یک ماشین مدرن مجهز به واحدهای کنترل الکترونیکی برای سیستم های مختلف است: موتور ، سیستم ترمز ضد قفل ، بدنه و سایر موارد. در اصل ، این واحدها میکرو رایانه هستند.
برای اینکه بفهمید اتوبوس CAN در اتومبیل چیست ، تصور کنید که یک شبکه محلی در اتومبیل سازماندهی شده است ، این رایانه های کوچک به آن متصل هستند - به طوری که آنها در یک مجتمع کار می کنند.
این شبیه نحوه اتصال رایانه های اداری به شبکه است تا کارکنان بتوانند به راحتی اطلاعات را از یکدیگر بگیرند ، و رئیس این توانایی را دارد که به سرعت بر کار کارکنان دفتر نظارت کند.
سر ماشین رایانه داخلی و سیستم تشخیص است.
تاریخچه توسعه و اتحاد شبکه کنترل کننده منطقه
BOSCH ، با انجام تحقیقات در زمینه اتوماسیون در دهه 80 قرن گذشته ، یک استاندارد ارتباطات میکروکنترلر را پیشنهاد کرد که می تواند در صنعت خودرو استفاده شود.
استاندارد CAN نه تنها در اتومبیل ها اعمال می شود. در حال حاضر ، در مفهوم "خانه هوشمند" ، اتوماسیون صنعتی و غیره استفاده می شود.
اعمال شده به مهندسی خودرواستاندارد CAN (Controller Area Network) با گذرگاه با لایه فیزیکی سازگار است. این دستگاه با استفاده از یک جفت هادی پیچ خورده سازماندهی شده است ، که در امتداد آنها بسته هایی از سیگنال های قطبی متفاوت قرار دارد.
این استاندارد دارای استاندارد بین المللی ISO 11898 است. یک قاب (بسته) شامل یک سیگنال اطلاعات 11 بیتی (یا 29 بیتی در حالت توسعه یافته) است.
به طور کلی ، یک گذرگاه CAN لزوماً با استفاده از یک جفت هادی پیچ خورده اجرا نمی شود. این می تواند هم فیبر نوری و هم کانال رادیویی باشد.
می توان فرض کرد که با معرفی وسایل نقلیه بدون سرنشین ، گذرگاه CAN برای انتقال اطلاعات یک و احتمالاً مجموعه ای از اتومبیل به یک رابط تلفن همراه تبدیل می شود.
اتوبوس CAN خودرو: چیست و چگونه کار می کند
اتوبوس یک شبکه محلی است که از طریق آن اطلاعات بین واحدهای کنترل سیستم های مختلف خودرو رد و بدل می شود. بنابراین ، واحد کنترل ، به عنوان مثال ، موتور خودرو ، علاوه بر میکروکنترلر اصلی که به موتور سرویس می دهد ، حضور یک کنترلر CAN را فرض می کند ، که در دو اتوبوس پالس تولید می کند: CAN-high و CAN-low (H و L )
این سیگنال ها از طریق سیم (جفت پیچ خورده) توسط فرستنده گیرنده منتقل می شوند. فرستنده گیرنده یا گیرنده گیرنده برای موارد زیر طراحی شده است:
- تقویت سیگنال ها ،
- اطمینان از ایمنی سر و صدا از پالس های منتقل شده ؛
- تنظیم نرخ بیت ؛
- حفاظت از خط در صورت آسیب به گذرگاه CAN.
در حال حاضر انواع زیر از گیرنده های گیرنده در فناوری خودرو استفاده می شود - High Speed و Fault Toleran. فرستنده پرسرعت سرعت انتقال داده نسبتاً بالایی را فراهم می کند - حداکثر 1 مگابیت در ثانیه. نوع دوم فرستنده سرعت انتقال داده کمتری دارد - تا 120 کیلوبیت در ثانیه. اما نسبت به کیفیت گذرگاه CAN حساسیت کمتری دارد (نسبت به خطاها مقاوم است) و اجازه انحراف از پارامترهای آن را نمی دهد.
نمودار سازمان تبادل داده
نمودار ساختاری اتصال واحدهای مختلف خودرو به گذرگاه CAN را می توان به شرح زیر نشان داد:
برای مطابقت با همه دستگاه ها ، یعنی سازماندهی شرایط مطلوب و سرعت دریافت - انتقال ، امپدانس خروجی فرستنده ها باید تقریباً یکسان باشد.
در صورت قطع یا آسیب به هر یک از واحدهای کنترل سیستم های وسیله نقلیه ، مقاومت گذرگاه تغییر می کند ، تطابق امپدانس خراب می شود ، که منجر به کاهش قابل توجه سرعت باس می شود. چنین تخلفاتی می تواند منجر به از بین رفتن کامل ارتباطات در گذرگاه CAN شود.
در برخی از خودروها ، یک ماژول دروازه جداگانه برای از بین بردن مشکلات مربوط به همگام سازی اطلاعات CAN استفاده می شود.
هر پیامی که در گذرگاه CAN منتقل می شود دارای شناسه خاص خود است ، به عنوان مثال "دمای خنک کننده" و کد مربوط به مقدار آن ، مانند "98.7 درجه سانتیگراد". اینها لزوماً مقادیر مطلق نیستند ، در بیشتر موارد این واحدهای نسبی دوتایی هستند که بیشتر به سیگنالهای کنترل و نظارت تبدیل می شوند.
همین داده ها توسط ابزارهای تشخیصی برای نظارت و پردازش اطلاعات مربوط به سیستم های اصلی خودرو استفاده می شود.
حالتهای اصلی کار باس CAN:
- فعال (احتراق روشن) ؛
- خواب (با احتراق خاموش) ؛
- بیدار شدن و به خواب رفتن (هنگامی که احتراق روشن و خاموش است).
در حالت خواب ، جریان اتوبوس در کمترین حد خود قرار دارد. با این حال ، در عین حال ، سیگنال هایی در مورد وضعیت باز شدن درها و پنجره ها و سایر سیستم های مرتبط با عملکردهای امنیتی خودرو از طریق اتوبوس (با فرکانس کمتر) منتقل می شود.
اکثر دستگاه های تشخیصی مدرن حالت تشخیص خطاها را از طریق گذرگاه CAN ارائه می دهند. از نظر فنی ، این با اتصال مستقیم هادی ها به اتصال تشخیصی سازماندهی می شود.
