Вимірювання на шині CAN

Предмети:

Вступ
Діагностика шини CAN сигналізує про низьку / середню швидкість
Діагностика шини CAN сигналізує про високу швидкість
Діагностика мультиметром

Вступ:
Якщо є підозра на несправність шини CAN, діагностику можна провести, серед іншого, шляхом вимірювання рівнів напруги на проводах.
Зміст повідомлення шини CAN спочатку не має значення. Ми можемо виконувати вимірювання проводів шини CAN як за допомогою мультиметра, так і осцилографа. Вимірювання за допомогою мультиметра мають обмеження; при вимірюванні напруг вказується лише середнє значення. Мультиметра достатньо для обмеженого вимірювання обриву або короткого замикання. Осцилограф потрібен для вимірювання рівнів напруги та визначення того, чи має сигнал чистий шлях.

Як працює система шини CAN і як структуровані повідомлення, пояснюється на сторінці шина CAN. Ця сторінка присвячена вимірюванню шини CAN за допомогою осцилограф і мультиметр описано можливі несправності та причини.

Діагностика шини CAN сигналізує низьку / середню швидкість:
За допомогою двоканального осцилографа CAN-high і CAN-low можна вимірювати одночасно відносно землі. Два зображення осциллографа нижче показують сигнал шини CAN шини комфорту. Це також називається «низька швидкість» або «середня швидкість». Ми часто знаходимо цю мережу в електроніці комфорту, наприклад електроніці дверей, BCM, блоці керування кондиціонером і панелі приладів. Напруги такі:

CAN-низький: у стані спокою 0 В, активний 4 В;
CAN-high: неактивний 5 вольт, активний 1 вольт.

Коли ми встановлюємо нульові лінії обох вимірювальних каналів на однакову висоту осі Y, сигнали зливаються. Тому для зчитування бажано перемістити вісь Y CAN-low вгору. На другому зображенні нижче нульові лінії змінили висоту, тому профіль напруги високого та низького рівня CAN можна правильно порівняти.

Будь ласка, зверніть увагу: низько- та середньошвидкісні мережі CAN часто не оснащені кінцевими резисторами, на відміну від високошвидкісної мережі CAN. Тому вимірювання, зроблені на несправності, також відрізняються. У цьому розділі показано можливі збої в мережі низької та середньої швидкості, а в наступному розділі – високошвидкісна мережа.

CAN-високий замикання на землю:
У CAN high є замикання на землю. Якщо ізоляція пошкоджена, проводка може стикатися з кузовом, або в ECU відбувається коротке замикання на масу.

У наведеному нижче вимірюванні ми бачимо лінію постійної напруги на каналі B, що становить 0 вольт.

CAN-низький замикання на землю:
Є коротке замикання на землю в CAN-low. Якщо ізоляція пошкоджена, проводка може стикатися з кузовом, або в ECU відбувається коротке замикання на масу.

У наведеному нижче вимірюванні ми бачимо лінію постійної напруги на каналі А, що становить 0 вольт.

CAN-високий замикання на плюс:
У високому CAN є позитивне закриття. Якщо ізоляція кількох проводів у джгуті проводів пошкоджена, дроти можуть стикатися один з одним, або в ECU відбувається коротке замикання на плюс.

У двох вимірюваннях нижче ми бачимо:

Перевищення діапазону каналу: необхідно збільшити діапазон напруги каналу B (червоний);
На каналі B ми бачимо (в діапазоні 20 В) лінію постійної напруги, що дорівнює напрузі батареї.

CAN-low замикається на плюс:
CAN-low має плюсове коло. Якщо ізоляція кількох проводів у джгуті проводів пошкоджена, дроти можуть стикатися один з одним, або в ECU відбувається коротке замикання на плюс.

У двох вимірюваннях нижче ми бачимо:

Перевищення діапазону каналу: необхідно збільшити діапазон напруги каналу А (синій);
На каналі А ми бачимо (в діапазоні 20 В) лінію постійної напруги, яка дорівнює напрузі акумулятора.

CAN-високе замикання з CAN-low:
CAN-low змінюється на профіль напруги CAN-high, коли вони підключаються один до одного. Коротке замикання між високим і низьким рівнями CAN може виникнути в проводці, де зносилася ізоляція обох проводів шини CAN, або через дефект друкованої плати ЕБУ.

На зображенні нижче ми бачимо двоканальне вимірювання, де високий і низький CAN замикаються один на одного.

На CAN-високому зв’язку час від часу падає:
Зв'язок з одним блоком керування в CAN high перервано. Цей блок керування більше не надсилає та не отримує дані через CAN-high, але CAN-low продовжує працювати. Це означає, що спілкування та читання залишаються можливими.

Коли штекер відповідного блоку керування від'єднано, дані CAN-low також зникають, і різниця між CAN-high і CAN-low більше не видно.

На зображенні нижче ми бачимо, що CAN-high залишається втопленим у точці, тоді як дані надсилаються по CAN-low.

З низьким рівнем CAN зв’язок іноді падає:
Зв'язок з одним блоком керування в CAN-low перервано. Цей блок керування більше не надсилає та не отримує дані через CAN-low, але CAN-high продовжує працювати. Це означає, що спілкування та читання залишаються можливими.

Коли штекер відповідного блоку керування від’єднано, дані CAN-high також зникають, і різниця між CAN-high і CAN-low стає непомітною.

На зображенні нижче ми бачимо, що CAN-low залишається рецесивним у точці, тоді як дані надсилаються на CAN-high.

Діагностика шини CAN сигналізує про високу швидкість:
ЕБУ, для яких висока швидкість зв'язку має велике значення, оснащені високошвидкісною мережею CAN. Це включає, наприклад, ECU двигуна внутрішнього згоряння, автоматичну коробку передач, ABS/ESP/EBS і подушки безпеки. Високошвидкісна мережа завжди оснащена кінцевими резисторами. Тому несправності в електропроводці та ECU також спричиняють інший профіль напруги, що інколи ускладнює діагностику, ніж у випадку з комфортною мережею. Як завжди, спочатку відображається безаварійна ситуація, перш ніж ми переходимо до несправностей.

Напруги високошвидкісної мережі такі:

CAN-high: неактивний 2,5 В, активний 3,5;
Низький рівень CAN: холостий 2,5 вольт, активний 1,5 вольт.

Коли високий і низький рівень CAN становлять 2,5 вольта, шина є рецесивною (у стані спокою). Коли CAN high піднімається, а CAN low падає, шина стає домінуючою, і утворюється біт. На зображенні нижче показано скріншот правильного високошвидкісного сигналу шини CAN.

Коли такий сигнал виміряний і видно багато шуму, бажано вийняти зарядний пристрій акумулятора з автомобіля та під’єднати осцилограф до заземлення автомобіля (автомобільні приціли мають з’єднання «заземлення» на задній панелі) і сигнал можна зробити чистішим за допомогою частоти дискретизації. Частота дискретизації згладжує сигнал, тому, якщо вона надто сильно відхиляється від стандартного значення, сигнал CAN може надто сильно спотворюватися.

Для ясності на зображенні нижче CAN-high червоний, а CAN-low синій.

У наведеному нижче вимірюванні ви можете побачити, що CAN-high (червоний) дорівнює рівно 0 вольтам, оскільки він має коротке замикання на землю. CAN-low (синій) трохи вище нульової лінії. При наближенні цього сигналу це стане ще чіткішим. Оскільки CAN-high дорівнює рівно 0 вольтам, а CAN-low на кілька десятих вольта вище, ми можемо зробити висновок, що CAN-high має коротке замикання на землю.

У наведеному нижче вимірюванні ми бачимо, що CAN-low становить 0 вольт. Хоча певний шум видно, ми можемо його ігнорувати. CAN-low замикається на землю. Ми бачимо, що лінія високої напруги CAN продовжує зростати, але цього недостатньо для початку зв’язку. Зображення осциллографа також показує, що CAN-низький рівень напруги завжди нижчий, ніж CAN-високий (червоний завжди трохи вищий за синій), що означає, що ми можемо припустити, що CAN-низький рівень замикається на землю.

На зображенні нижче ми бачимо явище, яке нагадує ситуацію, коли CAN-low було закорочено на землю. CAN-high (червоний) підвищився до бортової напруги приблизно 12 вольт. CAN-low (синій) також підвищив напругу, і він усе ще намагається зв’язатися, зменшивши сигнал. Оскільки зв’язок не встановлений, негативні піки напруги продовжують повторюватися.

У наведених нижче вимірюваннях ми бачимо, що CAN-високий і CAN-низький становлять близько 12 вольт. Однак напруга CAN-low приблизно на 200 мВ вища, ніж CAN-high. CAN-low підняв CAN-high разом із ним. Це показує, що CAN-low замикається на плюс.

На зображенні нижче ми бачимо двоканальне вимірювання, де CAN-high і CAN-low замкнуті один на одного. Напруга на обох каналах 2,5 вольта.

Діагностика мультиметром:
Вимірювання рівня напруги шини CAN за допомогою мультиметра нерозумно. Мультиметр показує середні значення при багатьох змінних напругах, тому правильний діагноз неможливо поставити. Для вимірювання напруги необхідно використовувати осцилограф.

Ми можемо використовувати мультиметр для вимірювання опору (тільки) високошвидкісної мережі CAN з кінцевими резисторами. Наведені нижче вимірювання показують омічний опір у трьох різних ситуаціях: правильно функціонуюча система, обрив проводу та коротке замикання між високим і низьким рівнями CAN. У мережі з низьким/середнім (комфортним) навантаженням кінцеві резистори використовуються рідко, і ці вимірювання неможливо виконати.

Без перешкод:
На сторінці CAN-шина описано, що в мережі є два кінцевих резистори. Обидва кінцеві резистори мають опір 120 Ом. У безаварійній системі ми виміряємо опір заміни 60 Ом між CAN-високим і CAN-низьким.

Будь ласка, зверніть увагу: ми можемо виміряти це, лише якщо живлення всіх блоків керування вимкнено!

переривання:
У разі обриву дроту CAN-high або CAN-low ми більше не вимірюваємо опір заміни 60 Ом. На малюнку ми вимірюємо лише номінал резистора R2 (120 Ом).

Коротке замикання:
У ситуації, коли дроти шини CAN з’єднані один з одним (тобто замкнуті один на одного), ми вимірюємо значення опору приблизно 0 Ом.

Під час наступної несправності обидва дроти CAN перериваються. Тепер в автобусі буде багато перешкод (шуму). Вузли 1, 3 і 4 можуть спілкуватися один з одним за умови, що перешкоди і відбиття занадто великі, що спричиняє спотворення повідомлень. Таким чином, вузли 2 і 5 також можуть обмінюватися даними один з одним за умови однієї проблеми.

Деякі мережі CAN також функціонують, коли один провід переривається. Коди помилок будуть збережені, а водій буде проінформований за допомогою попереджувальних індикаторів за допомогою повідомлень від різних систем. Це мережі, які оснащені приймачем Fault Tolerante CAN. Залежно від використовуваного трансивера можуть виникати різні типи помилок без втрати зв’язку між вузлами. Ці трансивери CAN також можуть нормально функціонувати з вищезгаданими несправностями з коротким замиканням на плюс і землю (звичайно, з різними повідомленнями про помилки).

Пов'язана сторінка:

CAN-шина