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An dieser Moment Fast jedes moderne Auto ist mit Bordcomputern, EBD, elektrischen Fensterhebern und vielen anderen elektronischen Geräten ausgestattet. Jetzt können solche Geräte nicht nur mechanische, sondern auch pneumatische und hydraulische Systeme der Maschine steuern. Und auch der Motor kommt ohne Elektronik nicht aus. Es enthält ein spezielles Gerät – einen CAN-Bus. Genau darüber werden wir heute sprechen.

Entstehungsgeschichte

Das Konzept eines CAN-Busses tauchte erstmals in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts auf. Dann entwickelte das berühmte deutsche Unternehmen BOSCH zusammen mit Intel ein neues digitales Gerät zur Datenübertragung, das Controller Area Network genannt wurde.

Was kann sie tun?

Dieser Bus kann alle Sensoren, Blöcke und Controller verbinden, die sich im Auto befinden. CAN kann eine Verbindung zur Wegfahrsperre, SRS, ESP, ECU, Getriebe und sogar Airbags herstellen. Darüber hinaus steht der Reifen in Kontakt mit Federungs- und Klimatisierungssensoren. Alle diese Mechanismen sind im Duplex-Modus mit bis zu 1 Mbit/s verbunden.

CAN-Bus: Beschreibung und Eigenschaften des Geräts

Bei aller Funktionalität besteht dieser Mechanismus nur aus zwei Drähten und einem Chip. Bisher war der CAN-Bus mit Dutzenden Steckern zum Anschluss aller Sensoren ausgestattet. Und wenn in den 80er Jahren nur ein Signal über jede Leitung übertragen wurde, ist dies heute der Fall gegebener Wert erreicht Hunderte.

Der moderne CAN-Bus zeichnet sich auch dadurch aus, dass er über die Funktion der Verbindung verfügt Mobiltelefon. An dieses Gerät kann auch ein elektronischer Schlüsselanhänger angeschlossen werden, der als Zündschlüssel fungiert und Informationen vom Motorsteuergerät erhält.

Es ist wichtig, dass dieses Tool Funktionsprobleme der Maschinenausrüstung erkennen und in einigen Fällen beheben kann. Es ist nahezu störsicher und verfügt über eine gute Kontaktisolierung. Der CAN-Bus verfügt über einen sehr komplexen Betriebsalgorithmus. Die in Bits übertragenen Daten werden sofort in Frames umgewandelt. Als Informationsleiter dient ein 2-adriges Windungspaar. Es gibt auch Produkte aus Glasfaser, die jedoch weniger effizient im Betrieb sind und daher nicht so weit verbreitet sind wie die ersten Optionen. Am seltensten verbreitet ist der CAN-Bus, der Informationen über einen Funkkanal überträgt bzw

Funktionalität und Leistung

Um die Leistung dieses Geräts zu verbessern, verkürzen Hersteller häufig die Länge ihrer Kabel. Wenn die Gesamtlänge des Busses weniger als 10 Meter beträgt, erhöht sich die Informationsübertragungsgeschwindigkeit auf 2 Megabit pro Sekunde. Normalerweise überträgt der Mechanismus bei dieser Geschwindigkeit Daten von 64 elektronischen Sensoren und Controllern. Bei Anschluss an den Bus große Menge Geräte werden mehrere Schaltkreise zum Empfangen und Senden von Informationen erstellt.

Um Systeme kohärent und harmonisch zu verwalten und die Qualität und Funktionalität der Datenübertragung sicherzustellen, nutzen viele Automobilunternehmen modernes System, bekannt als CAN-Bus. Das Prinzip seiner Organisation verdient eine detaillierte Betrachtung.

allgemeine Charakteristiken

Optisch sieht der CAN-Bus wie eine asynchrone Sequenz aus. Seine Informationen werden über zwei verdrillte Leiter, einen Funkkanal oder eine Glasfaser übertragen.

Mehrere Geräte können gleichzeitig den Bus steuern. Ihre Anzahl ist nicht begrenzt und die Geschwindigkeit des Informationsaustauschs ist auf bis zu 1 Mbit/s programmiert.

CAN-Bus rein moderne Autos geregelt durch die Spezifikation „CAN Sorcification Version 2.0“.

Es besteht aus zwei Abschnitten. Protokoll A beschreibt die Übertragung von Informationen mithilfe eines 11-Bit-Datenübertragungssystems. Teil B führt diese Funktionen bei Verwendung der 29-Bit-Version aus.

CAN verfügt über persönliche Taktgeneratorknoten. Jeder von ihnen sendet gleichzeitig Signale an alle Systeme. An den Bus angeschlossene Empfangsgeräte ermitteln, ob das Signal in ihrem Zuständigkeitsbereich liegt. Jedes System verfügt über eine Hardware-Filterung der an es adressierten Nachrichten.

Sorten und Kennzeichnung

Einer der bekanntesten ist heute der von Robert Bosch entwickelte CAN-Bus. CAN-BUS (das System ist unter diesem Namen bekannt) kann sequentiell sein, wobei Impulse Impuls für Impuls gegeben werden. Es heißt Serieller Bus. Werden Informationen über mehrere Leitungen übertragen, handelt es sich um einen Parallelbus.

I - Steuergeräte;

II – Systemkommunikation.

Basierend auf den Arten von CAN-Bus-Identifikatoren gibt es zwei Arten von Markierungen.

Wenn ein Knoten ein 11-Bit-Informationsaustauschformat unterstützt und keine Fehler bei 29-Bit-Identifizierungssignalen anzeigt, wird er mit „CAN2.0A Aktiv, CAN2.0B Passiv“ gekennzeichnet.

Wenn solche Generatoren beide Arten von Identifikatoren verwenden, wird der Bus mit „CAN2.0B Active“ gekennzeichnet.

Es gibt Knoten, die die Kommunikation im 11-Bit-Format unterstützen, aber wenn sie im System eine 29-Bit-Kennung sehen, zeigen sie eine Fehlermeldung an. In modernen Autos werden solche CAN-Busse nicht verwendet, da das System logisch und konsistent sein muss.

Das System arbeitet mit zwei Arten von Signalübertragungsraten: 125 und 250 kbit/s. Erstere sind für Zusatzgeräte (Fensterheber, Beleuchtung) vorgesehen, letztere dienen der Hauptsteuerung (Automatikgetriebe, Motor, ABS).

Signalübertragung

Physikalisch besteht der CAN-Bus-Leiter eines modernen Autos aus zwei Komponenten. Der erste ist schwarz und heißt CAN-High. Der zweite Leiter, orange-braun, heißt CAN-Low. Dank der vorgestellten Kommunikationsstruktur wurden viele Leiter aus dem Autostromkreis entfernt. Im Fahrzeugbau lässt sich dadurch das Produktgewicht auf 50 kg reduzieren.

Die gesamte Netzwerklast besteht aus unterschiedlichen Blockwiderständen, die Teil eines Protokolls namens CAN-Bus sind.

Auch die Sende- und Empfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Systeme sind unterschiedlich. Dadurch ist die Verarbeitung unterschiedlicher Nachrichtentypen gewährleistet. Gemäß der Beschreibung des CAN-Busses wird diese Funktion von einem Signalwandler übernommen. Es wird das elektronische Gateway genannt.

Dieses Gerät ist im Design der Steuereinheit untergebracht, kann aber auch als separates Gerät ausgeführt werden.

Die vorgestellte Schnittstelle dient auch zur Ausgabe und Eingabe von Diagnosesignalen. Zu diesem Zweck wird ein einheitlicher OBD-Block bereitgestellt. Dies ist ein spezieller Anschluss für die Systemdiagnose.

Arten von Busfunktionen

Existieren verschiedene Typen vorgestelltes Gerät.

1. CAN-Bus des Leistungsteils. Dabei handelt es sich um einen schnellen Kanal, der Nachrichten mit einer Geschwindigkeit von 500 kbit/s überträgt. Seine Hauptaufgabe besteht in der Kommunikation zwischen Steuergeräten, beispielsweise Getriebe-Motor.
2. Das Comfort-System ist ein langsamerer Kanal und überträgt Daten mit einer Geschwindigkeit von 100 kbit/s. Es verbindet alle Geräte des Comfort-Systems.
3. Das Busbefehlsprogramm überträgt Signale auch langsam (100 kbit/s). Sein Hauptzweck besteht darin, die Kommunikation zwischen Dienstsystemen wie Telefon und Navigation bereitzustellen.

Bei der Untersuchung der Frage, was ein CAN-Bus ist, scheint es, dass er hinsichtlich der Anzahl der Programme einem Flugzeugsystem ähnelt. Um jedoch Qualität, Sicherheit und Komfort beim Fahren zu gewährleisten, werden keine Programme überflüssig sein.

Busstörung

Alle Steuergeräte sind über Transceiver an den CAN-Bus angeschlossen. Sie verfügen über Nachrichtenempfänger, die selektive Verstärker sind.

Die Beschreibung des CAN-Busses sieht vor, dass Nachrichten über die High- und Low-Leiter zum Differenzverstärker gelangen, wo sie verarbeitet und an das Steuergerät gesendet werden.

Der Verstärker ermittelt dieses Ausgangssignal als Spannungsunterschied zwischen den High- und Low-Leitungen. Dieser Ansatz eliminiert den Einfluss externer Störungen.

Um zu verstehen, was ein CAN-Bus ist und wie er aufgebaut ist, sollten Sie sich sein Aussehen merken. Das sind zwei miteinander verdrillte Leiter.

Da das Störsignal auf beiden Leitungen gleichzeitig ankommt, wird bei der Verarbeitung der Niederspannungswert von der Hochspannung abgezogen.

Dadurch gilt der CAN-Bus als zuverlässiges System.

Nachrichtentypen

Das Protokoll sieht die Verwendung von vier Arten von Befehlen beim Informationsaustausch über den CAN-Bus vor.

I - CAN-Bus;

II - Widerstandswiderstand;

III - Schnittstelle.

Beim Empfangen und Senden von Informationen ist für einen Vorgang eine bestimmte Zeit vorgesehen. Wenn dies fehlschlägt, wird ein Fehlerrahmen generiert. Auch der Error Frame hält eine gewisse Zeit an. Bei Anhäufung wird das fehlerhafte Gerät automatisch vom Bus getrennt große Menge Fehler.

Systemfunktionalität

Um zu verstehen, was ein CAN-Bus ist, müssen Sie seinen funktionalen Zweck verstehen.

Es dient dazu, Echtzeitrahmen, die Informationen über einen Wert (z. B. eine Geschwindigkeitsänderung) oder das Auftreten eines Ereignisses enthalten, von einem Senderknoten an Programmempfänger zu übertragen.

Der Befehl besteht aus 3 Abschnitten: Name, Ereigniswert, Zeitpunkt der Beobachtung der Variablen.

Der Indikatorvariable kommt eine zentrale Bedeutung zu. Wenn die Nachricht keine Zeitangabe enthält, wird diese Nachricht beim Empfang vom System akzeptiert.

Wenn ein Kommunikationssystemcomputer eine Parameterstatusanzeige anfordert, wird diese in der Reihenfolge ihrer Priorität gesendet.

Lösung von Buskonflikten

Wenn Signale auf dem Bus bei mehreren Controllern ankommen, wählt das System, in welcher Reihenfolge die einzelnen Controller verarbeitet werden. Zwei oder mehr Geräte können nahezu gleichzeitig mit der Arbeit beginnen. Um sicherzustellen, dass kein Konflikt entsteht, wird ein Monitoring durchgeführt. Der CAN-Bus eines modernen Autos führt diesen Vorgang beim Senden einer Nachricht aus.

Es gibt eine Abstufung der Nachrichten nach Priorität und eine rezessive Abstufung. Die Informationen mit dem niedrigsten numerischen Wert des Arbitrierungsfelds gewinnen, wenn auf dem Bus ein Konflikt auftritt. Die verbleibenden Sender werden versuchen, ihre Frames später zu senden, wenn sich nichts ändert.

Bei der Übermittlung von Informationen geht die darin angegebene Zeit auch dann nicht verloren, wenn im System eine Konfliktsituation vorliegt.

Physikalische Komponenten

Das Busgerät besteht neben dem Kabel aus mehreren Elementen.

Transceiver-Chips gibt es häufig von Philips, aber auch von Siliconix, Bosch und Infineon.

Um zu verstehen, was ein CAN-Bus ist, sollten Sie seine Komponenten studieren. Die maximale Länge des Leiters beträgt bei einer Geschwindigkeit von 1 Mbit/s 40 m. Der CAN-Bus (auch CAN-BUS genannt) ist am Ende mit einem Abschlusswiderstand ausgestattet.

Dazu werden am Ende der Leiter Widerstände mit 120 Ohm eingebaut. Dies ist notwendig, um Nachrichtenreflexionen am Ende des Busses zu vermeiden und sicherzustellen, dass er die richtigen Strompegel erhält.

Der Leiter selbst kann je nach Ausführung geschirmt oder ungeschirmt sein. Der Endwiderstand kann vom klassischen abweichen und zwischen 108 und 132 Ohm liegen.

iCAN-Technologie

Ich schaue mir Reifen an Fahrzeug, sollte auf das Motorblockierungsprogramm geachtet werden.

Zu diesem Zweck wurde der Datenaustausch über den CAN-Bus, iCAN-Modul, entwickelt. Es verbindet sich mit dem digitalen Bus und ist für den entsprechenden Befehl verantwortlich.

