Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

шина — что это? Принцип действия «кан шины»

С каждым годом автомобильные электрические схемы увеличивались в размере и усложнялись в конструкции. На первых выпущенных автомобилях от магнето работало зажигание, а аккумуляторной батареи и генератора не было совсем. В фарах использовались ацетиленовые горелки.

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

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

Видео

К 1991 году, благодаря прорыву цифровых технологий, фирмы Bosch и Intel создали сетевой интерфейс CAN (Controller Area Network) для мультипроцессорных систем бортовых компьютеров.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина В электронике такую систему называют «шиной».

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

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

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

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

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

Благодаря такому протоколу диагностика двигателя и других устройств автомобиля упростилась.

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

Видео

CAN шина — что это такое?

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

  • < Назад
  • Вперёд >

CAN-шина – принцип работы системы и ее диагностика + Видео

Бортовые системы электроники в современных легковых и грузовых автомобилях обладают огромным количеством дополнительных устройств и исполнительных механизмов. Для того, чтобы обмен информацией между всеми устройствами был максимально эффективен, в автомобиле должна быть надежная коммуникационная сеть. В начале 80-ых годов 20 века компания Bosch и разработчик Intel предложили новый сетевой интерфейс – Controller Area Network, который в народе называется Can-шина.

Содержание
  1. О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина
  2. Особенности работы сети
  3. Кан-интерфейс и диагностика системы

1 О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина

Кан-шина в автомобиле предназначена для обеспечения подключения любых электронных устройств, которые способны передавать и получать определенную информацию.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина Таким образом, данные о техническом состоянии систем и управляющие сигналы проходят по витой паре в цифровом формате. Такая схема позволила снизить негативное влияние внешних электромагнитных полей и существенно увеличить скорость передачи данных по протоколу (правила, по которым блоки управления различными системами способны обмениваться информацией).

Кроме того, диагностика ЭБУ различных систем автомобиля своими руками стала проще. За счет применения подобной системы в составе бортовой сети автомобиля высвободилось определенное количество проводников, которые способны обеспечивать связь по различным протоколам, например, между блоком управления двигателем и диагностическим оборудованием, системой сигнализации. Именно наличие Кан-шины в автомобиле позволяет владельцу своими руками выявлять неисправности контроллеров и ошибки с помощью специального диагностического оборудования.

Кан-шина в автомобиле

Похожие статьи

CAN-шина  это специальная сеть, с помощью которой осуществляется передача и обмен данными между различными узлами управления.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина Каждый из узлов состоит из микропроцессора (CPU) и CAN-контроллера, с помощью которого реализуется исполняемый протокол и обеспечивается взаимодействие с сетью автомобиля. Шина Кан имеет минимум две пары проводов – CAN_L и CAN_H, по которым и передаются сигналы посредством трансиверов – приемо-передатчиков, способных усиливать сигнал от управляющих устройств сети. Кроме того, трансиверы выполняют и такие функции как:

  • регулировка скорости передачи данных посредством усиления или уменьшения подачи тока;
  • ограничение тока для предотвращения повреждения датчика или замыкания линий передачи;
  • тепловая защита.

На сегодняшний день признаны два вида трансиверов – High Speed и Fault Tolerant. Первый тип наиболее распространен и соответствует стандарту (ISO 11898-2), он позволяет передавать данные со скоростью до 1МБ в секунду. Второй тип приемопередатчиков позволяет создать энергосберегающую сеть, со скоростью передачи до 120 Кб/сек, при этом подобные передатчики не имеют чувствительности к каким-либо повреждениям на самой шине.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

2 Особенности работы сети

Следует понимать, что данные по CAN-сети передаются в виде кадров. Наиболее важные из них – это поле идентификатора (Identifire) и система данных (Data). Наиболее часто используемый тип сообщения по Кан-шине – Data Frame. Данный тип передачи данных состоит из так называемого арбитражного поля и определяет приоритетную передачу данных в том случае, если сразу несколько узлов системы передают данные на CAN-шину.

Данные по CAN-сети

Каждое из подключенных к шине устройств управления имеет свое входное сопротивление, а общая нагрузка рассчитывается из суммы всех подключенных к шине исполняемых блоков. В среднем, входное сопротивление систем управления двигателем, которые подключаются на CAN-шину, составляет 68-70 Ом, а сопротивление информационно-командной системы может составлять до 3-4 ОМ.

3 Кан-интерфейс и диагностика системы

Системы управления CAN имеют не только различное нагрузочное сопротивление, но и разную скорость передачи сообщений. Этот факт усложняет обработку однотипных сообщений внутри бортовой сети. Для упрощения диагностики на современных автомобилях используется межсетевой интерфейс (преобразователь сопротивления), который либо выполнен в качестве отдельного управляющего блока, либо встроен в ЭБУ двигателя автомобиля.

