Can-шина в сучасних автомобілях. Що таке can шина?

Щоб докладно і гармонійно управляти системами, забезпечити якість і функціональність передачі даних, багато автомобілебудівні компанії застосовують сучасну систему, відому як CAN-шина. Принцип її організації заслуговує докладного розгляду.

Загальна характеристика

Візуально CAN-шина виглядає як асинхронна послідовність. Її інформація передається по двох витих провідникам, радіоканалу або оптоволокну.

Управляти шиною здатні кілька пристроїв одночасно. Їх кількість не обмежена, а швидкість обміну інформацією запрограмована до 1 Мбіт / с.

CAN-шина в сучасних автомобілях регламентується специфікацією "CAN Sorcjfication version 2,0".

Він складається з двох розділів. Протокол А описує передачу інформації із застосуванням 11-бітної системи передачі даних. Частина В виконує ці функції при застосуванні 29-бітного варіанта.

CAN має вузли персональних тактових генераторів. Кожен з них посилає сигнали всім системам одночасно. Отримують пристрої, приєднані до шини, визначають, чи стосується сигнал до їх компетенції. Кожна система має апаратної фільтрацією адресованих їй послань.

Різновиди та маркування

Однією з найвідоміших на сьогоднішній день є розроблена Робертом Бошем CAN-шина. CAN BUS (під такою назвою відома система) буває послідовна, де імпульс подається за імпульсом. Вона називається Serial bus. Якщо ж інформація передається по декільком проводам, то це паралельна шина Parallel bus.

I - вузли управління;

II - комунікації системи.

Спираючись на різновиди ідентифікаторів КАН-шин, зустрічається маркування двох типів.

У разі, коли вузол підтримує 11-розрядний формат обміну інформацією і не позначає помилки на сигнали 29-бітного ідентифікатора, його маркують "CAN2,0A Active, CAN2,0B Passive".

Коли такі генератори використовують обидва типи ідентифікаторів, шина має маркування "CAN2,0B Active".

Зустрічаються вузли, що підтримують комунікації в 11-бітному форматі, а побачивши в системі 29-бітний ідентифікатор, видають повідомлення про помилку. У сучасних автомобілях подібні CAN-шини не використовуються, адже система повинна бути логічною і узгодженою.

Система ж функціонує при двох типах швидкостей передачі сигналів - 125, 250 кбіт / с. Перші призначені для допоміжних пристроїв (склопідйомники, освітлення), а другі забезпечують головне управління (коробка-автомат, двигун, ABS).

передача сигналів

Фізично провідник CAN-шини сучасного автомобіля виконаний з двох складових. Перший - чорного кольору і називається CAN-High. Другий провідник, оранжево-коричневий, іменується CAN-Low. Завдяки поданій структурі комунікацій зі схеми автомобіля видалена маса провідників. При виробництві транспортних засобів це дозволяє зменшити вагу вироби до 50 кг.

Загальна мережева навантаження складається з розрізнених опорів блоків, які входять до складу протоколу, званого КАН-шина.

Різні і швидкості передачі-отримання кожної системи. Тому забезпечується обробка різнотипних повідомлень. Відповідно до опису шини-CAN, цю функцію виконує перетворювач сигналів. Він називається міжмережевих електронним інтерфейсом.

Розташований цей прилад в конструкції керуючого блоку, але буває виконаний у вигляді відокремленого приладу.

Представлений інтерфейс застосовують також для виведення і введення сигналів діагностичного характеру. Для цього передбачено наявність уніфікованої колодки OBD. Це особливий роз`єм для діагностики системи.

Різновиди функцій шин

Існують різні типи представленого пристрою.

1. КАН-шина агрегату силового. Це швидкий канал, який передає послання зі швидкістю 500 кбіт / с. Його головне завдання полягає в комунікації блоків управління, наприклад трансмісія-двигун.
2. Система "Комфорт" - більш повільний канал, що передає дані зі швидкістю 100 кбіт / с. Він пов`язує всі пристрої системи "Комфорт".
3. Інформаційно-командна програма шини також передає сигнали повільно (100 кбіт / с). Її основне призначення - забезпечити зв`язок між обслуговуючими системами, наприклад телефоном і навігацією.

При вивченні питання, чим є CAN-шина, може здатися, що за кількістю програм вона схожа на систему літака. Однак, щоб забезпечити якість, безпеку і комфорт при управлінні автомобілем, ніякі програми не будуть зайвими.

Перешкоди в шині

Всі керуючі блоки приєднані до CAN-шині трансиверами. Вони мають приймачі повідомлень, що представляють собою виборчі підсилювачі.

Опис шини CAN обумовлює надходження послань по провідникам High і Low в підсилювач диференційний, де він обробляється і подається в блок керування.

Підсилювач визначає цей вихідний сигнал як різниця напруги проводів High і Low. Такий підхід дозволяє виключити вплив зовнішніх перешкод.

Щоб зрозуміти, що собою являє КАН-шина і її пристрій, слід згадати її вигляд. Це два провідника, скручені між собою.

Так як сигнал перешкоди надходить відразу на обидва дроти, в процесі обробки значення напруги Low віднімається від напруги High.