مزایا و معایب استفاده از اتوبوس CAN در خودرو
برای شروع ، اگر استاندارد CAN در دهه 80 قرن گذشته پیشنهاد نشده بود ، نوع متفاوتی از تعامل بین سیستم های خودرو لزوماً جایگزین آن می شد.
البته ، می توان همه واحدهای کنترل سیستم های خودرو را در یک ابر بلوک واحد قرار داد ، که در آن تعامل سیستم های مختلف را می توان از نظر برنامه نویسی تضمین کرد. چنین تلاش هایی توسط تولید کنندگان فرانسوی انجام شد. با این حال ، با افزایش عملکرد و عملکرد ، احتمال خرابی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. خرابی هایی مانند برف پاک کن ها می تواند باعث روشن نشدن موتور شود.
مزایای اصلی استفاده از گذرگاه CAN:
- توانایی انجام عملیات اجرایی و ؛
- ترکیب جریانهای اطلاعاتی در یک کانال واحد ضد گرفتگی ؛
- جهانی بودن ، کمک به وحدت فرآیندهای تشخیصی ؛
- اتصال سیستم های امنیتیاز طریق گذرگاه CAN (نیازی به کشیدن سیم کشی به هر عنصر کنترل نیست).
معایب اتوبوس CAN:
- قابلیت اطمینان پایین ؛
- آسیب به یکی از واحدهای کنترل می تواند منجر به عدم کارکرد کامل اتصال CAN شود.
عیب یابی
چراغ نشانگر خرابی CAN روی داشبورد خودرو وجود ندارد. می توان قضاوت کرد که عملکرد گذرگاه CAN با شاخص های غیر مستقیم مختل می شود:
- چندین چراغ نشانگر نقص در داشبورد به طور همزمان روشن می شود.
- شاخص های دمای مایع خنک کننده ، سطح سوخت ناپدید شده است.
اول از همه ، شما باید تشخیص را انجام دهید. اگر نشان دهنده خرابی گذرگاه CAN است ، باید عیب یابی مشکل را شروع کنید.
ترتیب کار:
- هادی های اتوبوس جفت پیچ خورده را پیدا کنید. آنها اغلب سیاه (بلند) و نارنجی-قهوه ای (کم) رنگ دارند.
- با احتراق هنگام استفاده از مولتی متر ولتاژ هادی ها را بررسی کنید. سطوح نباید 0 یا بیشتر از 11 ولت (معمولاً حدود 4.5 ولت) باشد.
- جرقه زنی را خاموش کنید ، ترمینال را بردارید باتری... مقاومت بین رساناها را اندازه گیری کنید. اگر به صفر برسد ، یک اتصال کوتاه در گذرگاه وجود دارد ، اگر تا بی نهایت - یک مدار باز.
- برای جستجوی یک اتصال باز یا کوتاه ادامه دهید.
- اگر مشکوک هستید که بسته شدن اتوبوس به دلیل خرابی یک واحد کنترل است ، می توانید پی در پی واحدهای کنترل را جدا کرده و مقاومت و عملکرد گذرگاه را زیر نظر بگیرید.
نقص باس CAN به نقص های پیچیده تجهیزات الکتریکی خودرو اشاره دارد. اگر صاحب خودرو مهارت های لازم برای تعمیر برق را ندارد ، بهتر است از خدمات یک متخصص استفاده کنید.
مدیر
18702
به منظور درک اصول اتوبوس CAN ، ما تصمیم گرفتیم که طبق معمول ، تعدادی مقاله در این مورد ، بر اساس مطالب از منابع خارجی ، بنویسیم / ترجمه کنیم.
یکی از این منابع ، که همانطور که به نظر می رسید ، اصول اتوبوس CAN را به خوبی نشان می دهد ، ارائه ویدیویی محصول آموزشی CANBASIC توسط مهندسی Igendi (http://canbasic.com) بود.
به ارائه محصول جدید CANBASIC خوش آمدید ، یک سیستم آموزشی (تخته) که به عملکرد گذرگاه CAN اختصاص داده شده است.
ما با اصول اولیه ایجاد یک شبکه اتوبوس CAN شروع می کنیم. در نمودار یک خودرو با سیستم روشنایی آن نشان داده شده است.
سیم کشی معمولی نشان داده شده است که در آن هر لامپ به طور مستقیم به نوعی سوئیچ یا تماس پدال ترمز متصل است.
عملکردهای مشابه اکنون با استفاده از فناوری CAN bus نشان داده شده است. جلو و عقب دستگاه های روشناییمتصل به ماژول های کنترل ماژول های مانیتورینگ به طور موازی با سیم های باس مشابه متصل می شوند.
این مثال کوچک نشان می دهد که حجم سیم کشی در حال کاهش است. علاوه بر این ، ماژول های کنترل می توانند لامپ های سوخته را تشخیص داده و راننده را در جریان آن قرار دهند.
ماشین در نمای نشان داده شده شامل چهار ماژول کنترل است و به وضوح ساختار سیستم آموزشی CANBASIC (برد) را نشان می دهد
در بالا ، چهار گره گذرگاه (گره CAN) وجود دارد.
ماژول جلو چراغ های جلو را کنترل می کند.
واحد دزدگیر فضای داخلی خودرو را کنترل می کند.
ماژول کنترل اصلی همه سیستم ها را به هم متصل می کند وسیله نقلیهبرای تشخیص
مجموعه عقب چراغ های عقب را کنترل می کند.
در برد آموزشی CANBASIC ، می توانید مسیریابی (محل) سه سیگنال Power ، CAN-Hi و Ground را که در ماژول کنترل متصل شده اند مشاهده کنید.
در اکثر خودروها ، برای اتصال ماژول کنترل اصلی به رایانه با استفاده از نرم افزار تشخیصی ، به یک مبدل OBD-USB نیاز دارید.
برد CANBASIC در حال حاضر دارای یک مبدل OBD-USB است و می تواند مستقیماً به رایانه متصل شود.
این برد از رابط USB تغذیه می کند ، بنابراین نیازی به کابل اضافی نیست.
سیم های گذرگاه برای انتقال داده های زیاد استفاده می شود. چگونه کار می کند؟
نحوه کار اتوبوس CAN
این داده ها به صورت متوالی منتقل می شوند. در اینجا یک مثال آورده شده است.