Es ist klein und lässt sich an jedem Reifenfach befestigen. Wenn sich das Auto in Bewegung setzt, sendet iCAN einen Befehl an die entsprechenden Blöcke und der Motor geht aus. Der Vorteil dieses Programms ist das Fehlen einer Signalunterbrechung. Die elektronische Einheit wird angewiesen, woraufhin die Nachricht die Funktion der entsprechenden Aktoren deaktiviert.

Diese Art der Sperrung zeichnet sich durch höchste Geheimhaltung und damit Zuverlässigkeit aus. In diesem Fall werden Fehler nicht im Steuergerätespeicher aufgezeichnet. Der CAN-Bus stellt diesem Modul alle Informationen über Geschwindigkeit und Bewegung des Fahrzeugs zur Verfügung.

Diebstahlschutz

Das iCAN-Modul wird in jedem Knoten installiert, in dem sich die Kabelbäume befinden und in dem der Bus installiert ist. Aufgrund der minimalen Abmessungen und des speziellen Aktionsalgorithmus können Sie die Blockade identifizieren konventionelle Methoden Bei einem Diebstahl ist dies nahezu unmöglich.

Äußerlich ist dieses Modul als verschiedene Überwachungssensoren getarnt, was eine Erkennung ebenfalls unmöglich macht. Auf Wunsch ist es möglich, den Betrieb des Geräts so zu konfigurieren, dass Autofenster und Spiegel automatisch geschützt werden.

Wenn das Fahrzeug über einen automatischen Motorstart verfügt, stört iCAN seinen Betrieb nicht, da es ausgelöst wird, wenn das Fahrzeug in Bewegung kommt.

Wenn man sich mit der Struktur und den Prinzipien des Datenaustauschs vertraut macht, mit denen der CAN-Bus ausgestattet ist, wird klar, warum alle modernen Autos diese Technologien bei der Entwicklung der Fahrzeugsteuerung nutzen.

Die vorgestellte Technologie ist in ihrem Aufbau recht komplex. Alle darin enthaltenen Funktionen gewährleisten jedoch ein möglichst effizientes, sicheres und komfortables Fahren.

Bestehende Entwicklungen werden dazu beitragen, den Fahrzeugschutz auch vor Diebstahl zu gewährleisten. Aus diesem Grund und einer Reihe weiterer Funktionen ist der CAN-Bus beliebt und gefragt.

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Bordelektroniksysteme in modernen Personenkraftwagen und LKWs verfügen über eine Vielzahl zusätzlicher Geräte und Aktoren. Damit der Informationsaustausch zwischen allen Geräten möglichst effizient verläuft, muss das Auto über ein zuverlässiges Kommunikationsnetzwerk verfügen. In den frühen 80er Jahren des 20. Jahrhunderts schlugen Bosch und der Entwickler Intel eine neue Netzwerkschnittstelle vor – das Controller Area Network, das im Volksmund Can-Bus genannt wird.

1 Über das Funktionsprinzip der CAN-Bus-Netzwerkschnittstelle

Der Can-Bus in einem Auto dient dazu, eine Verbindung zu allen elektronischen Geräten herzustellen, die bestimmte Informationen senden und empfangen können. So werden Daten über den technischen Zustand von Anlagen und Steuersignale in digitaler Form über Twisted-Pair-Kabel übertragen. Dieses Schema ermöglichte eine Reduzierung Negativer Einfluss externe elektromagnetische Felder und erhöhen die Geschwindigkeit der Datenübertragung über das Protokoll (die Regeln, nach denen Steuergeräte verschiedener Systeme Informationen austauschen können) erheblich.

Darüber hinaus sind DIY-Autosysteme einfacher geworden. Durch den Einsatz eines solchen Systems als Teil des Bordnetzes des Fahrzeugs wird eine gewisse Anzahl von Leitern frei, die in der Lage sind, über verschiedene Protokolle beispielsweise zwischen Motorsteuergerät und Diagnosegeräten zu kommunizieren. Alarmsystem. Es ist das Vorhandensein des Kan-Busses im Auto, das es dem Besitzer ermöglicht, mithilfe spezieller Diagnosegeräte Fehlfunktionen und Fehler des Steuergeräts mit eigenen Händen zu erkennen.






CAN-Bus–Hierbei handelt es sich um ein spezielles Netzwerk, über das Daten zwischen verschiedenen Kontrollknoten übertragen und ausgetauscht werden. Jeder Knoten besteht aus einem Mikroprozessor (CPU) und einem CAN-Controller, mit dessen Hilfe das ausführbare Protokoll implementiert und die Interaktion mit dem Fahrzeugnetzwerk sichergestellt wird. Der Kan-Bus verfügt über mindestens zwei Leitungspaare – CAN_L und CAN_H, über die Signale über Transceiver übertragen werden – Transceiver, die das Signal von Netzwerksteuergeräten verstärken können. Darüber hinaus erfüllen Transceiver folgende Funktionen:

• Anpassen der Datenübertragungsrate durch Erhöhen oder Verringern der Stromversorgung;
• Strombegrenzung, um Schäden am Sensor oder Kurzschlüsse in Übertragungsleitungen zu verhindern;
• Wärmeschutz.

Heutzutage werden zwei Arten von Transceivern unterschieden: Hochgeschwindigkeits- und fehlertolerante Transceiver. Der erste Typ ist der gebräuchlichste und entspricht der Norm (ISO 11898-2). Er ermöglicht die Datenübertragung mit Geschwindigkeiten von bis zu 1 MB pro Sekunde. Mit der zweiten Art von Transceivern können Sie ein energiesparendes Netzwerk mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 120 Kbit/s aufbauen, während solche Sender unempfindlich gegenüber Schäden am Bus selbst sind.

2 Merkmale des Netzwerks

Es versteht sich, dass Daten in Form von Frames über das CAN-Netzwerk übertragen werden. Die wichtigsten davon sind das Identifikatorfeld (Identifire) und das Datensystem (Data). Der am häufigsten verwendete Nachrichtentyp bei Kanbus ist Data Frame. Diese Art der Datenübertragung besteht aus einem sogenannten Arbitrierungsfeld und legt die Priorität der Datenübertragung für den Fall fest, dass mehrere Systemknoten gleichzeitig Daten auf den CAN-Bus übertragen.




Jedes an den Bus angeschlossene Steuergerät verfügt über einen eigenen Eingangswiderstand und die Gesamtlast errechnet sich aus der Summe aller am Bus angeschlossenen ausführbaren Blöcke. Im Durchschnitt beträgt der Eingangswiderstand von Motorsteuerungssystemen, die an den CAN-Bus angeschlossen sind, 68–70 Ohm, und der Widerstand des Informations- und Befehlssystems kann bis zu 3–4 Ohm betragen.

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3 CAN-Schnittstelle und Systemdiagnose

CAN-Steuerungssysteme haben nicht nur unterschiedliche Lastwiderstände, sondern auch unterschiedliche Geschwindigkeit Nachrichtenübermittlung. Dieser Umstand erschwert die Verarbeitung ähnlicher Nachrichten innerhalb des Bordnetzes. Um die Diagnose zu vereinfachen, verwenden moderne Autos eine Gateway-Schnittstelle (Widerstandswandler), die entweder als separates Steuergerät ausgeführt oder in das Motorsteuergerät des Autos eingebaut ist.




Ein solcher Konverter ist auch für die Ein- oder Ausgabe bestimmter Diagnoseinformationen über das „K“-Leitungskabel ausgelegt, das während der Diagnose oder bei der Änderung von Netzwerkbetriebsparametern entweder an den Diagnoseanschluss oder direkt an den Konverter angeschlossen wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass es derzeit keine spezifischen Standards für Can-Netzwerkanschlüsse gibt. Daher bestimmt jedes Protokoll abhängig von der Last und anderen Parametern seine eigene Art von Anschlüssen am CAN-Bus.

Daher wird bei der Durchführung von Diagnosearbeiten mit eigenen Händen ein einheitlicher Stecker vom Typ OBD1 oder OBD2 verwendet, der in den meisten modernen ausländischen Autos und Autos zu finden ist inländische Autos. Allerdings gibt es einige Automodelle, z.B. Volkswagen Golf 5V, Audi S4, kein Gateway haben. Darüber hinaus ist die Anordnung der Steuergeräte und des CAN-Busses für jede Automarke und jedes Automodell individuell. Um ein CAN-System mit eigenen Händen zu diagnostizieren, verwenden Sie spezielle Geräte, die aus einem Oszilloskop, einem CAN-Analysator und einem Digitalmultimeter bestehen.

Die Fehlerbehebung beginnt mit dem Entfernen der Netzspannung (Abziehen des Minuspols der Batterie). Als nächstes wird die Widerstandsänderung zwischen den Busleitungen bestimmt. Die häufigsten Arten von CAN-Bus-Fehlfunktionen in einem Auto sind Kurzschlüsse oder Leitungsunterbrechungen, der Ausfall von Lastwiderständen und eine Verringerung der Nachrichtenübertragung zwischen Netzwerkelementen. In manchen Fällen ist es ohne den Einsatz eines Can-Analysegeräts nicht möglich, eine Fehlfunktion zu erkennen.

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