Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Πολλαπλά δίκτυα σε ένα αυτοκίνητο
- CAN δίκτυο με τους κόμβους
- Διαφορετικοί τύποι ταχυτήτων CAN
- Σήματα διαύλου CAN
- Ταχύτητες και επίπεδα τάσης
- Δομή του μηνύματος διαύλου CAN ενός (τυπικού) αναγνωριστικού 11 bit
- Δομή του μηνύματος διαύλου CAN ενός (εκτεταμένου) αναγνωριστικού 28 bit
- Αναγνώριση σφαλμάτων χρησιμοποιώντας οριοθέτες Bitstuffing και CRC & ACK
- Καλωδίωση συνεστραμμένου ζεύγους
- Αντιστάσεις τερματισμού
- Πύλη
- Μέτρηση στο λεωφορείο CAN
Εισαγωγή:
Τα σύγχρονα οχήματα είναι γεμάτα ηλεκτρονικά. Οι μονάδες ελέγχου συλλέγουν και επεξεργάζονται δεδομένα από αισθητήρες και ενεργοποιητές ελέγχου. Διαφορετικές ECU χρησιμοποιούν συχνά τα ίδια δεδομένα: dΟ αισθητήρας θέσης πεντάλ γκαζιού καταγράφει τη θέση του πεντάλ γκαζιού. Αυτό το σήμα αποστέλλεται απευθείας στην ECU του κινητήρα μέσω της καλωδίωσης. Η ECU του κινητήρα δεν είναι η μόνη ECU που χρησιμοποιεί αυτό το σήμα:
- Η ECU κινητήρα χρησιμοποιεί το σήμα από τον αισθητήρα θέσης του πεντάλ γκαζιού για τον έλεγχο της βαλβίδας γκαζιού, όταν επιταχύνει για εμπλουτισμό της επιτάχυνσης ενεργοποιώντας τα μπεκ για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ρυθμίζοντας το χρονισμό ανάφλεξης και, εάν χρειάζεται. ελέγξτε τη ρύθμιση wastegate ή VGT του turbo.
- Η ECU του αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων χρησιμοποιεί τη θέση του πεντάλ γκαζιού για να καθορίσει τους χρόνους αλλαγής ταχυτήτων των συμπλεκτών στο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων. Εάν πατήσετε ελαφρά το πεντάλ του γκαζιού, το αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων θα ανεβάσει ταχύτητα με χαμηλότερη ταχύτητα από ό,τι όταν πατήσετε το πεντάλ γκαζιού μέχρι τη μέση. Πατώντας ξαφνικά το πεντάλ του γκαζιού γρήγορα, θα συμβεί το «kick down» μεταβαίνοντας σε χαμηλότερη ταχύτητα και επιτρέποντας στον κινητήρα να ανεβάσει περισσότερες στροφές.
- Ο βαθμός επιτάχυνσης σε μια στροφή μπορεί να είναι ένας λόγος για τον ESP-ECU να παρεμβαίνει στο ESP μειώνοντας την ισχύ του κινητήρα και, εάν είναι απαραίτητο, για να πατήσετε το φρένο σε έναν περιστρεφόμενο τροχό.
Κατά την παρέμβαση ESP, η ισχύς του κινητήρα μειώνεται κλείνοντας (μερικώς) τη βαλβίδα γκαζιού και ψεκάζοντας λιγότερο καύσιμο. Μια ενδεικτική λυχνία θα ανάψει επίσης ή θα αναβοσβήσει στον πίνακα οργάνων για να ειδοποιήσει τον οδηγό ότι το ESP λειτουργεί.
Τα παραπάνω δείχνουν ξεκάθαρα τη συνεργασία μεταξύ διαφορετικών ECU. Ο δίαυλος CAN διασφαλίζει ότι τα ECU επικοινωνούν μεταξύ τους και επομένως μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα μεταξύ τους. Το CAN είναι συντομογραφία του: Controller Area Network.
Στη δεκαετία του 80, τα αυτοκίνητα έλαβαν όλο και περισσότερα αξεσουάρ και οι κατασκευαστές άρχισαν να εγκαθιστούν συσκευές ελέγχου. Κάθε λειτουργία είχε ξεχωριστό καλώδιο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα μια απότομη αύξηση του πάχους του σύρματος και του αριθμού των συνδέσεων βυσμάτων.
Οι παχιές καλωδιώσεις έχουν το μειονέκτημα ότι η απόκρυψή τους πίσω από την εσωτερική επένδυση είναι δύσκολη και ο κίνδυνος δυσλειτουργιών αυξάνεται σημαντικά.
Με το δίαυλο CAN, οι ECU επικοινωνούν μόνο με δύο καλώδια: το CAN-high και το CAN-low. Όλη η επικοινωνία μεταξύ των ECU παρέχεται μέσω αυτών των δύο καλωδίων. ΕγώΟι επόμενες δύο εικόνες δείχνουν ξεκάθαρα ότι ο αριθμός των καλωδίων σε μία πόρτα έχει ήδη μειωθεί σημαντικά όταν χρησιμοποιείται ο δίαυλος CAN.