ЭБУ двигателя с межсетевым интерфейсом

Подобный преобразователь также предназначен для ввода или вывода определенной диагностической информации по проводу «К»-линия, который подключается во время диагностики или изменения параметров работы сети либо в диагностический разъем либо непосредственно к преобразователю.

Важно отметить, что определенных стандартов для разъемов сети Can на сегодняшний день не существует. Поэтому каждый из протоколов определяет свой тип разъемов на CAN-шине, в зависимости от нагрузки и других параметров.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

Таким образом, при проведении диагностических работ своими руками используется унифицированный разъем типа OBD1 или OBD2, который можно встретить на большинстве современных иномарок и отечественных автомобилей. Однако, некоторые модели автомобилей, например Volkswagen Golf 5V, Audi S4, не имеют межсетевого интерфейса. Кроме того, схема блоков управления и CAN-шины индивидуальна для каждой марки и модели авто. Для того, чтобы провести диагностику CAN-системы своими руками, используется специальная аппаратура, которая состоит из осциллографа, анализатора CAN и цифрового мультиметра.

Работы по выявлению неисправностей начинаются со снятия напряжения сети (снятие минусовой клеммы АКБ). Далее определяется изменение сопротивления между проводами шины. Самыми распространенными видами неисправности Кан-шины в автомобиле является замыкание или обрыв линии, выход из строя резисторов нагрузки и снижение уровня передачи сообщений между элементами сети.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина В некоторых случаях без применения анализатора Can выявить неисправность не получается.

Как это работает: Шина CAN

Транспортные средства представляют собой сложные машины с огромным количеством компонентов, которым необходимо взаимодействовать друг с другом. Вот почему была изобретена сеть контроллеров. Том Дентон объясняет, как работает технология.

В наши дни все современные автомобили, от обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания до новейших электромобилей, оснащены шиной локальной сети контроллеров (CAN). Это система электронной связи, которая позволяет различным частям автомобиля взаимодействовать друг с другом, включая двигатель, трансмиссию и тормоза. По сути, это центральная нервная система автомобиля.

Изобретенная компанией Bosch и впервые использованная в Mercedes-Benz S-класса в 1991 году, шина CAN изначально связывала пять блоков управления двигателем (ECU) с целью повышения производительности и безопасности за счет более быстрого потока данных в реальном времени.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина машина.

Сеть шины CAN была разработана для объединения (или мультиплексирования) этих сообщений, тем самым уменьшая количество необходимой электрической проводки (и веса). Это был шаг вперед по сравнению с тем, что было раньше, состоящим из двусторонних приемников и передатчиков, которые просто не могли справиться с несколькими вещами, сообщающимися одновременно.

Шина CAN работает, позволяя любому устройству в сети создавать «фрейм данных», стандартный формат сообщения, и передавать его последовательно. Если несколько устройств передают одновременно, устройство с наивысшим приоритетом продолжает передачу, пока остальные ждут. Кадры принимаются всеми узлами ЭБУ в сети и состоят из идентификатора, сообщения и других элементов, таких как биты исправления ошибок.

Физическая сеть в большинстве автомобилей состоит из витой пары тонких проводов, известных как CAN high (CAN-H) и CAN low (CAN-L). Также можно использовать коаксиальные кабели и оптоволокно.

Используя шлюз для управления потоком данных, большинство автомобилей теперь имеют несколько различных сетей — например, для кузова, трансмиссии и информационно-развлекательной системы.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина В отличие от S-класса 1991 года, современные автомобили могут иметь десятки ЭБУ, в том числе для двигателя, управления коробкой передач, подушек безопасности, ABS, контроля тяги и контроля устойчивости. Шина CAN позволяет этим областям обмениваться данными друг с другом в режиме реального времени, отдавая приоритет наиболее важной информации и помогая повысить безопасность и производительность автомобиля.

Вы можете использовать осциллограф для просмотра сигнала CAN. Например, с помощью PicoScope вы можете декодировать эти сигналы и просматривать фактические значения.

Новый инструмент, разработанный Гленном Норрисом CAE AMIMI из Definitive Diagnosis, позволяет быстро и легко просматривать данные CAN. «Инструмент анализа CAN для окончательной диагностики делает декодирование данных CAN более доступным для техников», — объясняет Норрис. «Это упрощает процесс отслеживания спорадических ошибок CAN и сокращает время, затрачиваемое на диагностику».

Тестируя диагностический прибор на своей машине, я обнаружил, что все данные по CAN-шине показывались мгновенно.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина Я даже смоделировал неисправность, замкнув провода шины, и тут же были перечислены две ошибки.

Ключевой особенностью этого нового инструмента является возможность сортировки и фильтрации определенных идентификаторов. Это облегчает отслеживание источников ошибок.

Значение идентификатора CAN (CAN-ID) указывает уровень приоритета. Чем меньше число, тем выше приоритет. Идентификатор относится к конкретным элементам и действиям, таким как включение или выключение света, или конкретному датчику.