فرد دارای لامپ ، فرستنده ، می خواهد اطلاعاتی را برای فرد دارای تلسکوپ ، گیرنده (گیرنده) ارسال کند. او می خواهد داده ها را منتقل کند.
به منظور انجام این کار ، آنها توافق کردند که گیرنده هر 10 ثانیه وضعیت لامپ را کنترل کند.
به نظر می رسد اینطور است:
بعد از 80 ثانیه:
اکنون 8 بیت داده با 0.1 بیت در ثانیه (یعنی 1 بیت در 10 ثانیه) منتقل شده است. این انتقال داده های سریال نامیده می شود.
برای استفاده از این رویکرد در یک برنامه خودرو ، فاصله زمانی از 10 ثانیه به 0.000006 ثانیه کاهش می یابد. برای انتقال اطلاعات با تغییر سطح ولتاژ در گذر داده.
برای اندازه گیری سیگنال های الکتریکی گذرگاه CAN از اسیلوسکوپ استفاده می شود. دو پد اندازه گیری روی برد CANBASIC به شما امکان می دهد این سیگنال را اندازه گیری کنید.
وضوح اسیلوسکوپ برای نشان دادن پیام کامل CAN کاهش می یابد.
در نتیجه ، دیگر بیت های CAN دیگر قابل تشخیص نیستند. برای حل این مشکل ، ماژول CANBASIC مجهز به یک اسیلوسکوپ ذخیره سازی دیجیتال است.
ما ماژول CANBASIC را در یک کانکتور USB رایگان قرار می دهیم ، پس از آن به طور خودکار شناسایی می شود. نرم افزار CANBASIC را می توان در حال حاضر راه اندازی کرد.
می توانید نمای اسیلوسکوپ نرم افزاری را با مقادیر بیت پیوست شده مشاهده کنید. داده های منتقل شده در مثال قبلی با رنگ قرمز نشان داده شده است.
برای توضیح سایر قسمت های پیام CAN ، قاب CAN را رنگ آمیزی کرده و توضیحاتی را به آن وصل می کنیم.
هر قسمت رنگی یک پیام CAN مربوط به یک فیلد ورودی با همان رنگ است. ناحیه ای که با رنگ قرمز مشخص شده است حاوی اطلاعات داده های کاربر است که می تواند در قالب بیت ، نیبل یا هگزا دسیمال مشخص شود.
ناحیه زرد میزان داده های کاربر را مشخص می کند. یک شناسه منحصر به فرد می تواند در منطقه سبز تنظیم شود.
منطقه آبی به شما امکان می دهد پیام CAN را برای درخواست از راه دور تنظیم کنید. این بدان معناست که پاسخ گره CAN دیگری انتظار می رود. (توسعه دهندگان سیستم خود توصیه می کنند از درخواست های از راه دور به دلایلی که منجر به خرابی سیستم می شود استفاده نکنید ، اما مقاله دیگری در این مورد وجود خواهد داشت.)
بسیاری از سیستم های دارای گذرگاه CAN در برابر تداخل توسط کانال دوم CAN-LO برای انتقال داده ها ، که نسبت به سیگنال CAN-HI معکوس است (یعنی همان سیگنال ، فقط با علامت مخالف) ، از تداخل محافظت می شود.
شش بیت متوالی با همان سطح ، انتهای فریم CAN را مشخص می کند.
به طور تصادفی ، سایر قسمتهای قاب CAN ممکن است حاوی بیش از پنج بیت متوالی با همان سطح باشد.
برای جلوگیری از این علامت بیت ، اگر پنج بیت متوالی با همان سطح ظاهر شود ، بیت مخالف در انتهای قاب CAN وارد می شود. به این بیت ها ، بیت های (stuff bits) می گویند. گیرنده های CAN (گیرنده های سیگنال) این بیت ها را نادیده می گیرند.
با استفاده از فیلدهای ورودی ، می توان تمام داده های یک قاب CH را مشخص کرد و بنابراین می توان هر پیام CH را ارسال کرد.
داده های درج شده بلافاصله در قاب CAN به روز می شوند ، در این مثال طول داده از یک بایت به 8 بایت تغییر کرده و یک بایت به عقب منتقل می شود.
متن توصیفی نشان می دهد که سیگنال چرخش با شناسه "2C1" و بیت های داده 0 و 1 کنترل می شود. همه بیت های داده به 0 تنظیم می شوند.
شناسه روی "2C1" تنظیم شده است. برای فعال کردن سیگنال چرخش ، بیت داده باید از 0 به 1 تنظیم شود.
در حالت سالن ، می توانید کل ماژول را با کلیک ساده ماوس کنترل کنید. داده های CAN با توجه به عملکرد مورد نظر به طور خودکار تنظیم می شود.
چراغ های راهنما را می توان در نور پایین نصب کرد تا به عنوان DRL کار کند. مطابق با قابلیت های فناوری مدرن دیود ، روشنایی با مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می شود.
حالا می توانیم چراغ های جلو کم نور را فعال کنیم ، چراغهای مه شکن، چراغهای ترمز و چراغهای جلو بالا.
هنگامی که چراغ بینابینی خاموش می شود ، چراغ های مه شکن نیز خاموش می شوند. منطق کنترل سیستم روشنایی CANBASIC با اتومبیل مطابقت دارد مارک های فولکس واگن... ویژگی های احتراق و بازگشت به خانه نیز گنجانده شده است.
با یک گره سیگنال ، می توانید سیگنال سنسور را پس از شروع یک درخواست از راه دور بخوانید.
در حالت درخواست از راه دور ، قاب دوم CAN دریافت و در زیر قاب CAN ارسال شده نشان داده می شود.
بایت داده CAN اکنون حاوی نتیجه اندازه گیری سنسور است. با نزدیک کردن انگشت به سنسور ، می توانید مقدار اندازه گیری شده را تغییر دهید.
کلید مکث قاب فعلی CAN را منجمد می کند و تجزیه و تحلیل دقیق را امکان پذیر می کند.
همانطور که قبلاً نشان داده شده است ، قسمت های مختلف قاب CAN می تواند پنهان شود.
علاوه بر این ، پنهان کردن هر بیت در CH-frame پشتیبانی می شود.
اگر می خواهید از نمای فریم CAN در اسناد خود ، مانند یک ورق تمرین استفاده کنید ، بسیار مفید است.