Δεκάδες συσκευές ελέγχου μπορούν να συνδεθούν στα δύο καλώδια διαύλου CAN του διαύλου CAN. Όλες οι συνδεδεμένες συσκευές ελέγχου μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα μεταξύ τους.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα όχημα με έντεκα συσκευές ελέγχου (που υποδεικνύονται από τα κόκκινα μπλοκ). Αυτές οι συσκευές ελέγχου συνδέονται όλες μεταξύ τους με δύο καλώδια. ένα πορτοκαλί και ένα πράσινο σύρμα. Αυτά τα καλώδια αντιπροσωπεύουν το CAN-high και το CAN-low. Κάθε μονάδα ελέγχου έχει τη δική της λειτουργία και μπορεί να επικοινωνεί με οποιαδήποτε άλλη μονάδα ελέγχου στο δίκτυο μέσω διαύλου CAN. Περισσότερες ουσιαστικές πληροφορίες σχετικά με τις συσκευές ελέγχου μπορείτε να βρείτε στη σελίδα συσκευές ελέγχου.
1. Μονάδα ελέγχου εγκατάστασης ράβδου ρυμούλκησης
2. Μονάδα ελέγχου πόρτας RA
3. Μονάδα ελέγχου πόρτας RV
4. Πύλη
5. Συσκευή ελέγχου άνεσης
6. Μονάδα ελέγχου συστήματος συναγερμού
7. Πίνακας οργάνων
8. Μονάδα ελέγχου ηλεκτρονικής κολόνας τιμονιού
9. Μονάδα ελέγχου πόρτας LV
10. Μονάδα ελέγχου πόρτας LA
11. Μονάδα ελέγχου απόστασης στάθμευσης
Με την άφιξη του λεωφορείου CAN είναι επίσης δυνατό EOBD πιο ολοκληρωμένη. Το EOBD σημαίνει European On Board Diagnosis. Το EOBD έχει να κάνει με τις εκπομπές. Διάφοροι αισθητήρες στον κινητήρα και την εξάτμιση μεταδίδουν πληροφορίες στην ECU. Εάν υπάρχουν λανθασμένες τιμές (λόγω, για παράδειγμα, κακής καύσης), θα ανάψει ένα MIL (Ενδεικτική λυχνία κινητήρα). Αυτό είναι ένα σημάδι ότι το αυτοκίνητο πρέπει να διαβαστεί. Στη συνέχεια, πρέπει να συνδεθεί ένας διαγνωστικός ελεγκτής στο βύσμα OBD για να διαβάσει τα σφάλματα. Με βάση το σφάλμα, η ECU έχει αποθηκεύσει έναν δεκαεξαδικό κωδικό σφάλματος, ο οποίος εμφανίζεται από το διαγνωστικό ελεγκτή ως κωδικός P ή σφάλμα με κείμενο (το τελευταίο είναι πιο συγκεκριμένο για τη μάρκα). Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα OBD1, OBD II και EOBD.
Πολλαπλά δίκτυα σε ένα αυτοκίνητο:
Μπορεί να υπάρχουν πολλά δίκτυα σε ένα αυτοκίνητο. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια επισκόπηση με το υπόμνημα των μονάδων ελέγχου σε πολλαπλά δίκτυα μιας BMW 3-series E90.
Τα δίκτυα K-CAN, PT-CAN και F-CAN στην παραπάνω εικόνα εμπίπτουν στο δίαυλο CAN. Οι διαφορές είναι οι ταχύτητες, τα επίπεδα τάσης και οι εφαρμογές. Αν και το PowerTrain-CAN και το F-CAN έχουν τα ίδια επίπεδα ταχύτητας και τάσης υψηλής ταχύτητας, η διαφορά είναι ότι το PT-CAN χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων και το F-CAN περιέχει τις μονάδες ελέγχου πλαισίου.
CAN δίκτυο με τις συσκευές ελέγχου
Το δίκτυο διαύλου CAN αποτελείται από συσκευές ελέγχου που είναι εξοπλισμένες με υλικό και λογισμικό για λήψη, επεξεργασία και αποστολή μηνυμάτων. Για τη μεταφορά δεδομένων χρησιμοποιούνται ένα καλώδιο CAN-high και ένα καλώδιο CAN-low. Στην παρακάτω εικόνα, το CAN-High έχει κόκκινο χρώμα και το CAN-Low είναι μπλε.
Οι συσκευές ελέγχου (ονομάζονται επίσης μονάδες ελέγχου ή κόμβοι) συνδέονται σε αυτά τα καλώδια. Όλες οι συσκευές ελέγχου μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν πληροφορίες. Ένα παράδειγμα δικτύου είναι το σύστημα διαύλου CAN στο εσωτερικό του αυτοκινήτου. Εδώ, διάφορες συσκευές ελέγχου μπορούν να συνδεθούν σε ένα σύστημα διαύλου.
Ως παράδειγμα, παίρνουμε μια κάμερα οπισθοπορείας (κόμβος 5) που είναι εκ των υστέρων τοποθετημένη. Αυτή η κάμερα είναι τοποθετημένη κοντά στη βάση ή τη λαβή πινακίδας κυκλοφορίας. Η καλωδίωση CAN συνδέεται οπουδήποτε στο εσωτερικό. Η προϋπόθεση είναι ότι ο κόμβος της κάμερας περιέχει το σωστό αναγνωριστικό (προγραμματισμένο εκ των προτέρων από τον κατασκευαστή) επειδή οι άλλες συσκευές ελέγχου πρέπει να το αναγνωρίζουν. Εάν η κάμερα είναι καταχωρημένη στο υποστηριζόμενο ραδιόφωνο, η εικόνα είναι αμέσως ορατή.
Μετά τον προγραμματισμό του λογισμικού, το ραδιόφωνο λαμβάνει ένα σήμα από το κιβώτιο ταχυτήτων ότι έχει επιλεγεί η όπισθεν. Εκείνη τη στιγμή το ραδιόφωνο μεταβαίνει στην εικόνα της κάμερας οπισθοπορείας. Τη στιγμή που επιλέγεται η πρώτη ταχύτητα (εμπρός), η εικόνα σβήνει ξανά. Όλα αυτά χάρη στη μεταφορά δεδομένων του συστήματος CAN bus.
Μη υποστηριζόμενος εξοπλισμός (π.χ. με λανθασμένο αναγνωριστικό) μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Εάν στέλνει μηνύματα που δεν αναγνωρίζονται από άλλες συσκευές ελέγχου, θα δημιουργηθεί ένα μήνυμα σφάλματος. Αυτός ο τύπος εξοπλισμού μπορεί επίσης να διασφαλίσει ότι ο δίαυλος CAN παραμένει ενεργός μετά το σβήσιμο της ανάφλεξης. Στη συνέχεια, το αυτοκίνητο δεν θα μεταβεί σε «λειτουργία ύπνου», κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα την γρήγορη εξάντληση της μπαταρίας. Μετά υπάρχει ένα κρυφός καταναλωτής.
Σήματα διαύλου CAN:
Το σύστημα διαύλου CAN χρησιμοποιεί την αρχή της εκπομπής. ένας πομπός βάζει ένα μήνυμα στο δίαυλο CAN. Κάθε κόμβος στον ίδιο δίαυλο λαμβάνει το μήνυμα. Ωστόσο, ο αποστολέας υποδεικνύει στο μήνυμα για ποιους κόμβους προορίζεται το μήνυμα. Όλοι οι κόμβοι λαμβάνουν το μήνυμα και παρέχουν σχόλια (περισσότερα για αυτό αργότερα). Οι κόμβοι για τους οποίους δεν προορίζεται το μήνυμα το αναγνωρίζουν και το αγνοούν.
Ένα σήμα διαύλου CAN αποτελείται από μια τάση CAN-υψηλής και CAN-χαμηλής τάσης. Η παρακάτω εικόνα δείχνει CAN-μεγάλο κόκκινο και CAN-χαμηλό μπλε. Το υψηλό και το χαμηλό σήμα είναι πανομοιότυπα, αλλά αντικατοπτρίζονται το ένα από το άλλο. Όταν ο δίαυλος γίνεται κυρίαρχος, η τάση του CAN-high αυξάνεται από 2,5 σε 3,5 volt και του CAN-low μειώνεται από 2,5 σε 1,5 Volt. Σε υπολειπόμενη κατάσταση (σε ηρεμία) και οι δύο τάσεις είναι 2,5 βολτ.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει ένα παράδειγμα μέτρησης με παλμογράφο. Μπορεί να φανεί καθαρά ότι και οι δύο τάσεις είναι πανομοιότυπες μεταξύ τους, μόνο στην κατοπτρική εικόνα. Τελικά, η διαφορά τάσης στην ενεργή (κυρίαρχη) περιοχή είναι 2 βολτ. Αυτό αναφέρεται στη διαφορά μεταξύ 1,5 και 3,5 βολτ. Η διαφορά των 2 βολτ θεωρείται 0 (κυρίαρχη) και η διαφορά των 0 βολτ θεωρείται 1 (υπολειπόμενη).
Εάν ένας (αποστολέας) κόμβος θέλει να στείλει τον δυαδικό κωδικό «0 0 1 0 1 1 0 1», θα εφαρμόσει τις αναφερόμενες τάσεις στο CAN-High και CAN-Low (δείτε το παραπάνω παράδειγμα). Ο κόμβος λήψης θα δει ξανά αυτές τις τάσεις ως δυαδικό κώδικα και στη συνέχεια θα τις μετατρέψει σε δεκαεξαδικό κώδικα. Ο εν λόγω δυαδικός κώδικας θα μετατραπεί από δεκαεξαδικό σε 2D.
Για να μετατρέψετε το δυαδικό σε δεκαεξαδικό είναι εύκολο να σχεδιάσετε έναν πίνακα με 8 κουτιά με μια παχιά γραμμή στη μέση. Ονομάστε τα κουτάκια στα δεξιά 1, 2, 4 και 8 (δείτε τους κόκκινους αριθμούς στην εικόνα). Στη συνέχεια, κάντε το και στην αριστερή πλευρά. Σημειώστε τους αριθμούς με το 1 στον δυαδικό κώδικα από πάνω τους. Στα αριστερά είναι μόνο το 2, στα δεξιά είναι το 8, το 4 και το 1. Προσθέστε τα πάντα στα δεξιά (13) και κάντε το ίδιο στα αριστερά (2). Δεκαεξαδικό αλλάζει από 10 σε A, 11 = B, 12 = C, 13 = D. Αυτό τελικά κάνει 2D.
Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη μετατροπή από δυαδικό σε (δεκαδικό) και αντίστροφα μπορείτε να βρείτε στη σελίδα Δυαδικό, Δεκαδικό και Δεκαεξαδικό. Ξεκάθαρα παραδείγματα περιγράφονται αναλυτικά εδώ.
Ταχύτητες και επίπεδα τάσης:
Στα οχήματα μπορούμε να συναντήσουμε δίκτυα διαύλου CAN με διαφορετικές ταχύτητες:
- Υψηλή ταχύτητα: ECU που σχετίζονται με την κίνηση, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονικών του κινητήρα, του κιβωτίου ταχυτήτων, του ABS/ESP, του EBS (επαγγελματικά οχήματα).
- Μεσαία ή χαμηλή ταχύτητα: εσωτερικά ηλεκτρονικά όπως ταμπλό, ραδιόφωνο, κλιματισμός, χειρόφρενο, κοτσαδόρος.
Οι δύο παρακάτω εικόνες δείχνουν τα σήματα CAN-high και CAN-low του διαύλου CAN υψηλής ταχύτητας. Σε κατάσταση ηρεμίας, η τάση και των δύο σημάτων είναι 2,5 βολτ. Για να στείλετε ένα μήνυμα, το υψηλό CAN αυξάνεται από 2,5 σε 3,5 βολτ και το χαμηλό CAN μειώνεται από 2,5 σε 1,5 βολτ.
Παρακάτω μπορείτε να δείτε ξανά το σήμα από το CAN υψηλής ταχύτητας, το οποίο τώρα έχει γίνει μεγέθυνση (50 μικροδευτερόλεπτα ανά διαίρεση), όπου το εύρος για το παραπάνω σήμα ορίστηκε στα 200 μικροδευτερόλεπτα ανά διαίρεση.
Στα ηλεκτρονικά άνεσης, η υψηλή ταχύτητα επικοινωνίας είναι λιγότερο σημαντική. Χαρακτηριστικά του διαύλου CAN μεσαίας ή χαμηλής ταχύτητας, τα επίπεδα τάσης σε κατάσταση ηρεμίας και κατά τη δημιουργία ενός μηνύματος είναι τα εξής:
- Το CAN-high είναι 5 volt σε ηρεμία και πέφτει στο 1 volt.
- Το CAN-low είναι 0 βολτ σε ηρεμία και ανεβαίνει στα 4 βολτ.
Κατά τη μέτρηση στην οποία οι μηδενικές γραμμές των καναλιών Α και Β έχουν ρυθμιστεί στο ίδιο ύψος, φαίνεται ότι οι τάσεις έχουν «γλιστρήσει η μία μέσα στην άλλη». Αυτό καθιστά δύσκολη την ανάγνωση της καθαρότητας των υψηλών και χαμηλών σημάτων CAN.
Προκειμένου να αξιολογηθεί η καθαρότητα των μηνυμάτων, συνιστάται η μετατόπιση των μηδενικών γραμμών. Στην παρακάτω εικόνα, η μηδενική γραμμή του Καναλιού Α έχει μετατοπιστεί προς τα κάτω και του Καναλιού Β έχει μετατοπιστεί προς τα πάνω. Αυτό σημαίνει ότι τα απεικονιζόμενα σήματα έχουν διαχωριστεί και είναι ορατή μια σαφέστερη εξέλιξη των τάσεων.
Δομή του μηνύματος διαύλου CAN ενός (τυπικού) αναγνωριστικού 11 bit:
Η δομή ενός μηνύματος διαύλου CAN βασίζεται πάντα στην παρακάτω εικόνα. Υπάρχουν διαφορές στη δομή. για παράδειγμα, το πεδίο ARB και CTRL ενός αναγνωριστικού 11-bit και ενός αναγνωριστικού 29-bit είναι διαφορετικά. Οι παρακάτω πληροφορίες σχετίζονται με το αναγνωριστικό 11 bit. Προς ενημέρωσή σας, ένα αναγνωριστικό 29 bit έχει χώρο για περισσότερα δεδομένα από τα 11 bit. Περισσότερα για αυτό αργότερα.
Η δομή του μηνύματος τώρα απλά συνοψίζεται και περιγράφεται λεπτομερώς αργότερα:
SOF:
Κάθε μήνυμα CAN ξεκινά με ένα SOF (έναρξη πλαισίου). Όταν ένας κόμβος θέλει να στείλει ένα μήνυμα, ένα κυρίαρχο bit θα τοποθετηθεί στον δίαυλο. Ο δίαυλος CAN είναι πάντα υπολειπόμενος σε ηρεμία (α 1, επομένως και το CAN-High και το CAN-Low είναι 2 Volt). Το κυρίαρχο bit (a 0) υποδεικνύει ότι οι άλλοι κόμβοι θα πρέπει να περιμένουν για να στείλουν ένα μήνυμα μέχρι να δημοσιευτεί ολόκληρο το μήνυμα. Μόνο μετά το IFS (Interframe Space) επιτρέπεται στον επόμενο κόμβο να στείλει το μήνυμά του. Ακόμα κι αν είναι ένα σημαντικό μήνυμα, δεν μπορεί να χαθεί.
Όταν 2 κόμβοι θέλουν να στείλουν ένα μήνυμα ταυτόχρονα (το οποίο δεν γνωρίζουν ο ένας για τον άλλον) και έτσι μαζί κάνουν τον δίαυλο κυρίαρχο βάζοντας ένα 0, το ARB (διαιτησία) καθορίζει ποιο μήνυμα έχει προτεραιότητα.
Από εδώ και πέρα, σε κάθε τμήμα του μηνύματος CAN bus που συζητείται θα προστίθεται αυτό το τμήμα σε αυτήν την γκρίζα εικόνα. Με αυτόν τον τρόπο προσπαθώ να έχω μια γενική εικόνα. Το μήνυμα ξεκίνησε από το ΣΟΦ.
ARB:
Το πεδίο διαιτησίας ενός αναγνωριστικού 11 bit αποτελείται από 2 μέρη. το αναγνωριστικό και το bit RTR.
προσδιορίσει:
Ας υποθέσουμε ότι 2 κόμβοι ταυτόχρονα κάνουν τον δίαυλο CAN κυρίαρχο, τότε ο κόμβος με το λιγότερο σημαντικό μήνυμα θα περιμένει μέχρι να δημοσιευτεί το σημαντικό μήνυμα (μέχρι μετά το IFS). Το αναγνωριστικό του μηνύματος περιέχει μια σειρά από ένα και μηδενικά. Αυτοί οι αριθμοί εκχωρούνται σκόπιμα σε ένα μήνυμα από τον προγραμματιστή. Το αναγνωριστικό με 0 στο μήνυμα (κυρίαρχο) έχει μεγαλύτερη προτεραιότητα από αυτό με 1 στο μήνυμα (υπολειπόμενο). Το μήνυμα με 0 θα συνεχιστεί και το μήνυμα με 1 θα πρέπει να περιμένει.
Και τα δύο αναγνωριστικά αρχίζουν να δημοσιεύουν ένα μήνυμα 11 bit. Με το SOF τοποθετείται το κυρίαρχο bit. Τότε τα πρώτα 5 bit και των δύο αναγνωριστικών είναι ίσα (0 1 1 0 1). Το 6ο bit είναι ένα 2 για τον αριθμό αναγνώρισης 0 και ένα 1 για το πρώτο αναγνωριστικό. Κυριαρχεί το κυρίαρχο, επομένως το αναγνωριστικό 2 δημιουργεί το τελικό μήνυμα CAN.
Το αναγνωριστικό 1 τοποθέτησε ένα 6 ως το 1ο bit. Ο κόμβος που στέλνει το αναγνωριστικό αναγνωρίζει μόνο ότι 0 κόμβοι στέλνουν ένα μήνυμα ταυτόχρονα όταν ένας άλλος κόμβος τοποθετεί το 2 στο δίαυλο. Σε αυτό το σημείο, το αναγνωριστικό 1 σταματά να εκπέμπει και τώρα συμπεριφέρεται ως δέκτης. Παρόλο που το μήνυμα που αρχίζει με 0 1 1 0 1 προοριζόταν αρχικά να είναι το μήνυμα που ήθελε να στείλει αυτός ο κόμβος, τώρα θα το αντιμετωπίζει ως το ληφθέν μήνυμα. Στη συνέχεια, ο κόμβος ακούει ολόκληρο το μήνυμα και καθορίζει εάν θα κάνει κάτι με αυτό.
Η γκρίζα εικόνα του SOF επεκτείνεται τώρα με το ARB, το οποίο αποτελείται από 2 μέρη, δηλαδή το αναγνωριστικό και το bit RTR:
bit RTR:
Το τελευταίο bit του αναγνωριστικού των 11 bit ονομάζεται RTR. αυτό είναι ένα bit Remote Transmit Request. Αυτό το bit RTR υποδεικνύει εάν είναι πλαίσιο δεδομένων ή απομακρυσμένο πλαίσιο.
0 = Πλαίσιο δεδομένων
1 = Απομακρυσμένο πλαίσιο
Ένα πλαίσιο δεδομένων περιέχει δεδομένα που προωθούνται στους κόμβους που χρειάζονται τις πληροφορίες. Ένας κόμβος μπορεί επίσης να ζητήσει πληροφορίες. πχ ποια είναι η θερμοκρασία του ψυκτικού σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Στη συνέχεια, ο κόμβος θα ορίσει το 1 ως bit RTR επειδή ζητά τα δεδομένα.
CTRL:
Το πεδίο ελέγχου αποτελείται από το IDE (Επέκταση αναγνωριστικού), ένα R-bit και το DLC. Το bit IDE υποδεικνύει εάν είναι τυπικό (11 bit) ή εκτεταμένο αναγνωριστικό (29 bit):
0 = Τυπικό αναγνωριστικό (11 bit)
1 = Εκτεταμένο αναγνωριστικό (29 bit)
Το R bit είναι δεσμευμένο για το μέλλον και τώρα είναι πάντα υπολειπόμενο.
Μετά έρχεται το DLC: Ένα δίκτυο διαύλου CAN μπορεί να στείλει το πολύ 8 byte. Υπάρχουν 1 bit σε 8 byte, επομένως μπορούν να σταλούν συνολικά 64 bit σύμφωνα με το τυπικό πρωτόκολλο. Το Πεδίο Ελέγχου υποδεικνύει πόσα δεδομένα αποστέλλονται. Θα ήταν άσκοπο να στείλετε ένα μεγάλο μήνυμα με όλα τα κενά πεδία δεδομένων για ένα bit επιβεβαίωσης (1 για ενεργοποίηση ή 0 για απενεργοποίηση). Ο αριθμός των byte αναφέρεται στο κατάλληλο DLC (Data Length Code). Το DLC είναι μια λειτουργία στο λογισμικό προγραμματισμού και επομένως είναι μια προκαθορισμένη τιμή από τον προγραμματιστή.
Ας υποθέσουμε ότι δηλώνεται 1 byte στο DLC, τότε αποστέλλονται 8 bit. Για σύντομα μηνύματα επιβεβαίωσης αυτό αρκεί.
Για πολύ εκτεταμένα μηνύματα, το DLC θα περιέχει μια τιμή έως και 8 byte δεδομένων.
Το παράδειγμα διευρύνθηκε ξανά. Τα IDE, R και DLC έχουν προστεθεί.
ΔΕΔΟΜΕΝΑ:
Τα τελικά δεδομένα που πρέπει να σταλούν τοποθετούνται στο πεδίο δεδομένων. Το μέγεθος εξαρτάται από την τιμή του DLC (Data Length Code). Έχει ήδη επισημανθεί ότι το DLC είναι το πολύ 8 byte. Κάθε byte αποτελείται από 8 bit, άρα συνολικά το πεδίο δεδομένων μπορεί να αποτελείται από 64 bit.
CRC:
Ο κυκλικός έλεγχος πλεονασμού αποτελείται από έναν μαθηματικό υπολογισμό, ο οποίος αποστέλλεται με το μήνυμα. Ο κόμβος αποστολής υπολογίζει το συνολικό μήνυμα CAN μέχρι στιγμής. τα SOF, ARB, CTRL και DATA. Άρα το CRC είναι ο υπολογισμός. Όταν ο κόμβος λήψης λάβει το μήνυμα μέχρι και το CRC, θα εκτελέσει τον μαθηματικό υπολογισμό μέχρι το DATA και θα τον συγκρίνει με τον υπολογισμό στο CRC. Εάν αυτό δεν ταιριάζει (λόγω κακού bit / σφάλματος) το μήνυμα δεν γίνεται αποδεκτό και ζητείται να σταλεί ξανά το μήνυμα (με έναν ορισμένο μέγιστο αριθμό προσπαθειών). Το παράδειγμα έχει επεκταθεί για να συμπεριλάβει το CRC.
ACK:
Το πεδίο Acknowledge χρησιμεύει για την επιβεβαίωση της παραλαβής. Όταν ο αποστολέας έχει στείλει το μήνυμα στο CRC, εισάγεται ένα είδος παύσης. ο πομπός κάνει το δίαυλο υπολειπόμενο (με 0) και περιμένει μέχρι ένας ή περισσότεροι κόμβοι να κάνουν τον δίαυλο κυρίαρχο (1). Δεν έχει σημασία αν ένας ή περισσότεροι κόμβοι έλαβαν το μήνυμα, γιατί αν το έλαβε ένας κόμβος, στάλθηκε με επιτυχία. Αφού ο δίαυλος γίνει κυρίαρχος με το 1, η μετάδοση του μηνύματος συνεχίζεται.
ΕΟΦ:
Το End Of Frame αποτελείται από 7 υπολειπόμενα bit (1 1 1 1 1 1 1). Αυτό είναι ένα σημάδι για όλες τις μονάδες ελέγχου ότι το μήνυμα έχει τελειώσει.
IFS:
Για την αποφυγή διαταραχών, χρησιμοποιείται πάντα ένας χώρος μεταξύ πλαισίων μετά το EDF. Το IFS αποτελείται από 11 υπολειπόμενα bit. Όλοι οι κόμβοι περιμένουν να περάσουν αυτά τα 11 υπολειπόμενα bit πριν στείλουν ένα μήνυμα. Μετά από αυτά τα 11 υπολειπόμενα bit, για παράδειγμα, 2 κόμβοι μπορούν να στείλουν ένα μήνυμα ταυτόχρονα. Στη συνέχεια εξετάζεται ξανά το ARB (διαιτησία) για να προσδιοριστεί ποιο μήνυμα έχει την υψηλότερη προτεραιότητα. Ολόκληρος ο κύκλος αρχίζει ξανά.
Δομή του μηνύματος διαύλου CAN ενός (εκτεταμένου) αναγνωριστικού 28 bit:
Το αναγνωριστικό των 11 bit σχεδιάστηκε σε μια εποχή που τα αυτοκίνητα δεν είχαν ακόμη τόσες πολλές συσκευές ελέγχου (κόμβους). Οι προγραμματιστές σύντομα ανακάλυψαν ότι το αναγνωριστικό των 11 bit δεν ήταν αρκετό για αυτούς. Αυτό έχει μόνο (2^11) = 2048 δυνατότητες. Από αυτούς, παραμένουν 2032 μοναδικοί συνδυασμοί του δυαδικού κώδικα. Τα σύγχρονα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν πλέον πολλούς περισσότερους κωδικούς χάρη στο εκτεταμένο αναγνωριστικό 28 bit. Αυτό ονομάζεται εκτεταμένο αναγνωριστικό.
Αυτό σημαίνει ότι δεν είναι δυνατοί λιγότεροι από (2^29) = 536870912 συνδυασμοί. Αυτό είναι υπεραρκετό για το μέλλον.
Πολλά πράγματα θα αλλάξουν στο μήνυμα CAN bus. Και τα δύο αναγνωριστικά (τυπικά και εκτεταμένα) χρησιμοποιούνται εναλλακτικά. Το μήνυμα CAN επομένως υποδεικνύει ποιο είδος αφορά και μετά ακολουθεί ένα μακρύ μήνυμα.
Η βάση του αναγνωριστικού των 11 bit χρησιμοποιείται και χρησιμεύει επίσης ως προετοιμασία πριν από την ανάγνωσή του. Τώρα υποδεικνύονται μόνο οι αλλαγές που υφίσταται το μήνυμα όταν είναι αναγνωριστικό 29 bit.
Το SOF (Start Of Frame) παραμένει το ίδιο. Ο κόμβος αποστολής τον καθιστά κυρίαρχο όταν αρχίζει να στέλνει ένα μήνυμα.
Ακολουθεί το ARB και το CTRL όπου βρίσκονται οι διαφορές.
ARB:
Κατά τη διαιτησία, εμφανίζεται πρώτα ένα τυπικό αναγνωριστικό 11 bit (δηλαδή μέρος των 29 bit). Το bit RTR μετακινείται (όπως συμβαίνει με τα 11 bit) στο τέλος του ARB. Το RTR αντικαθίσταται πλέον από το SRR: (Αντικατάσταση απομακρυσμένου αιτήματος). Αυτό το bit είναι πάντα υπολειπόμενο (1) για ένα εκτεταμένο αναγνωριστικό.
Μετά το bit SRR έρχεται το bit IDE, το οποίο βρίσκεται στο αναγνωριστικό των 11 bit στο CTRL (Πεδίο ελέγχου). Αυτό αφαιρείται τώρα από το πεδίο ελέγχου και τοποθετείται πίσω από το bit SRR στο εκτεταμένο αναγνωριστικό.
Για λόγους σαφήνειας, οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τα τυπικά (11-bit) και τα εκτεταμένα (29-bit) αναγνωριστικά.
Το bit IDE σημαίνει Επέκταση αναγνωριστικού. Το bit IDE καθορίζει εάν είναι τυπικό ή εκτεταμένο αναγνωριστικό.
IDE 0 = Τυπικό (αναγνωριστικό 11 bit)
IDE 1 = Εκτεταμένο (αναγνωριστικό 29 bit)
Μετά το bit IDE έρχεται το υπόλοιπο του εκτεταμένου αναγνωριστικού. Τα 11 και 18 bit μαζί κάνουν 29. Αυτά δεν μπορούν να τοποθετηθούν ως ένα σύνολο στο μήνυμα, επειδή το πρωτόκολλο CAN δεν είναι πλέον σωστό. Βασικά το bit IDE τώρα δείχνει ότι το μήνυμα έχει χωριστεί στα δύο.
CTRL:
Επομένως, το πεδίο ελέγχου έχει αλλάξει για το εκτεταμένο αναγνωριστικό. Το bit IDE έχει μετακινηθεί στο ARB.
Το bit IDE αντικαθίσταται από ένα R bit (εφεδρικό). Αυτό είναι υπολειπόμενο από προεπιλογή. Ακολουθείται από ένα R bit και το DLC (Data Length Code), το οποίο υποδεικνύει πόσα byte θα αποτελείται το μήνυμα.
Για άλλη μια φορά, εμφανίζονται τα πεδία ελέγχου τόσο των αναγνωριστικών 11-bit όσο και των 29-bit.
Αναγνώριση σφαλμάτων χρησιμοποιώντας οριοθέτες Bitstuffing και CRC & ACK:
Λίγη γέμιση:
Για να διατηρηθεί ο βέλτιστος συγχρονισμός μεταξύ των κόμβων αποστολής και λήψης, εφαρμόζεται γέμιση bit. Το γέμισμα μπιτ σημαίνει ότι μετά από 5 ίδια μπιτ προστίθεται ένα αντίθετο κομμάτι. Δεν αλλάζει η τιμή bit στο αρχικώς απεσταλμένο μήνυμα, αλλά προστίθεται ένα bit.
Ο δέκτης το αναγνωρίζει αυτό. Μετά από 5 ίδια bit, ο δέκτης θα διαγράψει το 6ο bit (δείτε την παρακάτω εικόνα).
Το αρχικό μήνυμα μόνο ενός αποστέλλεται, αλλά ο αποστολέας προσθέτει ένα 6 κάθε 0ο bit. Το μήκος του μηνύματος όντως αυξάνεται λόγω των μηδενικών (αλλά αυτό το μήκος δεν υπολογίζεται για το DLC (Κωδικός μήκους δεδομένων). Ο δέκτης φιλτράρει τα αντίθετα bits (τα μηδενικά) και μετά διαβάζει ξανά το μήνυμα μόνο με ένα.
Οριοθέτες CRC & ACK:
Οι οριοθέτες τοποθετούνται μετά το πεδίο CRC και το πεδίο ACK. Αυτό είναι λίγο με μια γνωστή τιμή τόσο για τον αποστολέα όσο και για τον παραλήπτη. Εάν παρουσιαστεί σφάλμα στο μήνυμα, αυτή η τιμή θα διαφέρει. Στη συνέχεια, ο δέκτης λαμβάνει διαφορετική τιμή bit από την αναμενόμενη και επισημαίνει το μήνυμα ως λανθασμένο. Ο αποστολέας θα στείλει ξανά το μήνυμα.
Καλωδίωση συνεστραμμένου ζεύγους:
Τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους χρησιμοποιούνται ως καλώδια για το δίαυλο CAN. Στη συνέχεια, το καλώδιο CAN-High και το CAN-Low περιστρέφονται μεταξύ τους όπως φαίνεται στην εικόνα. Με αυτόν τον τρόπο, αποφεύγονται οι εξωτερικές παρεμβολές. αν μια επαγωγή μερικών δέκατων του βολτ μπει στο ένα καλώδιο, θα μπει και στο άλλο. Ωστόσο, η διαφορά τάσης μεταξύ CAN υψηλής και χαμηλής παραμένει η ίδια. Με αυτόν τον τρόπο η βλάβη επιλύεται και οι ECU δεν επηρεάζονται από αυτήν.
Αντιστάσεις τερματισμού:
Οι αντιστάσεις τερματισμού χρησιμοποιούνται σε κάθε δίκτυο διαύλου CAN υψηλής ταχύτητας. Αυτά συχνά ενσωματώνονται στους κόμβους στο τέλος της γραμμής διαύλου CAN (σύρμα) ή στην καλωδίωση. Αυτές οι αντιστάσεις έχουν η καθεμία αντίσταση 120Ω (Ω). Η αντίσταση αντικατάστασης μετράται ως 60Ω κατά τη μέτρηση της αντίστασης στα καλώδια.
Αυτές οι αντιστάσεις τερματισμού χρησιμεύουν για την καταστολή παρεμβολών. Αν δεν υπήρχαν αυτά, θα γινόταν προβληματισμός. Το σήμα τάσης ταξιδεύει μέσω του καλωδίου διαύλου CAN, φτάνει στο τέλος και αναπηδά πίσω. Το τελευταίο αποτρέπεται. Η τάση καταγράφεται στην αντίσταση. Η ανάκλαση θα μπορούσε να προκαλέσει την αναπήδηση των σημάτων τάσης, επηρεάζοντας τα μηνύματα που αποστέλλονται και στη συνέχεια προκαλώντας δυσλειτουργία των συσκευών ελέγχου.
Πύλη:
Το αυτοκίνητο είναι εξοπλισμένο με ένα δίκτυο συσκευών ελέγχου (κόμβοι). Η πύλη συνδέει διάφορα δίκτυα διαύλου CAN (όπως το εσωτερικό, τον κινητήρα/κιβώτιο ταχυτήτων και το πλαίσιο), τον δίαυλο MOST και το δίαυλο LIN, επιτρέποντας σε όλα τα δίκτυα να επικοινωνούν μεταξύ τους. Άρα είναι στην πραγματικότητα μια διασταύρωση μεταξύ όλων των δικτύων. Οι διαφορές στην ταχύτητα είναι ασήμαντες με μια πύλη. Κάντε κλικ εδώ για να μεταβείτε στη σελίδα όπου περιγράφονται η λειτουργία και οι λειτουργίες του Gateway.
Μέτρηση στο δίαυλο CAN:
Οι άνθρωποι ρωτούνται συχνά εάν είναι δυνατό να μετρηθεί ο δίαυλος CAN. Αυτό είναι σίγουρα δυνατό. Μια διάγνωση μπορεί να γίνει μετρώντας τα επίπεδα τάσης στα καλώδια και ελέγχοντας την ένδειξη τάσης στον παλμογράφο. Ο τρόπος με τον οποίο μπορούν να ληφθούν οι μετρήσεις περιγράφεται στη σελίδα μέτρηση στο σύστημα διαύλου CAN.
Σχετική σελίδα:
