Magistrala CAN

Przedmioty:

Wprowadzenie
Wiele sieci w jednym samochodzie
Sieć CAN z węzłami
Różne typy prędkości CAN
Sygnały magistrali CAN
Prędkości i poziomy napięcia
Struktura komunikatu magistrali CAN (standardowego) 11-bitowego identyfikatora
Struktura komunikatu magistrali CAN (rozszerzonego) 28-bitowego identyfikatora
Rozpoznawanie błędów za pomocą bitstuffingu oraz ograniczników CRC i ACK
Okablowanie skrętką
Rezystory terminujące
Bramka
Pomiar na magistrali CAN

Przedmowa:
Nowoczesne pojazdy są wypełnione elektroniką. Jednostki sterujące zbierają i przetwarzają dane z czujników i elementów wykonawczych. Różne ECU często korzystają z tych samych danych: dCzujnik położenia pedału przyspieszenia rejestruje położenie pedału przyspieszenia. Sygnał ten jest przesyłany bezpośrednio do ECU silnika poprzez okablowanie. ECU silnika nie jest jedynym ECU, który wykorzystuje ten sygnał:

ECU silnika wykorzystuje sygnał z czujnika położenia pedału przyspieszenia do sterowania przepustnicą podczas przyspieszania w celu wzbogacenia przyspieszenia poprzez dłuższe załączenie wtryskiwaczy, regulację czasu zapłonu i, jeśli to konieczne,. sterować regulacją wastegate lub VGT turbosprężarki;
ECU automatycznej skrzyni biegów wykorzystuje położenie pedału przyspieszenia do określenia czasów zmiany biegów sprzęgieł w automatycznej skrzyni biegów. Jeżeli pedał przyspieszenia zostanie wciśnięty lekko, automatyczna skrzynia biegów zmieni bieg na wyższy z mniejszą prędkością niż w przypadku wciśnięcia pedału przyspieszenia do połowy. Nagłe i szybkie naciśnięcie pedału przyspieszenia spowoduje „wyhamowanie” w wyniku zmiany biegu na niższy i umożliwienia silnikowi większych obrotów;
Stopień przyspieszenia na zakręcie może być powodem interwencji ESP-ECU poprzez zmniejszenie mocy silnika i, w razie potrzeby, zaciągnąć hamulec na kręcącym się kole.

Podczas interwencji ESP moc silnika spada poprzez (częściowe) zamknięcie przepustnicy i wtrysk mniejszej ilości paliwa. Na desce rozdzielczej zapali się lub zacznie migać lampka kontrolna, informując kierowcę o działaniu układu ESP.

Powyższe wyraźnie pokazuje współpracę pomiędzy różnymi ECU. Magistrala CAN zapewnia, że ECU komunikują się ze sobą i dzięki temu mogą wymieniać między sobą dane. CAN to skrót od: Controller Area Network.

W latach 80. samochody otrzymywały coraz więcej akcesoriów, a producenci zaczęli instalować urządzenia sterujące. Każda funkcja miała osobny wątek. Spowodowało to gwałtowny wzrost grubości drutu i liczby połączeń wtykowych.
Grube wiązki przewodów mają tę wadę, że ukrycie ich za elementami wykończenia wnętrza jest trudne i znacznie zwiększa ryzyko awarii.

W przypadku magistrali CAN sterowniki komunikują się tylko za pomocą dwóch przewodów: CAN-high i CAN-low. Cała komunikacja pomiędzy ECU odbywa się za pomocą tych dwóch przewodów. IKolejne dwa zdjęcia wyraźnie pokazują, że przy zastosowaniu magistrali CAN liczba przewodów w jednych drzwiach jest już znacznie zmniejszona.

Do dwóch przewodów magistrali CAN na magistrali CAN można podłączyć dziesiątki urządzeń sterujących. Wszystkie podłączone urządzenia sterujące mogą wymieniać między sobą dane.

Poniższy obrazek przedstawia pojazd z jedenastoma urządzeniami sterującymi (oznaczonymi czerwonymi blokami). Wszystkie te urządzenia sterujące są połączone ze sobą dwoma przewodami; pomarańczowy i zielony przewód. Przewody te reprezentują CAN-high i CAN-low. Każda jednostka sterująca ma swoją własną funkcję i może komunikować się z dowolną inną jednostką sterującą w sieci za pośrednictwem magistrali CAN. Więcej merytorycznych informacji na temat urządzeń sterujących znajdziesz na stronie urządzenia sterujące.

1. Sterownik montażu haka holowniczego
2. Jednostka sterująca drzwiami RA
3. Jednostka sterująca drzwiami RV
4. Brama
5. Urządzenie sterujące komfortem
6. Jednostka sterująca systemem alarmowym
7. Tablica przyrządów
8. Jednostka sterująca elektroniką kolumny kierownicy
9. Jednostka sterująca drzwiami NN
10. Jednostka sterująca drzwiami LA
11. Jednostka sterująca kontroli odległości parkowania

Wraz z pojawieniem się magistrali CAN jest to również możliwe EOBD bardziej wszechstronny. EOBD oznacza europejską diagnostykę pokładową. EOBD ma związek z emisją. Różne czujniki w silniku i wydechu przesyłają informacje do ECU. W przypadku nieprawidłowych wartości (z powodu np. złego spalania) zaświeci się lampka MIL (Engine Indication Light). To znak, że samochód należy odczytać. Należy wówczas podłączyć tester diagnostyczny do wtyczki OBD w celu odczytania błędów. Na podstawie usterki ECU zapisuje szesnastkowy kod błędu, który jest wyświetlany przez tester diagnostyczny jako kod P lub błąd w formie tekstowej (ten ostatni jest bardziej specyficzny dla marki). Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji na temat OBD1, OBD II i EOBD.

Wiele sieci w samochodzie:
W samochodzie może znajdować się wiele sieci. Poniższy obrazek przedstawia przegląd z legendą jednostek sterujących w wielu sieciach BMW serii 3 E90.

Sieci K-CAN, PT-CAN i F-CAN na powyższym obrazku należą do magistrali CAN. Różnice dotyczą prędkości, poziomów napięcia i zastosowań. Chociaż PowerTrain-CAN i F-CAN mają te same wysokie prędkości i poziomy napięcia, różnica polega na tym, że PT-CAN służy do sterowania silnikiem i skrzynią biegów, a F-CAN zawiera jednostki sterujące podwozia.

Sieć CAN z urządzeniami sterującymi
Sieć magistrali CAN składa się z urządzeń sterujących wyposażonych w sprzęt i oprogramowanie umożliwiające odbieranie, przetwarzanie i wysyłanie komunikatów. Do przesyłania danych wykorzystywane są przewody CAN-high i CAN-low. Na poniższym obrazku CAN-High jest zaznaczony na czerwono, a CAN-Low na niebiesko.
Do tych przewodów podłączone są urządzenia sterujące (zwane także jednostkami sterującymi lub węzłami). Wszystkie urządzenia sterujące mogą zarówno wysyłać, jak i odbierać informacje. Przykładem sieci jest system magistrali CAN we wnętrzu samochodu; W tym przypadku do jednego systemu magistrali można podłączyć różne urządzenia sterujące.

Jako przykład bierzemy kamerę cofania (węzeł 5), która jest doposażona. Kamera jest montowana w pobliżu uchwytu lub uchwytu tablicy rejestracyjnej. Okablowanie CAN można podłączyć w dowolnym miejscu we wnętrzu. Warunkiem jest, aby węzeł kamery zawierał prawidłowy identyfikator (wstępnie zaprogramowany przez producenta), ponieważ pozostałe urządzenia sterujące muszą go rozpoznać. Jeśli kamera jest zarejestrowana w obsługiwanym radiu, obraz jest natychmiast widoczny.
Po zaprogramowaniu oprogramowania radio odbiera sygnał ze skrzyni biegów, że został wybrany bieg wsteczny. W tym momencie radio przełącza się na obraz z kamery cofania. W momencie włączenia pierwszego biegu (do przodu) obraz ponownie gaśnie. Wszystko to dzięki transmisji danych systemu magistrali CAN.

Nieobsługiwany sprzęt (np. z nieprawidłowym identyfikatorem) może powodować problemy. Jeśli wyśle komunikaty, które nie zostaną rozpoznane przez inne urządzenia sterujące, zostanie wygenerowany komunikat o błędzie. Tego typu urządzenia mogą również zapewnić, że magistrala CAN pozostanie aktywna po wyłączeniu zapłonu. Samochód nie przejdzie wówczas w „tryb uśpienia”, co spowodowałoby szybkie rozładowywanie akumulatora. Wtedy jest jeden tajny konsument.

Sygnały magistrali CAN:
System magistrali CAN wykorzystuje zasadę rozgłoszeniową; nadajnik wysyła wiadomość do magistrali CAN. Każdy węzeł na tej samej magistrali otrzymuje wiadomość. Nadawca wskazuje jednak w komunikacie, dla jakich węzłów wiadomość jest przeznaczona. Wszystkie węzły odbierają wiadomość i przekazują informację zwrotną (więcej o tym później). Węzły, dla których wiadomość nie jest przeznaczona, rozpoznają to i ignorują.

Sygnał magistrali CAN składa się z napięcia CAN-high i CAN-low. Poniższy obrazek przedstawia kolor CAN-high w kolorze czerwonym i CAN-low w kolorze niebieskim. Sygnały wysoki i niski są identyczne, ale odzwierciedlone względem siebie. Kiedy magistrala staje się dominująca, napięcie CAN-high wzrasta z 2,5 do 3,5 V, a CAN-low spada z 2,5 do 1,5 V. W stanie recesywnym (w spoczynku) oba napięcia wynoszą 2,5 wolta.

Powyższy obrazek przedstawia przykład pomiaru za pomocą oscyloskopu. Wyraźnie widać, że oba napięcia są względem siebie identyczne, tylko w odbiciu lustrzanym. Ostatecznie różnica napięcia w obszarze aktywnym (dominującym) wynosi 2 wolty. Odnosi się to do różnicy pomiędzy 1,5 a 3,5 wolta. Różnica 2 woltów jest uważana za 0 (dominująca), a różnica 0 woltów jest uważana za 1 (recesywna).

Jeśli węzeł (nadawczy) chce wysłać kod binarny „0 0 1 0 1 1 0 1”, przyłoży wspomniane napięcia do CAN-High i CAN-Low (patrz przykład powyżej). Węzeł odbiorczy ponownie zobaczy te napięcia jako kod binarny, a następnie przekonwertuje je na kod szesnastkowy. Wspomniany kod binarny zostanie przekonwertowany z formatu szesnastkowego na 2D.

Aby przekonwertować system binarny na szesnastkowy, łatwo jest narysować tabelę złożoną z 8 pól z grubą linią pośrodku. Nazwij pola po prawej stronie 1, 2, 4 i 8 (patrz czerwone cyfry na obrazku). Następnie wykonaj to samo również po lewej stronie. Zapisz liczby z cyfrą 1 w kodzie binarnym nad nimi. Po lewej stronie jest tylko 2, po prawej 8, 4 i 1. Dodaj wszystko po prawej stronie (13) i wykonaj to samo po lewej stronie (2). Zmiany szesnastkowe z 10 na A, 11 = B, 12 = C, 13 = D. To ostatecznie tworzy 2D.

Więcej informacji na temat konwersji z binarnego na (szesnastkowy)dziesiętny i odwrotnie znajdziesz na stronie Binarny, dziesiętny i szesnastkowy. Jasne przykłady opisano szczegółowo tutaj.

Prędkości i poziomy napięcia:
W pojazdach możemy spotkać sieci magistrali CAN o różnych prędkościach:

Wysoka prędkość: ECU związane z napędem, w tym elektroniką silnika, skrzynią biegów, ABS/ESP, EBS (pojazdy użytkowe);
Średnia lub niska prędkość: elektronika wewnętrzna, taka jak tablica przyrządów, radio, klimatyzacja, hamulec postojowy, hak holowniczy.

Dwa poniższe obrazy przedstawiają sygnały CAN-high i CAN-low szybkiej magistrali CAN. W spoczynku napięcie obu sygnałów wynosi 2,5 wolta. Aby wysłać wiadomość, napięcie CAN high wzrasta z 2,5 do 3,5 V, a napięcie CAN low spada z 2,5 do 1,5 V.

Poniżej ponownie widać sygnał z magistrali CAN high speed, który został teraz powiększony (50 mikrosekund na działkę), gdzie zakres powyższego sygnału ustawiono na 200 mikrosekund na działkę.

W elektronice komfortu duża prędkość komunikacji jest mniej istotna. Charakterystyka magistrali CAN o średniej lub małej prędkości, poziomy napięcia w stanie spoczynku i podczas generowania komunikatu są następujące:

CAN-high wynosi 5 woltów w stanie spoczynku i spada do 1 wolta;
Wartość CAN-low wynosi 0 V w stanie spoczynku i wzrasta do 4 V.

Podczas pomiaru, w którym linie zerowe kanałów A i B ustawione są na tej samej wysokości, widać, że napięcia zostały „wsunięte w siebie”. Utrudnia to odczyt czystości wysokich i niskich sygnałów CAN.

W celu oceny czystości komunikatów zaleca się przesunięcie linii zerowych. Na poniższym obrazku linia zerowa kanału A została przesunięta w dół, a linia zerowa kanału B została przesunięta w górę. Oznacza to, że przedstawione sygnały zostały odseparowane i widać wyraźniejszą progresję napięć.

Struktura komunikatu magistrali CAN (standardowego) 11-bitowego identyfikatora:
Struktura komunikatu magistrali CAN jest zawsze oparta na poniższym obrazku. Istnieją różnice w strukturze; na przykład pole ARB i CTRL identyfikatora 11-bitowego i identyfikatora 29-bitowego są różne. Poniższe informacje dotyczą identyfikatora 11-bitowego. Dla Twojej informacji, identyfikator 29-bitowy może pomieścić więcej danych niż 11-bitowy. Więcej o tym później.

Struktura wiadomości jest teraz po prostu podsumowana i szczegółowo opisana później:

SOF:
Każdy komunikat CAN zaczyna się od SOF (początek ramki). Kiedy węzeł chce wysłać wiadomość, bit dominujący zostanie umieszczony na magistrali. Magistrala CAN jest zawsze recesywna w stanie spoczynku (1, więc zarówno CAN-High, jak i CAN-Low mają napięcie 2 V). Dominujący bit (0) wskazuje, że inne węzły powinny poczekać z wysłaniem wiadomości do czasu wysłania całej wiadomości. Dopiero po IFS (przestrzeń międzyramkowa) następny węzeł może wysłać swój komunikat. Nawet jeśli jest to ważna wiadomość, nie można jej przeoczyć.
Kiedy 2 węzły chcą wysłać wiadomość w tym samym czasie (o czym nie wiedzą o sobie nawzajem) i w ten sposób wspólnie sprawić, że magistrala będzie dominująca, umieszczając 0, ARB (arbitraż) określa, która wiadomość ma pierwszeństwo.

Od tego momentu każda omawiana część komunikatu magistrali CAN będzie dodana do szarego obrazu. W ten sposób staram się mieć przegląd. Wiadomość zaczynała się od SOF.

AR:
Pole Arbitrażowe 11-bitowego identyfikatora składa się z 2 części; identyfikator i bit RTR.
Identyfikator:
Załóżmy, że 2 węzły jednocześnie dominują na magistrali CAN, wówczas węzeł z najmniej ważną wiadomością będzie czekać, aż ważna wiadomość zostanie wysłana (do czasu IFS). Identyfikator wiadomości zawiera ciąg jedynek i zer. Numery te są celowo przydzielane komunikatowi przez programistę. Identyfikator posiadający w komunikacie cyfrę 0 (dominujący) ma wyższy priorytet niż identyfikator posiadający w komunikacie cyfrę 1 (recesywny). Komunikat z numerem 0 będzie kontynuowany, a komunikat z numerem 1 będzie musiał poczekać.

Obydwa identyfikatory rozpoczynają wysyłanie komunikatu o długości 11 bitów. W przypadku SOF bit dominujący jest umieszczany. Wtedy pierwsze 5 bitów obu identyfikatorów jest równych (0 1 1 0 1). Szósty bit to 6 dla identyfikatora nr 2 i 0 dla pierwszego identyfikatora. Dominant dominuje, więc identyfikator 1 tworzy końcowy komunikat CAN.
Identyfikator 1 umieścił na 6. bicie wartość 1. Węzeł wysyłający identyfikator rozpoznaje tylko, że 0 węzły wysyłają wiadomość w tym samym czasie, gdy inny węzeł umieszcza na magistrali 2. W tym momencie identyfikator 1 przestaje nadawać i teraz zachowuje się jak odbiornik. Chociaż wiadomość rozpoczynająca się od 0 1 1 0 1 początkowo miała być wiadomością, którą ten węzeł chciał wysłać, teraz będzie traktował ją jako wiadomość odebraną. Następnie węzeł odsłuchuje całą wiadomość i decyduje, czy coś z nią zrobić.

Szary obraz SOF jest teraz rozszerzony o ARB, który składa się z 2 części, a mianowicie identyfikatora i bitu RTR:

Bit RTR:
Ostatni bit 11-bitowego identyfikatora nazywany jest RTR; jest to bit żądania zdalnej transmisji. Ten bit RTR wskazuje, czy jest to ramka danych, czy ramka odległa.
0 = ramka danych
1 = Ramka zdalna

Ramka danych zawiera dane przesyłane do węzłów, które potrzebują tych informacji. Węzeł może również żądać informacji; np. jaka jest temperatura płynu chłodzącego w określonym czasie. Węzeł ustawi wówczas wartość 1 jako bit RTR, ponieważ żąda danych.

KLAWISZ KONTROLNY:
Pole kontrolne składa się z IDE (rozszerzenia identyfikatora), bitu R i DLC. Bit IDE wskazuje, czy jest to identyfikator standardowy (11 bitów), czy rozszerzony (29 bitów):
0 = Identyfikator standardowy (11 bitów)
1 = Identyfikator rozszerzony (29 bitów)

Bit R jest zarezerwowany na przyszłość i teraz jest zawsze recesywny.

Następnie pojawia się DLC: sieć magistrali CAN może wysłać maksymalnie 8 bajtów. W 1 bajcie znajduje się 8 bitów, zatem zgodnie ze standardowym protokołem można przesłać łącznie 64 bity. Pole kontrolne wskazuje, ile danych jest wysyłanych. Nie miałoby sensu wysyłanie dużej wiadomości ze wszystkimi pustymi polami danych dla bitu potwierdzenia (1 dla włączenia lub 0 dla wyłączenia). Liczba bajtów jest podana w odpowiednim DLC (kodzie długości danych). DLC jest funkcją oprogramowania do programowania i dlatego jest wartością ustaloną z góry przez programistę.
Załóżmy, że w DLC podano 1 bajt, a następnie wysłanych zostanie 8 bitów. W przypadku krótkich wiadomości potwierdzających jest to wystarczające.
W przypadku bardzo rozbudowanych wiadomości DLC będzie zawierać wartość do 8 bajtów danych.

Przykład został ponownie rozwinięty. Dodano IDE, R i DLC.

DANE:
Ostateczne dane, które należy przesłać, umieszczane są w polu danych. Rozmiar zależy od wartości DLC (kodu długości danych). Wskazano już, że DLC ma maksymalnie 8 bajtów. Każdy bajt składa się z 8 bitów, więc w sumie pole danych może składać się z 64 bitów.

CRC:
Cykliczna kontrola nadmiarowa składa się z obliczeń matematycznych wysyłanych wraz z komunikatem. Węzeł wysyłający oblicza dotychczasowy całkowity komunikat CAN; SOF, ARB, CTRL i DATA. Zatem CRC jest obliczeniem. Kiedy węzeł odbiorczy odbierze wiadomość aż do CRC włącznie, wykona obliczenia matematyczne aż do DATA i porówna je z obliczeniami w CRC. Jeśli to się nie zgadza (z powodu złego bitu/błędu), wiadomość nie jest akceptowana i pojawia się żądanie ponownego wysłania wiadomości (z określoną maksymalną liczbą prób). Przykład został rozszerzony o CRC.

POTWIERDŹ:
Pole Potwierdzenie służy do potwierdzenia odbioru. Kiedy nadawca wysłał wiadomość do CRC, wstawiana jest swego rodzaju pauza; nadajnik czyni magistralę recesywną (z wartością 0) i czeka, aż jeden lub więcej węzłów uczyni magistralę dominującą (1). Nie ma znaczenia, czy wiadomość odebrała jeden czy więcej węzłów, ponieważ jeśli jeden węzeł ją odebrał, oznacza to, że została ona wysłana pomyślnie. Po tym jak magistrala stanie się dominująca poprzez wartość 1, transmisja komunikatu zostanie wznowiona.

EFR:
Koniec ramki składa się z 7 bitów recesywnych (1 1 1 1 1 1 1). Jest to sygnał dla wszystkich sterowników, że komunikat się zakończył.

IFS:
Aby zapobiec zakłóceniom, po EOF zawsze używana jest przestrzeń międzyramkowa. IFS składa się z 11 bitów recesywnych. Wszystkie węzły czekają na przejście tych 11 bitów recesywnych przed wysłaniem wiadomości. Na przykład po tych 11 bitach recesywnych 2 węzły mogą wysłać wiadomość w tym samym czasie. Następnie ponownie sprawdzany jest ARB (arbitraż), aby określić, która wiadomość ma najwyższy priorytet. Następnie cały cykl rozpoczyna się od nowa.

Struktura komunikatu magistrali CAN (rozszerzonego) 28-bitowego identyfikatora:
Identyfikator 11-bitowy został zaprojektowany w czasach, gdy samochody nie posiadały jeszcze tak wielu urządzeń sterujących (węzłów). Programiści szybko odkryli, że 11-bitowy identyfikator im nie wystarczył. To ma tylko (2^11) = 2048 możliwości. Spośród nich pozostało 2032 unikalnych kombinacji kodu binarnego. Nowoczesne samochody wykorzystują obecnie znacznie więcej kodów dzięki rozszerzonemu 28-bitowemu identyfikatorowi. Nazywa się to identyfikatorem rozszerzonym.
Oznacza to, że możliwych jest nie mniej niż (2^29) = 536870912 kombinacji. To więcej niż wystarczy na przyszłość.
Wiele rzeczy ulegnie zmianie w komunikacie magistrali CAN. Obydwa identyfikatory (standardowy i rozszerzony) stosowane są zamiennie. Komunikat CAN wskazuje zatem, jakiego gatunku dotyczy, po czym następuje długi komunikat.
Wykorzystywana jest podstawa 11-bitowego identyfikatora, która służy również jako przygotowanie przed jego odczytaniem; teraz wskazane są tylko zmiany, jakim ulega wiadomość, gdy jest to identyfikator 29-bitowy.
SOF (początek klatki) pozostaje taki sam. Węzeł wysyłający czyni go dominującym, gdy zaczyna wysyłać wiadomość.
Po tym następują ARB i CTRL, gdzie leżą różnice.

AR:
Podczas arbitrażu najpierw wyświetlany jest standardowy 11-bitowy identyfikator (czyli część z 29 bitów). Bit RTR jest przesuwany (tak jak w przypadku 11 bitów) na koniec ARB. RTR został teraz zastąpiony przez SRR: (Zastępcze żądanie zdalne). Ten bit jest zawsze recesywny (1) dla rozszerzonego identyfikatora.
Po bicie SRR następuje bit IDE, który znajduje się w 11-bitowym identyfikatorze w CTRL (polu kontrolnym). Jest to teraz usuwane z pola sterującego i umieszczane za bitem SRR w rozszerzonym identyfikatorze.

Dla przejrzystości poniższe obrazy przedstawiają identyfikatory standardowe (11-bitowe) i rozszerzone (29-bitowe).

Bit IDE oznacza rozszerzenie identyfikatora. Bit IDE określa, czy jest to identyfikator standardowy czy rozszerzony.
IDE 0 = Standard (11-bitowy identyfikator)
IDE 1 = rozszerzony (29-bitowy identyfikator)

Po bicie IDE następuje reszta rozszerzonego identyfikatora. 11 i 18 bitów razem daje 29. Nie można ich umieścić w wiadomości jako całość, ponieważ protokół CAN nie jest już poprawny. Zasadniczo bit IDE wskazuje teraz, że wiadomość została podzielona na dwie części.

KLAWISZ KONTROLNY:
W związku z tym pole kontrolne zostało zmienione dla rozszerzonego identyfikatora. Bit IDE został przeniesiony do ARB.
Bit IDE zostaje zastąpiony bitem R (zapasowym). Domyślnie jest to recesywne. Po tym następuje bit R i DLC (kod długości danych), który wskazuje, z ilu bajtów będzie składać się wiadomość.

Ponownie pokazane są pola kontrolne zarówno identyfikatorów 11-bitowych, jak i 29-bitowych.

Rozpoznawanie błędów za pomocą bitstuffingu oraz ograniczników CRC i ACK:
Trochę farszu:
Aby zachować optymalną synchronizację pomiędzy węzłami wysyłającymi i odbierającymi, stosowane jest wypychanie bitów. Wypychanie bitów oznacza, że po 5 identycznych bitach dodawany jest bit przeciwny. Żadna wartość bitowa nie zmienia się w oryginalnie wysłanej wiadomości, ale bit jest dodawany.
Odbiorca to rozpoznaje. Po 5 identycznych bitach odbiornik wyczyści szósty bit (patrz rysunek poniżej).

Oryginalna wiadomość składająca się tylko z jedynek jest wysyłana, ale nadawca dodaje 6 co 0 bit. Długość wiadomości zwiększa się ze względu na zera (ale ta długość nie jest wliczana do DLC (kod długości danych). Odbiorca odfiltrowuje przeciwne bity (zera), a następnie ponownie czyta wiadomość tylko z jedynkami.

Ograniczniki CRC i ACK:
Separatory umieszczane są po polu CRC i polu ACK. Jest to bit o znanej wartości zarówno dla nadawcy, jak i odbiorcy. Jeśli w komunikacie wystąpi błąd, wartość ta będzie inna. Odbiornik otrzymuje wówczas inną wartość bitu niż oczekiwano i oznacza wiadomość jako błędną. Nadawca ponownie wyśle wiadomość.

Okablowanie skrętką:
Jako okablowanie magistrali CAN stosuje się skrętki dwużyłowe. Następnie kable CAN-High i CAN-Low są skręcone razem, jak pokazano na rysunku. W ten sposób unika się zakłóceń z zewnątrz; jeśli w jednym kablu pojawi się indukcja kilku dziesiątych wolta, wystąpi ona także w drugim. Jednakże różnica napięcia pomiędzy wysokim i niskim napięciem CAN pozostaje taka sama. W ten sposób usterka zostanie usunięta i nie będzie miała ona wpływu na ECU.

Rezystory końcowe:
Rezystory terminujące są stosowane w każdej szybkiej sieci magistrali CAN. Często są one wbudowane w węzły na końcu linii magistrali CAN (przewód) lub w okablowanie. Każdy z tych rezystorów ma rezystancję 120 Ω (om). Rezystancja zastępcza jest mierzona jako 60 Ω podczas pomiaru rezystancji przewodów.

Te rezystory obciążeniowe służą do tłumienia zakłóceń; Gdyby ich nie było, pojawiłaby się refleksja. Sygnał napięciowy przechodzi przez przewód magistrali CAN, dociera do końca i odbija się. To ostatnie jest zapobiegane. Napięcie jest rejestrowane na rezystorze. Odbicie może spowodować odbicie sygnałów napięciowych, co będzie miało wpływ na wysyłane wiadomości, a w konsekwencji spowoduje nieprawidłowe działanie urządzeń sterujących.

Przejście:
Samochód wyposażony jest w sieć urządzeń sterujących (węzłów). Bramka łączy różne sieci magistrali CAN (takie jak wnętrze, silnik/przekładnia i podwozie), magistralę MOST i magistralę LIN, umożliwiając wszystkim sieciom komunikację między sobą. Jest to więc w istocie węzeł łączący wszystkie sieci. W przypadku bramy różnice w szybkości nie mają znaczenia. Kliknij tutaj, aby przejść do strony, na której opisano działanie i funkcje Gatewaya.

Pomiar na magistrali CAN:
Często ludzie pytają, czy można zmierzyć magistralę CAN. To z pewnością możliwe. Diagnozę można postawić mierząc poziomy napięć na przewodach i sprawdzając wyświetlanie napięcia na oscyloskopie. Sposób dokonywania pomiarów opisano na stronie pomiar w systemie magistrali CAN.

Powiązana strona:

Pomiar na magistrali CAN