Далі з отриманого показника витягується базове напруження, яке становить 2,5 В. Залишок і є перешкода. Вона в відфільтрованому сигналі не присутній.

Завдяки цьому CAN-шина вважається надійною системою.

типи повідомлень

Протоколом передбачається використання при обміні інформацією за допомогою шини CAN чотирьох типів команд.

1. Data Frame. Такий тип повідомлень (фреймів) передає сигнали з певним ідентифікатором.
2. Error Frame є повідомлення збою в процесі обміну. Він пропонує повторити дії спочатку.
3. Overload Frame. Послання з`являється в момент необхідності перезапустити роботу контролера.
4. Request Frame Remout Transmission позначає запит даних, де саме знаходиться ідентифікатор.

I - CAN-шина;

II - резистор опору;

III - інтерфейс.

У процесі прийому-передачі інформації на проведення однієї операції відводиться певний час. Якщо воно вийшло, формується фрейм помилки. Error Frame також триває певну кількість часу. Несправний блок автоматично відключається від шини при накопиченні великої кількості помилок.

функціональність системи

Щоб зрозуміти, що таке CAN-шина, слід розібратися в її функціональне призначення.

Вона покликана передавати фрейми в реальному часі, які містять інформацію про значення (наприклад, зміна швидкості) або про виникнення події від одного вузла-передавача до приймачів програми.

Команда складається з 3 розділів: імені, значення події, часу спостереження за змінною величиною.

Ключове значення надається змінної показника. Якщо в повідомленні немає даних про час, тоді це повідомлення приймається системою за фактом його отримання.

Коли комп`ютер комунікаційної системи запитує показник стану параметра, він посилається в пріоритетною черговості.

Вирішення конфліктів на шині

Коли сигнали, що надходять на шину, приходять на кілька контролерів, система вибирає, в якій черговості буде оброблений кожен. Два або більше пристрої можуть почати роботу практично одночасно. Щоб при цьому не виник конфлікт, проводиться моніторинг. CAN-шина сучасного автомобіля виробляє цю операцію в процесі відправки повідомлення.

Існує градація повідомлень по пріоритетною і рецессивной градації. Інформація, що має найнижче числівник вираз поля арбітражу, виграє при настанні конфліктного становища на шині. Решта передавачі постараються відіслати свої фрейми пізніше, якщо нічого не зміниться.

В процесі передачі інформації час, вказане в ньому, не губиться навіть при наявності конфліктного становища системи.

фізичні складові

Пристрій шини складається, крім кабелю, з кількох елементів.

Мікросхеми приймача часто зустрічаються від компанії Philips, а також Siliconix, Bosch, Infineon.

Щоб зрозуміти, що таке КАН-шина, слід вивчити її компоненти. Максимальна довжина провідника при швидкості 1 Мбіт / с досягає 40 м. Шіна- CAN (відома ще як CAN-BUS) в кінці наділена термінатором.

Для цього на кінець провідників встановлюються резистори опору по 120 Ом. Це необхідно, щоб усунути відображення повідомлення на кінці шини і переконатися, що вона отримує відповідні рівні струму.

Сам провідник в залежності від конструкції може бути екранованим або неекранованим. Кінцеве опір може відходити від класичного і перебувати в діапазоні від 108 до 132 Ом.

технологія iCAN

Розглядаючи шини транспортного засобу, слід приділити увагу програмі блокування роботи двигуна.

Для цього розроблений обмін даними за допомогою шини CAN, iCAN-модулем. Він підключається до цифрової шині і відповідає за відповідну команду.

Має невеликі габарити і приєднується до будь-якого відділення шини. При старті руху автомобіля iCAN посилає команду відповідним блокам, і мотор глухне. Перевагою цієї програми є відсутність розриву сигналу. Існує інструктування електронного блоку, після цього повідомлення відключає функціонування відповідних виконавчих елементів.

Цей тип блокування характеризується найвищою скритністю, а тому і надійністю. При цьому помилки не записуються в пам`ять ЕБУ. CAN-шина надає всю інформацію про швидкість, час руху автомобіля даного модулю.

Захист від угону

Модуль iCAN встановлюється в якому завгодно вузлі, де розташовані джгути, в місці установки шини. Через мінімальних габаритів і особливого алгоритму дій виявити блокування звичайними методами при скоєнні викрадення практично нереально.

Зовні цей модуль маскується під різні контролюючі датчики, що також унеможливлює його виявлення. При бажанні можна налаштувати роботу приладу для автоматичного захисту їм стекол автомобіля, дзеркал.

При наявності у транспортного засобу автозапуску двигуна, iCAN не завадить його роботі, так як спрацьовує при старті руху.

Ознайомившись з пристроєм і принципами обміну даними, якою наділена CAN-шина, стає зрозумілим, чому всі сучасні автомобілі застосовують ці технології при розробці управління транспортним засобом.

Представлена технологія за своїм устроєм досить складна. Однак всі закладені в неї функції забезпечать максимально еффенктівное, безпечне і комфортне керування автомобілем.

Існуючі розробки допоможуть забезпечити захист транспортного засобу навіть від угону. Завдяки цьому, а також комплексу інших фунций, шина-CAN популярна і затребувана.