اندازه و پیچیدگی مدارهای الکتریکی خودرو هر سال بیشتر می شود. در اولین اتومبیل های تولید شده ، احتراق از طریق مگنتو کار می کرد ، و اصلا باتری و ژنراتور وجود نداشت. در چراغ های جلو از مشعل های استیلن استفاده شده است.
در سال 1975 ، طول سیم های خودرو نمودار الکتریکیمعادل چند صد متر بود و با برق هواپیماهای سبک قابل مقایسه بود.
تمایل به ساده سازی سیم کشی به شرح زیر است: شما فقط به یک سیم نیاز دارید ، همه مصرف کنندگان را به آن وصل کنید و یک دستگاه کنترل را به هر یک متصل کنید. از طریق این جریان الکتریکی سیم به مصرف کنندگان و سیگنال های کنترل دستگاه منتقل کنید.
ویدیو
تا سال 1991 ، به لطف پیشرفت فناوری دیجیتال ، بوش و اینتل یک رابط CAN (شبکه کنترل کننده) برای سیستم های چند پردازنده ایجاد کردند. کامپیوترهای روی برد... در الکترونیک ، چنین سیستمی "گذر" نامیده می شود.
در یک گذرگاه سریال ، داده ها به صورت پالس بر روی یک جفت پیچ خورده (دو سیم) منتقل می شوند و در گذرگاه موازی ، داده ها به طور همزمان روی چندین سیم منتقل می شوند.
با عملکرد بالاتر ، گذرگاه موازی سیم کشی خودرو را پیچیده می کند. گذرگاه سریال اطلاعات را تا 1 مگابیت بر ثانیه منتقل می کند.
بلوک های مختلف داده ها را به اشتراک می گذارند ، قانونی که این اتفاق می افتد پروتکل نامیده می شود. این پروتکل می تواند دستوراتی را به بلوک های مختلف ارسال کند ، داده ها را از یک یا همه درخواست کند. پروتکل علاوه بر تماس خاص با دستگاه ، می تواند اهمیت و دستورات را تعیین کند. به عنوان مثال ، فرمان روشن کردن فن خنک کننده موتور بر فرمان پایین آوردن پنجره کناری ارجحیت دارد.
به حداقل رساندن الکترونیک مدرن امکان سازماندهی تولید ماژول های کنترل ارزان و سیستم های ارتباطی را فراهم کرد. در شبکه خودرو ، آنها را می توان به زنجیر ، ستاره و حلقه ترکیب کرد.
به عنوان مثال ، با روشن کردن لامپ ، اطلاعات به دو طریق انجام می شود نور بالا، سیگنال روی صفحه ابزار روشن می شود - روشن است یا خیر.
سیستم مدیریت موتور بهترین حالت را انتخاب می کند ، داده ها را از همه دستگاه های موجود در مدار دریافت می کند ، سیستم روشنایی چراغ های جلو روشن یا خاموش می شود ، سیستم ناوبری مسیر را ترسیم یا تغییر می دهد و غیره.
با تشکر از این پروتکل ، تشخیص موتور و سایر وسایل نقلیه ساده شده است.
تمایل به داشتن تنها یک سیم در خودرو محقق نشد ، اما ماژول CAN و پروتکل انتقال داده قابلیت اطمینان سیستم را افزایش داده و سیم کشی را ساده تر کرد.
ویدیو
اتوبوس CAN - چیست؟
CAN - bus ("can bus") یک سیستم کنترلی برای همه وسایل برقی و ارتباطات دیجیتالی در خودرو است که می تواند اطلاعات را از دستگاه ها دریافت کرده ، داده ها را بین آنها رد و بدل کرده و همچنین آنها را کنترل کند. داده ها در وضعیت فنیو سیگنال های کنترلی به دلیل یک پروتکل خاص به صورت دیجیتالی روی جفت پیچ خورده می روند. از جانب شبکه داخلیاز خودرو ، برق برای هر مصرف کننده تامین می شود ، اما همه آنها به طور موازی به هم متصل می شوند. این گزینه قابلیت اطمینان کل مدار الکتریکی را افزایش داد ، تعداد سیم ها را کاهش داد و نصب را ساده کرد.
ظهور اتوبوس های دیجیتالی در اتومبیل ها دیرتر از آنکه قطعات الکترونیکی به طور گسترده در آنها وارد شد ، ظاهر شد. در آن زمان ، آنها فقط به یک "خروجی" دیجیتالی برای "ارتباط" نیاز داشتند تجهیزات تشخیصی-رابط های سری سریع مانند ISO 9141-2 (K-Line) برای این کار کافی بود. با این حال ، پیچیدگی ظاهری تجهیزات الکترونیکی رویی با انتقال به معماری CAN ساده سازی آن شده است.
در واقع ، چرا که یک سنسور سرعت جداگانه داشته باشید اگر واحد ABS از قبل اطلاعاتی در مورد سرعت چرخش هر چرخ دارد؟ کافی است این اطلاعات را به داشبورد و به واحد کنترل موتور منتقل کنید. برای سیستم های امنیتی ، این حتی مهمتر است: به عنوان مثال ، کنترل کننده کیسه هوا در حال حاضر قادر است موتور را در هنگام برخورد با ارسال فرمان مناسب به ECU موتور به طور مستقل خاموش کرده و حداکثر مدارهای سوار شده را خاموش کند. ارسال فرمان به واحد کنترل قدرت پیش از این ، برای ایمنی ، لازم بود از اقدامات غیرقابل اعتماد مانند سوئیچ های اینرسی و خرطوم در پایانه باتری استفاده شود ( صاحبان بی ام وما قبلاً با "اشکالات" آن آشنا هستیم).
با این حال ، تحقق "ارتباط" کامل واحدهای کنترل بر اساس اصول قدیمی غیرممکن بود. مقدار داده ها و اهمیت آنها به ترتیب بزرگی افزایش یافت ، یعنی به یک اتوبوس نیاز بود که نه تنها قادر به کار با سرعت بالا و محافظت شده در برابر تداخل باشد ، بلکه حداقل تاخیر انتقال را نیز فراهم می کند. برای خودرویی که با سرعت بالا حرکت می کند ، حتی میلی ثانیه می تواند نقش مهمی را ایفا کند. راه حلی برای برآوردن چنین خواسته هایی از قبل در صنعت وجود داشت - ما در مورد CAN BUS (شبکه کنترل کننده منطقه) صحبت می کنیم.
