اندازه گیری در اتوبوس CAN

فاعل، موضوع:

مقدمه
تشخیص باس CAN سیگنال سرعت کم / متوسط را نشان می دهد
تشخیص باس CAN سیگنال سرعت بالا می دهد
تشخیص با مولتی متر

معرفی:
اگر مشکوک به وجود نقص در گذرگاه CAN باشد، از جمله موارد دیگر، می توان با اندازه گیری سطوح ولتاژ روی سیم ها، تشخیص داد.
محتوای پیام CAN bus در ابتدا مهم نیست. می‌توانیم هم با مولتی‌متر و هم با اسیلوسکوپ اندازه‌گیری‌ها را روی سیم‌های باس CAN انجام دهیم. اندازه گیری با مولتی متر یک محدودیت دارد. هنگام اندازه گیری ولتاژها، فقط یک مقدار متوسط نشان داده می شود. هنگام اندازه گیری وقفه یا اتصال کوتاه، مولتی متر به میزان محدودی کافی است. اسیلوسکوپ برای اندازه گیری سطوح ولتاژ و ارزیابی اینکه آیا سیگنال مسیر تمیزی دارد یا خیر، مورد نیاز است.

نحوه عملکرد سیستم CAN bus و ساختار پیام ها در صفحه توضیح داده شده است اتوبوس CAN. این صفحه بر روی اندازه گیری گذرگاه CAN با اسیلوسکوپ و مولتی متر و نقص ها و علل احتمالی شرح داده شده است.

تشخیص سیگنال باس CAN با سرعت کم / متوسط:
با یک اسیلوسکوپ دو کاناله، CAN-high و CAN-low را می توان به طور همزمان با توجه به زمین اندازه گیری کرد. دو تصویر دامنه زیر سیگنال باس CAN اتوبوس راحتی را نشان می دهد. به این "سرعت کم" یا "سرعت متوسط" نیز می گویند. ما اغلب این شبکه را در لوازم الکترونیکی راحتی پیدا می کنیم، به عنوان مثال در الکترونیک درب، BCM، واحد کنترل تهویه مطبوع و پانل ابزار. ولتاژها به شرح زیر است:

CAN-low: در حالت استراحت 0 ولت، فعال 4 ولت.
CAN-high: بیکار 5 ولت، فعال 1 ولت.

هنگامی که خطوط صفر هر دو کانال اندازه گیری را در ارتفاع یکسان محورهای Y قرار می دهیم، سیگنال ها ادغام می شوند. بنابراین توصیه می شود برای خواندن، محور Y CAN-low را به سمت بالا حرکت دهید. در تصویر دوم زیر، خطوط صفر تغییر ارتفاع داده اند، به طوری که می توان مشخصات ولتاژ CAN بالا و پایین را به درستی با هم مقایسه کرد.

لطفاً توجه داشته باشید: شبکه‌های CAN با سرعت کم و متوسط، برخلاف شبکه CAN با سرعت بالا، اغلب به مقاومت‌های پایانی مجهز نیستند. بنابراین اندازه گیری های انجام شده روی یک خطا نیز متفاوت است. این قسمت اختلالات احتمالی شبکه سرعت کم و متوسط و قسمت بعدی شبکه پرسرعت را نشان می دهد.

اتصال کوتاه CAN به زمین:
در CAN high یک زمین کوتاه وجود دارد. اگر عایق آسیب ببیند، سیم کشی می تواند با بدنه تماس پیدا کند یا در ECU یک اتصال کوتاه به زمین ایجاد می شود.

در اندازه گیری زیر یک خط ولتاژ ثابت را در کانال B می بینیم که 0 ولت است.

اتصال کوتاه CAN به زمین:
یک اتصال زمین در CAN-low وجود دارد. اگر عایق آسیب ببیند، سیم کشی می تواند با بدنه تماس پیدا کند یا در ECU یک اتصال کوتاه به زمین ایجاد می شود.

در اندازه گیری زیر یک خط ولتاژ ثابت در کانال A می بینیم که 0 ولت است.

CAN-high کوتاه شده به plus:
در بالای CAN یک بسته شدن مثبت وجود دارد. اگر عایق چند سیم در یک دسته سیم آسیب دیده باشد، سیم کشی می تواند با یکدیگر تماس پیدا کند یا در ECU یک اتصال کوتاه با مثبت ایجاد می شود.

در دو اندازه گیری زیر می بینیم:

بیش از حد کانال: محدوده ولتاژ کانال B (قرمز) باید افزایش یابد.
در کانال B (در محدوده 20 ولت) یک خط ولتاژ ثابت را می بینیم که برابر با ولتاژ باتری است.

CAN-low کوتاه شده به پلاس:
CAN-low دارای مدار مثبت است. اگر عایق چند سیم در یک دسته سیم آسیب دیده باشد، سیم کشی می تواند با یکدیگر تماس پیدا کند یا در ECU یک اتصال کوتاه با مثبت ایجاد می شود.

در دو اندازه گیری زیر می بینیم:

بیش از حد کانال: محدوده ولتاژ کانال A (آبی) باید افزایش یابد.
در کانال A (در محدوده 20 ولت) یک خط ولتاژ ثابت را می بینیم که برابر با ولتاژ باتری است.

اتصال کوتاه CAN-بالا با CAN-low:
CAN-low به پروفایل ولتاژ CAN-high وقتی به یکدیگر متصل می شوند تغییر می کند. یک اتصال کوتاه بین CAN-high و CAN-low می تواند در سیم کشی رخ دهد، جایی که عایق هر دو سیم باس CAN ساییده شده است، یا به دلیل نقص در برد مدار چاپی یک ECU.

در تصویر زیر اندازه گیری دو کاناله را می بینیم که در آن بالا و پایین CAN با یکدیگر اتصال کوتاه دارند.

در CAN-بالا ارتباط گاهی اوقات کاهش می یابد:
ارتباط با یک واحد کنترل در بالای CAN قطع می شود. این واحد کنترل دیگر داده ها را از طریق CAN-high ارسال و دریافت نمی کند، اما CAN-low همچنان کار می کند. این بدان معنی است که ارتباط و خواندن همچنان امکان پذیر است.

هنگامی که دوشاخه واحد کنترل مربوطه قطع می شود، داده های CAN-low نیز ناپدید می شوند و تفاوت بین CAN-high و CAN-low دیگر قابل مشاهده نیست.

در تصویر زیر می بینیم که CAN-high در یک نقطه فرورفته باقی می ماند، در حالی که داده ها در CAN-low ارسال می شوند.

در CAN-low ارتباطات گاهی اوقات کاهش می یابد:
ارتباط با یک واحد کنترل در CAN-low قطع می شود. این واحد کنترل دیگر داده ها را از طریق CAN-low ارسال و دریافت نمی کند، اما CAN-high همچنان کار می کند. این بدان معنی است که ارتباط و خواندن همچنان امکان پذیر است.

هنگامی که دوشاخه واحد کنترل مربوطه قطع می شود، داده های CAN-high نیز ناپدید می شوند و تفاوت بین CAN-high و CAN-low دیگر قابل مشاهده نیست.

در تصویر زیر می بینیم که CAN-low در یک نقطه مغلوب باقی می ماند، در حالی که داده ها در CAN-high ارسال می شوند.

تشخیص باس CAN سیگنال های سرعت بالا را نشان می دهد:
ECU هایی که سرعت ارتباط بالا برای آنها اهمیت زیادی دارد، مجهز به شبکه CAN پرسرعت هستند. این شامل، برای مثال، ECU موتور احتراقی، گیربکس اتوماتیک، ABS/ESP/EBS و کیسه های هوا است. یک شبکه پرسرعت همیشه مجهز به مقاومت های پایان دهنده است. بنابراین، ایراد در سیم‌کشی و ECU باعث ایجاد پروفایل ولتاژ متفاوتی می‌شود که گاهی اوقات تشخیص آن را نسبت به شبکه راحتی دشوارتر می‌کند. مثل همیشه، ابتدا یک وضعیت بدون مشکل نمایش داده می شود قبل از اینکه به شکست ادامه دهیم.

ولتاژ شبکه های پرسرعت به شرح زیر است:

CAN-high: بیکار 2,5 ولت، فعال 3,5;
CAN-low: بیکار 2,5 ولت، فعال 1,5 ولت.

وقتی CAN بالا و پایین هر دو 2,5 ولت باشد، باس مغلوب است (در حالت استراحت). وقتی CAN high بالا می‌رود و CAN پایین می‌افتد، اتوبوس غالب می‌شود و بیتی تشکیل می‌شود. تصویر زیر تصویری از سیگنال باس CAN با سرعت بالا را نشان می دهد.

هنگامی که چنین سیگنالی اندازه گیری می شود و نویز زیادی قابل مشاهده است، توصیه می شود شارژر باتری را از خودرو خارج کرده و اسیلوسکوپ را به زمین خودرو وصل کنید (محدوده های خودرو دارای یک اتصال "زمین" در پشت هستند. سیگنال را می توان با فرکانس نمونه خالص تر کرد. نرخ نمونه سیگنال را صاف می کند، بنابراین اگر خیلی از مقدار استاندارد منحرف شود، سیگنال CAN ممکن است بیش از حد تغییر کند.

برای وضوح، در تصویر زیر، CAN-high قرمز و CAN-low آبی است.

در اندازه گیری زیر می بینید که CAN-high (قرمز) دقیقا 0 ولت است، زیرا دارای اتصال کوتاه به زمین است. CAN-low (آبی) کمی بالاتر از خط صفر است. هنگام زوم کردن روی این سیگنال، این موضوع حتی واضح تر می شود. از آنجایی که CAN-high دقیقاً 0 ولت است و CAN-low چند دهم ولت بالاتر است، می توانیم نتیجه بگیریم که CAN-high دارای اتصال کوتاه با زمین است.

در اندازه گیری زیر می بینیم که CAN-low 0 ولت است. اگرچه مقداری نویز قابل مشاهده است، اما می توانیم آن را نادیده بگیریم. CAN-low به زمین اتصال کوتاه دارد. ما می بینیم که خط ولتاژ بالای CAN مدام در حال افزایش است، اما این برای شروع ارتباط کافی نیست. تصویر دامنه همچنین نشان می‌دهد که CAN-low همیشه ولتاژ پایین‌تری نسبت به CAN-high است (قرمز همیشه کمی بالاتر از آبی است)، به این معنی که می‌توانیم فرض کنیم که CAN-low به زمین متصل شده است.

در تصویر زیر پدیده ای را می بینیم که شبیه وضعیتی است که در آن CAN-low به زمین اتصال کوتاه کرده است. CAN-high (قرمز) به ولتاژ داخلی در حدود 12 ولت رسیده است. CAN-low (آبی) نیز در ولتاژ افزایش یافته است و همچنان در تلاش است تا با کاهش سیگنال ارتباط برقرار کند. از آنجایی که هیچ ارتباطی برقرار نمی شود، پیک های ولتاژ منفی همچنان تکرار می شوند.

در اندازه گیری زیر می بینیم که CAN-high و CAN-low حدود 12 ولت هستند. با این حال، ولتاژ CAN-low حدود 200 میلی ولت بیشتر از CAN-high است. CAN-low همراه با آن CAN-high را افزایش داده است. این نشان می دهد که CAN-low با مثبت اتصال کوتاه دارد.

در تصویر زیر اندازه گیری دو کاناله را می بینیم که در آن CAN-high و CAN-low با یکدیگر اتصال کوتاه دارند. ولتاژ هر دو کانال 2,5 ولت است.

تشخیص با مولتی متر:
اندازه گیری سطوح ولتاژ باس CAN با مولتی متر غیرعاقلانه است. مولتی متر مقادیر متوسط را در ولتاژهای مختلف نشان می دهد، به طوری که نمی توان تشخیص مناسبی انجام داد. برای اندازه گیری ولتاژ باید از اسیلوسکوپ استفاده کرد.

ما می توانیم از مولتی متر برای اندازه گیری مقاومت (فقط) یک شبکه CAN پرسرعت با مقاومت های پایان دهنده استفاده کنیم. اندازه‌گیری‌های زیر مقاومت اهمی را در سه موقعیت مختلف نشان می‌دهند: یک سیستم با عملکرد صحیح، یک سیم باز و یک اتصال کوتاه بین CAN-high و CAN-low. در شبکه های کم/متوسط (راحتی)، مقاومت های پایان دهنده به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند و این اندازه گیری ها را نمی توان انجام داد.

بدون تداخل:
در صفحه اتوبوس CAN توضیح داده شده است که دو مقاومت پایان دهنده در شبکه وجود دارد. مقاومت های پایانی هر دو دارای مقاومت 120 اهم هستند. در یک سیستم بدون مشکل، مقاومت جایگزینی 60 اهم را بین CAN-high و CAN-low اندازه گیری می کنیم.

لطفا توجه داشته باشید: ما فقط می توانیم این را اندازه گیری کنیم که منبع تغذیه تمام واحدهای کنترل خاموش باشد!

وقفه:
در صورت قطع شدن سیم CAN-high یا CAN-low، دیگر مقاومت جایگزینی 60 اهم را اندازه گیری نمی کنیم. در شکل ما فقط مقدار مقاومت R2 (120 اهم) را اندازه گیری می کنیم.

مدار کوتاه:
در شرایطی که سیم های باس CAN به یکدیگر متصل می شوند (یعنی به یکدیگر اتصال دارند)، مقدار مقاومت تقریباً 0 اهم را اندازه گیری می کنیم.

در هنگام خطای بعدی، هر دو سیم CAN قطع می شوند. در حال حاضر تداخل (نویز) زیادی در اتوبوس وجود خواهد داشت. گره های 1، 3 و 4 می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند به شرطی که تداخل و بازتاب بیش از حد زیاد باشد و باعث تحریف پیام ها شود. بنابراین، گره های 2 و 5 نیز می توانند با موضوع مشابه با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

برخی از شبکه های CAN نیز در صورت قطع شدن یک سیم کار می کنند. کدهای خطا ذخیره می شوند و با پیام هایی از سیستم های مختلف، راننده با چراغ های هشدار مطلع می شود. اینها شبکه هایی هستند که به فرستنده گیرنده Fault Tolerante CAN مجهز شده اند. بسته به فرستنده گیرنده مورد استفاده، انواع مختلفی از خطاها می توانند بدون از دست دادن ارتباط بین گره ها رخ دهند. این فرستنده و گیرنده های CAN همچنین می توانند با ایرادهای فوق الذکر با اتصال کوتاه به پلاس و زمین (البته با پیام های خطای مختلف) به طور عادی کار کنند.

صفحه مرتبط:

اتوبوس CAN