины на основе CAN, такие как DeviceNet и CANopen, используют этот физический стандарт для поддержки простых кабельных соединений с высокоскоростной передачей данных.

    Низкоскоростная сеть CAN предлагает более низкие скорости передачи сигнала, которые могут начинаться с 40 кбит/с, но часто ограничиваются 125 кбит/с или около того. Низкая скорость передачи сигналов позволяет продолжать обмен данными по шине даже в случае отказа проводки. В то время как высокоскоростные сети CAN заканчиваются на обоих концах линии шины резистором на 120 Ом, каждое устройство в низкоскоростной сети CAN имеет собственное окончание. Низкоскоростная сеть CAN демонстрирует большую отказоустойчивость и подвержена меньшему количеству режимов отказа, но более низкая скорость передачи делает ее плохо подходящей для сетей, требующих быстрого и частого обмена данными.

    5. Гибкость

    Чтобы оценить гибкость протокола шины CAN в коммуникациях, нам необходимо различать протоколы, основанные на адресах, и протоколы, основанные на сообщениях. В протоколе связи на основе адресов узлы взаимодействуют друг с другом напрямую, настраивая себя на один и тот же адрес протокола.

    Протокол шины CAN известен как протокол обмена сообщениями. В протоколе этого типа узлы на шине не имеют связанной с ними идентифицирующей информации.В результате узлы можно легко добавлять или удалять (этот процесс называется «горячее подключение») без выполнения каких-либо обновлений программного или аппаратного обеспечения в системе.

    Эта функция позволяет инженерам легко интегрировать новые электронные устройства в сеть CAN-шины без значительных затрат на программирование и поддерживает модульную систему, которую легко модифицировать в соответствии с вашими спецификациями или требованиями.

    Будущее протокола шины CAN Технология шины CAN

    получила широкое распространение в различных отраслях промышленности.Благодаря надежности, гибкости и связанной с этим экономии средств, мы видели, как сети CAN-шины реализованы в:

    • Грузовые автомобили, автобусы и другие пассажирские транспортные средства
    • Бензиновые и электрические автомобили
    • Кинокамеры и системы освещения
    • Игровые автоматы
    • Оборудование для автоматизации зданий
    • Промышленная автоматизация и производственное оборудование
    • Медицинские приборы и приборы

    В будущем протокол шины CAN останется предпочтительной сетевой технологией для подключения электронных устройств, требующих частого и простого обмена данными.Ethernet TCP/IP, ведущая альтернатива шине CAN, по-прежнему не может обеспечить такие же низкие требования к ресурсам, недорогие реализации, надежность и возможности восстановления после ошибок сетей CAN. Мы продолжим видеть сети CAN, развернутые в устройствах IoT, приложениях промышленной автоматизации, подключенных медицинских устройствах и еще более требовательных и высокотехнологичных приложениях, таких как спутники и космические корабли.

    Как Total Phase взаимодействует с протоколом CAN

    Планируете ли вы использовать протокол шины CAN во встроенном инженерном проекте? Независимо от того, создаете ли вы продукт для автомобильной, военной, промышленной или аэрокосмической отрасли, вам необходимо инвестировать в правильные инструменты, которые помогут вам программировать, контролировать и отлаживать ваш продукт.

    Total Phase предоставляет инструменты с функциями, необходимыми для отправки тестовых передач по сети CAN-шины или проведения неинтрузивного мониторинга для исследования сетевого трафика, обнаружения ошибок и их скорейшего исправления. С интерфейсом Komodo CAN Solo встраиваемые инженеры могут передавать данные или контролировать шину. Интерфейс Komodo CAN Duo имеет два канала CAN, что позволяет инженерам одновременно эмулировать и отслеживать данные из двух сетей CAN-шины.

    Хотите узнать больше о том, как наши инструменты работают для вашего конкретного приложения? Заполните нашу форму запроса на демонстрацию, и мы покажем вам, как легко отладить ваш следующий проект встроенной сети CAN-шины с помощью правильных инструментов от Total Phase.

     

    Зачем вся эта суета вокруг CAN-шины?

    Интернет вещей, все более взаимосвязанная природа всевозможных встраиваемых устройств, продолжает расширяться. Было сделано много прогнозов о том, что более 50 миллиардов «вещей» будут подключены к Интернету, облаку и друг к другу в 2020 году, а среднее количество подключенных устройств на домохозяйство составит 50. По общему мнению, этот прогноз сбылся. В это число входят все устройства, машины и датчики, которые существуют повсюду в нашем современном мире, и оно будет только расти.Мы уже говорили о потенциальном влиянии технологий Интернета вещей и о том, как доступ к облаку влияет на проектирование и развертывание оборудования. Но есть еще один аспект системной связи, столь же важный для будущего этих все более сложных технологий — шина CAN.

    То, как устройства, датчики и системы взаимодействуют локально, так же важно для производителей оборудования, поставщиков и интеграторов, как и способ обработки информации в облаке. Несмотря на то, что существует множество протоколов и методов связи, позволяющих одной системе «общаться» напрямую с другой, мы наблюдаем растущий интерес к использованию связи по шине CAN для широкого спектра промышленных приложений.

    Но почему CAN, что означает сеть контроллеров, вдруг стал таким привлекательным вариантом для промышленных вычислений? Каковы неотъемлемые преимущества использования этого конкретного метода связи во встроенных системах?

    Что такое шина CAN?

    Шина CAN — это протокол обмена сообщениями, позволяющий отдельным системам, устройствам и контроллерам в сети обмениваться данными. В общем, шина — это система связи, которая передает данные между компонентами. Сеть контроллеров позволяет передавать данные в системе, которая иначе не подключена к сетевому хост-устройству.Например, OnLogic работала с клиентами над оснащением сельскохозяйственного оборудования, такого как комбайны и другая сложная техника, оборудованием с поддержкой CAN, что позволяет различным компонентам оборудования эффективно и действенно передавать информацию друг другу.

    После своего появления в середине 1980-х годов связь по шине CAN вышла далеко за пределы автомобильной промышленности, где она впервые получила широкое распространение. До того, как шина CAN стала популярной, жгуты проводов транспортных средств могли содержать мили проводов, причем пучки из 8 или более проводов требовались для передачи различных сигналов к взаимосвязанным системам автомобиля и от них.Напротив, шина CAN использует высокоскоростную (25 кбит/с – 1 Мбит/с) систему проводки с витой парой, что значительно сокращает количество проводов, необходимых для обеспечения эффективной связи компонентов системы.

    В то время как CAN по-прежнему широко используется в современных автомобильных компьютерах, таких как серия OnLogic Karbon, шина CAN теперь также внедряется в широкий спектр встроенных и промышленных приложений, от сборочных линий и медицинского оборудования до автоматизации зданий. и установки контроля доступа.

    Каковы преимущества шины CAN?

    Встроенная связь по шине CAN предлагает ряд преимуществ для пользователей промышленных ПК, в том числе:

    • Скорость — скорость передачи данных по CAN значительно превосходит традиционные аналоговые жгуты проводов, поскольку несколько сообщений могут быть отправлены одновременно на все подключенные устройства, датчики или исполнительные механизмы. .
    • Гибкость – Благодаря парной, однокабельной и двухпроводной структуре шина CAN обеспечивает повышенную гибкость при установке и обслуживании.Системы, подключенные к CAN, не только содержат значительно меньше проводов, что упрощает их установку, но добавление новых компонентов в систему требует гораздо меньше усилий, а также значительно снижает сложности при диагностике и устранении проблем с сигналами.
    • Надежность – В дополнение к тому, что связь CAN гораздо менее чувствительна к магнитным помехам, чем аналоговая проводка, для связи по CAN также требуется меньше кабелей и разъемов, что значительно сокращает точки отказа.
    • Стоимость – Меньшие затраты на аппаратное обеспечение и минимальные требования к обработке сигналов делают CAN идеальным решением для встраиваемых приложений, требующих многопроцессорной связи при ограниченном бюджете.

    Как шина CAN используется в промышленных вычислениях?

    В автоматизированной промышленной установке шина CAN чаще всего используется как часть распределенной системы управления, соединяющая жизненно важные системы, которые могут быть разбросаны по всему объекту. Как правило, человеко-машинный интерфейс (HMI) позволяет оператору взаимодействовать с системой. Оттуда программируемые логические контроллеры (ПЛК) передают эти команды через интерфейс шины CAN датчикам, исполнительным механизмам, двигателям или другим механическим системам, которые выполняют желаемое действие.

    CAN часто используется на производственных линиях в производственных условиях, что позволяет операторам и оборудованию эффективно общаться на каждом этапе процесса сборки. Автоматизация зданий — это еще одна область, в которой скорость, низкая стоимость и простота установки сделали связь по шине CAN популярным выбором для подключения систем контроля доступа, безопасности и окружающей среды.

    Будущее связи по CAN-шине

    Поскольку Интернет вещей продолжает расти и охватывать все более и более сложные системы, стандартизация способов связи каждого компонента с другими будет иметь жизненно важное значение для обеспечения совместимости, расширяемости и долговечности установки.Здесь, в OnLogic, мы работаем с клиентами над внедрением связи CAN-шины в широкий спектр пользовательских встроенных систем, и мы по-прежнему видим светлое будущее для этой технологии, особенно в производственных условиях и в современных установках автоматизации зданий.

    Примечание.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.