ماهیت اتوبوس CAN
گذرگاه دیجیتال CAN یک پروتکل فیزیکی خاص نیست. اصل عملکرد اتوبوس CAN ، توسعه یافته توسط بوش در دهه هشتاد ، اجازه می دهد تا آن را با هر نوع انتقال - حتی از طریق سیم ، حداقل از طریق فیبر ، حداقل از طریق رادیو ، پیاده سازی کند. گذرگاه CAN با پشتیبانی سخت افزاری برای اولویت های بلوک و توانایی "مهمتر" برای قطع انتقال "مهمتر" کار می کند.
بدین منظور ، مفهوم بیت های غالب و مغلوب مطرح شد: به عبارت ساده ، پروتکل CAN به هر بلوکی اجازه می دهد در زمان مناسب ارتباط برقرار کند و با انتقال یک بیت غالب در حالی که بیت مغلوب وجود دارد ، انتقال داده ها را از سیستم های کمتر مهم متوقف کند. در اتوبوس این امر کاملاً از نظر فیزیکی اتفاق می افتد - به عنوان مثال ، اگر "plus" روی سیم به معنی "یک" (بیت غالب) باشد ، و عدم وجود سیگنال به معنی "صفر" (بیت مغلوب) باشد ، پس انتقال "یک" بدون ابهام سرکوب می کند. "صفر"
یک کلاس را در ابتدای درس تصور کنید. دانش آموزان (کنترل کننده های دارای اولویت پایین) بی سر و صدا با یکدیگر صحبت می کنند. اما ، به محض اینکه معلم (کنترل کننده با اولویت بالا) یک فرمان بلند "سکوت در کلاس درس!" برخلاف کلاس مدرسه ، این قانون به طور دائمی در گذرگاه CAN کار می کند.
این برای چیست؟ به طوری که داده های مهم با حداقل تاخیر ، حتی با هزینه عدم انتقال داده های بی اهمیت به گذرگاه ، منتقل می شود (این امر گذرگاه CAN را از رایانه های اترنت آشنا به همه متمایز می کند). در صورت تصادف ، توانایی رایانه تزریقی برای دریافت اطلاعات در این مورد از کنترلر SRS بسیار مهمتر از توانایی داشبورد برای دریافت بسته داده بعدی در مورد سرعت رانندگی است.
در خودروهای مدرن ، تمایز فیزیکی بین اولویت های پایین و بالا به یک امر عادی تبدیل شده است. آنها از دو یا حتی بیشتر گذرگاه فیزیکی با سرعت کم و زیاد استفاده می کنند - معمولاً این یک گذرگاه CAN "موتوری" و "بدنه" است ، جریان داده ها بین آنها قطع نمی شود. فقط کنترلر CAN-bus به طور همزمان متصل می شود ، که این امکان را فراهم می کند تا با همه واحدها از طریق یک اتصال "ارتباط" برقرار کنید.
به عنوان مثال ، اسناد فنی فولکس واگن سه نوع اتوبوس CAN مورد استفاده را تعریف می کند:
- اتوبوس "سریع" که با سرعت 500 کیلوبیت بر ثانیه کار می کند ، موتور ، ABS ، SRS و واحدهای کنترل انتقال را ادغام می کند.
- "آهسته" با سرعت 100 کیلوبیت بر ثانیه عمل می کند و واحدهای سیستم "Comfort" (قفل مرکزی ، پنجره های برقی و غیره) را ترکیب می کند.
- مورد سوم با همان سرعت کار می کند ، اما اطلاعات را فقط بین ناوبری ، تلفن داخلی و غیره منتقل می کند. در خودروهای قدیمی (به عنوان مثال گلف IV) ، گذرگاه داده و اتوبوس راحتی از نظر فیزیکی ترکیب شده بودند.
حقیقت جالب: بر رنو لوگاننسل دوم و "soplatformenniki" آن نیز از نظر فیزیکی دارای دو گذر هستند ، اما دومی منحصراً سیستم چند رسانه ای را با کنترلر CAN متصل می کند ، نسل دوم شامل ECU موتور ، کنترلر ABS ، کیسه هوا و UCH به طور همزمان به
از نظر فیزیکی ، اتومبیل های دارای گذرگاه CAN از آن به شکل یک جفت دیفرانسیل پیچ خورده استفاده می کنند: در آن ، هر دو سیم برای انتقال یک سیگنال واحد عمل می کنند ، که به عنوان اختلاف ولتاژ در هر دو سیم تعریف می شود. این امر برای حفاظت از تداخل ساده و قابل اعتماد ضروری است. یک سیم محافظت نشده مانند یک آنتن عمل می کند ، یعنی یک منبع تداخل رادیویی می تواند نیروی الکتروموتور را در آن القا کند ، که برای تداخل کافی است که توسط کنترل کننده ها به عنوان کمی اطلاعات منتقل شده درک شود.
اما در یک جفت پیچ خورده روی هر دو سیم ، مقدار EMF تداخل یکسان خواهد بود ، به طوری که اختلاف ولتاژ بدون تغییر باقی می ماند. بنابراین ، برای یافتن اتوبوس CAN در ماشین ، به دنبال یک جفت سیم پیچ خورده باشید - نکته اصلی این است که آن را با سیم کشی سنسورهای ABS اشتباه نگیرید ، که برای محافظت در داخل خودرو نیز با یک جفت پیچ خورده قرار گرفته اند. در برابر دخالت
کانکتور تشخیصی گذرگاه CAN دوباره اختراع نشد: سیم ها به پین های رایگان استاندارد قبلی در پدها منتقل شدند ، در آن گذرگاه CAN در پین 6 (CAN-H) و 14 (CAN-L) قرار دارد.
از آنجا که چندین اتوبوس CAN روی یک ماشین وجود دارد ، اغلب استفاده از سطوح مختلف سیگنال فیزیکی در هر یک تمرین می شود. به عنوان مثال ، دوباره مراجعه کنید مستندات فولکس واگن... نحوه انتقال اطلاعات در اتوبوس به این شکل است:
وقتی هیچ داده ای روی گذرگاه منتقل نمی شود یا بیت مغلوب منتقل نمی شود ، در هر دو سیم جفت پیچ خورده ولت متر نسبت به "زمین" 2.5 ولت را نشان می دهد (تفاوت سیگنال ها صفر است). در لحظه انتقال بیت غالب روی سیم CAN-High ، ولتاژ به 3.5 ولت افزایش می یابد ، در حالی که در CAN-Low به یک و نیم کاهش می یابد. تفاوت 2 ولت است و به معنی "یک" است.
همه چیز در اتوبوس Comfort متفاوت به نظر می رسد:
در اینجا ، "صفر" ، برعکس ، 5 ولت تفاوت دارد و ولتاژ روی سیم Low بیشتر از سیم بالا است. "واحد" تغییر در اختلاف ولتاژ تا 2.2 ولت است.
گذرگاه CAN با استفاده از یک اسیلوسکوپ در سطح فیزیکی بررسی می شود ، که به شما امکان می دهد گذر واقعی سیگنال ها را از طریق یک جفت پیچ خورده مشاهده کنید: طبیعتاً "مشاهده" تناوب پالس هایی با این طول با یک آزمایشگر معمولی غیرممکن است.
"رمزگشایی" وسیله نقلیه CAN -bus نیز توسط یک دستگاه تخصصی - تجزیه و تحلیل انجام می شود. این اجازه می دهد تا بسته های داده هنگام انتقال از گذرگاه خارج شوند.
خود شما درک می کنید که تشخیص اتوبوس CAN در سطح "آماتور" بدون تجهیزات و دانش مناسب منطقی نیست و به سادگی غیرممکن است. حداکثر کاری که می توان با وسیله "بداهه" برای بررسی کان-باس انجام داد ، اندازه گیری ولتاژ و مقاومت روی سیم ها و مقایسه آنها با خطوط مرجع برای یک ماشین خاص و یک گذرگاه خاص است. این مهم است - در بالا ما به طور مثال مثال زدیم که حتی در یک ماشین مشابه ، تفاوت جدی بین لاستیک ها وجود دارد.
خرابی ها
اگرچه رابط CAN به خوبی از تداخل محافظت می شود ، مشکلات الکتریکی به یک مشکل جدی برای آن تبدیل شده است. اتصال متقابل بلوک ها به یک شبکه واحد باعث آسیب پذیری آن شده است. رابط CAN بر روی خودروها به دلیل یکی از ویژگی های آن به یک کابوس واقعی برای برقکاران کم مهارت تبدیل شده است: افزایش شدید ولتاژ (برای مثال زمستان) نه تنها می تواند خطای CAN bus شناسایی شده را "آویزان" کند ، بلکه حافظه آنها را نیز پر می کند. کنترل کننده ها با خطاهای پراکنده ماهیت تصادفی.
در نتیجه ، یک "حلقه گل" کامل از نشانگرها روی داشبورد روشن می شود. و در حالی که یک تازه کار در حال شوک سر خود را می خاراند: "اما این چیست؟" ، یک متخصص تشخیص صحیح قبل از هر چیز یک باتری معمولی قرار می دهد.
مشکلات الکتریکی قطع سیم اتوبوس ، اتصال کوتاه به زمین یا بعلاوه دیگر است. اصل انتقال دیفرانسیل در صورت شکستن هر یک از سیمها یا سیگنال "اشتباه" روی آن غیرقابل درک می شود. بدترین آنها اتصال کوتاه سیم است ، زیرا کل اتوبوس را "فلج" می کند.
یک اتوبوس ساده را به شکل سیم تصور کنید که چندین بلوک در یک ردیف نشسته اند - یک کنترل کننده موتور ، یک کنترلر ABS ، داشبوردو یک اتصال تشخیصی وقفه در اتصال برای خودرو وحشتناک نیست - همه واحدها در حالت عادی به انتقال اطلاعات به یکدیگر ادامه می دهند ، فقط تشخیص غیرممکن می شود. اگر سیم بین کنترلر ABS و پانل را بشکنیم ، فقط با اسکنر در گذرگاه می توانیم آن را ببینیم ، سرعت یا دور موتور را نشان نمی دهد.
اما اگر بین ECU موتور و دستگاه ABS، به احتمال زیاد ، دیگر راه اندازی نمی شود: واحد ، بدون "دیدن" کنترل کننده مورد نیاز (اطلاعات مربوط به سرعت هنگام محاسبه زمان تزریق و زمان احتراق در نظر گرفته می شود) ، به حالت اضطراری می رود.
اگر سیم ها را قطع نکنید ، بلکه به طور مداوم "plus" یا "ground" را روی یکی از آنها اعمال کنید ، خودرو از بین می رود ، زیرا هیچ یک از بلوک ها نمی توانند داده ها را به دیگری منتقل کنند. از همین رو قانون طلایییک برقکار خودرو ، که توسط سانسورگر به روسی ترجمه شده است ، مانند "در کابین دستان خود را کج نکنید" و تعدادی از خودروسازان از اتصال گواهینامه بدون مجوز به اتوبوس CAN منع می کنند. دستگاه های اضافیتولید شخص ثالث (به عنوان مثال ، زنگ هشدار).
خوشبختانه ، اتصال سیگنال CAN-bus نه اتصال دهنده به کانکتور ، بلکه برخورد مستقیم با اتوبوس خودرو ، به نصاب "منحنی" این فرصت را می دهد که سیم ها را در جاهایی مخلوط کند. پس از آن ، ماشین فقط از شروع به کار خودداری نمی کند - اگر یک کنترل کننده کنترل مدار وجود داشته باشد که قدرت را توزیع می کند ، حتی جرقه زدن یک واقعیت نیست که روشن شود.
به منظور مدیریت منسجم و هماهنگ سیستم ها ، برای اطمینان از کیفیت و عملکرد انتقال داده ها ، بسیاری از شرکت های خودروسازی از سیستم مدرنمعروف به CAN bus. اصل تشکیلات آن مستلزم بررسی دقیق است.
خصوصیات کلی
از نظر بصری ، گذرگاه CAN شبیه یک دنباله ناهمزمان است. اطلاعات آن از طریق دو رسانای پیچ خورده ، کانال رادیویی یا فیبر نوری منتقل می شود.
چندین دستگاه قادر به کنترل همزمان اتوبوس هستند. تعداد آنها محدود نیست و نرخ تبادل اطلاعات تا 1 مگابیت بر ثانیه برنامه ریزی شده است.
اتوبوس CAN در خودروهای مدرن با مشخصات "CAN Sorcjfication version 2.0" تنظیم می شود.
دارای دو بخش می باشد. پروتکل A انتقال اطلاعات با استفاده از یک سیستم انتقال داده 11 بیتی را توصیف می کند. قسمت B این عملکردها را هنگام استفاده از نسخه 29 بیتی انجام می دهد.
CAN دارای گره ساعت شخصی است. هر یک از آنها سیگنال هایی را به طور همزمان به تمام سیستم ها ارسال می کند. دستگاههای دریافت کننده متصل به گذرگاه تعیین می کنند که آیا سیگنال در صلاحیت آنها است یا خیر. هر سیستم دارای فیلتر سخت افزاری پیامهایی است که برای آن ارسال شده است.
انواع و برچسب زدن
یکی از معروفترین امروزه اتوبوس CAN است که توسط روبرت بوش توسعه یافته است. CAN BUS (سیستم با این نام شناخته می شود) سریال است ، جایی که نبض بعد از پالس تامین می شود. به آن اتوبوس سریال می گویند. اگر اطلاعات از طریق چندین سیم منتقل می شود ، این یک گذرگاه موازی گذرگاه موازی است.
I - واحدهای کنترل ؛
II - ارتباطات سیستم
بر اساس انواع شناسه گذرگاه های CAN ، دو نوع علامت گذاری وجود دارد.
در صورتی که گره از فرمت 11 بیتی تبادل اطلاعات پشتیبانی می کند و خطاهایی در سیگنال های شناسه 29 بیتی نشان نمی دهد ، روی آن "CAN2،0A Active، CAN2،0B Passive" مشخص شده است.
وقتی این ژنراتورها از هر دو نوع شناسه استفاده می کنند ، گذرگاه با برچسب "CAN2،0B Active" برچسب گذاری می شود.
گره هایی وجود دارند که ارتباطات را در قالب 11 بیت پشتیبانی می کنند ، و هنگامی که یک شناسه 29 بیتی در سیستم مشاهده می کنند ، یک پیام خطا می دهند. در خودروهای مدرن ، از چنین اتوبوس های CAN استفاده نمی شود ، زیرا سیستم باید منطقی و سازگار باشد.
این سیستم با دو نوع سرعت انتقال سیگنال کار می کند - 125 ، 250 کیلوبیت بر ثانیه. مورد اول برای دستگاه های کمکی (پنجره ها ، روشنایی) در نظر گرفته شده است ، و دومی کنترل اصلی (گیربکس اتوماتیک ، موتور ، ABS) را ارائه می دهند.
انتقال سیگنال
از نظر فیزیکی ، هادی اتوبوس CAN یک ماشین مدرن از دو جزء ساخته شده است. اولی سیاه است و CAN-High نامیده می شود. هادی دوم با رنگ نارنجی-قهوه ای CAN-Low نام دارد. با تشکر از ساختار ارتباطی ارائه شده ، جرم هادی ها از مدار خودرو حذف شده است. در تولید خودروها ، این باعث می شود وزن محصول تا 50 کیلوگرم کاهش یابد.
کل بار شبکه شامل مقاومت بلوک های متفاوتی است که بخشی از پروتکلی به نام گذرگاه CAN هستند.
نرخ انتقال و دریافت هر سیستم نیز متفاوت است. بنابراین ، پردازش پیام ها از انواع مختلف ارائه می شود. طبق توضیحات گذرگاه CAN ، این عملکرد توسط مبدل سیگنال انجام می شود. به آن دروازه الکترونیکی می گویند.
این دستگاه در طراحی واحد کنترل قرار دارد ، اما می توان آن را در قالب یک دستگاه جداگانه ساخت.
رابط ارائه شده همچنین برای خروجی و ورودی سیگنالهای تشخیصی استفاده می شود. برای این ، وجود یک بلوک OBD یکپارچه ارائه شده است. این یک اتصال ویژه برای تشخیص سیستم است.
انواع توابع گذرگاه
وجود دارد انواع متفاوتدستگاه ارائه شده
- KAN-bus واحد قدرت. این یک کانال سریع است که پیامها را با سرعت 500 کیلوبیت بر ثانیه ارسال می کند. وظیفه اصلی آن در ارتباط واحدهای کنترل ، به عنوان مثال ، موتور انتقال است.
- سیستم "Comfort" یک کانال کندتر است که داده ها را با سرعت 100 کیلوبیت بر ثانیه منتقل می کند. تمام دستگاه های موجود در سیستم Comfort را به هم متصل می کند.
- برنامه فرمان اطلاعات گذرگاه نیز سیگنال ها را به آرامی (100 کیلوبیت بر ثانیه) منتقل می کند. هدف اصلی آن ارائه ارتباط بین سیستم های خدماتی مانند تلفن و ناوبری است.
هنگام مطالعه این سوال که اتوبوس CAN چیست ، ممکن است به نظر برسد که از نظر تعداد برنامه مشابه سیستم هواپیما است. با این حال ، برای اطمینان از کیفیت ، ایمنی و راحتی هنگام رانندگی ، هیچ برنامه ای اضافی نخواهد بود.
تداخل اتوبوس
همه واحدهای کنترل توسط فرستنده گیرنده به گذرگاه CAN متصل می شوند. آنها دارای گیرنده پیام هستند که تقویت کننده های انتخابی هستند.
توضیحات گذرگاه CAN دریافت پیامها را در امتداد رسانای بالا و پایین به تقویت کننده دیفرانسیل ، که در آنجا پردازش شده و به واحد کنترل ارسال می شود ، تصریح می کند.
تقویت کننده این خروجی را به عنوان اختلاف ولتاژ بین سیمهای High و Low تشخیص می دهد. این رویکرد تأثیر مداخله خارجی را حذف می کند.
برای درک اینکه KAN-bus و ساختار آن چیست ، باید ظاهر آن را به خاطر بسپارید. این دو هادی هستند که با هم پیچ خورده اند.
از آنجا که سیگنال نویز به طور همزمان به هر دو سیم می رود ، در طول پردازش مقدار ولتاژ پایین از ولتاژ بالا کم می شود.
این باعث می شود که گذرگاه CAN یک سیستم قابل اعتماد باشد.