Шина CAN — надежная система, но ошибки все равно будут возникать. К счастью, умные диагностические инструменты могут помочь их быстро идентифицировать.

Это отредактированная выдержка из журнала IMI MotorPro, которую вы получаете бесплатно в рамках членства в IMI. Пришло время узнать больше о том, как стать членом самого влиятельного автомобильного сообщества Великобритании…?

CAN-ШИНА (СЕТЬ КОНТРОЛЛЕРОВ)

Общее описание
Шина CAN — это автомобильная шина, разработанная Bosch, позволяющая микроконтроллерам и устройствам взаимодействовать друг с другом в автомобиле без главного компьютера.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

Шина CAN — это протокол на основе сообщений, разработанный специально для автомобильных приложений, но теперь также используемый в других областях, таких как аэрокосмическая промышленность, промышленная автоматизация и медицинское оборудование. Он стал международным стандартом (ISO 11898) в 1994 году и был специально разработан для быстрого последовательного обмена данными между электронными контроллерами в автомобилях. Он соединяет отдельные системы и датчики в качестве альтернативы традиционным многопроволочным ткацким станкам. Он позволяет автомобильным компонентам обмениваться данными по однопроводной или двухпроводной сетевой шине данных со скоростью до 1 Мбит/с. Шина CAN
— один из пяти протоколов, используемых в стандарте диагностики автомобилей OBD-II.

Внешний вид


Рис.1 Автомобильная сеть CAN BUS

Принцип работы шины CAN

Шина CAN использует для связи два выделенных провода. Провода называются CAN high и CAN low.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина Контроллер CAN подключается ко всем компонентам в сети через эти два провода. Каждый сетевой узел имеет уникальный идентификатор. Все ЭБУ на шине фактически параллельны, поэтому все узлы постоянно видят все данные. Узел отвечает только тогда, когда обнаруживает свой собственный идентификатор. Отдельные узлы могут быть удалены из сети, не затрагивая другие узлы.
 Когда шина CAN находится в режиме ожидания, по обеим линиям подается напряжение 2,5 В. Когда биты данных передаются, верхняя линия CAN достигает 3,75 В, а нижняя линия CAN падает до 1,25 В, тем самым создавая разницу в 2,5 В между линиями: каждая из линий CAN ссылается на другую, а не на массу автомобиля. . Поскольку связь зависит от разницы напряжений между двумя линиями шины, шина CAN НЕ чувствительна к индуктивным пикам, электрическим полям или другим помехам. Это делает шину CAN надежным выбором для сетевой связи на мобильном оборудовании.


Рис.2

Питание по CAN может подаваться через CAN-шину.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина Или питание для модулей шины CAN может быть организовано отдельно. Проводка источника питания может быть либо полностью отделена от линий шины CAN, в результате чего для сети используются два 2-проводных кабеля, либо она может быть интегрирована в тот же кабель, что и линии шины CAN, в результате чего получается один 4-проводной кабель.
Характер обмена данными по шине CAN позволяет всем модулям передавать и получать данные по шине. Любой модуль может передавать данные, которые получают все остальные модули. Очень важно, чтобы полоса пропускания шины CAN в первую очередь выделялась наиболее важным для безопасности системам. Узлы обычно назначаются одному из нескольких уровней приоритета. Например, органы управления двигателем, тормоза и подушки безопасности очень важны с точки зрения безопасности, и командам на активацию этих систем отдается наивысший приоритет. Это означает, что они будут действовать раньше, чем менее критичные. Аудиоустройства и навигационные устройства часто имеют средний приоритет, а активация освещения может иметь самый низкий приоритет.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

Процесс, известный как арбитраж, определяет приоритет любых сообщений.
Большинство автомобильных сетей CAN работают со скоростью шины 250 кБ/с или 500 кБ/с. В новейших автомобилях используется до 3 отдельных сетей CAN, обычно с разной скоростью, соединенных между собой шлюзами. Данные одной из трех сетей доступны для двух других сетей. Функции управления двигателем обычно выполняются на высокоскоростной шине со скоростью 500 кбит/с, а системы шасси работают на более медленной шине CAN со скоростью 250 кбит/с. Другие функции, такие как освещение, спутниковая навигация и зеркала, находятся на отдельной низкоскоростной однопроводной шине LIN (Local Interconnect Network).

Процедура проверки надежности шины CAN с помощью осциллографа

  1. Определите контакты CAN-H и CAN-L в доступной точке сети CAN.
    Такой точкой обычно является многоконтактный разъем ЭБУ.
  2. Установите входы осциллографа на 5 В
  3. Подсоедините измерительный провод сигнала одного из каналов осциллографа к проводу CAN-H.Кан шина в автомобиле принцип работы: Как выглядит и работает CAN шина

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *