Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

В настоящее время авто производители все чаще и чаще добавляют различные новшества и улучшения в свои автомобили. Это могут быть дополнительные устройства, или расширение функционала уже ранее используемых устройств. Для того, чтобы не прокладывать новую проводку к подключаемому устройства, его подключают уже к имеющимся сигнальным/управляющим проводам, так называемой Кан-шине (Can Bus).

Немецкая компания BOSCH в середине 80-х предложила автопроизводителям новую архитектуру обмена данными между устройствами — Controller Area Network или, как принято сокращенно называть — CAN BUS. Это новшество решило сразу несколько проблем. Во-первых, значительно сократилось использование количества проводов в автомобиле, общая длинна которых уже приближалась к километру, а вес к центнеру. А во-вторых, облегчило подключение новых устройств без значительных переделок в автомобиле.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

Конечно же, производители магнитол не упустили возможности использовать этот дополнительный потенциал CAN шины и в своих продуктах. Как правило, если в автомобиле присутствует CAN BUS, то необходимо использовать автомагнитолу со встроенным декодером сигналов от этой шины. В противном случае, пользователь может столкнуться с рядом существенных проблем, при подключении обыкновенной магнитолы. В частности не будет работать штатный цифровой усилитель (KIA, JBL, Pioneer, Rockford, BOSE), т.к. управление этими усилителями (включение, баланс, управление звуковыми сценами) происходит посредством передачи данным по CAN шине. Не будет работать камера заднего вида, кнопки управления на руле, трип-компьютер (отображает запас хода, расход топлива, скорость, режимы работы автомобиля и т.п.), не будет отображаться информация на экране магнитолы о состоянии парковочных датчиков, режиме работы кондиционера и прочее. Еще одной из проблем может стать разрядка АКБ автомобиля вследствие постоянно включенной автомагнитолы, т.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. к. сигнал на включение/выключение головного устройства так же может поступать по этой шине.

Как видите, проблем могут возникнуть достаточно много, что однозначно полностью перечеркнет удовольствие от покупки новой автомагнитолы.

Поэтому, приобретая новое мультимедийное головное устройство, убедитесь, совместимо ли оно с Вашим автомобилем. В случае отсутствия CAN BUS в автомобиле, Вам подойдет любая универсальная (через переходную рамку) или штатная автомагнитола.  Если же в автомобиле присутствует CAN BUS, то нужно будет докупать отдельные декодеры кан-шины (питания АСС, декодер камеры, рулевого управления и т.д.), либо приобрести автомагнитолу с уже установленным декодером CAN BUS.

Типы и предназначение can-bus адаптера.

На данный момент все автомобили современного производства имеют разнообразную электронику, в основе которой является CAN-шина. CAN (Controller Area Network) — это специальный интерфейс который предназначается для передачи информации в виде сигналов.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. Стоит обратить внимание что CAN-шина широко используется производителями автомобилей, ведь с ее помощью возможно изменять функционал автомобиля без значительного вмешательства и серьезных изменений в автомобильной электронике. CAN BUS — это так называемая автомобильная электронная шина которая была разработана Робертом Бошем, активно применяется в автомобильной и авиакосмической индустрии. В 1968 году первый автомобиль который выпускался с CAN-шиной, и был это -BMW 850 купе. Использование такой шины помогло автомобилю избавится от 2-х километрах провода и облегчить автомобиль на 50 килограмм.

Вот так выглядит:

Обыкновенная автомобильная проводка               Автомобильная проводка: CAN-шина

CAN-шина чаще всего используется в автомобильном головном устройстве. А ведь прогресс не стоит на месте, раньше чтобы подключить магнитолу к CAN-шине достаточно было приобрести  ISO разъем, но с появлением новой акустики, усилителей, разнообразной цифровой электроники это стало затруднительно, ведь автомобиль стал обладать технически сложной схемой.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. При подключении не родного головного устройства во избежания потери всех функций используется can-bus адаптер, благодаря ему все заводские настройки сохраняются.

Что будет происходить при подключении автомагнитолы с отсутствием can-bus адаптера.

  1. При каждом выходе из автомобиля необходимо производить отключение автомагнитолы с помощью кнопки, поскольку отсутствует спящий режим.
  2. Разрядка аккумулятора. Постоянное снабжение электроэнергии происходит даже когда магнитола находится в отключенном состоянии.
  3. В темное время суток дисплей автомагнитолы не уменьшает яркость, что очень отвлекает от управления транспортным средством.
  4. Подключение к ручнику осуществляется довольно проблематично, поэтому мало кто из автовладельцев делает это подключение.

В данный случай из всего перечисленного выше, к самым проблематичной и действительно серьезной проблемой можно отнести разряд аккумулятора, ведь эта проблема может произойти как всегда в неподходящий момент.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

Can-bus адаптеры делятся на два типа:

  • Универсальные (подключаются к большинству автомобилей). Для профессионального подключения такого адаптера рекомендуется совершать установку в паре с переходником ISO.
  • Модельные (предназначаются для определенной марки и модели автомобиля). На одной стороне адаптера имеется специальный разъем который подключается с автомобильной проводкой, а на другой стороне стандартный ISO-разъем для подключения к головному устройству.

В каждой марки автомобиля Can-bus адаптер выполняет определенный функционал, вот к примеру: к автомобильным маркам Toyota, только в тех моделях где установлен усилитель, производится полноценная работа с головным устройством. Он дает возможность в регулировке громкости воспроизводимого звука в передних и задних динамиках, или же с левой или правой стороны. Стоит обратить внимание что большинство головных устройств которые существуют на рынке автозвука такая функция не предусмотрена. А вот can-bus адаптер для автомобильной марки  KIA Sorento и KIA Sportage с установленным цифровым усилителем, при передаче аудиосигнала от источника к потребителю исключает абсолютно любые наводки и шумы с помехами.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

(Автомагнитола в которой отсутствует адаптер для работы с усилителем, будет выполнять подключение напрямую к динамикам.)

Стоит обратить внимание при использовании качественного can-bus адаптера значительно расширяется функциональность автомобиля.

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).Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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).Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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».Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.


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.


Управление автомобилем по CAN / Хабр

Введение

Беспилотный автомобиль StarLine на платформе Lexus RX 450h — научно-исследовательский проект, стартовавший в 2018 году.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. 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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

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.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.
  • 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

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

CAN-шина — устройство, облегчающее управление машиной за счет обмена информацией с другими системами авто. Передача данных от одного автомобильного блока к другому осуществляется по специальным каналам с использованием шифрования.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Что такое CAN-шина

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

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

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

Устройство и где находится шина

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

Место монтажа устройства зависит от модели транспортного средства.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. Обычно этот нюанс указывается в сервисном руководстве. СAN-шина устанавливается в салоне автомобиля, под контрольным щитком, иногда может располагаться в подкапотном пространстве.

Как работает?

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

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

Каждый передатчик информации одновременно выполняет считывание данных, передающихся в интерфейс. Устройство с более низким приоритетом должно отпустить шину, поскольку доминантный уровень с высоким показателем искажает его передачу.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. Одновременно пакет с повышенным значением остается нетронутым. Передатчик, который потерял связь, спустя определенное время ее восстанавливает.

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

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

Характеристики

Технические свойства цифрового интерфейса:

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

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

Виды CAN-шин

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

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

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

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

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

Инструкция по подключению сигнализации по CAN-шине

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

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

Если сигналку ставили специалисты, то надо обратиться за помощью с этим вопросом на СТО.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. Обычно устройство располагается за приборной панелью автомобиля или под ней. Иногда установщики ставят микропроцессорный модуль в свободное пространство за бардачком или автомагнитолой.

Что понадобится?

Для выполнения задачи потребуется:

  • мультиметр;
  • канцелярский нож;
  • изолента;
  • отвертка.

Пошаговые действия

Процедура подключения противоугонной установки к CAN-шине осуществляется так:

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

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

Неисправности

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

Признаки и причины

О появлении неисправностей могут сообщить такие «симптомы»:

  • на приборной панели загорелись одновременно несколько значков без причины — подушки безопасности, рулевое управление, давление в системе смазки и т. д.;
  • появился световой индикатор Check Engine;
  • на контрольном щитке отсутствует информация о температуре силового агрегата, уровне топлива в баке, скорости т.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. д.

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

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

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

Диагностика

Чтобы определить причину появления неполадок, потребуется тестер, рекомендуется использование мультиметра.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.

Процесс проверки:

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

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

Как сделать анализатор своими руками?

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

Основные нюансы процедуры:

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

Фотогалерея

Схема для разработки CAN-анализатора
Основная плата для сборки устройства

Плюсы и минусы CAN-шин

Преимущества, которыми обладает цифровой интерфейс:

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

Минусы, которыми обладает CAN-шина:

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

Видео «Ремонт CAN-интерфейса своими руками»

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

 Загрузка …

шина — что это? Принцип действия «кан шины»

С каждым годом автомобильные электрические схемы увеличивались в размере и усложнялись в конструкции. На первых выпущенных автомобилях от магнето работало зажигание, а аккумуляторной батареи и генератора не было совсем.Can bus что такое: CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен. В фарах использовались ацетиленовые горелки.

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

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

Видео

 

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

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

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

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

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

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

Благодаря такому протоколу диагностика двигателя и других устройств автомобиля упростилась.

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

Видео

CAN шина — что это такое?

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

  • < Назад
  • Вперёд >

Что такое CAN шина автомобиля. Список поддерживаемых автомобилей

Что такое CAN шина.

История появления CAN началась в середине 80-х годов прошлого века. Компания bosсh совместно с компанией intel разработали новый цифровой интерфейс для передачи данных — Controller Area Network (CAN).

Аналоговое подключение сигнализации (без CAN шины)

Зачем нужна CAN шина в автомобиле.

CAN шина позволяет соединить между собой любое количество датчиков, контроллеров, исполнительных элементов и прочих блоков, находящихся в автомобиле (например: системы ABS,SRS AIRBAG, ESP, иммобилайзер, блок управления двигателем, климат, КПП, центральный замок, свет, подвеска, приборная панель и т.д… ) в дуплексном режиме (приём и передача данных) со скоростью до 1 Мбит/с. При этом сама can шина состоит всего из двух проводов (витая пара). Ранее для соединения блоков необходимо было использовать сотни проводов т.к. передача единицы информации от блока к блоку осуществлялась по отдельному проводу.

Установка сигнализации по CAN шине

Автосигнализации c CAN модулем.

CAN модуль

Современные автосигнализации производятся с интегрированным CAN модулем, что позволяет подключать автомобильную сигнализацию непосредственно к цифровой шине автомобиля CAN. Автосигнализация получает в цифровом виде информацию о состоянии концевиков, замков, зажигания, ручника, тахометра и т.д. а также может управлять замками дверей, стеклоподъемниками, люком, штатной сигнализацией и некоторыми другими системами автомобиля. Установка автосигнализации с can модулем позволяет значительно сократить вмешательство в штатную электропроводку (подключения производятся всего к 6-8 проводам, вместо 15-20 в варианте без использования can шины) и позволяет избежать проблем с гарантией на электрооборудование автомобиля.
Список поддерживаемых автомобилей (в частности системами StarLine).

Выбирайте подходящую сигнализацию:

С АВТОЗАПУСКОМ | БЕЗ АВТОЗАПУСКА

Любую более подробную информацию Вы можете получить у специалистов Доп-Центра, позвонив по телефону: (495) 363-40-07

Объяснение

CAN FD — Простое введение (2021)

Вам нужно простое и практичное введение в CAN FD?

В этом руководстве мы представляем CAN FD (гибкая скорость передачи данных CAN) — вкл. Кадры CAN FD, накладные расходы и эффективность, примеры приложений и сценарии использования журналов.

Примечание: CAN FD может показаться сложным, так что это руководство является визуальным введением в терминах непрофессионала.

Прочтите ниже, чтобы полностью понять CAN FD.

Вы также можете посмотреть наше вступительное видео CAN FD выше.

Почему CAN FD?

Протокол CAN существует с 1986 года, и он популярен: сегодня практически любая машина, которая движется, использует CAN — будь то автомобили, грузовики, лодки, самолеты или
роботы.

Но с развитием современных технологий «классический» протокол CAN (официальный термин, используемый в ISO 11898-1: 2015) находится под давлением:

  • Повышение функциональности автомобилей вызывает взрывной рост данных
  • Сети все больше ограничиваются полосой пропускания 1 Мбит / с
  • Чтобы справиться с этой проблемой, производители оригинального оборудования создают сложные и дорогостоящие обходные пути

В частности, классическая CAN борется со значительными накладными расходами (> 50%), поскольку каждый кадр данных CAN может содержать только 8 байтов данных.Далее скорость сети ограничена 1
Мбит / с, что ограничивает реализацию функций создания данных.

CAN FD решает эти проблемы, делая его перспективным.


Что такое CAN FD?

Протокол CAN FD был предварительно разработан компанией Bosch (совместно с отраслевыми экспертами) и выпущен в 2012 году. Он был улучшен.
через стандартизацию и теперь находится в ISO 11898-1: 2015. Исходная версия Bosch CAN FD (не ISO CAN FD) несовместима с ISO CAN FD.

CAN FD предлагает четыре основных преимущества:

# 1 Увеличенная длина

CAN FD поддерживает до 64 байтов данных на фрейм данных по сравнению с 8 байтами данных для классической CAN. Это снижает накладные расходы протокола и приводит к улучшенному протоколу.
эффективность.

# 2 Повышенная скорость

CAN FD поддерживает двойную скорость передачи данных: номинальная (арбитражная) скорость передачи ограничена до 1 Мбит / с, как в классической CAN, и скорость передачи данных, которая зависит от сети.
топология / трансиверы.На практике достижимы скорости передачи данных до 5 Мбит / с.

# 3 Повышенная надежность

CAN FD использует улучшенный контроль циклическим избыточным кодом (CRC) и «защищенный счетчик битов заполнения», которые снижают риск необнаруженных ошибок. Это, например, жизненно важный
в критически важных для безопасности приложениях, таких как автомобили и промышленная автоматизация.

# 4 Плавный переход

ЭБУ

CAN FD и Classical CAN можно смешивать при определенных условиях. Это позволяет постепенно вводить узлы CAN FD, значительно снижая затраты и
сложность для OEM-производителей.

На практике CAN FD может улучшить пропускную способность сети в 3-8 раз по сравнению с классической CAN, создавая простое решение для увеличения объема данных.


Как работает CAN FD?

Итак, CAN FD кажется довольно простым: ускорите передачу данных и упакуйте больше данных в каждое сообщение, верно?

Однако на практике все не так просто. Ниже мы очерчиваем основные проблемы, которые должно было решить решение CAN FD.

Две ключевые проблемы

Прежде чем рассматривать фрейм данных CAN FD, важно понять две основные части классической CAN, которые мы хотим поддерживать:

# 1 Избегайте задержек критических сообщений

Почему бы просто не упаковать кадры Classical CAN 64 байтами данных?

Это снизит накладные расходы и упростит интерпретацию сообщений.Однако, если скорость передачи данных не изменится, это также приведет к блокировке CAN-шины на более длительный срок, что может привести к задержке.
критически важные кадры данных с более высоким приоритетом.

# 2 Соблюдайте практическую длину провода CAN

Итак, для отправки большего количества данных в сообщении требуется большая скорость.

Но почему бы не ускорить все сообщение CAN (а не только фазу данных)?

Это происходит из-за «арбитража»: если 2+ узла передают данные одновременно, арбитраж определяет, какой из узлов имеет приоритет.«Победитель» продолжает отправку (без промедления),
в то время как другие узлы «отключаются» во время передачи данных.

Что касается битового времени

Во время арбитража «битовое время» обеспечивает достаточную задержку между каждым битом, чтобы позволить каждому узлу в сети отреагировать. Чтобы быть уверенным, что каждый узел достигнут в пределах
время в битах, сеть CAN, работающая на скорости 1 Мбит / с, должна иметь максимальную длину 40 метров (на практике 25 метров). Ускорение арбитражного процесса снизит максимальную
длина до неподходящего уровня.

С другой стороны, после арбитража остается «пустая магистраль», обеспечивающая высокую скорость передачи данных (когда только один узел управляет автобусными линиями). Перед
слот ACK — когда несколько узлов подтверждают правильный прием кадра данных — скорость должна быть снижена до номинальной битовой скорости.

Короче надо найти способ только увеличивать скорость при передаче данных.

Решение: рама CAN FD

Протокол CAN FD вводит скорректированный фрейм данных CAN для включения дополнительных байтов данных и гибкой скорости передачи данных.

Ниже мы сравниваем 11-битный классический CAN-фрейм с 11-битным CAN FD-фреймом (29-битный также поддерживается):

Ниже мы шаг за шагом рассмотрим различия:

Объяснение полей кадра CAN FD

RTR по сравнению с RRS: запрос удаленной передачи (RTR) используется в классической CAN для идентификации кадров данных и соответствующих удаленных кадров. В CAN FD удаленные кадры вообще не поддерживаются — есть подстановка удаленных запросов (RRS).
всегда доминирует (0).

r0 по сравнению с FDF: в классической CAN, r0 зарезервирован и доминирует (0).В CAN FD он называется FDF и рецессивным (1).

После бита r0 / FDF протокол CAN FD добавляет «3 новых бита». Обратите внимание, что узлы, не поддерживающие CAN FD, создают кадр ошибки после бита FDF.

res: этот новый зарезервированный бит играет ту же роль, что и r0, то есть в будущем он может быть установлен как рецессивный (1) для обозначения нового протокола.

BRS: Переключатель скорости передачи данных (BRS) может быть доминирующим (0), что означает, что кадр данных CAN FD отправляется со скоростью арбитража (т. Е. До макс. 1
Мбит / с).Установка рецессивного (1) означает, что оставшаяся часть кадра данных отправляется с более высокой скоростью передачи данных (до 5 Мбит / с).

ESI: бит индикатора состояния ошибки (ESI) по умолчанию является доминирующим (0), т. Е. «Ошибка активна». Если передатчик становится «пассивным по ошибке», он
быть рецессивным (1), чтобы указать, что он находится в пассивном режиме ошибки.

DLC: Как и в классической CAN, CAN FD DLC имеет 4 бита и обозначает количество байтов данных в кадре. В приведенной выше таблице показано, как два
протоколы используют DLC последовательно до 8 байтов данных.Для поддержки 4-битного DLC CAN FD использует оставшиеся 7 значений от 9 до 15 для обозначения количества используемых байтов данных (12, 16,
20, 24, 32, 48, 64).

SBC: Счетчик битов заполнения (SBC) предшествует CRC и состоит из 3-х битов с серым кодированием и
бит четности. Следующий бит фиксированного заполнения можно рассматривать как второй бит четности. SBC добавлен для повышения надежности связи.

CRC: Циклический контроль избыточности (CRC) составляет 15 бит в классической CAN, тогда как в CAN FD это 17 бит (до 16 байтов данных) или 21 бит.
(для 20-64 байтов данных).В классической CAN в CRC может быть от 0 до 3 битов заполнения, тогда как в CAN FD всегда есть четыре фиксированных бита заполнения для улучшения связи.
надежность.

ACK: фаза данных (также известная как полезная нагрузка) кадра данных CAN FD останавливается на бите ACK, который также отмечает конец потенциально увеличенного бита.
показатель.

Эффективность накладных расходов и данных CAN FD по сравнению с CAN

Очевидно, что дополнительная функциональность CAN FD добавляет много дополнительных битов по сравнению с классической CAN — как это может привести к меньшим накладным расходам?

Ответ в том, что это не так — см. Визуализацию ниже классической CAN vs.CAN FD для 3 байтов данных. Фактически, эффективность CAN FD не превышает классической CAN до тех пор, пока
пересечение 8 байтов данных. Однако при переходе к 64 байтам данных эффективность может возрасти от ~ 50% до ~ 90% (подробнее об этом ниже).

Жажда скорости: включение переключения скорости передачи данных

Как уже упоминалось, отправка 64 байтов данных с обычной скоростью блокирует шину CAN, снижая производительность в реальном времени.

Чтобы решить эту проблему, можно включить переключение скорости передачи данных, чтобы разрешить отправку полезной нагрузки с более высокой скоростью по сравнению со скоростью арбитража (например,грамм. 5 Мбит / с против 1 Мбит / с). Выше мы
наглядно визуализируйте эффект для сценариев с 3 байтами данных и 64 байтами данных.

Обратите внимание, что более высокая скорость применяется к секции кадра данных, начинающейся в бите BRS и заканчивающейся разделителем CRC.

Кроме того, большинство транспортных средств сегодня используют 0,25–0,5 Мбит / с, что означает, что при 5 Мбит / с CAN FD будет в 10 раз превышать скорость передачи полезной нагрузки.

Смешивание классических узлов CAN и CAN FD

Как упоминалось ранее, классические узлы CAN и CAN FD могут быть смешаны при определенных условиях.Это позволяет поэтапно переходить к CAN FD, вместо того, чтобы
переключите каждый ЭБУ за один раз.

Существуют два сценария:

Система 100% CAN FD: здесь контроллеры CAN FD могут свободно смешивать кадры данных Classical CAN и CAN FD.

Некоторые узлы являются устаревшими классическими CAN: здесь контроллеры CAN FD могут переключаться на классическую связь CAN, чтобы избежать реакции кадра ошибки от классической
CAN-узлы. Кроме того, например, во время ECU мигает, классические узлы CAN могут быть отключены для временного перехода на связь CAN FD.

Какая максимальная скорость передачи данных CAN FD?

Непонятным аспектом CAN FD является максимальная скорость передачи данных на этапе полезной нагрузки, поскольку в разных статьях упоминаются разные уровни.

Некоторые утверждают, что практические приложения обеспечивают скорость до 8 Мбит / с и теоретически до 15 Мбит / с. Другие
состояние до 12 Мбит / с. Кроме того, Daimler заявляет, что превышение 5 Мбит / с сомнительно — и потому, что для этого нет стандарта, и потому что
ожидается, что недорогой автомобильный Ethernet (10 BASE-T1) ограничит спрос на CAN FD с более высокой скоростью.

Так что правильно?

Это зависит от обстоятельств. Взглянув на ISO 11898-2 (стандарт микросхемы приемопередатчика), он определяет два набора параметров симметрии. Рекомендуется использовать с улучшенными параметрами симметрии,
часто рекламируется как трансиверы со скоростью 5 Мбит / с. Достижимая битовая скорость фазы данных зависит от многих факторов. Один из самых важных — это желаемый температурный диапазон. Мигает
ЭБУ не требует поддержки низких температур. Это означает, что для прошивки ECU возможно увеличение до 12 Мбит / с.Другое важное ограничение скорости передачи данных вызвано
по выбранной топологии. Топология шины с очень короткими шлейфами позволяет значительно повысить скорость передачи данных по сравнению с гибридными топологиями с длинными шлейфами или даже звездочками. Самый многоточечный
шинные сети ограничены до 2 Мбит / с для диапазона температур от -40 ° C до +125 ° C. CiA предоставляет соответствующие практические правила при проектировании сети CiA 601-3.
рекомендация. Сюда входят рекомендации по установке точек выборки на этапе данных.

Дополнительные ресурсы CAN FD

Для получения дополнительных технических сведений о CAN FD мы можем порекомендовать следующие учебные пособия и руководства:

  • CAN FD Wiki: содержит e.грамм. хорошее сравнение CAN FD и CAN (классическая шина CAN)
  • CiA CAN FD: хорошее базовое введение в CAN FD по CAN в автоматизации
  • Регистратор CAN FD: Наше введение в регистрацию данных CAN FD, вкл. практические примеры

Калькулятор

CAN FD: КПД и скорость передачи данных

Для подробного понимания эффективности CAN FD и средней скорости передачи данных мы рекомендуем воспользоваться нашим калькулятором CAN FD:

Калькулятор CAN FD


Примеры: приложения CAN FD

Короче говоря, CAN FD позволяет системе обрабатывать больше данных с большей скоростью.

Это очень важно для ряда все более актуальных вариантов использования:

Электромобили

В электромобилях и гибридах

используются новые концепции трансмиссии, требующие гораздо более высоких скоростей передачи данных. Дополнительная сложность связана с новыми блоками управления, связанными с инвертором DC / DC, аккумулятором, зарядным устройством,
расширитель диапазона и т. д. Ожидается, что к 2025 году требуемая скорость передачи данных превысит CAN — и с резким ростом числа электромобилей это может стать острием CAN FD.
посадочная дистанция.

ЭБУ мигает

Программное обеспечение для транспортных средств становится все более сложным.Таким образом, выполнение обновлений ЭБУ, например, через порт OBD2 сегодня может занять несколько часов. С CAN FD такие процессы могут быть ускорены более чем в 4 раза. Этот вариант использования был одним из исходных драйверов.
за спросом на CAN FD со стороны автопроизводителей.

Робототехника

Некоторые приложения полагаются на синхронизацию по времени — например, манипуляторы с несколькими осями. Такие устройства часто используют CANopen и требуют отправки нескольких кадров CAN (PDO) каждым контроллером.
с синхронизацией по времени (без прерывания из-за кадров с более высоким приоритетом).При переключении на CAN FD данные могут быть отправлены в одном кадре для повышения эффективности.

ADAS и безопасное вождение

Все чаще передовые системы помощи водителю (ADAS) внедряются в легковые и коммерческие автомобили. Это увеличивает нагрузку на шину классической CAN, но
ADAS — ключ к повышению безопасности. Здесь CAN FD станет ключом к повышению безопасности вождения в ближайшем будущем.

Грузовики и автобусы

В грузовиках и автобусах используются длинные шины CAN (10-20 метров).В результате они полагаются на низкую скорость передачи данных (250 кбит / с или 500 кбит / с согласно J1939-14). Ожидается, что готовящийся к выпуску протокол J1939 FD позволит
значительное улучшение характеристик коммерческого транспорта, в т. например ADAS.


Регистрация данных CAN FD — примеры использования

С появлением CAN FD появится несколько сценариев использования для регистрации данных CAN FD:

Телематика для тяжелых условий эксплуатации

Логгеры

IoT CAN FD, совместимые с J1939 FD (гибкая скорость передачи данных), станут ключом к будущей сверхмощной телематике

Учить больше

Профилактическое обслуживание

По мере развертывания CANopen FD новому промышленному оборудованию потребуются регистраторы CAN FD IoT для прогнозирования и предотвращения поломок

Учить больше

Черный ящик для транспортных средств / машин

Регистратор CAN FD может служить «черным ящиком» для e.грамм. новые прототипы автомобилей, предоставляющие данные для диагностики и НИОКР

Учить больше

Есть ли у вас вариант использования журналирования CAN FD? Получите бесплатный спарринг!

Свяжитесь с нами

Регистрация CAN FD — практические соображения

При регистрации данных CAN FD важны следующие соображения:

# 1 ISO CAN FD по сравнению с CAN FD, отличным от ISO

До обновления ISO 11898-1: 2015 в стандарте CAN FD был недостаток, связанный с ошибкой.
проверка. Контроллеры, соответствующие обновленному стандарту, иногда называют «ISO CAN FD».

Следовательно, при записи данных из раннего прототипа системы CAN FD вам может потребоваться включить режим «NON-ISO CAN FD», если ваше устройство поддерживает это.

# 2 Переключатель скорости передачи данных — вкл / выкл?

По умолчанию ваш регистратор данных CAN FD может обрабатывать сообщения данных как Classical CAN, так и CAN FD — без предварительной настройки между ними. Точно так же вы не
необходимо предварительно указать, включено / выключено переключение скорости передачи данных для целей чистого ведения журнала.

Однако, когда вы передаете данные на шину CAN, вам необходимо указать, использовать ли переключение скорости передачи данных или нет.Если этот параметр включен, полезные данные передаются в систему
2-я скорость передачи данных, которая обычно составляет 2 или 4 Мбит / с.

# 3 Конвертация и файлы CAN FD DBC

CAN FD сводит к минимуму необходимость в обработке многопакетных сообщений. Это может значительно упростить разработку программного обеспечения для преобразования необработанных данных CAN FD в удобочитаемую форму, в
выгода для конечных пользователей анализаторов CAN FD.

Далее, стандартный формат базы данных CAN, DBC,
также поддерживает правила преобразования CAN FD. Таким образом, всегда рекомендуется собирать свои правила масштабирования в файл DBC, чтобы обеспечить легкий переход между различными программами CAN, такими как e.грамм. asammdf и т. д.

Пример: CANedge CAN FD logger

CANedge позволяет легко записывать данные CAN FD на SD-карту емкостью 8–32 ГБ. Просто подключите его к своему приложению CAN FD, чтобы
начать регистрацию — и обрабатывать данные с помощью бесплатного программного обеспечения / API.

Купи сейчас
Учить больше


CAN FD — внешний вид

Ожидается, что в ближайшие годы

CAN FD займет место Classical CAN:

CAN FD по сравнению с другими протоколами

Конечно, унаследованные приложения без требований к полосе пропускания и полезной нагрузке по-прежнему будут использовать классическую CAN.Кроме того, сообщество CAN уже разрабатывает следующее поколение
уровня канала передачи данных CAN, поддерживающего полезную нагрузку до 2048 байт. Такой подход можно рассматривать как альтернативу Ethernet 10 Мбит / с. Таким образом, еще предстоит определить, какую роль CAN FD будет играть в будущем, но она определенно будет расти.

Нужно регистрировать данные CAN FD?

Получите ваш CAN FD логгер сегодня!


Рекомендовано для вас

OBD2 Explained — A Simple Intro (2021)

Вам нужно простое и практичное введение в OBD2?

В этом руководстве мы представляем бортовой диагностический протокол (OBD2), в т.ч.разъем OBD2, идентификаторы параметров OBD2 (PID) и связь с шиной CAN.

Примечание. Это практическое введение, поэтому вы также узнаете, как запрашивать и декодировать данные OBD2, а также познакомитесь с вариантами использования ключевого журнала и практическими советами.

См. Ниже, почему это руководство по OBD2 стало №1.

Вы также можете посмотреть наше вступительное видео OBD2 выше (150K + просмотров на YouTube)

Что такое OBD2?

Короче говоря, OBD2 — это встроенная система самодиагностики вашего автомобиля.

Вы, наверное, уже сталкивались с OBD2:

Вы когда-нибудь замечали световой индикатор неисправности на приборной панели?

Это ваша машина сообщает вам о проблеме. Если вы посетите механика, он будет использовать сканер OBD2 для диагностики проблемы.

Для этого он подключит считыватель OBD2 к 16-контактному разъему OBD2 рядом с
руль.

Это позволяет ему считывать коды OBD2, также известные как диагностические коды неисправностей (DTC), для просмотра и устранения проблемы.

Разъем OBD2

Разъем OBD2 позволяет легко получить доступ к данным из вашего автомобиля. Стандарт SAE J1962 определяет два типа 16-контактных разъемов OBD2 (A и B).

На иллюстрации показан пример контактного разъема OBD2 типа A (также иногда называемого разъемом канала передачи данных, DLC).

Несколько замечаний:

  • Разъем OBD2 находится рядом с рулем, но может быть спрятан за
    обложки / панели
  • Не все штекерные разъемы подходят ко всем гнездовым разъемам OBD2 — проверьте тип и распиновку порта OBD
  • Контакт 16 обеспечивает питание от автомобильного аккумулятора — часто даже при выключенном зажигании
  • Контакты 6 (CAN-H) и 14 (CAN-L) наиболее актуальны, поскольку CAN (ISO 15765-4) является стандартом для большинства современных автомобилей (в т.ч.Электромобили)

Есть ли в моей машине OBD2?

Короче: Наверное!

Почти все новые автомобили поддерживают OBD2 и большинство работают на CAN (ISO 15765). Для старых автомобилей имейте в виду, что даже если присутствует 16-контактный разъем OBD2, он все равно может не поддерживать OBD2. Один из способов определить соответствие — определить
где и когда покупалась новая:


Связь между OBD2 и CAN-шиной

Бортовая диагностика, OBD2, является «протоколом более высокого уровня» (воспринимайте его как язык), в то время как шина CAN — это метод для
связь (как по телефону).

В частности, стандарт OBD2 определяет разъем OBD2, в т.ч. набор из пяти протоколов, на которых он может работать. Кроме того, с 2008 года шина CAN (ISO 15765) была обязательным протоколом для OBD2 во всех автомобилях, продаваемых в США, что в основном
со временем устраняет остальные 4 протокола.

Обратите внимание, что ISO 15765 относится к набору ограничений, применяемых к стандарту CAN, который определен через ISO 11898 —
можно сказать, что ISO 15765 подобен «CAN для автомобилей».

Кроме того, OBD2 можно сравнить с другими протоколами более высокого уровня, такими как J1939 и CANopen.

Обзор основных стандартов OBD2

Ниже мы перечисляем некоторые из наиболее актуальных стандартов SAE / ISO, относящихся к OBD2:

SAE J1962: Этот стандарт определяет физический разъем, используемый для интерфейса OBD2, то есть разъем OBD2. Стандарт описывает как разъем OBD2 транспортного средства, так и разъем, используемый внешним испытательным оборудованием (например, сканером OBD2 или регистратором данных OBD2). В частности, стандарт диктует расположение и доступ к разъему OBD2.

SAE J1979: Стандарт SAE J1979 описывает методы запроса диагностической информации через протокол OBD2.Он также включает список стандартизированных общедоступных идентификаторов параметров OBD2 (OBD2 PID), которые автомобильные OEM-производители могут внедрить в автомобили (хотя они не обязаны это делать). Производители транспортных средств могут также принять решение о внедрении дополнительных проприетарных PID OBD2 помимо тех, которые указаны в стандарте SAE J1979.

SAE J1939: Стандарт J1939 описывает протокол данных, используемый для связи в тяжелых транспортных средствах. В то время как информация OBD2 PID доступна только по запросу тестовым оборудованием OBD2, протокол J1939 используется в большинстве тяжелых транспортных средств в качестве основного средства для передачи трафика CAN, то есть данные передаются непрерывно.

ISO 11898: Этот стандарт описывает уровень канала передачи данных CAN-шины и физический уровень, служащий основой для связи OBD2 в большинстве автомобилей сегодня

ISO 15765-2: Стандарт ISO-TP описывает «Транспортный уровень», то есть как отправлять пакеты данных, превышающие 8 байтов, по шине CAN. Этот стандарт важен, поскольку он формирует основу для связи Unified Diagnostic Services (UDS), которая основана на отправке многокадровых пакетов данных CAN.

ISO 14229-1: подробно описывает связь UDS, частично заимствованную из уже устаревшего стандарта ISO 15765-3.


История OBD2

OBD2 происходит из Калифорнии, где Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB)
Требуется OBD во всех новых автомобилях с 1991+ для целей контроля выбросов.

Стандарт OBD2 был рекомендован Обществом автомобильных инженеров (SAE) и стандартизированными кодами неисправности и
Разъем OBD от производителей (SAE J1962).

Оттуда пошагово развернули стандарт OBD2:

  • 1996: OBD2 сделана обязательной в США для автомобилей / легких
    грузовики
  • 2001: Требуется в ЕС для бензиновых автомобилей
  • 2003: Требуется в ЕС также для дизельных автомобилей (EOBD)
  • 2005: OBD2 требовался в США для автомобилей средней грузоподъемности
  • 2008: автомобили США должны использовать ISO 15765-4 (CAN) в качестве основы OBD2
  • 2010: Наконец, OBD2 потребовался в транспортных средствах большой грузоподъемности в США.

OBD2 будущее

OBD2 никуда не денется — но в какой форме?

Два потенциальных маршрута могут радикально изменить OBD2:

OBD3 / OBD-III — беспроводное тестирование выбросов

В современном мире подключенных автомобилей тесты OBD2 могут показаться обременительными: выполнение проверок контроля выбросов вручную занимает много времени и дорого.

Решение? OBD3 — добавление телематики во все автомобили.

В основном, OBD3 добавляет небольшой радиотранслятор (например, в случае взимания платы за проезд по мосту) для всех автомобилей. Используя это, идентификационный номер автомобиля (VIN) и коды неисправности могут быть отправлены через Wi-Fi на
центральный сервер для проверок.

Многие устройства сегодня уже обеспечивают передачу данных CAN или OBD2 через Wi-Fi / сотовую связь — например, CANedge2 WiFi CAN-логгер.

Это экономит средства и удобно, но также представляет собой политическую проблему из-за проблем с наблюдением.Для получения дополнительной информации см. Этот обзор AutoTap.

Устранение сторонних сервисов OBD2

Протокол OBD2 был первоначально разработан для стационарного контроля выбросов.

Тем не менее, сегодня OBD2 широко используется для генерации данных в реальном времени третьими сторонами — через ключи OBD2, регистраторы CAN и т. Д.
Однако немецкая автомобильная промышленность стремится изменить это:

OBD предназначен для обслуживания автомобилей в ремонтных мастерских. Это никоим образом не предназначалось для того, чтобы позволить третьим сторонам создавать форму
экономия на данных при доступе через этот интерфейс »

— Кристоф Гроте, старший вице-президент по электронике, BMW (2017)

Предлагается «отключить» функцию OBD2 во время вождения — и вместо этого собирать данные на центральном сервере.Это эффективно поставило бы производителей в
контроль автомобильных «больших данных».

Аргументация основана на безопасности (например, устранение риска, связанного с автомобилем.
взлом), хотя многие видят в этом коммерческий ход. Станет ли это реальной тенденцией?
можно увидеть — но это может действительно подорвать рынок услуг сторонних производителей OBD2.


Идентификаторы параметров OBD2 (PID)

Зачем вам нужны данные OBD2?

Механики, очевидно, заботятся о диагностических кодах неисправности OBD2 (возможно, вы тоже), в то время как регулирующим органам требуется OBD2 для контроля выбросов.

Но протокол OBD2 также поддерживает широкий спектр стандартных идентификаторов параметров (PID), которые могут регистрироваться в большинстве автомобилей.

Это означает, что вы можете легко получить удобочитаемые данные OBD2 из вашего автомобиля на
скорость, обороты, положение дроссельной заслонки и многое другое.

Другими словами, OBD2 позволяет легко анализировать данные с вашего автомобиля — в отличие от оригинальных оригинальных необработанных данных CAN.

Расшифровка данных шины OBD2 и CAN

В принципе, записать необработанные кадры CAN с вашего автомобиля очень просто.Если вы, например, подключить CAN-логгер к разъему OBD2,
вы сразу же начнете регистрировать транслируемые данные CAN-шины. Однако необработанные сообщения CAN необходимо декодировать с помощью базы данных правил преобразования (DBC) и подходящего программного обеспечения CAN, которое поддерживает декодирование DBC (например, asammdf). Проблема в том, что эти файлы CAN DBC
обычно проприетарный, что делает необработанные данные CAN нечитаемыми, если вы не являетесь производителем автомобильного оборудования.

Автомобильные хакеры могут попытаться реконструировать правила, хотя
это может быть сложно.CAN, однако, по-прежнему является единственным способом получить «полный доступ» к данным вашего автомобиля, в то время как OBD2 обеспечивает доступ только к ограниченному набору данных.
данные.

Как записать данные OBD2?

Регистрация данных

OBD2 работает следующим образом:

  • Подключаете регистратор OBD2 к разъему OBD2
  • Используя инструмент, вы отправляете «кадры запроса» через CAN
  • Соответствующие ЭБУ отправляют «кадры ответа» через CAN

Другими словами, регистратор CAN, который может передавать пользовательские кадры CAN, также может использоваться как регистратор OBD2.

Обратите внимание, что автомобили различаются в зависимости от модели / года тем, какие идентификаторы OBD2 PID они поддерживают. Подробную информацию см. В нашем руководстве по регистратору данных OBD2.

CANedge OBD2 регистратор данных

CANedge позволяет легко записывать данные OBD2 на SD-карту емкостью 8-32 ГБ. Просто укажите какие OBD2 PID
вы хотите запросить, а затем подключите его к автомобилю через адаптер OBD2, чтобы начать регистрацию.
Обработайте данные с помощью бесплатного программного обеспечения / API и нашего OBD2 DBC.

учить больше

Необработанные детали рамы OBD2

Чтобы начать запись данных OBD2, полезно понять основы необработанной структуры сообщения OBD2.Говоря упрощенно, сообщение OBD2 состоит из
идентификатор и данные. Кроме того, данные разделяются на режим, PID и байты данных (A, B, C, D), как показано ниже.

Пример сообщения CAN запроса / ответа для PID «Скорость автомобиля» со значением 50 км / ч может выглядеть следующим образом:

Запрос: 7DF 02 01 0D 55 55 55 55 55

Ответ: 7E8 03 41 0D 32 AA AA AA AA

Объяснение полей сообщения OBD2

Идентификатор: для сообщений OBD2 стандартный 11-битный идентификатор используется для различения «сообщений запроса» (ID 7DF) и «сообщений ответа» (ID 7E8).
до 7EF).Обратите внимание, что 7E8 обычно находится там, где реагирует главный двигатель или ECU.

Длина: просто отражает длину в байтах оставшихся данных (с 03 по 06). В примере со скоростью транспортного средства это 02 для запроса (поскольку
следуют только 01 и 0D), а для ответа — 03, так как следуют 41, 0D и 32.

Mode: для запросов это будет между 01-0A. В ответах 0 заменяется на 4 (т.е. 41, 42,…, 4A). Есть 10 режимов, как описано в SAE.
Стандарт J1979 OBD2.Режим 1 показывает текущие данные и, например, используется для просмотра скорости автомобиля в реальном времени, оборотов в минуту и ​​т. д. Другие режимы используются, например, для показать или очистить сохраненную диагностику
коды неисправностей и показать данные о стоп-кадре.

PID: для каждого режима существует список стандартных OBD2 PID — например, в режиме 01 PID 0D — это скорость автомобиля. Полный список можно найти в обзоре Wikipedia OBD2 PID. У каждого PID есть описание, а у некоторых есть заданные мин. / Макс. И преобразование.
формула.

Формула скорости e.грамм. просто A, что означает, что байт данных A (который находится в HEX) преобразуется в десятичное, чтобы получить преобразованное значение км / ч (т.е. 32 становится 50 км / ч
выше). Например, RPM (PID 0C), формула (256 * A + B) / 4.

A, B, C, D: это байты данных в HEX, которые необходимо преобразовать в десятичную форму, прежде чем они будут использоваться в вычислениях формулы PID. Обратите внимание, что
последний байт данных (после Dh) не используется.


Регистрация данных OBD2 — примеры использования

Данные OBD2 легковых и легких грузовиков могут использоваться в различных случаях:

Запись данных с автомобилей

OBD2 данные от автомобилей могут e.грамм. использоваться для снижения затрат на топливо, улучшения вождения, тестирования деталей прототипа и страхования

Учить больше

Диагностика автомобиля в режиме реального времени

Интерфейсы

OBD2 могут использоваться для потоковой передачи данных OBD2 в реальном времени, например для диагностики проблем с автомобилем

Учить больше

Профилактическое обслуживание

Легковые автомобили и легкие грузовики можно отслеживать с помощью регистраторов IoT OBD2 в облаке, чтобы прогнозировать и предотвращать поломки

Учить больше

Регистратор черного ящика автомобиля

Регистратор OBD2 может служить «черным ящиком» для транспортных средств или оборудования, предоставляя данные для e.грамм. споры или диагностика

Учить больше

У вас есть вариант использования регистрации данных OBD2? Получите бесплатный спарринг!

Свяжитесь с нами

Какой тип регистратора OBD2 вам нужен?

Ниже перечислены наиболее распространенные категории анализаторов OBD2:

Сканеры

OBD2: используются в качестве диагностических инструментов автомобиля при статическом считывании / очистке кодов неисправности, например, механика. Обычно используется диагностический прибор OBD2.
в диагностике проблем с автомобилем, например обозначается включенной контрольной лампой MIL.Различные типы
существуют, и некоторые частные лица используют недорогие варианты в качестве простых считывателей автомобильных кодов для самодиагностики состояния своего автомобиля.

Bluetooth-ключи OBD2: существует множество Bluetooth-ключей OBD2, которые позволяют просматривать данные об автомобиле прямо на вашем смартфоне через приложение.
Как правило, ключи Bluetooth OBDII дешевы и просты в использовании, хотя также ограничены с точки зрения их использования за пределами цели визуализации подключения Bluetooth к приложению. В
Назначение ключа OBD2 bluetooth обычно заключается в мониторинге личного поведения при вождении и состояния автомобиля.

Интерфейсы

OBD2: передача данных OBD2 в реальном времени на ПК через потоковую передачу по USB. Интерфейсы OBD2 обычно используются в расширенной диагностике автомобилей.
и разработка автомобилей OEM. Кроме того, интерфейсы CAN, поддерживающие запросы OBD2, могут быть полезны как часть проприетарных параметров шины CAN при обратном проектировании.

Регистраторы

OBD2: используются для регистрации данных OBD2 от
автомобиль на SD-карту — идеально подходит, например, для Примеры использования «черного ящика» или полевые испытания прототипов производителями автомобильных комплектующих. Например, CANedge1 позволяет вам регистрировать данные шины CAN, а также запрашивать данные OBD2, отправляя пользовательские запросы кадров на шину CAN.

Регистратор

WiFi OBD2: регистраторы WiFi OBD2 и ключи WiFi OBD2 позволяют автоматически передавать данные OBD2 через WiFi (включая 3G / 4G) в
сервер / облако. Регистраторы WiFi OBD2 обычно используются для OBD2
случаи использования телематики, когда данные о парке автомобилей должны собираться автоматически и визуализироваться с помощью панелей данных OBD2. Например, CANedge2 позволяет вам регистрировать данные CAN / OBD2 и автоматически отправлять их через точку доступа Wi-Fi на ваш собственный сервер. Данные можно обрабатывать с помощью бесплатных программных средств и e.грамм. визуализируется в дашбордах Grafana.

CANedge2 упрощает регистрацию OBD2
данные на SD-карту — и загрузить их через Wi-Fi на свой сервер.

Необходимо регистрировать / передавать данные OBD2?

Получите регистратор данных OBD2 сегодня!


Рекомендуем

Протокол сети контроллеров (CAN BUS)

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

Каждый узел поддерживает два счетчика ошибок: счетчик ошибок передачи и счетчик ошибок приема. Существует несколько правил, регулирующих увеличение и / или уменьшение этих счетчиков. По сути, передатчик, обнаруживающий неисправность, увеличивает свой счетчик ошибок передачи быстрее, чем узлы прослушивания увеличивают свой счетчик ошибок приема.Это потому, что велика вероятность того, что виноват передатчик!

Узел запускается в режиме активной ошибки. Когда любой из двух счетчиков ошибок поднимается выше 127, узел переходит в состояние, известное как пассивная ошибка, а когда счетчик ошибок передачи превышает 255, узел переходит в состояние отключения шины.

  • Узел «Активная ошибка» передает флаги активных ошибок при обнаружении ошибок.
  • Узел «Пассивная ошибка» передает флаги пассивной ошибки при обнаружении ошибок.
  • Узел, который отключен от шины, вообще ничего не будет передавать по шине.

Правила увеличения и уменьшения счетчиков ошибок несколько сложны, но принцип прост: ошибки передачи дают 8 баллов ошибок, а ошибки приема дают 1 балл ошибок. Правильно переданные и / или полученные сообщения вызывают уменьшение счетчика (ов).

Пример (немного упрощенный). Предположим, что у узла A на шине плохой день. Всякий раз, когда A пытается передать сообщение, он терпит неудачу (по любой причине).Каждый раз, когда это происходит, он увеличивает свой счетчик ошибок передачи на 8 и передает флаг активной ошибки. Затем он попытается повторно передать сообщение … и произойдет то же самое.

Когда значение счетчика ошибок передачи превышает 127 (т. Е. После 16 попыток), узел A переходит в состояние пассивной ошибки. Разница в том, что теперь он будет передавать по шине флаги пассивной ошибки. Флаг пассивной ошибки состоит из 6 рецессивных битов и не уничтожает другой трафик шины, поэтому другие узлы не услышат жалобу A на ошибки шины.Однако A продолжает увеличивать свой счетчик ошибок передачи. Когда он поднимается выше 255, узел A наконец сдается и отключается от шины.

Что другие узлы думают об узле A? — Для каждого активного флага ошибки, переданного A, другие узлы увеличивают свои счетчики ошибок приема на 1. К тому времени, когда A переходит в состояние отключения шины, другие узлы будут иметь счет в своих счетчиках ошибок приема, который значительно ниже предела для Пассивная ошибка, то есть 127. Это количество будет уменьшаться на единицу для каждого правильно полученного сообщения.Однако узел A останется отключенным от шины.

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

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

Некоторые — но не все! — контроллеры также предоставляют бит для состояния пассивной ошибки. Некоторые контроллеры также предоставляют прямой доступ к счетчикам ошибок.

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

Введение в CAN (сеть контроллеров)

Эта статья знакомит с последовательной коммуникационной шиной Controller Area Network (CAN), подробно описывает кадры сообщений, арбитраж шины и сигнализацию.

Дополнительная информация

Что такое CAN?

Controller Area Network (CAN) — это шина последовательной связи, разработанная для надежной и гибкой работы в суровых условиях, особенно для промышленных и автомобильных приложений.

Первоначально изобретенный Bosch, а затем кодифицированный в стандарте ISO11898-1, CAN определяет канал передачи данных и физический уровень модели взаимодействия открытых систем (OSI), обеспечивая низкоуровневое сетевое решение для высокоскоростной связи в автомобиле. В частности, CAN была разработана для уменьшения количества проводов, поэтому отдельные электронные блоки управления (ЭБУ) внутри транспортного средства могли взаимодействовать только с помощью одной пары проводов. На рисунке 1 показаны ЭБУ в автомобиле, подключенные к шине CAN.

Рис. 1. CAN используется для связи с ЭБУ в автомобилях. Изображение предоставлено Институтом Infosec.

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 вводу / выводу на модулях ввода / вывода ПЛК, устройства можно соединить вместе через четырехпроводной соединитель и подключить к сетевому сканеру на ПЛК. На самом нижнем уровне мы обнаруживаем, что CAN работает в рамках протокола DeviceNet. На рисунке 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 было изложено то, что называется Standard CAN. Стандартный CAN использует 11-битный идентификатор для различных сообщений, что в сумме составляет 2 11 , то есть 2048 различных идентификаторов сообщений. Позднее CAN был модифицирован; идентификатор был расширен до 29 бит, давая 2 29 идентификаторов.Это называется расширенной CAN. CAN использует шину с несколькими мастерами, по которой 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 означает, что дифференциальное напряжение меньше минимального порогового напряжения. Доминантный означает, что дифференциальное напряжение больше этого минимального порога. Интересно, что доминирующее состояние достигается за счет подачи логического «0» на шину, в то время как рецессивное состояние достигается за счет логической «1».Это инвертировано от традиционных высоких и низких значений, используемых в большинстве систем. Эти два состояния будут подробно описаны позже в статье. Важно то, что во время арбитража доминирующее государство отменяет рецессивное.

Стандартный CAN

Стандартный кадр сообщения CAN состоит из нескольких битовых полей. Они показаны на Рисунке 3.

Рисунок 3. Стандартный кадр сообщения CAN

Первый бит — это начало кадра (SOF).Этот доминирующий бит представляет 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 доминирующим, но он 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 находится в этом сообщении.

Далее идут сами данные, количество байтов которых равно количеству битов DLC. Циклический контроль избыточности (CRC) — это 16-битная контрольная сумма для обнаружения ошибок в передаваемых данных. Если сообщение принято правильно, принимающий узел перезаписывает рецессивный бит подтверждения (ACK) доминирующим битом. ACK также содержит бит-разделитель для синхронизации. Конец кадра (EOF) означает конец сообщения CAN и имеет ширину 7 бит для обнаружения ошибок вставки битов.Последняя часть сообщения CAN — это межкадровое пространство (IFS), используемое в качестве временной задержки. Эта временная задержка — это точно время, необходимое контроллеру CAN, чтобы переместить полученное сообщение в буфер для дальнейшей обработки.

Расширенная CAN

Extended CAN использует 29-битный идентификатор вместе с несколькими дополнительными битами. Расширенное сообщение имеет заменяющий бит удаленного запроса (SRR) после 11-битного идентификатора, который действует как заполнитель, чтобы сохранить ту же структуру, что и стандартная CAN.На этот раз расширение идентификатора (IDE) должно быть рецессивным, указывая, что за ним следует расширенный идентификатор. Бит RTR находится после 18-битного идентификатора и сопровождается вторым резервным битом r1. Остальная часть сообщения остается прежней.

Рисунок 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 допускает четыре различных типа сообщений.Это фрейм данных, удаленный фрейм, фрейм перегрузки и фрейм ошибки.

Стандартный кадр данных CAN использует идентификатор, данные и код длины данных, циклический контроль избыточности и биты подтверждения. В кадрах данных доминируют биты RTR и IDE. Если рецессивный бит подтверждения на принимающей стороне перезаписывается доминирующим 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 фрейм. Удаленные кадры 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 фрейм ошибки. После этого узел, на котором произошла ошибка, повторно передает сообщение. Кадр перегрузки работает аналогично, но используется, когда узел получает кадры быстрее, чем он может их обработать. Этот кадр обеспечивает временной буфер, чтобы узел мог наверстать упущенное.

Автобусный арбитраж и сигнализация

CAN — это протокол CSMA / CD, что означает, что каждый узел на шине может обнаруживать коллизии и отключаться в течение определенного времени перед попыткой повторной передачи. Это обнаружение коллизий достигается посредством арбитража приоритета на основе идентификаторов сообщений. Прежде чем обсуждать арбитраж, давайте подробнее рассмотрим доминантные и рецессивные биты, используемые на шине CAN.

Инвертированная логика

Интересным аспектом CAN-шины является то, что она использует инвертированную форму логики с двумя состояниями, доминантным и рецессивным.На рисунке 5 ниже показана упрощенная версия выхода и входа трансивера CAN. Битовый поток «101» поступает от CAN-контроллера и / или микроконтроллера. Обратите внимание, что когда контроллер отправляет поток битов, они дополняются и помещаются в строку CANH. Линия CANL всегда является дополнением CANH. Чтобы арбитраж работал, устройство CAN должно отслеживать как то, что оно отправляет, так и то, что в данный момент находится на шине, то есть то, что оно принимает.

Рисунок 5.CAN выход / вход

На рис. 6 одновременно показаны сигналы CANH и CANL, так что вы можете увидеть шину CAN в действии. Под сигналами шины нанесено дифференциальное напряжение, соответствующее доминирующему и рецессивному состояниям сигналов CAN. Первые три отрезка времени, t1 – t3, нарисованы так, чтобы соответствовать трем битам, показанным выше на рисунке 5. Мы рассмотрим это с точки зрения драйвера вывода. Ввод драйвера изначально видит «1» и дополняет его до нуля, который ставится на CANH.CANL видит дополнение CANH и переходит на высокий уровень. Это показано как t1 на рисунке 6. Обратите внимание, что напряжения CANH и CANL смещены друг от друга. В течение времени t1 CANH — CANL очень близко к нулю, поскольку CANH и CANL имеют почти одинаковое напряжение. Этот период, когда драйвер отправляет логическую «1», что приводит к тому, что CANH и CANL близки к одному и тому же напряжению, мы называем рецессивным состоянием CAN.

Следующий отправленный бит — «0». CANH получает дополнение, а CANL снова получает дополнение CANH.Обратите внимание, что на этот раз 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» переводит шину в низкий уровень, а «0» — в высокий. Приемник входа работает аналогичным образом.

Рис. 6. Рецессивные и доминантные 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 определяет, что на шину помещается сообщение с более высоким приоритетом. В тот момент, когда узел отправляет рецессивный бит, но обнаруживает доминирующий бит на шине, он отключается. Это называется неразрушающим арбитражем, потому что сообщение о выигрыше продолжает передаваться без каких-либо проблем. Обратите внимание, что рецессивная логическая «1» проигрывает доминантной логической «0». Это имеет смысл, поскольку меньшее значение идентификатора представляет более высокий приоритет. Чтобы лучше понять, что это означает, 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 доминирующие 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», который представлен на шине CAN как рецессивный бит. Затем каждый узел отправляет «0» или доминирующий бит. Третий бит, помещаемый на шину, — 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 доминирующий бит. Узел 2 передает рецессивный бит, но обнаруживает доминирующий бит на шине. Он немедленно отступает, зная, что в настоящее время отправляется сообщение с более высоким приоритетом. Узел 3 продолжает передачу, поскольку он считывает тот же самый доминирующий бит, который он передал. Когда пятый бит помещается на шину, узел 3 затем распознает, что он имеет более низкий приоритет, и прекращает передачу. И Узел 2, и Узел 3 ждут определенное время перед повторной попыткой.Это показано в правой половине рисунка 7, где арбитраж выигрывает узел 3. Как видите, доминирующий бит логического «0», соответствующий более низкому идентификатору сообщения, разрешает арбитраж.

Рисунок 7. Арбитраж CAN-шины с дифференциальным напряжением

Заключение

В этой статье представлена ​​сеть контроллеров или CAN. CAN — это надежная шина последовательной связи, которая используется в основном в автомобильной и промышленной среде. CAN использует дифференциальный сигнал, что делает его более устойчивым к шуму, а также схему арбитража приоритетов для неразрушающей передачи сообщений.CAN отлично подходит для встроенных приложений, которые попадают в опасную среду или области 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 в своей машине, CAN — отличный способ расширить ваши встроенные знания и улучшить свой следующий дизайн-проект.

Что такое шина CAN (сеть контроллеров)

В этой статье мы обсудим шину CAN (сеть контроллеров) и другие интерфейсы автомобильной шины, чтобы вы могли:

  • Узнайте, что такое CAN-шина на самом деле.
  • Узнайте об истории развития и будущем систем CAN-Bus
  • Узнайте, как системы сбора данных Dewesoft взаимодействуют с шиной CAN.

Что такое протокол CAN-шины?

Сеть контроллеров — шина CAN — это протокол на основе сообщений, предназначенный для того, чтобы электронные блоки управления (ЭБУ), используемые в современных автомобилях, а также другие устройства, могли обмениваться данными друг с другом надежным и приоритетным образом.Сообщения или «кадры» принимаются всеми устройствами в сети, для чего не требуется хост-компьютер. CAN поддерживается богатым набором международных стандартов ISO 11898.

Схема сети CAN-шины

Что такое CAN FD?

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

Несмотря на все эти достижения, CAN FD по-прежнему полностью обратно совместим со стандартом CAN 2.0. Сегодня CAN FD встречается в очень мощных транспортных средствах, но ожидается, что со временем он переместится на все или большинство транспортных средств.

Это видео предоставляет отличную справочную информацию о шинах данных транспортных средств, в том числе CAN:

.

Преимущества CAN-шины

Стандарт CAN-шины широко распространен и используется практически во всех транспортных средствах и многих машинах.Это в основном связано с следующими ключевыми преимуществами:

  • Просто и недорого: ЭБУ обмениваются данными через единую систему CAN, а не через прямые сложные аналоговые сигнальные линии, что снижает количество ошибок, веса, проводки и затрат. Наборы микросхем CAN легко доступны и доступны по цене.
  • Полностью централизованная: шина CAN обеспечивает единую точку входа для связи со всеми сетевыми блоками управления, что обеспечивает централизованную диагностику, регистрацию данных и настройку.
  • Чрезвычайно надежный: система устойчива к электрическим и электромагнитным помехам — идеально подходит для приложений, критичных к безопасности (например,грамм. транспортных средств)
  • Эффективно: кадры CAN имеют приоритет по номерам идентификаторов. Данные с наивысшим приоритетом получают немедленный доступ к шине, не вызывая прерывания других кадров.
  • Снижение массы транспортного средства: за счет исключения километров сильно изолированных электрических проводов и их веса от транспортного средства.
  • Easy Deployment: проверенный стандарт с обширной экосистемой поддержки.
  • Устойчивость к электромагнитным помехам: это делает CAN идеальным решением для критически важных приложений в транспортных средствах.

CAN имеет отличные возможности управления и обнаружения неисправностей.Обнаружить ошибку легко, и таким образом передаваемые данные попадают туда, куда им нужно.

Это идеальный протокол, когда требуется распределенное управление сложной системой. Это уменьшает тяжелую проводку и, следовательно, снижает стоимость и вес. Стоимость микросхем невысока, а реализация CAN относительно проста 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 преобладают в мире автомобилей и автомобилей, но этим не ограничиваются. CAN можно найти практически во всех отраслях. Вы можете найти используемый протокол CAN в:

  • Все виды транспортных средств: мотоциклы, автомобили, грузовики …
  • Телематика для тяжелых условий эксплуатации
  • Самолеты
  • Лифты
  • Производственные предприятия всех видов
  • корабли
  • Медицинское оборудование
  • Системы профилактического обслуживания
  • Стиральные машины, сушилки и прочая бытовая техника.

Краткая история CAN-шины

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

Раньше легковые и грузовые автомобили были подключены точно так же: с тех пор, как Генри Форду пришла в голову идея добавить в свои автомобили фары и электрический гудок в 1915 году, электричество текло от батареи через переключатели к фарам и другим устройствам.К 1960-м годам через каждую машину были протянуты тысячи тяжелых проводов. Каждый лишний вес снижает топливную экономичность автомобиля.

Автомобиль с шиной Pre-CAN, внутри которого проложены мили / километры тяжелых проводов.
Авторские права Райан Макгуайр с сайта Pixabay.

После нефтяного эмбарго 1970-х годов на производителей автомобилей оказывалось все большее давление с целью повышения их топливной эффективности. Поэтому они начали искать способы уменьшить вес машин, которые они производили.

Типовая электропроводка в легковом автомобиле
Изображение предоставлено Transparency Market Research

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

В 1986 году компания Bosch представила стандарт CAN на Конгрессе SAE в Детройте. Год спустя корпорация Intel начала поставки первых микросхем CAN-контроллеров, 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 вполне реальным.

В современных легковых и грузовых автомобилях тяжелый кабель заменяется легким 2-проводным CAN.

Как работает обмен сообщениями CAN?

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

Узлы не могут отправлять данные друг другу напрямую. 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 производят выборку данных в сети. Однако данные не передаются с данными часов (времени), поэтому CAN на самом деле не является синхронной шиной, такой как, например, EtherCAT.

С CAN все данные отправляются в кадрах, и есть четыре типа:

  • Кадры данных передают данные одному или нескольким узлам-приемникам
  • Удаленные кадры запрашивают данные с других узлов
  • Фреймы ошибок сообщают об ошибках
  • Кадры перегрузки сообщают об условиях перегрузки

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

Стандартный и расширенный фрейм архитектуры сообщения данных CAN

Структура сообщения данных CAN (кадр CAN)

Поле Биты Описание
SOF 1 Единственный доминант Start Of Frame. Этот бит отмечает начало сообщения. Он синхронизирует узлы после периода простоя.
Идентификатор 11 11-битное поле данных 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 желаемый узел.
IDE 1 Бит расширения идентификатора указывает, что передается стандартный идентификатор CAN (не расширенный).
R0 1 Зарезервировано для использования в будущем.
DLC 4 Код длины данных содержит количество байтов в передаче.
Данные 0–64 Фактические передаваемые данные.
CRC 16 16-битный (15 бит плюс разделитель) циклический избыточный контроль (CRC) содержит контрольную сумму (количество переданных битов) данных предыдущего приложения для обнаружения ошибок передачи.
ACK 2 Когда узел успешно получает сообщение, он подтверждает его, перезаписывая этот бит, перезаписывая этот бит доминирующим битом.С другой стороны, если узел обнаруживает ошибку в сообщении, он позволяет этому биту оставаться рецессивным и игнорирует сообщение. Слот ACK и разделитель ACK имеют длину один бит.
EOF 7 Конец кадра — это 7-битное поле, которое обозначает конец каждого кадра (сообщения) CAN.
IFS 3+ Межкадровое пространство (IFS) — это время, необходимое контроллеру для перемещения кадра (сообщения) в позицию в буферной области. Обратите внимание, что IFS содержит минимум три последовательных рецессивных (1) бита.После прохождения трех рецессивных битов, когда обнаруживается доминирующий бит, он становится битом SOF следующего кадра.

Если присмотреться, битовые поля 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 иметь длину 11 бит (стандартный CAN, 2048 различных идентификаторов сообщений) или 29 бит (расширенный CAN, 537 миллионов различных идентификаторов сообщений). Бит запроса удаленной передачи является доминирующим и указывает, что данные передаются.

В большинстве систем логическая 1 представляет высокий уровень, а логический 0 — низкий. Но на CAN-шине все наоборот. Поэтому трансиверы CAN обычно используют подтяжку на входах драйвера и выходах приемника, так что устройства по умолчанию перешли в рецессивное состояние шины.

Варианты CAN-шины

Стандарт ISO 11898 определяет несколько версий CAN. В автомобильной промышленности преобладают следующие типы CAN:

Низкая скорость CAN

Используется для отказоустойчивых систем, не требующих высокой частоты обновления. Максимальная скорость передачи данных составляет 125 кбит / с, но, таким образом, проводка более экономична, чем высокоскоростной CAN. В автомобильных приложениях низкоскоростная CAN используется для диагностики, управления и отображения приборной панели, стеклоподъемников и т. Д.

Высокая скорость CAN

Используется для связи между критически важными подсистемами, которым требуется высокая частота обновления и высокая точность данных (например, антиблокировочная тормозная система, электронный контроль устойчивости, подушки безопасности, блоки управления двигателем и т. Д.). Скорость передачи данных высокоскоростной CAN колеблется от 1 кбит до 1 Мбит в секунду.

Высокоскоростной CAN быстрее, чем низкоскоростной, но требования к пропускной способности новых автомобильных приложений растут с каждым годом, поэтому 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)

Последняя версия CAN обеспечивает гибкую скорость передачи данных, большее количество данных в сообщении и гораздо более высокую 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 резко увеличена с 1 Мбит / с до 8 Мбит / с.

Формат кадра данных CAN FD

CAN FD также имеет обратную совместимость и поддерживает CAN 2.0, а также специальные протоколы, такие как SAE J1939, где CAN out 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 — важный шаг вперед, поскольку он позволяет ЭБУ динамически изменять скорость передачи и выбирать больший или меньший размер сообщений в зависимости от требований реального времени. Сейчас он встречается в высокопроизводительных транспортных средствах, но по мере роста производительности ECU и снижения затрат на оборудование CAN FD, появление CAN FD практически во всех транспортных средствах — лишь вопрос времени.

Многие продукты Dewesoft имеют встроенные интерфейсы низко- и высокоскоростной шины CAN, включая SIRIUS (и инструменты 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. Дополнительные интерфейсы CAN-шины могут быть добавлены к любой системе Dewesoft с использованием имеющихся интерфейсов с 1, 2, 4 и даже 8 портами.

Интерфейсы шины CAN доступны почти в каждой системе Dewesoft DAQ

Если требуется CAN FD, KRYPTONi-1xCAN-FD представляет собой однопортовое устройство CAN FD, которое использует 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 CAN out используется только для чтения. KRYPTONi-1xCAN-FD использует гальванически изолированные линии связи и изолированное питание датчика +5 В и +12 В. Предел мощности питания датчика составляет 1,4 Вт.

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

Этот очень маленький модуль CAN FD может быть добавлен к любому прибору Dewesoft DAQ, имеющему порт EtherCAT, который включает всю линейку SIRIUS и, конечно же, саму линию KRYPTON.

Дополнительные стандарты и протоколы CAN

Зачем нужны дополнительные стандарты и протоколы «поверх» CAN? Это просто потому, что, хотя CAN — элегантный и надежный протокол, на самом деле это все. 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 в CAN или поверх нее, обеспечивая дополнительные функции. К наиболее известным из них относятся:

SAE J1939 на CAN

Протокол SAE J1939 был первоначально разработан для использования на тяжелых грузовиках и тягачах с прицепами 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 намеренно введены 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 программе DewesoftX. Обратите внимание на флажок J1939 в левом верхнем углу.

Программное обеспечение

DewesoftX позволяет инженеру выбрать декодирование J1939 с помощью флажка 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 назначения, а скорость передачи ограничена 250 или 500 кбит / с, в зависимости от используемой стандартной версии J1939.J1939 — это выбор на стандартном экране настройки Dewesoft X CAN — никакого дополнительного оборудования или программного обеспечения не требуется.

OBD II (он же «OBD 2»)

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

Разъем OBD II на автомобиле

Приборы сканирования

могут считывать DTC (диагностические коды неисправностей), сообщаемые автомобилем. Интерфейс OBD II необходим для передачи десятков каналов данных в реальном времени, таких как обороты, скорость автомобиля, температура охлаждающей жидкости и т. Д. Интерфейсы CAN Dewesoft 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 (слева), подключенный к разъему интерфейса CAN Dewesoft (справа)

Только часть экрана настройки ODB II в программе DewesoftX

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

XCP / CCP на CAN и Ethernet

Универсальный протокол измерения и калибровки (XCP) был разработан для подключения ЭБУ к системам калибровки. Слово «универсальный» в его названии указывает на то, что он может работать поверх CAN-шины, CAN FD, FlexRay, Ethernet и других. Он является преемником оригинального протокола калибровки CAN (CCP), разработанного в 1990-х годах.

Dewesoft поддерживает протоколы XCP / CCP через плагины XCP / CCP Master и XCP / CCP Slave, которые работают в программном обеспечении DewesoftX DAQ.Можно использовать стандартное оборудование интерфейса Dewesoft CAN (и Ethernet).

Видео презентации Dewesoft XCP

В дополнение к этим подключаемым модулям XCP Slave и Master, системы сбора данных SIRIUS XHS и IOLITE LX от Dewesoft могут изначально передавать данные через XCP в Ethernet без необходимости в дополнительном программном обеспечении. Пожалуйста, посмотрите это короткое вводное видео для получения дополнительной информации о системах сбора данных Dewesoft XCP и регистраторах данных XCP:

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 легкого взаимодействия между устройствами в системах управления движением. Связь между устройствами реализована на высоком уровне, также поддерживается конфигурация устройства. Он широко используется в приложениях для 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 для продвижения имиджа технологии CAN.

CANopen предоставляет несколько дополнительных концепций, в том числе:

Три основные коммуникационные модели

  • Master / Slave — где один узел является «мастером», а все остальные — подчиненными.
  • Клиент / Сервер — несколько похож на главный / подчиненный, за исключением того, что узлы являются серверами данных по запросу к клиентскому узлу.
  • Производитель / Потребитель — где определенные 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

  • CiA 401 Модули ввода / вывода
  • CiA 402 — управление движением для независимости от производителя

Словарь объектов

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

Состояния устройства

Главный узел может изменять или сбрасывать состояние устройств в сети.

Электронные листы данных (ЭЦП)

EDS — это стандартный формат файла для записей OD, позволяющий, например, сервисные инструменты для обновления устройств

Связи между концепциями и возможностями CANopen

Помимо CAN и работающих на ней протоколов, описанных в предыдущих разделах, существуют и 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.

В современных автомобилях используется несколько автобусов
Image © 2020 Renesas Electronics Corporation

MOST (Транспорт для медиа-ориентированных систем)

Все ожидают, что их новая машина будет иметь лучшую и более функциональную развлекательную систему, чем их предыдущая машина. Старомодное радио AM / FM, которое было стандартом более 50 лет, было преобразовано, чтобы принимать съемные носители, от старых времен кассет и 8-трековых 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 — транспорт мультимедийных систем
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 Cooperformance. 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 автомобильных марках по всему миру. К кольцевой сети MOST можно подключить до 64 устройств, что позволяет легко подключать и отключать устройства. Возможны и другие топологии, в том числе 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 втрое увеличивает пропускную способность MOST50 и добавляет физический уровень, позволяющий добавить Ethernet.

MOST сталкивается с растущей конкуренцией со стороны автомобильного Ethernet, что обсуждается ниже.

Автомобильный Ethernet

Новые технологии, такие как помощь водителю и даже функции автономного вождения / автономного транспортного средства, требуют все более высокой пропускной способности для работы. Эта потребность в скорости в сочетании с низкой стоимостью оборудования Ethernet стала важным фактором в продвижении автомобильного Ethernet среди автопроизводителей.Другие мотивы для автомобильного Ethernet включают скорость передачи, необходимую для LIDAR и других датчиков, необработанные данные камеры, данные GPS, данные карты и плоские дисплеи с более высоким и высоким разрешением.

Автомобильный Ethernet
Изображение © 2017 OPEN Alliance SIG

Но в отличие от наших комфортных домашних и офисных помещений, автомобиль подвержен гораздо более широкому диапазону температур, ударов и постоянных вибраций. Кроме того, существуют EMI и RFI, которые необходимо заблокировать, чтобы не создавать помех для критически важных данных, особенно тех, которые связаны с помощью водителю и предотвращением столкновений.

Термин «автомобильный Ethernet» не относится к конкретному стандарту как таковому. Он включает любую сеть на базе 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 в сервисном режиме и не двигался.Почему? Из-за его восприимчивости к EMI (электромагнитным помехам) и RFI (радиочастотным помехам), отсутствию присущей детерминированной временной синхронизации и подверженности выходу из строя разъема из-за вибрации. Например, стандартные разъемы CAT5 не могут выжить в автомобилях при нормальном использовании.

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

Топология автомобильного Ethernet BroadR-Reach. Микросхемы PHY
Broadcom одновременно отправляют и получают данные в двух направлениях

BroadR-Reach был принят некоторыми автопроизводителями для использования в информационно-развлекательных системах, системах помощи водителю, бортовой диагностике и даже в приложениях 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 (Audio Video Bridging) — это стандарт IEEE AVB1.0. Он приближается к использованию 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 через стандартный Ethernet.Не протокол как таковой, 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 временной синхронизации, планировании и формировании пакетов, которые необходимы для приложений самоуправляемых транспортных средств. Поскольку TSN полностью посвящен «времени», протоколы точного времени (PTP) IEEE 802.1AS и IEEE 802.1ASRev были выбраны для обеспечения общей концепции времени на всех устройствах.

По данным Gartner, в 2017 году в потребительских транспортных средствах было установлено в общей сложности 19,3 миллиона портов Ethernet. К 2020 году эта цифра увеличится до 122,8 миллиона, а к 2023 году эта цифра, по прогнозам, удвоится.

ОТПРАВЛЕН SAE-J2716

SENT SAE-J2716 (односторонняя полубайтовая передача) был разработан как недорогая альтернатива протоколу CAN или LIN. Это односторонний протокол передачи, который позволяет датчикам отправлять свои данные в ЭБУ.

Данные кодируются с использованием импульсной кодовой модуляции (ИКМ) и передаются по одному проводу.Всего имеется три провода: сигнальный, заземляющий и силовой. Данные кодируются 4-битными «полубайтами».

Типичное сообщение SENT — 32 бита (8 полубайтов), состоит из:

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

Кадр сообщения SAE-J2716

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

Благодаря модуляции данных, SENT идеально подходит для использования в среде с электрическими помехами.

Системы Dewesoft поддерживают данные SENT SAE-J2716, используя каналы счетчиков для считывания сигнала SENT, передаваемого датчиком. Два быстрых канала и любое количество медленных каналов, которые могут быть обнаружены автоматически. Инженеры могут декодировать сигналы SENT от нескольких датчиков одновременно, когда каждый датчик использует свой счетчик, путем добавления нескольких окон модулей. 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 до 17458-5.

FlexRAY передает данные по одному или двум неэкранированным кабелям витой пары. Он работает со скоростью 10 Мбит / с и поддерживает одно- или двухпроводные конфигурации. Поддерживаются шинные, звездообразные и гибридные сетевые топологии со скоростью до 10 Мбит / с. Дифференциальная сигнализация снижает уровень шума без необходимости использования экранированных кабелей, что увеличивает стоимость и вес.

Как и в случае с CAN, только один узел может писать в шину FlexRAY одновременно.CAN использует бит арбитража, чтобы определить, какие данные получают приоритет и которым разрешено продолжить. FlexRAY, с другой стороны, использует метод множественного доступа с временным разделением (TDMA), при котором каждый узел с синхронизацией по времени 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 многоточечной топологии, совместно используемой LIN и CAN, однако его также можно настроить в топологии «звезда».Топология «звезда» имеет то преимущество, что не позволяет неисправности проводки затронуть более одного узла. FlexRAY также может быть реализован в смешанной топологии, как показано ниже.

Топологии сети: слева: многоточечная, по центру: звезда, справа: смешанная

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

Однако, когда используются двойные пары параллельных линий данных, это обеспечивает избыточность: когда линия повреждена, вторая линия может занять ее.Это важно для критически важных приложений, таких как рулевое управление и торможение. В некритичных приложениях FlexRAY обычно используется одна витая пара.

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

Шина LIN — локальная межсоединительная сеть

Шина

LIN — недорогая альтернатива CAN-шине. Это очень просто, но обязательно ограничено одним главным и 15 подчиненными узлами.LIN — это последовательная однонаправленная система обмена сообщениями, в которой ведомые устройства прослушивают адресованные им идентификаторы сообщений.

Из-за 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.

Регулируемые элементы управления автокреслом в Mercedes-Benz
Изображение предоставлено Pixabay

LIN — это однопроводная сеть, определенная стандартом ISO 9141. Она используется для приложений с низкой пропускной способностью, таких как электрические окна, освещение, дверные замки, системы ввода карточек-ключей, электрические зеркала, сиденья с электроприводом и т. Д.

Плагин шины LIN для DewesoftX позволяет инженерам подключаться и прослушивать обмен данными в нескольких сетях LIN. Используя оборудование LIN BUS марки Vector, он имитирует подчиненные устройства, работающие только для прослушивания, которые прослушивают всю передачу данных по шине. Декодирование может быть выполнено 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 автобусами других транспортных средств

LIN МОЖЕТ CAN FD FlexRay МОСТ Ethernet
Скорость 10-20 кбит / с 1 Мбит / с 8 Мбит / с 10 Мбит / с150 Мбит / с (общая) 100 Мбит / с (на узел)
Размер данных 8 B 64 B 254 B 370 B 1500 B
Кабели Однопроводной UTP * UTP UTP UTP или оптоволоконный UT
Топология Автобус Автобус Автобус / пассивная звезда Автобус / Звезда / Смешанный Кольцо Звезда / Дерево / Кольцо
Где используется Датчики, исполнительные механизмы (фары, зеркала и т. Д.) Магистраль, Кузов, Шасси, Трансмиссия Кузов, трансмиссия, распределенное управление, шасси Высокопроизводительная трансмиссия, Магистраль, Электропроводка, Шасси Информационно-развлекательные системы Диагностика, программирование ЭБУ, информация и развлечения
Обнаружение ошибок 8-битный CRC 15-битный CRC 17 или 21 бит CRC 24-битный CRC CRC 32-битный CRC
Резервирование НЕТ НЕТ НЕТ Есть Есть НЕТ
Детерминизм НЕТ НЕТ НЕТ Есть Есть Не присуще
Стоимость $ $$ $$$ $$$ $$ $$

Сравнение автомобильных автобусов на высоком уровне

Примечания: * UTP = неэкранированная витая пара

Как и в случае любой сетевой и интероперабельной системы, при выборе автомобильной шины лучше всего руководствоваться требованиями приложения с учетом затрат и прогнозируемых требований и тенденций отрасли.Ясно, что автопроизводители не хотят внедрять старые автобусы в новые конструкции, когда есть лучшие автобусы по эквивалентной или более высокой стоимости развертывания.

Dewesoft CAN Bus DAQ системы

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

Модуль Dewesoft SIRIUS DAQ, записывающий аналоговые, цифровые данные и данные транспортного средства по шине CAN

Все интерфейсы CAN Dewesoft гальванически изолированы, что защищает прибор и подключенные устройства от контуров заземления и других электрических помех.Все CAN-интерфейсы Dewesoft используют высокоскоростной стандарт CAN 2.0b. Dewesoft также предлагает устройство CAN FD.

Все интерфейсы CAN Dewesoft могут как читать, так и писать сообщения CAN, что позволяет инженерам передавать сообщения на шину для запроса данных от устройств CAN в сети и т. Д.

Все интерфейсы CAN Dewesoft можно настроить за 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, соответствующими инженерными единицами и т. Д.

Главный экран настройки DewesoftX CAN

При нажатии кнопки «Настройка» справа от любого ряда сообщений открывается экран настройки канала CAN, показанный ниже:

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

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

Возможности программного обеспечения DewesoftX CAN

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

Интерфейсы CAN-шины Dewesoft

Компания Dewesoft была среди первых производителей систем сбора данных, которые полностью реализовали интерфейсы шины CAN со своей системой сбора аналоговых данных.Почти каждая система Dewesoft DAQ имеет по крайней мере один встроенный интерфейс CAN-шины в стандартной комплектации, а дополнительный выделенный CAN-интерфейс может быть добавлен внутренне, внешне или и тем, и другим, при сохранении идеальной синхронизации.

Многоканальные интерфейсы CAN и CAN FD Dewesoft

Еще в 2008 году была представлена ​​оригинальная модель DEWE-43 с двумя интерфейсами высокоскоростной шины CAN в качестве стандартной функции. Очень важно знать, что данные CAN, поступающие в эти порты, полностью аппаратно синхронизируются с аналоговыми данными, а также с данными счетчика / цифрового входа.Интерфейс CAN Dewesoft также гальванически изолирован, что защищает прибор и саму шину от контуров заземления и других электрических проблем.

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

Менее чем через год после своего появления DEWE-43 был удостоен награды NASA TECH BRIEFS Reader’s Choice Product of the Year за инновации, сочетающие в себе огромную мощность и возможности сбора данных в невероятно компактном приборе.

Сегодня Dewesoft предлагает поддержку нескольких стандартных автомобильных интерфейсов для анализа и проверки данных автомобильной шины. Данные могут быть захвачены 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 Dewesoft DAQ имеет по крайней мере один встроенный порт CAN в стандартной комплектации, и все системы могут быть оснащены CAN, если он не является стандартным, согласно этой таблице:

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

Внешние синхронизируемые интерфейсы CAN

В дополнение к портам CAN, встроенным почти в каждую систему сбора данных Dewesoft, доступны отдельные синхронизируемые интерфейсы CAN с 2, 4 и 8 портами. Они подключаются либо к компьютеру под управлением Windows, на котором установлено программное обеспечение Dewesoft X, либо к системе Dewesoft DAQ через USB и кабель синхронизации.

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

Модуль KRYPTONi-1xCAN-FD

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

Размер модуля KRYPTONi 1xCAN-FD составляет всего 62 x 56 x 29 мм (2,44 x 2,20 x 1,14 дюйма)

KRYPTONi-1xCAN-FD имеет гальванически изолированные линии связи и изолированное питание датчика +5 В и +12 В. Предел мощности питания датчика равен 1.4 Вт.

Поскольку этот модуль является членом отмеченной наградами линейки 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 защищен от пыли и жидкостей согласно IP67.

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

Больше чтения:

Краткое введение в сеть контроллеров

Controller Area Network (CAN) — это технология последовательной сети, которая изначально была разработана для автомобильной промышленности, особенно для европейских автомобилей, но также стала популярной шиной в промышленной автоматизации, а также в других приложениях.Шина CAN в основном используется во встроенных системах и, как следует из названия, представляет собой сетевую технологию, которая обеспечивает быструю связь между микроконтроллерами в соответствии с требованиями реального времени, устраняя необходимость в гораздо более дорогой и сложной технологии двухпортовой ОЗУ. .

Введение

CAN — это двухпроводная, полудуплексная, высокоскоростная сетевая система, которая намного превосходит традиционные последовательные технологии, такие как RS232, в отношении функциональности и надежности, но при этом реализации CAN более рентабельны.

В то время как, например, TCP / IP предназначен для передачи больших объемов данных, CAN разработан для требований реального времени и со скоростью передачи 1 Мбит / с может легко превзойти соединение TCP / IP 100 Мбит / с, когда оно обеспечивает быстрое реагирование, своевременное обнаружение ошибок, быстрое исправление ошибок и исправление ошибок.

Сети

CAN могут использоваться как встроенная система связи для микроконтроллеров, а также как открытая система связи для интеллектуальных устройств. Некоторые пользователи, например, в области медицинской техники, выбрали CAN, потому что они должны соответствовать особенно строгим требованиям безопасности.

Аналогичные требования должны были быть рассмотрены производителями другого оборудования с очень высокими требованиями к безопасности или надежности (например, роботы, лифты и транспортные системы).

Самое большое преимущество Controller Area Network заключается в уменьшенном количестве проводов в сочетании с оригинальной системой предотвращения конфликтов сообщений (что означает, что данные не будут потеряны во время передачи сообщений).

Без CAN — С CAN

Ниже приведен краткий обзор технических характеристик CAN.

Сеть контроллеров

  • Последовательная сетевая технология для встроенных решений.
  • Требуется только два провода с именами CAN_H и CAN_L.
  • Работает со скоростью передачи данных до 1 Мегабит в секунду.
  • Поддерживает максимум 8 байтов на кадр сообщения.
  • Не поддерживает идентификаторы узлов, только идентификаторы сообщений. Одно приложение может поддерживать несколько идентификаторов сообщений.
  • Поддерживает приоритет сообщения, т. Е. Чем ниже идентификатор сообщения, тем выше его приоритет.
  • Поддерживает две длины идентификатора сообщения: 11-битный (стандартный) и 29-битный (расширенный).
  • Не вызывает коллизий сообщений (поскольку они могут возникать при использовании других последовательных технологий).
  • Не требователен к кабелям. Достаточно витой пары.

Аппаратное обеспечение интерфейса CAN

Большое разнообразие микропроцессорных чипов, таких как процессор ARM Cortex-M3, обеспечивает такие интерфейсы, как Ethernet, цифровой ввод-вывод, аналоговый ввод-вывод, USB, UARTS и, что не менее важно, сеть контроллеров.Однако это не означает, что вы можете использовать чип «как есть» и подключать его к сети, датчикам и т. Д. Для всех этих интерфейсов требуется какой-то «драйвер оборудования». В случае использования последовательных технологий, таких как RS232 или CAN, вам понадобится соответствующий трансивер.

В конкретном случае контроллера шины CAN нам нужен драйвер линии (трансивер) для преобразования сигнала TTL контроллера в фактический уровень CAN, который представляет собой дифференциальное напряжение. Использование дифференциального напряжения способствует высокой надежности CAN.

На следующем изображении сравниваются оба сигнала, TTL и дифференциальное напряжение:

Фактический статус сигнала, рецессивный или доминантный, основан на разности напряжений между CAN_H и CAN_L (2 В во время доминирующего битового времени; 0 В во время рецессивного битового времени).

Протоколы более высокого уровня на основе CAN

Несмотря на то, что CAN чрезвычайно эффективен в автомобилях и небольших встроенных приложениях, сама по себе CAN не подходит для проектов, требующих минимум сетевого управления и сообщений с более чем восемью байтами данных.

Как следствие, протоколы более высокого уровня (дополнительное программное обеспечение поверх физического уровня CAN), такие как CANopen для промышленной автоматизации и SAE J1939 для внедорожников, были разработаны для обеспечения улучшенной сетевой технологии, которая поддерживает сообщения неограниченной длины и позволяет управление сетью, которое включает использование идентификаторов узлов (CAN поддерживает только идентификаторы сообщений, когда один узел может управлять несколькими идентификаторами сообщений).

По иронии судьбы, однако, вполне можно предвидеть, что базовая технология CAN будет преобладать над протоколами более высокого уровня для индустрии автоматизации, такими как CANopen и DeviceNet, особенно из-за ее постоянного использования в автомобилях.В наши дни CANopen и DeviceNet являются «мертвыми» протоколами, когда дело касается новых разработок. Единственным исключением является SAE J1939, который тесно связан с технологией дизельных двигателей и снова включает автомобили.

CANopen

  • Подходит для встраиваемых промышленных приложений
  • Первоначально был разработан для управления движением
  • Был разработан и поддерживается группой пользователей CAN-in-Automation

Как и CAN, за стандарт CANopen отвечает CiA (CAN-in-Automation).Для получения дополнительной информации посетите их веб-сайт http://www.can-cia.org.

Примечание: я лично считаю CANopen довольно сложным и чрезвычайно раздутым протоколом с удручающе низкой пропускной способностью. Добавьте к этому, что CANopen быстро теряет свою привлекательность для индустрии автоматизации из-за появления более мощных протоколов Industrial Ethernet, и теперь есть две причины, по которым я никогда не пытался написать стек CANopen.

SAE J1939

  • Определяет связь для автомобильных сетей (грузовики, автобусы, сельскохозяйственная техника и т. Д.).)
  • Стандарт, разработанный Обществом автомобильных инженеров (SAE).

Сборник стандартов SAE J1939 можно найти исключительно в Интернете по адресу http://www.sae.org.

Подкомитет Общества автомобильных инженеров (SAE) по управлению грузовыми автомобилями и автобусами и коммуникациям разработал семейство стандартов, касающихся конструкции и использования устройств, передающих электронные сигналы и управляющую информацию между компонентами транспортных средств. SAE J1939 и сопутствующие документы быстро стали общепринятым отраслевым стандартом и предпочтительной сетью контроллеров (CAN) для внедорожных машин в таких приложениях, как строительство, погрузочно-разгрузочные работы и лесозаготовительные машины.

Производные SAE J1939 включают:

  • NMEA 2000 для морского применения
  • ISOBUS (ISO 11783) для сельского хозяйства
  • MilCAN для военного применения

Примечание. В моей книге «Программирование ЭБУ SAE J1939 и моделирование автомобильной шины с помощью Arduino» я представляю ARD1939, стек протоколов SAE J1939 для Arduino Uno и Mega 2560. Стек и связанные с ним примеры программ также будут работать на Arduino Due.

DeviceNet

  • Подходит для промышленного применения (автоматизация полов)
  • Был разработан Алленом Брэдли / Rockwell
  • Поддерживается Open DeviceNet Vendor Association (ODVA)

Спецификация DeviceNet, состоящая из двух томов: первый том — Common Industrial Protocol (CIP) и третий том — DeviceNet Adaptation of CIP, доступна только для членов ODVA (Open DeviceNet Vendor Association).

Для получения дополнительной информации посетите http://www.odva.org.


Подробное руководство по сети контроллеров Вилфрида Фосса представляет собой наиболее тщательно исследованную и наиболее полную работу по CAN, доступную на рынке. Controller Area Network (CAN) — это технология последовательной сети, которая изначально была разработана для автомобильной промышленности, особенно для европейских автомобилей, но также стала популярной шиной в промышленной автоматизации, а также в других приложениях. Шина CAN в основном используется во встроенных системах и, как следует из названия, представляет собой сетевую технологию, которая обеспечивает быструю связь между микроконтроллерами в соответствии с требованиями реального времени, устраняя необходимость в гораздо более дорогой и сложной технологии двухпортовой ОЗУ. .Эта книга предоставляет полную информацию обо всех функциях и аспектах CAN в сочетании с высоким уровнем удобочитаемости. => Подробнее …

Система шины CAN

: основы работы

Система шины CAN — это не то, о чем вы слышите ежедневно, но это одна из самых важных частей любого современного автомобиля. Проще говоря, этот электронный коммутатор — это то, что поддерживает связь всех систем вашего автомобиля друг с другом, чтобы ваш автомобиль или грузовик продолжали работать в отличном состоянии.

Как работает эта автомобильная магия? Прочтите основы работы с CAN-шиной.

Сеть, автомобильный стиль

Шина CAN не просто встречается в мире автомобилей — это фактически стандартная шина (сеть контроллеров), которую можно найти во множестве приложений. «Шина» — это термин, относящийся к любой системе связи, которая может перемещать данные между одним компонентом и другим. Шина CAN впервые появилась в 80-х годах, но только в начале 90-х в транспортных средствах появилось достаточно контроллеров, датчиков и микропроцессоров, чтобы потребовалась выделенная шина для обработки всего трафика данных.Переход на шину CAN также позволил автомобильным компаниям избавиться от значительного количества проводки от каждого автомобиля, поскольку система упростила методы электронного управления, которые использовались до этого момента.

Как это работает?

Система CAN-шины состоит из первичного контроллера, который контролирует все системы автомобиля из центрального пункта. Это упрощает отслеживание неисправностей, а затем диагностику конкретных проблем, вместо того, чтобы вручную опрашивать многочисленные субконтроллеры, распределенные по автомобилю или грузовику.Это также снижает количество точек отказа: благодаря единой линии передачи данных, обрабатывающей все коммуникации, нет необходимости беспокоиться о том, что несколько соединений могут выйти из строя и вызвать проблемы. Кроме того, конструкция позволяет основной системе продолжать работу даже в случае отказа подсистемы, что является уровнем избыточности, которого было труднее достичь при использовании дискретных контроллеров.

OBD-II

Внедрение CAN-шины позволило автомобильным компаниям продвинуться вперед с протоколами бортовой диагностики, известными как OBD-I и текущим стандартом OBD-II.OBD-II предлагает набор стандартизированных кодов проблем, которые могут быть легко интерпретированы механиками и даже владельцами при попытке диагностировать проблему. Порт данных, через который осуществляется доступ к кодам OBD-II, также служит точкой входа для обновлений программного обеспечения бортовых систем и компьютеров транспортного средства — что было бы невозможно, и для чего потребовалась бы фактическая физическая замена компьютерных микросхем до того, как наличие системы CAN-шины.

Ознакомьтесь со всеми продуктами для систем электрооборудования и зажигания , доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.