انواع پیام
این پروتکل استفاده از چهار نوع فرمان را در تبادل اطلاعات از طریق گذرگاه CAN فراهم می کند.
I - CAN bus؛
II - مقاومت مقاومت ؛
III - رابط.
در فرایند دریافت و انتقال اطلاعات ، زمان مشخصی برای یک عملیات در نظر گرفته می شود. در صورت خروج ، یک قاب خطا ایجاد می شود. Error Frame نیز مدت زمان مشخصی دوام می آورد. هنگامی که تعداد زیادی خطا جمع می شود ، واحد معیوب به طور خودکار از گذرگاه قطع می شود.
عملکرد سیستم
برای درک اینکه اتوبوس CAN چیست ، باید هدف عملکردی آن را درک کنید.
این برنامه برای انتقال فریم ها در زمان واقعی طراحی شده است ، که حاوی اطلاعاتی در مورد مقدار (به عنوان مثال ، تغییر سرعت) یا وقوع یک رویداد از یک گره فرستنده به گیرنده های برنامه است.
فرمان شامل 3 بخش است: نام ، مقدار رویداد ، زمان مشاهده متغیر.
مقدار کلید به متغیر شاخص متصل می شود. اگر داده های زمانی در پیام وجود نداشته باشد ، این پیام پس از دریافت توسط سیستم پذیرفته می شود.
هنگامی که رایانه سیستم ارتباطی نشانگر وضعیت پارامتر را درخواست می کند ، به ترتیب اولویت ارسال می شود.
حل تعارض اتوبوس
هنگامی که سیگنالهای وارد شده به اتوبوس به چندین کنترل کننده می رسد ، سیستم انتخاب می کند که هر کدام به چه ترتیبی پردازش می شوند. دو یا چند دستگاه می توانند تقریباً همزمان کار کنند. برای جلوگیری از درگیری ، نظارت انجام می شود. اتوبوس CAN یک ماشین مدرن این فرایند را در فرایند ارسال پیام انجام می دهد.
درجه بندی پیام ها با توجه به اولویت و درجه بندی مغلوب وجود دارد. اطلاعاتی که کمترین بیان عددی میدان داوری را دارند وقتی درگیری ایجاد می شود در گذرگاه برنده می شود. بقیه فرستنده ها سعی می کنند در صورت عدم تغییر ، فریم های خود را بعداً ارسال کنند.
در فرایند انتقال اطلاعات ، زمان نشان داده شده در آن حتی در صورت وجود وضعیت درگیری سیستم از بین نمی رود.
اجزای فیزیکی
دستگاه اتوبوس علاوه بر کابل ، از چندین عنصر تشکیل شده است.
میکروسیورهای فرستنده گیرنده اغلب از فیلیپس و همچنین Siliconix ، Bosch ، Infineon یافت می شود.
برای درک اینکه اتوبوس CAN چیست ، باید اجزای آن را مطالعه کنید. حداکثر طولهادی با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه به 40 متر می رسد. گذرگاه CAN (که به CAN-BUS نیز معروف است) در انتها دارای یک ترمیناتور است.
برای این کار ، مقاومت 120 اهم در انتهای هادی ها نصب شده است. این امر به منظور از بین بردن بازتاب پیام در انتهای گذرگاه و اطمینان از دریافت سطوح صحیح جریان در گذرگاه است.
خود هادی ، بسته به طراحی ، می تواند محافظ یا بدون محافظ باشد. مقاومت پایانه می تواند از حالت کلاسیک منحرف شده و در محدوده 108 تا 132 اهم باشد.
فناوری ICAN
هنگام در نظر گرفتن لاستیک خودرو باید به برنامه انسداد موتور توجه شود.
بدین منظور ، تبادل داده از طریق گذرگاه CAN ، ماژول iCAN توسعه یافته است. به باس دیجیتال متصل می شود و وظیفه فرمان مربوطه را بر عهده دارد.
ابعاد کوچکی دارد و می تواند به هر قسمتی از اتوبوس متصل شود. هنگامی که ماشین شروع به حرکت می کند ، iCAN فرمان را به واحدهای مربوطه ارسال می کند و موتور خاموش می شود. مزیت این برنامه این است که در سیگنال وقفه ای ایجاد نمی شود. دستورالعمل وجود دارد واحد الکترونیکی، پیام سپس عملکرد محرک های مربوطه را غیرفعال می کند.
این نوع انسداد با بالاترین رازداری و در نتیجه قابلیت اطمینان مشخص می شود. در این حالت ، خطاها در حافظه ECU ثبت نمی شوند. گذرگاه CAN تمام اطلاعات مربوط به سرعت و حرکت خودرو به این ماژول را ارائه می دهد.
حفاظت ضد سرقت
ماژول iCAN در هر گره ای که مهارها در آن قرار دارند ، در محلی که گذرگاه نصب شده است ، نصب می شود. با توجه به حداقل ابعاد و الگوریتم ویژه اقدامات ، تقریباً غیرممکن است که مسدود کردن را با روشهای معمول هنگام سرقت تشخیص دهیم.
در ظاهر ، این ماژول به عنوان سنسورهای مختلف مانیتورینگ پنهان شده است که تشخیص آن را نیز غیرممکن می کند. در صورت تمایل ، می توانید عملکرد دستگاه را برای محافظت خودکار از شیشه ها و آینه های ماشین پیکربندی کنید.
اگر خودرو دارای موتور استارت خودکار باشد ، iCAN در عملکرد آن اختلال ایجاد نمی کند ، زیرا هنگام شروع حرکت خودرو فعال می شود.
با آشنایی با دستگاه و اصول مبادله داده که گذرگاه CAN با آن همراه شده است ، مشخص می شود که چرا همه چیز اتومبیل های مدرناستفاده از این فناوری ها در توسعه کنترل وسایل نقلیه
فناوری ارائه شده در ساختار خود نسبتاً پیچیده است. با این حال ، تمام عملکردهای گنجانیده شده در آن کارآمدترین ، ایمن ترین و راحت ترین رانندگی را تضمین می کند.
پیشرفت های موجود به حفاظت خودرو حتی در برابر سرقت کمک می کند. با تشکر از این ، و همچنین مجموعه ای از عملکردهای دیگر ، گذرگاه CAN محبوب و مورد تقاضا است.
