Can шина принцип работы

Принцип работы и диагностика CAN-шины в автомобиле

Принцип работы и диагностика CAN-шины в автомобиле - фотография 1 - изображение 1

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

Суть CAN-шины - фото 2 - изображение 2

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

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

Суть CAN-шины

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Неисправности - фотография 3 - изображение 3

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

Что такое CAN-шина - фотография 4 - изображение 4

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

На шине «Комфорт» все выглядит иначе:

Немного истории - фотография 5 - изображение 5

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

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

Принцип работы CAN-шины - фотография 6 - изображение 6

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

Виды CAN-шин - изображение 7 - изображение 7

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

Как передается информация - фотография 8 - изображение 8

Неисправности

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

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

Сфера влияния CAN-шины - фото 9 - изображение 9

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

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

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

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

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

Что такое CAN-шина

Сильные и слабые стороны CAN-шины - фотография 10 - изображение 10

Усложнение автомобильного электрооборудование привело к логичному решению – внедрению единой линии, к которой подсоединены электронные устройства. Но не все так просто, как кажется! Давайте подробнее разберемся, что такое CAN-шина.

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

Немного истории

За создание CAN-шины следует благодарить компанию Robert Bosch GmbH, которая в середине восьмидесятые предложила стандарт микроконтроллерной связи, таким образом упростив жизнь специалистам по автомобильной электронике, инженерам, занятым в промышленной автоматизации, и разработчикам во многих других областях. В настоящее время Controller Area Network является стандартом в автомобилестроение.

Проблемы с CAN-шиной и их устранение - фото 11 - изображение 11

Необходимость в появлении CAN-шины очевидна – по мере совершенствования и развития конструкции, усложнялись и бортовые сети автомобилей. Недра машин пронизывали сотни метров проводов и со временем инженеры пришли к логичному и оптимальному решению внедрить "магистраль", к которой будут подключены разные устройства, которые соединены параллельно.

Принцип работы CAN-шины

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

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

Виды CAN-шин

Существует три основных вида.

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

Что такое КАН-шина ? - изображение 12 - изображение 12

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

Как передается информация

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

Зачем нужна CAN-шина в автомобиле - фото 13 - изображение 13

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

Сфера влияния CAN-шины

Благодаря цифровой сети в современных автомобилях обеспечивается работоспособность разных агрегатов и систем. Вот некоторые из них: • Силовой агрегат (двигатель и коробка передач) • ABS (антиблокировочная система тормозов) • Подушки безопасности • Рулевой механизм • Датчики давления в колесах • Топливный насос высокого давления • Блоки парковочных датчиков и блокировки дверей • Блок управления стеклоочистителями • Мультимедийные модули

Сильные и слабые стороны CAN-шины

У данной системы, как и у любой другой, есть плюсы и минусы. Вот некоторые преимущества – скорость передачи сообщений и автоматическое распределение скорости трансляции, исходя из приоритетности узлов, простота канала обмена информацией, высокая совместимость с диагностическими устройствами и, соответственно, возможность быстрой диагностики. Кроме того, CAN-шина обеспечивает простоту установки противоугонной системы.

Что такое CAN шина в сигнализации автомобиля и принцип работы: установка и подключение своими руками, фото и видео, как сделать анализатор - фотография 14 - изображение 14

Что касается недостатков, то к ним можно отнести увеличение времени отклика при повышенной нагрузке на канал, что может встречаться у машин с многочисленными электронными устройствами. Кроме того, поломка одного из электронных управляющих блока может вывести из строя всю шину.

Проблемы с CAN-шиной и их устранение

Система для передачи данных, будучи включенной в сложную "анатомию" современных автомобилей задействована во многочисленных процессах, а, потому, ее неисправности хорошо заметны. О проблемах с CAN-шиной подскажут такие проявления как синхронно горящая индикация на панели приборов, скажем, Check Engine и ABS. Кроме того, отсутствие показания уровня топлива, "молчание" спидометра и тахометра.

Удостовериться в проблемах именно с CAN-шиной можно посредством диагностики. Если она подтвердила проблемы именно с сетью, то требуется следующая последовательность действий.

Найдите проводники витой пары, обычно имеющие черный и оранжево-коричневый цвет для высокого и низкого уровня соответственно. Включив зажигание, измерьте напряжение на проводниках – обычно это 4,5 В. Значения должны не находиться на нуле или превышать 11 Вольт. Затем выключите зажигание, снимите клемму с аккумулятора и повторите процедуру. Цифра на мультиметре стремится к нулю или к бесконечности? Значит, присутствует короткое зажигание или обрыв соответственно. Удостовериться, что проблема не вызвана неисправностью одного из управляющих блоков, вы можете, отключая их и отслеживая сопротивление в CAN-шине.

Что такое КАН-шина ?

Что такое CAN шина и принцип работы - изображение 15 - изображение 15

Пишет MariK174 в сообществе Лада Приора (Lada Priora Club).

Современный автомобиль, к сожалению или к счастью — решать Вам, уже не тот ящик на колесах, с полутора десятками проводов, в котором мог разобраться мало-мальски грамотный человек, и даже починить, если что-то сломалось…

Современный автомобиль — это уже компьютер на колесах, хотите ли Вы этого или нет… И даже если Вы и не подозреваете об этом, то только по причине того, что занимаются ремонтом Вашего автомобиля профессионалы. Именно они и должны выполнять все работы на Вашем авто. Соответственно и установку дополнительного оборудования лучше доверить специалистам.

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

И для чего она в автомобиле?

Сначала ответ на вопрос — для чего?:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разновидности и устройство - фото 16 - изображение 16

Рис. 1. Топология и формы сигналов CAN-шины

Каждый подключенный к CAN-шине блок имеет определенное входное сопротивление, в результате образуется общая нагрузка шины CAN. Общее сопротивление нагрузки зависит от числа подключенных к шине электронных блоков управления и исполнительных механизмов. Так, например, сопротивление блоков управления, подключенных к CAN-шине силового агрегата, в среднем составляет 68 Ом, а системы "Комфорт" и информационно-командной системы — от 2,0 до 3,5 кОм.Следует учесть, что при выключении питания происходит отключение нагрузочных сопротивлений модулей, подключенных к CAN-шине.

Преимущества сигнализации с CAN шиной - фото 17 - изображение 17

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

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

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

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

Недостатки сигнализации с CAN шиной - фотография 18 - изображение 18

Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса

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

В таблице представлены электронные блоки и элементы, относящиеся к CAN-шинам силового агрегата, системы "Комфорт" и информационно-командной системы. Приведенные в таблице элементы и блоки по своему составу могут отличаться в зависимости от марки автомобиля.Диагностика неисправностей CAN-шины производится с помощью специализированной диагностической аппаратуры (анализаторы CAN-шины) осциллографа (в том числе, со встроенным анализатором шины CHN) и цифрового мультиметра.

Как правило работы по проверке работы CAN-шины начинают с измерения сопротивления между проводами шины. Необходимо иметь в виду, что CAN-шины системы "Комфорт" и информационно-командной системы, в отличие от шины силового агрегата, постоянно находятся под напряжением, поэтому для их проверки следует отключить одну из клемм аккумуляторной батареи.Основные неисправности CAN-шины в основном связаны с замыканием/обрывом линий (или нагрузочных резисторов на них), снижением уровня сигналов на шине, нарушениями в логике ее работы. В последнем случае поиск дефекта может обеспечить только анализатор CAN-шины.

CAN-шины современного автомобиля

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

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

CAN шина силового агрегатаЭлектронный блок управления двигателя (Присутствует в автомобиле Приора)Электронный блок управления КППБлок управления подушками безопасности (Присутствует в автомобиле Приора)Электронный блок управления АБС (Присутствует в автомобиле Приора)Блок управления электроусилителя руля (Присутствует в автомобиле Приора)Блок управления ТНВДБлок управления системой отопления (Присутствует в автомобиле Приора)Блок управления штатной сигнализацией (Присутствует в автомобиле Приора)Центральный монтажный блокЭлектронный замок зажиганияДатчик угла поворота рулевого колесаCAN-шина системы "Комфорт"Комбинация приборов (Присутствует в автомобиле Приора)Электронные блоки дверей (Присутствует в автомобиле Приора)Электронный блок контроля парковочной системыБлок управления системы "Комфорт" (Присутствует в автомобиле Приора как блок электропакета)Блок управления стеклоочистителямиКонтроль давления в шинахCAN-шина информационно-командной системыКомбинация приборов (Присутствует в автомобиле Приора)Система звуковоспроизведенияИнформационная системаНавигационная система

Ссылка на статью

Привет. Тебе ответили на вопрос по датчику?

подскажите кто знает у меня приора 11года и всегда горит эта ошибка C001 Неисправность информационной CAN-шины

Приветствую! Может ты знаешь что за разъем www.drive.net/c/2253986/

Зачем нужна CAN-шина в автомобиле

Как установить и подключить сигнализацию к CAN шине? - изображение 19 - изображение 19

Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Источник https://autoburum.com/blog/916-zachem-nuzhna-can-shina-v-avt.... Для тех, кому интересна автоэлектрика, рекомендую почитать блог автора https://autoburum.com/user/stas90/blog/

В современном автомобиле большинство систем управления автоматизировано. Каждая система контроля, как то, двигателем, ABS, коробкой переключения передач, кузова представляет, по сути, отдельный микрокомпьютер с микропроцессорным управлением. Для организации взаимодействия отдельных систем, обмена информации в автомобиле имеется специальная сеть, которая называется CAN-шиной.

История разработки

Концерн BOSCH еще в конце 70-х годов прошлого века, производя унификацию процессов автоматизации, предложил концепцию обмена информации посредством «витой пары». Она представляла два свитых проводника, по которым передавалась информация между вычислительными системами в кодированном виде. Эта концепция оказалась настолько удачной, что ее до сих пор используют в промышленных устройствах контроля, системах «умный дом» и других областях.

В машиностроении стандарт CAN предполагает шину, которая организуется при помощи пары свитых изолированных проводников. По симметричным каналам следуют сигналы противоположной полярности, что значительно увеличивает помехозащищенность. Данный стандарт имеет сертификацию ISO 11898. Один пакет информации имеет 11 или 29-битную длину.

В принципе, организация связи по CAN-каналу может быть перестроена на оптоволоконный или радиоканал. Со временем, особенно после широкого распространения беспилотных автомобилей, CAN-шина может объединить целый транспортный комплекс, организовать управление по мобильному каналу. Тогда с одного места оператора можно контролировать техническое состояние и движение всего автопарка самомобилей.

Принцип работы

Непосредственно CAN-шина большинства автомобилей не представляет ничего сверхсложного. На физическом уровне это два сплетенных проводника разного цвета, по которым распространяются сигналы различных уровней (H и L). За формирование сигналов отвечает CAN-контроллер. В большинстве автомобилей устанавливается CAN-трансивер (приемопередатчик), который отвечает за:усиление уровней;увеличение скорости приемопередачи;обеспечение защиты от помех;защиты CAN-контроллеров на случай замыкания электропроводки.

В автомобилях применяют два типа трансмиттеров: Fault Toleran и High Speed. Первый тип имеет относительно невысокую скорость (120 кб/сек), но за счет потерь скорости увеличена надежность связи – он толерантен к сбоям. Второй тип имеет скорость до 1 мегабита/секунду, но меньшую помехозащищенность.

Схемы CAN-шины

Обобщенно схема подключения:

Неисправности CAN шины - изображение 20 - изображение 20

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

Каждый автомобиль реагирует на неисправность CAN-шины по-разному. Обычно автомобиль входит в аварийный режим, на нем еще можно ехать. Но и в этом случае автоматическая коробка передач также входит в аварийный режим (например, работает только до 2-й передачи). Большинство индикаторных лампочек на приборной панели начинает сигнализировать о неисправности. Хуже всего, если произойдет блокировка двигателя иммобилайзером. Тогда без услуг эвакуатора не обойтись.

В некоторых авто для улучшения связи по КАН-каналу применяют дополнительный блок интерфейса.

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины» - фото 21 - изображение 21

В случае его отказа проблемы по шине неизбежны.

Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код. Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине. Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.

Лекция 12. Шина CAN-bus - фото 22 - изображение 22

Режимы обмена информации шины:зажигание ВКЛ — активный;зажигание ВЫКЛ – «спящий»;пробуждение и засыпание.

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

Кан-шина подключена к диагностическому разъему автомобиля. Этот факт может существенно помочь при проведении ремонтных работ, связанных с CAN-шиной. Во-первых, можно посмотреть и отследить цвет проводников шины. Во-вторых, легко проверить напряжения на шине, посмотреть сигнал на осциллографе.

CAN-шина в современных автомобилях. Что такое CAN шина? - изображение 23 - изображение 23

Преимущества и недостатки

Основной недостаток CAN-шины: трудность поиска конкретного места обрыва или нарушения связи. Дело в том, что при неисправности шины автомобиль, как правило, перестает диагностироваться или диагностируется частично. Обрыв линии связи, особенно в случаях ремонта, связанных с ДТП, приходится обнаруживать «на ощупь».

Несомненно, CAN-шина в современном автомобиле не роскошь, а необходимое устройство. Одно время некоторые производители пошли по пути объединения всех блоков управления автомобиля в единый «суперблок». В такой блок поступала информация со всех датчиков и систем авто, он производил управление всеми устройствами – от форсунок до лампочек подсветки номера. В этом случае взаимосвязь отдельных блоков управления не нужна (их просто нет), потребность в CAN-шине отпадала. Попытка внедрить такие авто в серию показала ненадежность таких суперблоков. Возможно, со временем к такой модели еще вернутся.

Преимущества CAN-шины:оперативность;простота канала передачи информации;совместимость с диагностическими устройствами;упрощение схемы подключения автосигнализаций с контролем по CAN-шине.

Признаки неисправности CAN-шины

Основные признаки неисправности шины:одновременная внезапная индикация нескольких лампочек на приборной панели (ABS, «CHECK ENGINE» др.);пропадание показателей скорости, уровня топлива и других указателей на приборном щитке;значок «восклицательный знак».В первую очередь следует выполнить компьютерную диагностику всех систем автомобиля. Если она показывает на отказ шины, необходимо выполнить следующие работы:1. Найти CAN-шину. Проще посмотреть цвета проводников на диагностическом разъеме (6 и 14 соответственно Н и L).2. Измерить напряжение на L и H выводе мультиметром (обычно близко к 4-м Вольтам).3. С помощью осциллографа посмотреть форму сигнала на шине при включенном зажигании.4. Если сигнал отсутствует или соответствует напряжению бортовой сети, необходимо искать обрыв или к КЗ.5. Возможно, шину «коротит» один из блоков (часто ABS). В этом случае можно попробовать последовательно снимать разъемы с блоков

Проблемы с CAN-соединением считаются сложным случаем, особенно если она обустроена по последовательной схеме. Для их решения лучше обратиться к автоэлектрикам.

Только теперь приходиться отключать этот разъем, что им не воспользовались злоумышленникиЕсли хотите защиту то надо сменить полярность в разъеме. Тогда никто не подключится, а диагностический прибор сможет сдохнуть

Что такое CAN шина в сигнализации автомобиля и принцип работы: установка и подключение своими руками, фото и видео, как сделать анализатор

Общая характеристика - фото 24 - изображение 24

CAN шина является одним из устройств, обеспечивающих возможность более упрощенной установки противоугонной системы в автомобиле. Зная особенности монтажа КАН модуля, произвести его можно самостоятельно.

[ Скрыть]

Что такое CAN шина и принцип работы

Автомобильный электронный КАН модуль представляет собой сеть контроллеров, предназначенных для объединения всех управляющих блоков машины в одну сеть. Основная особенность заключается в том, что объединение элементов происходит с использованием одного проводника. Сам цифровой интерфейс на авто включает в себя пару кабелей, именуемых CAN. Информация, которая поступает по каналам от одного блока к другому, передается в зашифрованном виде.

Где находится устройство

Место установки CAN шины зависит от конкретной модели автомобиля, этот момент надо уточнять в сервисном руководстве к машине. Он может располагаться в моторном отсеке или в салоне, под панелью приборов. Подробно на фото показаны примеры расположения КАН интерфейсов.

Разновидности и маркировка - фото 25 - изображение 25

Кан модуль в одном из жгутов со штатной проводкой

Передача сигналов - фотография 26 - изображение 26

Расположение шины в багажном отсеке

Разновидности функций шин - изображение 27 - изображение 27

Шина КАН под приборной панелью автомобиляОбычно блок управления сигнализацией ставится под контрольным щитком либо за «приборкой» в салоне машины.

Функции

Функции, выполняющиеся интерфейсом КАН:

  • возможность подключать к электросети транспортного средства и настраивать любые устройства, в том числе автосигнализации;
  • более упрощенный алгоритм подключения и работы дополнительного оборудования и систем, установленных в автомобиле;
  • возможность одновременной передачи и получения цифровой информации и ее анализа от различных источников;
  • снижение величины воздействия внешних помех на работу основных и дополнительных систем;
  • более быстрое подключение функции автозапуска противоугонной системы;
  • ускорение процесса передачи данных к конкретным устройствам и механизмам машины.

Режимы

Цифровая система может функционировать в нескольких режимах:

  1. Автономный или фоновый. При его активации все системы выключены, но на КАН интерфейс подается питание. Значение напряжения достаточно низкое, поэтому такой режим работы не позволит разрядить АКБ.
  2. Режим пуска. Он работает, когда водитель устанавливает ключ в замок и прокручивает его в положение зажигания либо кликает по кнопке Старт/Стоп. Производится включение функции стабилизации питания. Напряжение начинает поступать на датчики и регуляторы.
  3. Активный режим функционирования. При его включении обмен информации начинает происходить между всеми датчиками и регуляторами. Когда активирован активный режим, значение потребления энергии может возрасти до 85 мА.
  4. Режим отключения либо засыпания. При остановке мотора все датчики и системы, подключенные к интерфейсу КАН, перестают работать. Производится их отключение от электросети машины.

Характеристики

Отдельно следует сказать об основных характеристиках скорости работы интерфейса:

  • общая величина скорости передачи данных с информацией составляет 1 мб/с;
  • при отправке информации между микропроцессорными устройствами этот показатель составит 500 кб/с;
  • скорость получения данных к автомобильной системе «Комфорт» составляет 100 кб/с.

Разновидности и устройство

По устройству КАН шина представляет собой разъем, к которому могут подключаться блоки:

  • сигналки (с функцией автоматического запуска либо без нее);
  • управления силовым агрегатом;
  • работой антиблокировочной системы;
  • подушек безопасности;
  • управления автоматической трансмиссией;
  • панели приборов и т. д.

По типу использующихся идентификаторов КАН модули разделяются на два класса:

  1. CAN2, 0A. Это маркировка интерфейсов, поддерживающих одиннадцатибитный формат обмена информацией. Данный класс устройств не позволяет определить ошибки на сигналы от 29-битных модулей.
  2. CAN2, 0B. Таким образом маркируются устройства, работающие в одиннадцатибитном формате. Но их основная особенность заключается в возможности передачи информации об ошибке на микропроцессорный модуль при выявлении 29-битного идентификатора.

По разновидностям цифровые интерфейсы делятся на несколько категорий:

  1. Для мотора машины. При подключении интерфейса обеспечивается быстрая связь по каналу передачи информации. Назначение устройства состоит в синхронизации работы микропроцессорного блока к другим системам. К примеру, мотору и трансмиссии.
  2. Системы Комфорт. Предназначение данного типа устройств состоит в соединении всех систем, которые относятся к этой категории.
  3. Информационно-командные шины. Скорость передачи особо не отличается. Предназначение интерфейса состоит в обеспечении связи между системами, предназначенными для обслуживания. Например, между микропроцессорным модулем и навигационным устройством или мобильным гаджетом.

Подробно о способах передачи информации между устройствами по КАН модулю сказано в ролике канала «Электротехника и электроника для программистов».

Преимущества сигнализации с CAN шиной

Достоинства, характерные для КАН интерфейсов:

  1. Легкость монтажа дополнительного оборудования, к примеру, противоугонного комплекса на авто. Благодаря КАН шине автовладельцу надо просто соединить несколько разъемов, а не подключать провода к каждой отдельной системе.
  2. Быстродействие интерфейса. Устройство позволяет обеспечить оперативный обмен данными между узлами и блоками.
  3. Высокая устойчивость по отношению к воздействию внешних помех.
  4. Все интерфейсы характеризуются многоуровневой системой мониторинга и контроля. Ее наличие позволяет обеспечить защиту от возникновения ошибок, которые появляются в ходе приема и передачи информации.
  5. Во время работы КАН интерфейс автоматически раскидывает скорость по различным каналам. Благодаря этому обеспечивается эффективная работа основных узлов и систем, подключенных к нему.
  6. Повышенная безопасность системы. При необходимости интерфейс сможет заблокировать незаконный доступ, который попытаются получить злоумышленники к противоугонному комплексу авто.
  7. Большой выбор КАН модулей. Потребитель может подобрать устройство для любой модели транспортного средства, даже для Запорожца.

Подробно о преимуществах использования CAN модулей можно узнать из ролика, снятого каналом DIYorDIE.

Недостатки сигнализации с CAN шиной

Минусы, характерные для этих устройств:

  1. Наличие ограничений в плане объема передающейся информации. Современные транспортные средства оснащены множеством электронных приборов и устройств. В результате роста их числа увеличивается нагрузка канала, по которому передаются данные. Это приводит к росту времени отклика.
  2. Большинство информации, которая передается через интерфейс, имеет определенное назначение. На полезные данные в шине отводится только небольшая часть перенаправляющегося трафика.
  3. Возможны проблемы в плане отсутствия стандартизации. Это обусловлено использованием протокола высшего уровня.

Как установить и подключить сигнализацию к CAN шине?

Наличие данного интерфейса позволяет соединить противоугонный комплекс с «мозгами» автомобиля более быстро. Выполнить эту задачу можно своими руками.

Подготовительные работы

При подготовке надо точно узнать, где находится микропроцессорный модуль управления охранной системой. Если процедура ее монтажа выполнялась в гаражных условиях, то поиск будет несложным. В случае когда установка производилась специалистами, надо уточнить месторасположения устройства.

Пошаговая инструкция

Процесс подключения охранного комплекса к КАН интерфейсу выполняется так:

  1. Автосигнализация должна быть установлена на машине и соединена со всеми системами и компонентами авто.
  2. Надо найти толстый провод с оранжевой окантовкой. Этот проводник соединяется с цифровым интерфейсом.
  3. Модуль охранного комплекса подключается к указанному контакту. Для этого используется разъем.
  4. Выполняется установка микропроцессорного блока сигналки в надежном и сухом месте. Устройство закрепляется. Необходимо заизолировать места соединений всех проводников, а также сами кабели, чтобы предотвратить их перетирание и повреждение изоляции. После подключения производится проверка.
  5. На последнем этапе необходимо произвести настройку всех каналов, чтобы охранный комплекс функционировал без перебоев. Процедура регулировки параметров выполняется с помощью сервисного руководства, которое входит в комплектацию сигналки.

Пользователь sigmax69 в ролике показал, как выполняется процедура подключения противоугонного комплекса с помощью КАН модуля на примере автомобиля Хендай Солярис.

Неисправности CAN шины

О неполадках в работе КАН интерфейса могут сообщить следующие признаки:

  • на контрольном щитке одновременно появились несколько световых индикаторов, указывающих на неисправности;
  • на приборке нет информации о температуре хладагента, уровне горючего в баке и т. д.;
  • появился индикатор Чек Энджин.

Как проверить?

Процедуру диагностики работы CAN шины рекомендуется выполнять с помощью анализатора, это наиболее быстрый и точный метод проверки.

При его отсутствии можно воспользоваться мультиметром:

  1. Сначала необходимо найти провода витой пары интерфейса. Обычно они оснащаются черной либо серо-оранжевой изоляцией. Первый вариант — высокий уровень, второй — низкий.
  2. С использованием тестера выполняется диагностика напряжения на контактах, зажигание при этом должно быть активировано. Диагностика должна показать величину напряжения в диапазоне от 0 до 11 вольт, как правило, это 4,5 В.
  3. Затем зажигание в автомобиле отключается, от АКБ отсоединяется клеммный зажим с минусовым контактом.
  4. Производится замер величины сопротивления между кабелями. Если этот параметр стремится к нулю, это говорит о наличии короткого замыкания в интерфейсе. В случае когда величина напряжения движется к бесконечности, это свидетельствует об обрыве. Тогда выполняется поиск дефекта.
  5. Замыкание в интерфейсе может происходить в результате выхода из строя одного из управляющих модулей. Тогда необходимо по очереди отключить каждое устройство и повторно произвести замер сопротивления.

Как устранить?

Если CAN шина повреждена, необходимо найти вышедшие из строя контакты и отремонтировать их. Процедура восстановления работоспособности выполняется посредством перепайки. Поврежденные провода также подлежат замене, как и проводники, на которых стерлась изоляция.

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»

Канал KV Avtoservice подробно рассказал о процедуре выполнения компьютерной проверки машины с использованием КАН интерфейса.

Лекция 12. Шина CAN-bus

Помехи в шине - фото 28 - изображение 28

Шина CAN-bus была создана в конце 80-х годов фирмой Robert Bosch GmbH (Германия) как решение для распределенных систем, работающих в режиме реального времени. Отличительной особенностью шины является ее высокая помехозащищенность. Дополнительным преимуществом шины CAN выступает ее устойчивость к механическим повреждениям - замыкание проводников шины на общий провод, питание или между собой не приводит к выходу из строя устройств. Более того, некоторые модификации шины способны функционировать при обрыве одного из проводников.

CAN-шина в промышленных сетях

Полевая шина CAN (Controller Area Network) характеризуется высокими скоростью передачи данных и помехоустойчивостью, а также способностью обнаруживать любые возникающие ошибки. Благодаря этому CAN сегодня широко используется в таких областях, как автомобильный и железнодорожный транспорт, промышленная автоматика, авиация, системы доступа и контроля. По данным ассоциации CiA (CAN in Automation, www.can-cia.de), в настоящее время в эксплуатации находится около 300 млн CAN-узлов по всему миру. В Германии CAN-шина занимает первое место по популярности среди остальных полевых шин.

Характеристики протокола CAN Преимущества CAN

Общая тенденция в области автоматизации состоит в замене традиционной централизованной системы управления на распределенное управление путем размещения интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов рядом с управляемым процессом. Это вызвано ростом числа проводов связи, увеличением количества соединений, сложностью диагностики ошибок и проблемами с надежностью. Связь между узлами такой системы осуществляется с помощью полевой шины. CAN — это система связи для многоконтроллерных систем. Рассмотрим более подробно преимущества CAN и причины, по которым CAN приобретает все большее распространение.

Испытанный стандарт. Протокол CAN активно используется уже более 20 лет, что очень важно для таких консервативных областей как железнодорожный транспорт или судостроение. CAN был разработан в 1980 г. фирмой Robert Bosch для автомобильной промышленности. CAN-интерфейс регламентирован международными стандартами ISO 11898 для высокоскоростных и ISO 11519-1 для низкоскоростных приложений. Низкая стоимость определяется хорошим соотношением цена/производительность, также широкой доступностью CAN-контроллеров на рынке. Надежность определяется линейной структурой шины и равноправностью ее узлов, так называемой мультимастерностью (Multi Master Bus), при которой каждый узел CAN может получить доступ к шине. Любое сообщение может быть послано одному или нескольким узлам. Все узлы одновременно считывают с шины одну и ту же информацию, и каждый из них решает, принять данное сообщение или игнорировать его. Одновременный прием очень важен для синхронизации в системах управления. Отказавшие узлы отключаются от обмена по шине.

Высокая помехоустойчивость достигается благодаря подавлению синфазных помех дифференциальным приемопередатчиком, работе встроенных механизмов обнаружения ошибок (одна необнаруженная ошибка за 1000 лет при ежедневной 8-часовой работе сети на скорости 500 Кбит/с), повтору ошибочных сообщений, отключению неисправных узлов от обмена по шине и устойчивости к электромагнитным помехам.

Гибкость достигается за счет простого подключения к шине и отключения от шины CAN-узлов, причем общее число узлов не лимитировано протоколом нижнего уровня. Адресная информация содержится в сообщении и совмещена с его приоритетом, по которому осуществляется арбитраж. В процессе работы возможно изменение приоритета передаваемого сообщения. Следует также отметить возможность программирования частоты и фазы передаваемого сигнала и арбитраж, не разрушающий структуру сообщений при конфликтах. На физическом уровне есть возможность выбора разнотипных линий передачи данных: от дешевой витой пары до оптоволоконной линии связи.

Работа в реальном времени становится возможной благодаря механизмам сетевого взаимодействия (мультимастерность, широковещание, побитовый арбитраж) в сочетании с высокой скоростью передачи данных (до 1 Мбит/с), быстрой реакцией на запрос передачи и изменяемой длиной сообщения от 0 до 8 байт.

Приложения CAN

CAN является идеальным решением для любого приложения, где микроконтроллеры обмениваются сообщениями друг с другом и с удаленными периферийными устройствами. Изначально CAN использовался в автомобилях для обеспечения критичного по времени управления и обмена информацией между двигателем и коробкой передач при гарантированном времени ожидания сообщения и допуске каждого из участников сети к работе с текущими данными. Наряду с достаточно дорогими высокоскоростными решениями существуют и экономичные решения для подключения к сети инерционных устройств, которые работают в шкале времени сотен микросекунд (система управления дверьми, подъемник окна, управление зеркалом). При этом мощные жгуты электрических проводов заменяются двухпроводной CAN-сетью, узлами которой являются, в том числе, тормозные огни и указатели поворота.

Широкое применение CAN нашел в промышленной автоматике, где имеется большое число устройств управления, датчиков, механизмов, электроприводов и других объектов, которые связаны единым технологическим циклом (системы отопления и кондиционирования, насосы, конвейеры, лифты, эскалаторы, транспортеры и т. д.). Важной особенностью таких систем является возможность диагностики и управления объектами, расположенными на большой территории, по адаптивным алгоритмам. В результате достигается существенное уменьшение потребляемой мощности, шума, износа оборудования. Подобная картина наблюдается и в железнодорожных бортовых системах, где решающую роль играет обмен данными между подсистемами при наборе скорости, торможении, управлении дверьми и диагностике.

Физический уровень

Физический уровень CAN-шины представляет собой соединение «монтажное И» между всеми устройствами, подключенными к ней. Дифференциальные сигнальные линии называются CAN_H и CAN_L и в статическом состоянии находятся под потенциалом 2,5 В. Лог. 1 (рецессивный бит) обозначает состояние шины, при котором уровень на линии CAN_H выше, чем уровень CAN_L. При лог. 0 (доминантный бит) уровень на линии CAN_H ниже, чем уровень CAN_L. Принято следующее соглашение о состоянии шины: пассивное состояние шины соответствует уровню лог. 1, а активное — уровню лог. 0. Когда сообщения не передаются по шине, она находится в пассивном состоянии. Передача сообщения всегда начинается с доминантного бита. Логика работы шины соответствует «проводному И»: доминантный бит «0» подавляет рецессивный бит «1» (рис. 12.1).

Типы сообщений - фотография 29 - изображение 29

Рис. 12.1. Логика работы CAN шины

При физической реализации конкретного проекта с CAN необходимо определить свойства шины и ее узлов: где располагаются обрабатывающие устройства, какими свойствами они обладают, какие датчики и исполнительные механизмы присутствуют в системе, являются они интеллектуальными или нет, что можно сказать об их физическом расположении. В зависимости от условий эксплуатации могут использоваться однопроводная линия (в пределах печатной платы), двухпроводная линия, витая пара или волоконно-оптическая линия. При дифференциальном методе формирования сигналов двухпроводная линия позволяет значительно повысить помехоустойчивость. При использовании дифференциальных напряжений CAN-сеть продолжает функционировать в чрезвычайно шумной среде или при обрыве одной из сигнальных линий. Даже при простой витой паре дифференциальные входы CAN эффективно нейтрализуют шум.

Максимальная скорость передачи данных составляет 1 Мбит/с при длине шины 40 м и около 40 Кбит/с при длине шины 1000 м.

Разновидности CAN

В настоящее время доступны различные устройства с CAN-интерфейсом, которые помимо передачи данных из одной точки в другую позволяют реализовать синхронизацию процессов и обслуживание по приоритетам. Более ранние реализации CAN-контроллеров используют кадры с 11-разрядным идентификатором и возможностью адресации до 2048 сообщений и соответствуют спецификации CAN V. 2.0A. Такие контроллеры носят название Basic CAN и характеризуются сильной загруженностью центрального процессора (ЦПУ), так как каждое входящее сообщение запоминается в памяти и ЦПУ решает, нужны ему данные сообщения или нет (рис. 12.2). Контроллеры Basic CAN содержат один передающий буфер и один или два приемных буфера сообщений. Чтобы послать или получить сообщение, требуется задействовать ЦПУ через прерывания «сообщение_послано» и «сообщение_получено». В результате проверки каждого входящего сообщения загрузка ЦПУ очень велика, что ограничивает реальную скорость обмена по сети. По этой причине такие контроллеры используются в сетях CAN с низкой скоростью обмена и/или малым количеством сообщений.

Функциональность системы - фотография 30 - изображение 30

Рис. 12.2. Структура контроллера Basic CAN

Большинство выпускаемых сегодня CAN-контроллеров используют расширенные кадры сообщений с идентификатором длиной 29 разрядов, что позволяет адресовать до 536 млн сообщений. Такие контроллеры соответствуют спецификации CAN V. 2.0B (active) и называются контроллеры Full-CAN. В них предусмотрен буфер для нескольких сообщений, причем каждое сообщение имеет свою маску, и фильтрация осуществляется по соответствию идентификатора маске.

В случае Full-CAN ЦПУ максимально разгружено, поскольку не обрабатывает ненужные сообщения (рис. 12.3). При приеме сообщения с идентификатором, соответствующим маске, оно запоминается в специальной зоне двухпортового ОЗУ, и работа ЦПУ прерывается. Full-CAN имеет также специальный тип сообщения, которое означает: «у кого бы ни находилась эта информация, пожалуйста, пошлите ее сейчас же». Контроллер Full-CAN автоматически прослушивает все сообщения и посылает запрошенную информацию.

Разрешение конфликтов на шине - фотография 31 - изображение 31

Рис. 12.3. Структура контроллера Full-CAN

До недавнего времени в промышленности был широко распространен Basic CAN с 11-разрядным идентификатором. Этот протокол допускает простую связь между микроконтроллерами и периферийными устройствами при скорости обмена вплоть до 250 Кбит/с. Однако при стремительном удешевлении CAN-контроллеров использование Full-CAN стало оправданным и для связи с медленными устройствами. Если в промышленных приложениях требуется высокоскоростной (до 1 Мбит/с) обмен данными, то непременно следует использовать Full-CAN.

Арбитраж узлов CAN-шины

CAN имеет много уникальных свойств, отличающих его от других шин. В протоколе CAN осуществляется посылка сообщений по общей CAN-шине, при этом отсутствуют адреса отправителя и получателя сообщения. Каждый узел постоянно «просматривает» шину и осуществляет локальную фильтрацию при приеме, используя битовые маски, и решает, какие сообщения извлекать из шины.

В результате, узел принимает и обрабатывает только те сообщения, которые предназначены именно для него.

Каждое сообщение имеет свой приоритет, значение которого содержится в идентификаторе сообщения. Кроме того, идентификаторы используются для обозначения типа сообщения. Сообщению с младшим номером идентификатора соответствует высший приоритет; наивысшим приоритетом обладает сообщение с идентификатором, состоящим полностью из нулей. Передача сообщения начинается с отправки на шину идентификатора. Если доступ к шине требуют несколько сообщений, то сначала будет передано сообщение с наиболее высоким приоритетом, то есть с меньшим значением идентификатора, независимо от других сообщений и текущего состояния шины. Каждый узел перед передачей сообщения проверяет, работает ли узел с более высоким приоритетом. Если да, то он возвращается в состояние приемника и пытается передать сообщение в другое время. Это свойство имеет особое значение при использовании в системах управления реального времени, поскольку значение приоритета жестко определяет время ожидания.

Если передача узла А приостанавливается узлом B, посылающим сообщение с более высоким приоритетом, то, как только шина освободится, будет сделана другая попытка передачи сообщения от узла A. Этот принцип получил название CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (общий доступ с опросом/предотвращение конфликтов). Такой режим в отличие от Ethernet не позволяет конфликтующим узлам в шине выяснять отношения, а сразу выявляет победителя и сокращает время обмена.

Итак, благодаря арбитражу шины сообщение с высшим приоритетом передается первым, обеспечивая функционирование системы в реальном масштабе времени и быструю передачу информации. Распределение приоритетов между различными типами сообщений задается разработчиком при проектировании сети.

Формат сообщений

Если не учитывать процедуру повтора сообщения, принятого с ошибкой, существует два вида связи между узлами: один узел передает информацию, а другой получает, или узел A запрашивает узел B о данных и получает ответ.

Физические составляющие - фото 32 - изображение 32

Рис. 12.4. Кадр данных (Data Frame)

Для передачи данных служит кадр данных — Data Frame (рис. 12.4), который содержит:

  • идентификатор, указывающий на тип сообщения («скорость_двигателя», «температура_масла») и на приоритет доступа к шине. Поле идентификатора содержит различное количество бит в зависимости от разновидности протокола: в стандартном формате CAN V2.0A предусмотрен 11-разрядный идентификатор, а в расширенном CAN V2.0B — 29-разрядный;
  • поле данных, содержащее соответствующее сообщение («скорость_двигателя»= 6000 об/мин, «температура_масла»=110 °C) длиной до восьми байт;
  • два байта контрольной суммы — Cyclic Redundancy Check (CRC) для выявления и коррекции ошибок передачи.

Для запроса информации узел CAN использует кадр запроса данных Remote Frame (рис. 12.5), который содержит:

  • идентификатор, определяющий тип запрашиваемой информации («скорость_ двигателя», «температура_масла») и приоритет сообщения;
  • два байта контрольной суммы CRC.

Технология iCAN - фотография 33 - изображение 33

Рис. 12.5. Кадр запроса данных Remote Frame

В этом случае за идентификатором не следуют данные и код длины данных не имеет прямого отношения к количеству байт данных. Узел, которому предложено передать информацию (датчик температуры масла), передает кадр данных, содержащий требуемую информацию. Таким образом, если узел А направляет узлу В кадр запроса с идентификатором «температура_масла», то узел В опрашивает датчик температуры и направляет узлу А кадр данных, содержащий идентификатор «температура_масла» и требуемую информацию.

Дополнительная информация, содержащаяся в кадре, позволяет определить формат и синхронизацию протокола передачи сообщения и тип посылки:

  • какое сообщение послано — запрос о данных или собственно данные определяют бит удаленного запроса передачи (RTR для 11-разрядного идентификатора и SRR для 29-разрядного);
  • код длины данных, сообщающий, сколько байтов данных содержит сообщение; все узлы принимают кадр данных, но те из них, которым эта информация не нужна, ее не сохраняют;
  • для обеспечения синхронизации и контроля кадр содержит поля начала кадра Start of Frame, конца кадра End of Frame и подтверждения Acknowledgement Field;
  • вход в режим синхронизации на шине осуществляется первым битом поля Start of Frame, далее синхронизация поддерживается фронтом при смене уровня посылаемых битов;
  • используется механизм битстаффинга — вставка дополнительного бита при следующих подряд пяти нулях или единицах.

Обнаружение ошибок

Сигнализация об ошибках происходит путем передачи кадра ошибки Error Frame. Он инициируется любым узлом, обнаружившим ошибку. CAN-контроллеры используют метод статистической обработки ошибок. Каждый узел содержит счетчики ошибок при передаче и приеме Transmit Error Counter и Receive Error Counter. Если передатчик или приемник обнаруживают ошибку, значение соответствующего счетчика увеличивается. Когда значение счетчика превышает некоторый предел, текущая передача прерывается. Узел выдает сигнал об ошибке в виде Error Frame, где выставляет активный доминантный флаг ошибки длиной 6 бит. После этого узел, передача которого была прервана, повторяет сообщение. Ненадежным или частично поврежденным узлам разрешено посылать лишь пассивный рецессивный флаг ошибки.

В CAN существует несколько разновидностей ошибок. Из них три типа на уровне сообщений:

  • CRC Error — ошибка контрольной суммы (при несовпадении принятой в поле CRC и вычисленной контрольных сумм).
  • Form Error — ошибка формата кадра при несоответствии принятого сообщения формату CAN.
  • Acknowledgement Error — ошибка подтверждения приема сообщения, если ни один из узлов не подтвердил правильного получения сообщения.

Кроме того, существует два типа ошибок на битовом уровне:

  • Bit Error — обнаружение активным узлом расхождения между посланным в шину уровнем и фактическим значением за счет реализации узлом механизма самоконтроля.
  • Stuff Error — наличие в поле сообщения шести следующих подряд бит 0 или 1 (ошибка битстаффинга).

Благодаря этим механизмам обнаружения и коррекции ошибок вероятность пропуска ошибки крайне мала. Например, при скорости 500 Кбит/с, загруженности шины 25 % и использовании в течение 2000 часов в год возникает лишь одна необнаруженная ошибка за 1000 лет. Кроме того, в шине невозможна ситуация блокировки неисправным узлом работы всей сети. Такие узлы обнаруживаются и отключаются от обмена по шине.

CAN-шина в современных автомобилях. Что такое CAN шина?

Защита от угона - фотография 34 - изображение 34

Чтобы связно и гармонично управлять системами, обеспечить качество и функциональность передачи данных, многие автомобилестроительные компании применяют современную систему, известную как CAN-шина. Принцип ее организации заслуживает подробного рассмотрения.

Общая характеристика

Визуально CAN-шина выглядит как асинхронная последовательность. Ее информация передается по двум витым проводникам, радиоканалу или оптоволокну.

Управлять шиной способны несколько устройств одновременно. Их количество не ограничено, а скорость обмена информацией запрограммирована до 1 Мбит/с.

CAN-шина в современных автомобилях регламентируется спецификацией "CAN Sorcjfication version 2,0".

Chrysler Cirrus FirstLiner ›Logbook ›CAN-technology BOSCH in diagnostics of cars - фотография 35 - изображение 35

Он состоит из двух разделов. Протокол А описывает передачу информации с применением 11-битной системы передачи данных. Часть В выполняет эти функции при применении 29-битного варианта.

CAN имеет узлы персональных тактовых генераторов. Каждый из них посылает сигналы всем системам одновременно. Получающие устройства, присоединенные к шине, определяют, относится ли сигнал к их компетенции. Каждая система обладает аппаратной фильтрацией адресованных ей посланий.

Разновидности и маркировка

Одной из самых известных на сегодняшний день является разработанная Робертом Бошем CAN-шина. CAN BUS (под таким названием известна система) бывает последовательная, где импульс подается за импульсом. Она называется Serial bus. Если же информация передается по нескольким проводам, то это параллельная шина Parallel bus.

CAN-шина - изображение 36 - изображение 36

I - узлы управления;

II - коммуникации системы.

Опираясь на разновидности идентификаторов КАН-шин, встречается маркировка двух типов.

В случае, когда узел поддерживает 11-битный формат обмена информацией и не обозначает ошибки на сигналы 29-битного идентификатора, его маркируют "CAN2,0A Active, CAN2,0B Passive".

Когда таковые генераторы используют оба типа идентификаторов, шина имеет маркировку "CAN2,0B Active".

Встречаются узлы, поддерживающие коммуникации в 11-битном формате, а увидев в системе 29-битный идентификатор, выдают сообщение об ошибке. В современных автомобилях подобные CAN-шины не используются, ведь система должна быть логичной и согласованной.

Система же функционирует при двух типах скоростей передачи сигналов - 125, 250 кбит/с. Первые предназначены для вспомогательных устройств (стеклоподъемники, освещение), а вторые обеспечивают главное управление (коробка-автомат, двигатель, ABS).

Передача сигналов

Физически проводник CAN-шины современного автомобиля выполнен из двух составляющих. Первый - черного цвета и называется CAN-High. Второй проводник, оранжево-коричневый, именуется CAN-Low. Благодаря представленной структуре коммуникаций из схемы автомобиля удалена масса проводников. При производстве транспортных средств это позволяет уменьшить вес изделия до 50 кг.

Особенности устройства CAN-шины - фото 37 - изображение 37

Общая сетевая нагрузка состоит из разрозненных сопротивлений блоков, которые входят в состав протокола, называемого КАН-шина.

Различны и скорости передачи-получения каждой системы. Поэтому обеспечивается обработка разнотипных сообщений. Согласно описанию шины-CAN, эту функцию выполняет преобразователь сигналов. Он называется межсетевым электронным интерфейсом.

Расположен этот прибор в конструкции управляющего блока, но бывает выполнен в виде обособленного прибора.

Представленный интерфейс применяют также для вывода и ввода сигналов диагностического характера. Для этого предусмотрено наличие унифицированной колодки OBD. Это особый разъем для диагностики системы.

Разновидности функций шин

Существуют разные типы представленного устройства.

Передача данных по Кан-шине - изображение 38 - изображение 38

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

При изучении вопроса, чем является CAN-шина, может показаться, что по количеству программ она похожа на систему самолета. Однако, дабы обеспечить качество, безопасность и комфорт при управлении автомобилем, никакие программы не будут лишними.

Помехи в шине

Все управляющие блоки присоединены к CAN-шине трансиверами. Они имеют приемники сообщений, представляющих собой избирательные усилители.

Описание шины CAN оговаривает поступление посланий по проводникам High и Low в усилитель дифференциальный, где он обрабатывается и направляется в блок управления.

Усилитель определяет этот выходной сигнал как разность напряжений проводов High и Low. Такой подход позволяет исключить влияние внешних помех.

Чтобы понять, что собой представляет КАН-шина и ее устройство, следует вспомнить ее облик. Это два проводника, скрученные между собой.

Обзор возможностей протокола CAN - изображение 39 - изображение 39

Так как сигнал помехи поступает сразу на оба провода, в процессе обработки значение напряжения Low отнимается от напряжения High.

Далее из полученного показателя извлекается базовое напряжение, которое составляет 2,5 В. Остаток и есть помеха. Она в отфильтрованном сигнале не присутствует.

Благодаря этому CAN-шина считается надежной системой.

Типы сообщений

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

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

    Скорость передачи данных CAN-шины - изображение 40 - изображение 40

I - CAN-шина;

II - резистор сопротивления;

III - интерфейс.

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

Функциональность системы

Чтобы понять, что такое CAN-шина, следует разобраться в ее функциональном назначении.

Она призвана передавать фреймы в реальном времени, которые содержат информацию о значении (например, перемена скорости) или о возникновении события от одного узла-передатчика к приемникам программы.

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

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

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

Разрешение конфликтов на шине

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

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

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

Физические составляющие

Устройство шины состоит, помимо кабеля, из нескольких элементов.

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

Чтобы понять, что такое КАН-шина, следует изучить ее компоненты. Максимальная длина проводника при скорости 1 Мбит/с достигает 40 м. Шина- CAN (известная еще как CAN-BUS) в конце наделена терминатором.

Протоколы высокого уровня - изображение 41 - изображение 41

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

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

Технология iCAN

Рассматривая шины транспортного средства, следует уделить внимание программе блокировки работы двигателя.

Для этого разработан обмен данными посредством шины CAN, iCAN-модулем. Он подключается к цифровой шине и отвечает за соответствующую команду.

Имеет небольшие габариты и присоединяется к любому отделению шины. При старте движения автомобиля iCAN посылает команду соответствующим блокам, и мотор глохнет. Преимуществом данной программы является отсутствие разрыва сигнала. Существует инструктирование электронного блока, после этого сообщение отключает функционирование соответствующих исполнительных элементов.

Этот тип блокировки характеризуется наивысшей скрытностью, а потому и надежностью. При этом ошибки не записываются в память ЭБУ. CAN-шина предоставляет всю информацию о скорости, движении автомобиля данному модулю.

Защита от угона

Модуль iCAN устанавливается в каком угодно узле, где расположены жгуты, в месте установки шины. Из-за минимальных габаритов и особого алгоритма действий выявить блокировку обычными методами при совершении угона практически нереально.

Внешне этот модуль маскируется под разные контролирующие датчики, что также делает невозможным его обнаружение. При желании возможно настроить работу прибора для автоматической защиты им стекол автомобиля, зеркал.

При наличии у транспортного средства автозапуска двигателя, iCAN не помешает его работе, так как срабатывает при старте движения.

Ознакомившись с устройством и принципами обмена данными, которой наделена CAN-шина, становится понятным, почему все современные автомобили применяют эти технологии при разработке управления транспортным средством.

Представленная технология по своему устройству довольно сложна. Однако все заложенные в нее функции обеспечат максимально эффенктивное, безопасное и комфортное управление автомобилем.

Существующие разработки помогут обеспечить защиту транспортного средства даже от угона. Благодаря этому, а также комплексу других фунций, шина-CAN популярна и востребована.

Chrysler Cirrus FirstLiner ›Logbook ›CAN-technology BOSCH in diagnostics of cars

Достоинства и недостатки протокола CAN - фотография 42 - изображение 42

CAN Technologies The CAN (Controller_Area_Network) system used on vehicles allows communication between individual electronic control units. When the vehicle is operated and its parts are diagnosed, this system provides the possibility of using new functions that can not be assigned to separately operating control units.The CAN system used on vehicles allows the integration of electronic control units or complex sensors into the local network, such as a steering angle sensor. The CAN designation is an abbreviation from the expression Controller: Area: Network (the local network linking the control units). The use of the CAN system on the car offers the following advantages:Data exchange between control units is performed on a unified database. This base is called a protocol. The CAN bus serves as a backbone for data transmission.Independent systems, such as the ESP, can be implemented at a lower cost.Simplified connection of additional equipment.The CAN data bus is an open system to which both copper wires and fiberglass conductors can be connected.Diagnostics of electronic control units is made by cable "K".Diagnosis of some components of the car's interior is already carried out today via the CAN bus (for example, airbags and control units in the car's doors). In this case we are talking about the so-called virtual cable "K". In the future, the need for a cable "K" should fall away.You can conduct simultaneous diagnostics of several control units that are part of the system. CAN The CAN network (Controller Area Network) was created in the late 1980s by Bosch as a solution for distributed systems operating in real time. The first implementation of CAN was used in automotive electronics, but now CAN finds application in virtually all types of machines and industrial plants, from simple household appliances to control systems for particle accelerators. At the moment, the CAN protocol is standardized in the international standard ISO 11898.  The main provisions of the CAN standard. As the transmission medium in CAN, a differential link is used — a twisted pair, the signals are transmitted in differential mode.To control access to the transmission medium, the method of non-destructive arbitration is used.The data is transmitted short (the maximum length of the data field is 8 bytes) in packets that are protected by a checksum.CAN does not explicitly address messages. Instead, each packet is supplied with an arbitration field (identifier + RTR-bit), which sets the priority of the message on the network.CAN has a comprehensive error control scheme that guarantees the retransmission of the packet, in the event of errors in the transmission / reception of the message.In CAN, there is a way to automatically eliminate a node that is the source of erroneous packets on the network.  CAN controllers. The CAN protocol is fully implemented in hardware — in the form of microchips-CAN controllers or as a standard peripheral device in the microcontroller chip. All manufacturers of modern microcontrollers in at least one of the families have microcontrollers with built-in peripheral one or several CAN-controllers. Thus, today, the CAN controller is the same standard peripheral device as the SPI, I2C or UART controller. What is a CAN bus To improve reliability, the CAN bus uses the principle of differential data transfer, requiring two wires, CAN-High (CAN-H) high and CAN-Low (CAN-L) low voltage level. Recessive and dominant bits To improve reliability, the CAN bus uses the principle of differential data transfer, requiring two wires, CAN-High (CAN-H) high and CAN-Low (CAN-L) low voltage level.

Can шина принцип работы - фото 43 - изображение 43

Recessive and dominant bits

How it's physically performed Physically, a CAN bus is a system from a special cable with splitters for connecting electronic units and terminal devices-terminators (resistors).

Can шина принцип работы - изображение 44 - изображение 44

CAN bus example

Twisted Pair Most often, the CAN bus is twisted (twisted) pairs of wires (30 turns per one running meter) with couplers for connecting the computer (ECU) and terminating resistors with a nominal resistance of 120 Ω at the ends of the bus. How many CAN buses can be on the TC On the EC of the ecological level of Euro-3 and above, there can be from 1 to 6 or more CAN buses, which can be designated as M-CAN, T-CAN, I-CAN, H-CAN, A-CAN, EBS-CAN, e.

Can шина принцип работы - изображение 45 - изображение 45

CAN Bus Topology

How to find the CAN bus The signs of the M-CAN and T-CAN bus can be, for example:• presence of diagnostic socket OBD II;• color and cross-section of twisted pair wires;• connection of twisted pairs to contacts in the OBD II and computer connectors.

Can шина принцип работы - фото 46 - изображение 46

Symptoms of M-CAN and T-CAN

Can шина принцип работы - фото 47 - изображение 47

It is easy to find CAN on the ABS / ASR connector

Diagnostic OBD II connector and its pinout On most vehicles after 2003, the diagnostic connector OBD II or DLC (Diagnostic Link Connector), which is located under the instrument panel, is used.

Can шина принцип работы - фотография 48 - изображение 48

OBD pinout

Can шина принцип работы - изображение 49 - изображение 49

Summary table of pinout of OBDII for different brands of cars

How do we look for a CAN bus Using a multimeter, you can check any twisted pair of wires to make sure of the following:1. Is the twisted pair being checked at all a CAN bus? (Impedance check);2. If the twisted pair is a CAN bus, are there any messages sent to it? Performance check);3. Is the CAN bus operational and which of the bus lines is CAN-L, and which CAN-H?

Attention! Careless handling of the includedCAN bus can cause errors in it!

Impedance check Check impedance (impedance)

Can шина принцип работы - фото 50 - изображение 50

Impedance check

WARNING!The check should be carried out with the power supply of the on-board network completely switched off (the mass is off).The reference value should be within 60 ohms.

Testing the CAN bus Is the CAN bus operational?

ATTENTION! The check is made with the ignition switch on, the engine running, pressing and releasing the fuel pedal between the twisted pair wires. The control value of the voltage should be within the range of 1.2-3.0 V.

Definition of CAN-H and CAN-L Which wire is CAN-H, and which CAN-L?

ATTENTION! The test is performed in a recession state (with the main switch on the battery (mass button) on, the ignition switch is off!) And in the dominant state (when the ignition switch is in the "Instruments" position, with the engine running and not running).Scanning with an oscilloscope Given the possible deviations in the voltage level from the nominal values, the state of the recession can only be determined using an oscilloscope.

Can шина принцип работы - фото 51 - изображение 51

Oscilloscope check

Shell color and color coding

Can шина принцип работы - фото 52 - изображение 52

Shell color and marking of wires

CAN bus. What can you see? Depending on what information the manufacturer has placed in the CAN bus, they can recognize:Ways of connection:  Contact method: Pluses:• Simple and cheap;• You can work on reading and sending.Disadvantages:• may interfere with the CAN bus; problems with the occurrence and fixation of errors;• Problems with the warranty on the vehicle.

Contactless method (CANCrocodile):

Can шина принцип работы - изображение 53 - изображение 53

Can- CrocodilePluses:• does not interfere with the CAN bus.Disadvantages:• You can only work on reading.

Crocodile non-contact readers CAN Crocodile is a device for contactless reading of data from the car's CAN-bus. CAN Crocodile is used for connecting to the CAN bus of GPS / GLONASS monitoring systems, which receive information on engine operating modes, sensor status, fuel level, faults presence, etc. CAN Crocodile does not violate the CAN wire insulation and "listens" to the exchange via the bus using a special wireless receiver. The use of CAN Crocodile is absolutely safe for the car (!), Unnoticed for the on-board computer, diagnostic scanner and other electronic systems. Especially relevant is the use of CAN Crocodile for warranty cars in which the connection of any electronic devices to the CAN bus often serves as an excuse for withdrawing from the warranty.

Can шина принцип работы - фотография 54 - изображение 54

Connection scheme for San Crocodile in the GPS-trekker

Non-contact method — without breaking the insulating sheath of wires and electrical contact.Does not violate insulation;Does not affect the operation of the CAN bus;Does not take a diagnostic plug

CAN SoftwareCAN protocol familyDevices with CAN interface

The article uses the following materials:techclub.by/?p=146can.marathon.ru/

Can шина принцип работы - фотография 55 - изображение 55

Powered by Google Translate

CAN-шина

Can шина принцип работы - фотография 56 - изображение 56

CAN – стандарт обмена информации промышленной автоматики, призванный объединить в единое сообщество все многообразие электронного оборудования.

Протокол разработан на основе стандартов ISO передачи данных.

В середине 80-х годов прошлого столетия компании Intel и  Robert Bosch GmbH разработали цифровое устройство для обмена данных, которое стало стандартом автомобильной

электроники.

Can шина принцип работы - фотография 57 - изображение 57

Подобно тому, как собираются в единую сеть несколько компьютеров, CAN собирает в цепь все электронные блоки автомобиля. Это делает управление более надежным, быстрым и эффективным. Кроме того, через кабель CAN происходит обмен данными между ЭБУ и сторонними электроприборами, что делает диагностику автомобиля максимально точной и быстрой.

Особенности устройства CAN-шины

Передаются данные, со скоростью 1Мбит/сек, по радиоканалам или на  оптоволоконном уровне. Биты данных одномоментно превращаются в кадры (подобие ограниченных порций). Есть сложная схема разделения кадров на доминантные и рецессивные и приоритетов формирования очереди передачи, с применением арбитража. Однако в эти области высоких технологий, простому автолюбителю заглядывать нет никакой нужды.

На физическом уровне CAN-сеть – это непрерывная «шина» дифференциальной пары, в роли проводника информации, прописанной стандартом ISO. Доступ к ней осуществляется посредством драйвера CAN-шины.

Can шина принцип работы - фотография 58 - изображение 58

Во всех системах современного автомобиля применяется протокол CAN для взаимодействия электронного блока управления с контрольными блоками систем, исполнительными устройствами, датчиками, и в целом всей совокупности периферийного оборудования. Устройство столь умного прибора, на удивление, очень простое (можно сказать примитивное) – два провода и чип. Вот и все!

Первые поколения прибора были снабжены множеством выходов, по каждому их которых передавался лишь один сигнал. Сейчас, по каждому проводу проходят сотни импульсов.

В последних выпусках есть функции подключения к смартфонам.

Есть заложенная функция предвидения и устранения некоторых неполадок электрооборудования автомобиля. Даже электробрелки зажигания, подключаясь через CAN, получают необходимые данные от ЭБУ автомобиля.

CAN – шина, практически, абсолютно нечувствительна к радиопомехам, с высокой степени изолированными контактами.

Передача данных по Кан-шине

Сигналы с электронных приборов, параллельно соединенных в цепь Кан-шины, по двум сплетенным проводам (витой паре), поступает на полосы шины. При этом, на каждом проводе будет свое напряжение, отличное от напряжения во втором проводе.

Другие участники считывают эту информацию. Путем проставления фильтров и идентификаторов, зашифрованных в самом послании, определяется адресат сообщения.

Тот, получив наказ на какое-либо действие, спешит его выполнить.

Can шина принцип работы - фото 59 - изображение 59

В покое, напряжение в проводах витой пары одинаковое и составляет 2,5В. Это, так называемое, рецессивное положение. Во время начала сеанса, провода приводятся в возбуждение участником, посылающим сообщение. Напряжение на одном из проводов (CAN High)  начинает возрастать, достигая 3,5В. На другом (CAN low) – убывать, до достижения отметки 1В.

Каждое звено общей цепи подключается к CAN кабелю посредством трансивера, в котором разность двух напряжений преобразуется в одно, выходное (2В). Его и получают участники процесса. Таким образом, исключается влияние на обмен информации, непостоянство напряжения электрической сети автомобиля.

Обзор возможностей протокола CAN

  1. Продукты - микросхема, инструменты разработки, модули, инструменты проектирования;
  2. Распределение посланий — каждый участник будет иметь возможность выбирать к просмотру сообщения, касающиеся только его. Для этого предусмотрены фильтры;
  3. Широковещательный характер – если участник не выбрал только свои сообщения, то он имеет возможность просмотра всего потока информации;
  4. Контентная адресация – нет явного адресата. Выбираются адреса контента по идентификатору в самом сообщении;
  5. Виды сообщений – кадр данных, удаленный, ошибки, перезагрузки;
  6. Стандартный CAN и его расширенная версия – отличаются длиной установленного идентификатора. Если в станд. варианте он равен 11битам, то в его «толстом» собрате – 29 бит;
  7. Конфликтное разрешение и определение приоритета – чтобы избежать одновременной передачи данных несколькими участниками, выработан арбитражный механизм. Все пакеты поделены на доминантный и рецессивный. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что всегда приоритет на стороне доминантного сообщения.

    Can шина принцип работы - фотография 60 - изображение 60

  8. Физические уровни:

— сигнальная сбалансированная двухпроводная схема high–speed CAN представляет вторую часть стандарта ISO 11898;

— третья часть ISO 11898 составляет следующий уровень вышеназванной схемы;

— однопроводной уровень, описываемый стандартом SAE J2411. Шины этого уровня установлены, например, на автомобилях линейки Дженерал Моторс.

  1. Прерывание конца – CAN-шина должна содержать на конце резисторное сопротивление (120ОМ), для гашения отражения сигнала, создания уровня постоянного тока.
  2. Кабель – сопротивление должно укладываться в интервал 108 – 132ОМ.
  3. Разъем – нет стандартов для разъемов CAN. Каждый протокол описывает свои предпочтения. Однако есть фактический стандарт для автопромышленности.
  4. Ошибка – контролер найдет ее и отметит флажком, разрушая передачу. Эти флажки станут знаком для всех участников цепи на ее сброс.
  5. Сбои в передачи – при различных сбоях дается возможность дальнейшего функционирования. Сбои могут быть разного характера: прерывание, короткое замыкание в разных частях, разъединение с оконечным сопротивлением.

Скорость передачи данных CAN-шины

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

Can шина принцип работы - фотография 61 - изображение 61

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

Протоколы высокого уровня

CAN всего лишь решает проблему доставки информации из одного пункта в другой, малыми пакетами (всего 8 байт). Многие аспекты обмена данных, остаются вне его компетенции. Ввиду большого спроса на рынке, незамедлительно, появились разработки усовершенствованных протоколов – так называемые, протоколы высокого уровня. Они взялись оказывать более расширенный пакет услуг. Ими пользуются, когда нужно:

  • Задать стандарты запуска, в т.ч. скорости обмена;
  • Распределение, предварительно распознанных, адресов взаимодействующих элементов и видов сообщений;
  • Точная разметка послания;
  • Порядок разбора ошибок.

Достоинства и недостатки протокола CAN

Протокол CAN вошел в состав стандартного протокола  OBD-II.

К несомненным преимуществам CAN относятся:

  1. Передача информации в реальном времени;
  2. Простота и дешевизна использования;
  3. Помехоустойчивость;
  4. Обеспечение доступа, путем арбитража, без снижения пропускных характеристик сети;
  5. Контроль всех ошибок обмена данных;
  6. Большой интервал рабочих скоростей;
  7. Широкое его применение, большое разнообразие ассортимента от разных поставщиков.

    Can шина принцип работы - изображение 62 - изображение 62

К недостаткам относятся:

  1. Маленький объем одного пакета данных, который составляет не более 8 байт;
  2. Служебные данные занимают больше объема, чем передаваемые, что значительно влияет на скорость (разработчикам есть куда расширяться);
  3. Нет общего стандарта на протоколы повышенного уровня. В CAN можно прописать любой протокол, если его исполнение помещается в рамках пропускной способности CAN.

Применяется этот протокол не только в автомобильной промышленности. В некоторых отраслях промышленности, дорожного строительства, при строительстве высокотехнологичных объектов (так называемые, умные дома), в велосипедном производстве.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 636)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты