Home » Misc » Что такое кан шина в автомобиле принцип работы

Что такое кан шина в автомобиле принцип работы


Can Шина - Как программно управлять техникой?

С ростом популярности GPS контроля транспорта и сельскохозяйственной техники, возросла и популярность контроля с применением CAN-шины. Давайте разберем, почему использование CAN-шины — это действительно отличное решение.

Что такое кан шина?

Кан шина — это интерфейс, или система цифровой связи управления электрическими устройствами транспортного средства. Главной целью использования сети контроллеров является сбор, анализ и контроль данных, полученных со всех устройств, установленных на автомобиле. CAN шина была изобретена в 80х годах прошлого столетия известной немецкой компанией Robert Bosch GmbH. Использование CAN-шины — одно из лучших решений для современного бизнеса, деятельность которого тесно взаимосвязана с использованием коммерческого транспорта: грузовых автомобилей, автобусов, сельскохозяйственной техники и т.д. С помощью единой системы управления электрическими устройствами транспортного средства можно полноценно контролировать его состояние и оперативно предпринимать все необходимые меры по устранению выявленных неполадок. Дополнительным преимуществом технологии можно назвать подключение к CAN-шине бортовые ГЛОНАСС/GPS контроллеров и датчиков уровня топлива. GPS-мониторинг транспорта с применением CAN-шины — это эффективный метод получения всех параметров эксплуатации автомобиля.

Получить консультацию

Can-шина принцип работы

Чтобы понять, как работает CAN шина, можно представить эту технологию в виде единой сети, объединяющей датчики и прочие исполнительные элементы конкретного автомобиля. Сама шина представлена витой парой, имеющей 2 отдельные линии — CAN-high, CAN-low. По шине от одного к другому блоку бортового компьютера передаются данные со скоростью 1 Мбит в секунду. Напряжение к каждому элементу передается от бортовой сети. Однако от стандартной электропроводки шина отличается тем, что она соединяет элементы параллельно. Это значительно упрощает прокладку проводки и позволяет обойтись меньшим количеством проводов. За счет этого единая система мониторинга показателей характеризуется высокой надежностью.

Контроллер фиксирует все ошибки и неисправности. Они обрабатываются, а узел, в котором были идентифицированы ошибки по умолчанию отключается от общего соединения.

Если анализировать ключевые характеристики современных CAN-шин, можно выделить следующие:

  1. Тип провода: витая пара проводов и шлейф считаются бюджетными вариантами, которые демонстрируют низкую скорость передачи данных. Что касается проводов из оптоволокна, они обеспечивают максимальную скорость передачи данных. К другим преимуществам варианта можно отнести высокую надежность и большой, если сравнивать с витой парой и шлейфом, срок эксплуатации.
  2. Тип идентификатора: условно все CAN-шины по типу идентификатора можно разделить на CAN2 0A и CAN2 0B. Маркировку CAN2 0A имеют шины, функционирующие в формате 11 бит. Однако такая система не может выявить ошибки на сигналы от модулей, которые работают с 29 бит. CAN2 0B, в отличие от предыдущего варианта, все данные о выявленных ошибках могут передаваться на микропроцессорные устройства при обнаружении идентификатора на 29 бит.

Вид шины также является важной характеристикой, в соответствии с который интерфейсы классифицируются следующим образом:

  1. Комфорт: цифровой интерфейс предназначен для соединения всех устройств, в том числе и дополнительных, например, подогрева сидений, элекрорегулировки зеркал и прочее.
  2. Для силового агрегата: подключается к транспортному средству для обеспечения быстрой связи между между управляющими системами по дополнительному каналу.
  3. Информационно-командные интерфейсы: используются для обеспечения бесперебойной связи между узлами, которые задействованы в обслуживании транспортного средства.

Заказать бесплатный расчёт

Подключение к can шине

Подключение к CAN-шине автомобиля позволяет эффективно решить целый комплекс задач:

  1. Контролировать уровень топлива и его реальный расход.
  2. Получать данные о состоянии педалей авто.
  3. Выявлять, какого стиля придерживается водитель.
  4. Следить за состояние системы безопасности транспортного средства.
  5. Контролировать температуру двигателя и охлаждающей жидкости.
  6. Получать информацию об уровне нагрузки на ось авто.

На сельскохозяйственных, транспортных, коммунальных, строительных предприятиях также используются интерфейсы для централизованного отслеживания рабочих параметров авто. К примеру, подключение к CAN-шине трактора позволит получать информацию по следующим параметрам:

  • Обороты двигателя;
  • Актуальный момент двигателя;
  • Часовой расход топлива;
  • Мгновенный путевой расход топлива.

Подключение к CAN-шине комбайна позволяет получить не только показатели работы двигателя, но и время включения и работы жатки, молотьбу, загрузку бункера и т.д.

Плюсы и минусы CAN-шин

У интерфейса есть свои преимущества, и недостатки. Плюсы CAN-шины:

  • Вы можете самостоятельно выбрать важные показатели и настроить их контроль;
  • Простая установка;
  • Быстрый обмен информацией;
  • Защита от несанкционированного доступа.

Возможные минусы СAN-шин:

  • Бывают ограничения объемов передаваемых данных;
  • Если используется протокол высшего уровня, возможно возникновение проблем, связанных с отсутствием стандартизации кодировки передаваемых данных.

Установка CAN-шины на технику

Установка CAN шины на технику, независимо от ее предназначения, нужно доверять настоящим профессионалам своего дела. Специалисты нашей компании microtronic.com.ua имеют большой опыт работы с сельскохозяйственным и грузовым транспортом, поэтому окажут услуги по быстрой и правильной установке CAN-шины. По всем интересующим вопросам вы можете обратиться по указанным на сайте контактным данным к нашим менеджерам.

  • Prev
  • Next

Can шина принцип работы

Что такое CAN-шина

CAN-шина не имеет никакого отношения к автомобильным покрышкам. Дело в том, что в электронике "шиной" называют систему, по которой передаются данные. Это своего рода река с ручейками, если говорить проще. Что касается аббревиатуры, расшифровывающейся как Controller Area Network (сеть контроллеров), то за ней стоит стандарт промышленной сети для объединения в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.

  • Что такое CAN-шина
  • Принцип работы CAN-шины
  • Виды CAN-шин
  • Как передается информация
  • Схемы CAN-шины
  • Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»
  • Разновидности функций шин
  • Типы сообщений
  • Функциональность системы
  • Разрешение конфликтов на шине
  • Физические составляющие
  • Скорость передачи данных CAN-шины
  • Источники:

Принцип работы CAN-шины

CAN-шина, будучи системой цифровой связи и управления электронными устройствами, позволяет осуществлять обмен информацией между блоками управления. Сеть имеет три основных режима работы – активный при включенном зажигании, спящий при выключенном зажигании и, наконец, режим пробуждения и засыпания, когда зажигание включают и выключают.

CAN-шина выполняет ряд задач, среди которых ускорение передачи сигналов к разным системам, механизмам и устройствам, уменьшение количества проводов, упрощение подсоединения и работы дополнительных устройств.

Виды CAN-шин

Существует три основных вида.

Силовые обеспечивают синхронизацию и обмен данными между ЭБУ двигателя и основными агрегатами и системами автомобиля – коробкой передач, зажиганием и другими. "Комфортные" нужны, соответственно, для работы опций комфорта. Например, климатической системы, электропривода зеркал и обогрева сидений.

Информационно-командные введены для обмена данными между ЭБУ и такими вспомогательными информационными комплексами как навигационная система.

Как передается информация

Итак, CAN-шина представляет собой сеть, по которой происходит обмен информацией между устройствами. Возьмем для примера блок управления двигателем – он имеет не только основной микроконтроллер, но и CAN-устройство, которое формирует и рассылает импульсы по шинам H (CAN-высокий) и L (CAN-низкий), которые называются витая пара.

Сигналы рассылаются по витой паре трансивером или приемопередатчиком. Он нужен для целого ряда задач – усиления сигналов, защиты линии в случае повреждения CAN-шины, создания условий помехозащищенности передаваемых импульсов и регулировки скорости их передачи. В автомобильной промышленности применяются передатчики двух типов с говорящими названиями High Speed и Fault Tolerant. Первый обеспечивает передачу данных на высокой скорости, до 1 мегабита в секунду. Второй не столь быстрый и передает в секунду до 120 килобит в секунду, но при этом допускает отклонение от параметров CAN-шины и не столь чувствителен к ее качеству.

Каждый подключенный к CAN-шине блок имеет определенное входное сопротивление, в результате образуется общая нагрузка шины CAN.

Общее сопротивление нагрузки зависит от числа подключенных к шине электронных блоков управления и исполнительных механизмов. 

Рис. 2. Фрагмент CAN-шины с распределением нагрузки в проводах: CAN High CAN Low

Системы и блоки управления автомобиля имеют не только различные нагрузочные сопротивления, но и скорости передачи данных, все это может препятствовать обработке разнотипных сигналов. Для решения данной технической проблемы используется преобразователь для связи между шинами.Такой преобразователь принято называть межсетевым интерфейсом, это устройство в автомобиле чаще всего встроено в конструкцию блока управления, комбинацию приборов, а также может быть выполнено в виде отдельного блока.

Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса

Схемы CAN-шины

Такая схема подключения устройств называется параллельной схемой подключения. Для достижения максимальной скорости волновые сопротивления блоков должны согласовываться. Если выходит из строя один из блоков (трансмиттеров), этот блок может «завалить» всю шину.

Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код.

Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине.

Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.

В спящем режиме CAN-шина полностью не бездействует. Большинство автомобилей используют шину для организации сбора информации дла системы сигнализации и охраны, собирая информацию по шине о датчиках проникновения, контактных устройствах.

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»

//www.youtube.com/embed/6awrwsCX24U?rel=0&controls=0&showinfo=0

Разновидности функций шин

Существуют разные типы представленного устройства.

  1. КАН-шина агрегата силового. Это быстрый канал, который передает послания со скоростью 500 кбит/с. Его главная задача заключается в коммуникации блоков управления, например трансмиссия-двигатель.
  2. Система "Комфорт" - более медлительный канал, передающий данные со скоростью 100 кбит/с. Он связывает все устройства системы "Комфорт".
  3. Информационно-командная программа шины также передает сигналы медленно (100 кбит/с). Ее основное предназначение - обеспечить связь между обслуживающими системами, например телефоном и навигацией.

Типы сообщений

Протоколом предусматривается использование при обмене информацией посредством шины CAN четырех типов команд.

  1. Data Frame. Такой тип сообщений (фреймов) передает сигналы с определенным идентификатором.
  2. Error Frame представляет собой сообщение сбоя в процессе обмена. Он предлагает повторить действия сначала.
  3. Overload Frame. Послание появляется в момент необходимости перезапустить работу контроллера.
  4. Request Frame Remout Transmission обозначает запрос данных, где именно находится идентификатор.

I - CAN-шина;

II - резистор сопротивления;

III - интерфейс.

В процессе приема-передачи информации на проведение одной операции отводится определенное время. Если оно вышло, формируется фрейм ошибки. Error Frame также длится определенное количество времени. Неисправный блок автоматически отключается от шины при накоплении большого количества ошибок.

Функциональность системы

Команда состоит из 3 разделов: имени, значения события, времени наблюдения за переменной величиной.

Ключевое значение придается переменной показателя. Если в сообщении нет данных о времени, тогда это сообщение принимается системой по факту его получения.

Когда компьютер коммуникационной системы запрашивает показатель состояния параметра, он посылается в приоритетной очередности.

Разрешение конфликтов на шине

Когда сигналы, поступающие на шину, приходят на несколько контроллеров, система выбирает, в какой очередности будет обработан каждый. Два или более устройства могут начать работу практически одновременно. Чтобы при этом не возник конфликт, производится мониторинг. CAN-шина современного автомобиля производит эту операцию в процессе отправки сообщения.

Существует градация сообщений по приоритетной и рецессивной градации. Информация, имеющая самое низкое числительное выражение поля арбитража, выиграет при наступлении конфликтного положения на шине. Остальные передатчики постараются отослать свои фреймы позже, если ничего не изменится.

В процессе передачи информации время, указанное в нем, не теряется даже при наличии конфликтного положения системы.

Физические составляющие

Устройство шины состоит, помимо кабеля, из нескольких элементов.

Микросхемы приемопередатчика часто встречаются от компании Philips, а также Siliconix, Bosch, Infineon.

Для этого на конец проводников устанавливаются резисторы сопротивления по 120 Ом. Это необходимо, дабы устранить отражения сообщения на конце шины и убедиться, что она получает соответствующие уровни тока.

Сам проводник в зависимости от конструкции может быть экранированным или неэкранированным. Концевое сопротивление может отходить от классического и находиться в диапазоне от 108 до 132 Ом.

Скорость передачи данных CAN-шины

Все составляющие сети CAN должны иметь единую скорость передачи информации. Однако данный стандарт не задает одного определенного параметра, ограничиваясь лишь максимальным пределом – 1Мбит/с. Изменения объема передаваемого кадра должно успеть распространиться по всей длине сети, что ставит в обратную зависимость скорости от протяженности – чем длиннее провод, тем ниже скорость. Для передачи 1Мбита за 1секунду нужная  длина должна составлять не менее 40 метров. Добавьте к этому объективные факторы, снижающие скорость – защита от помех и разветвленная сеть, где происходят множественные отражения сигнала.

В угоду ускорения процесса разработчики уменьшают протяженность проводов, одновременно увеличивая число цепей с возможностью подключения большего количества приборов. Например, общая длина шины, составляющая 10 метров, способна пропускать через себя кадры, со скоростью 2 Мбит/c, с 64 подключенными приборами. Если автомобиль снабжен большим числом электрооборудования, то добавляется одна, две цепи или более.

Источники:

  • avtocity365.ru
  • Авторамблер
  • Drive2.ru
  • Пикабу!
  • autocentrum.ru
  • studopedia.su
  • SYL.ru
  • DRIVE2
  • elm327.club

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 10 чел.
Средний рейтинг: 4.4 из 5.

Как это работает: Шина CAN

Транспортные средства представляют собой сложные машины с огромным количеством компонентов, которым необходимо взаимодействовать друг с другом. Вот почему была изобретена сеть контроллеров. Том Дентон объясняет, как работает технология.

В наши дни все современные автомобили, от обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания до новейших электромобилей, оснащены шиной локальной сети контроллеров (CAN). Это система электронной связи, которая позволяет различным частям автомобиля взаимодействовать друг с другом, включая двигатель, трансмиссию и тормоза. По сути, это центральная нервная система автомобиля.

Изобретенная компанией Bosch и впервые использованная в Mercedes-Benz S-класса в 1991 году, шина CAN изначально связывала пять блоков управления двигателем (ECU) с целью повышения производительности и безопасности за счет более быстрого потока данных в реальном времени. машина.

Сеть шины CAN была разработана для объединения (или мультиплексирования) этих сообщений, тем самым уменьшая количество необходимой электрической проводки (и веса). Это был шаг вперед по сравнению с тем, что было раньше, состоящим из двусторонних приемников и передатчиков, которые просто не могли справиться с несколькими вещами, сообщающимися одновременно.

Шина CAN работает, позволяя любому устройству в сети создавать «фрейм данных», стандартный формат сообщения, и передавать его последовательно. Если несколько устройств передают одновременно, устройство с наивысшим приоритетом продолжает передачу, пока остальные ждут. Кадры принимаются всеми узлами ЭБУ в сети и состоят из идентификатора, сообщения и других элементов, таких как биты исправления ошибок.

Физическая сеть в большинстве автомобилей состоит из витой пары тонких проводов, известных как CAN high (CAN-H) и CAN low (CAN-L). Также можно использовать коаксиальные кабели и оптоволокно.

Используя шлюз для управления потоком данных, большинство автомобилей теперь имеют несколько различных сетей — например, для кузова, трансмиссии и информационно-развлекательной системы. В отличие от S-класса 1991 года, современные автомобили могут иметь десятки ЭБУ, в том числе для двигателя, управления коробкой передач, подушек безопасности, ABS, контроля тяги и контроля устойчивости. Шина CAN позволяет этим областям обмениваться данными друг с другом в режиме реального времени, отдавая приоритет наиболее важной информации и помогая повысить безопасность и производительность автомобиля.

Вы можете использовать осциллограф для просмотра сигнала CAN. Например, с помощью PicoScope вы можете декодировать эти сигналы и просматривать фактические значения.

Новый инструмент, разработанный Гленном Норрисом CAE AMIMI из Definitive Diagnosis, позволяет быстро и легко просматривать данные CAN. «Инструмент анализа CAN для окончательной диагностики делает декодирование данных CAN более доступным для техников», — объясняет Норрис. «Это упрощает процесс отслеживания спорадических ошибок CAN и сокращает время, затрачиваемое на диагностику».

Тестируя диагностический прибор на своей машине, я обнаружил, что все данные по CAN-шине показывались мгновенно. Я даже смоделировал неисправность, замкнув провода шины, и тут же были перечислены две ошибки.

Ключевой особенностью этого нового инструмента является возможность сортировки и фильтрации определенных идентификаторов. Это облегчает отслеживание источников ошибок.

Значение идентификатора CAN (CAN-ID) указывает уровень приоритета. Чем меньше число, тем выше приоритет. Идентификатор относится к конкретным элементам и действиям, таким как включение или выключение света, или конкретному датчику.

Шина CAN — надежная система, но ошибки все равно будут возникать. К счастью, умные диагностические инструменты могут помочь их быстро идентифицировать.

Это отредактированная выдержка из журнала IMI MotorPro, которую вы получаете бесплатно в рамках членства в IMI. Пришло время узнать больше о том, как стать членом самого влиятельного автомобильного сообщества Великобритании...?

CAN FD Объяснение – CSS Electronics


Вам нужно простое практическое введение в CAN FD?

В этом руководстве мы представляем CAN FD (CAN Гибкая скорость передачи данных) - вкл. Кадры CAN FD, накладные расходы и эффективность, примеры приложений и варианты использования журналов.

Примечание: CAN FD может показаться сложным.

Прочтите ниже, чтобы полностью понять CAN FD.

Вы также можете посмотреть наше вводное видео о CAN FD выше или получить PDF-файл.


В этой статье
  1. Почему CAN FD?
  2. Что такое CAN FD?
  3. Как работает CAN FD?
  4. Калькулятор CAN FD
  5. Примеры использования
  6. Регистрация данных CAN FD
  7. Внешний вид

Автор: Мартин Фальх

(обновлено в марте 2022 г.)

Почему CAN FD?

Протокол CAN существует с 1986 года, и он популярен: практически любая машина, которая перемещает , сегодня использует CAN - будь то автомобили, грузовики, лодки, самолеты или роботы.

Но с появлением современных технологий «Классический» протокол CAN (официальный термин, используемый в ISO 11898-1:2015) подвергается давлению:

  • Повышение функциональности автомобиля приводит к резкому увеличению объема данных
  • Сети все больше ограничиваются пропускной способностью 1 Мбит/с
  • Чтобы справиться с ситуацией, OEM-производители создают сложные и дорогостоящие обходные пути

В частности, классический CAN борется со значительными накладными расходами (> 50%), поскольку каждый кадр данных CAN может содержать только 8 байтов данных. Кроме того, скорость сети ограничена 1 Мбит/с, что ограничивает реализацию функций по производству данных.

CAN FD решает эти проблемы , делая его перспективным.



Что такое CAN FD?

Протокол CAN FD был предварительно разработан компанией Bosch (совместно с отраслевыми экспертами) и выпущен в 2012 г. Он был улучшен путем стандартизации и теперь соответствует стандарту ISO 11898-1:2015. Исходная версия Bosch CAN FD (не ISO CAN FD) несовместима с ISO CAN FD.

CAN FD предлагает четыре основных преимущества:

#1 Увеличенная длина

CAN FD поддерживает до 64 байтов данных на кадр данных против 8 байтов данных для классического CAN. Это уменьшает накладные расходы протокола и приводит к повышению эффективности протокола.

#2 Повышенная скорость

CAN FD поддерживает два битрейта: номинальный (арбитражный) битрейт, ограниченный 1 Мбит/с, как в классическом CAN, и битрейт данных, который зависит от топологии сети/трансиверов. На практике достигаются скорости передачи данных до 5 Мбит/с.

#3 Лучшая надежность

CAN FD использует улучшенную проверку циклическим избыточным кодом (CRC) и "защищенный счетчик заполняющих битов", которые снижают риск необнаруженных ошибок . Это напр. имеет жизненно важное значение в приложениях, критически важных с точки зрения безопасности, таких как транспортные средства и промышленная автоматизация.

#4 Плавный переход

CAN FD и Classical CAN только ЭБУ могут быть смешаны при определенных условиях. Это позволяет постепенно внедрять узлы CAN FD, значительно снижая затраты и сложность для OEM-производителей.

На практике CAN FD может улучшить пропускную способность сети на 3-8x по сравнению с классической CAN, создавая простое решение для увеличения объема данных.



Как работает CAN FD?

Итак, CAN FD кажется довольно простым: Ускорить передачу данных и упаковать больше данных в каждое сообщение, верно?

Однако на практике все не так просто. Ниже мы обрисовываем основные проблемы, которые должно было решить решение CAN FD.


Две ключевые проблемы

Перед просмотром кадра данных CAN FD важно понять две основные части классического CAN, которые мы хотим поддерживать:

#1 Избегайте критических задержек сообщений

Почему бы просто не упаковать кадры классического CAN с 64 байтами данных ?

Это уменьшит накладные расходы и упростит интерпретацию сообщений. Однако, если скорость передачи не изменится, это также заблокирует шину CAN на более длительное время, что может привести к задержке критически важных кадров данных с более высоким приоритетом.

#2 Сохраняйте практическую длину проводов CAN

Таким образом, для отправки большего количества данных в одном сообщении требуется большая скорость.

Но почему бы не ускорить все сообщение CAN (а не только фазу данных)?

Это происходит из-за «арбитража»: если 2+ узла передают данные одновременно, арбитраж определяет, какой узел имеет приоритет. «Победитель» продолжает передачу (без задержек), в то время как остальные узлы «отстаивают» во время передачи данных.

Во время арбитража "битовое время" обеспечивает достаточную задержку между каждым битом, чтобы каждый узел в сети мог отреагировать. Чтобы быть уверенным, что каждый узел будет достигнут в течение битового времени, сеть CAN, работающая со скоростью 1 Мбит/с, должна иметь максимальную длину 40 метров (на практике 25 метров). Ускорение арбитражного процесса сократит максимальную длину до неприемлемого уровня.

С другой стороны, после арбитража остается "пустая магистраль" - включение высокой скорости при передаче данных (когда шинопроводами управляет только один узел). Перед слотом ACK, когда несколько узлов подтверждают правильный прием кадра данных, скорость должна быть снижена до номинального значения.

Короче, надо найти способ только увеличить скорость при передаче данных.

Решение: Фрейм CAN FD

Протокол CAN FD вводит скорректированный фрейм данных CAN, позволяющий использовать дополнительные байты данных и гибкие скорости передачи данных.

Ниже мы сравниваем 11-битный кадр Classical CAN с 11-битным фреймом CAN FD (также поддерживается 29-битный): RRS: Запрос удаленной передачи (RTR) используется в классической CAN для идентификации кадров данных и соответствующих удаленных кадров. В CAN FD удаленные фреймы вообще не поддерживаются — всегда доминирует подстановка удаленного запроса (RRS) (0).

r0 по сравнению с FDF: В классическом CAN r0 является зарезервированным и доминирующим (0). В CAN FD он называется FDF и рецессивный (1).

После бита r0/FDF протокол CAN FD добавляет «3 новых бита». Обратите внимание, что узлы, которые не поддерживают CAN FD, создают кадр ошибки после бита FDF.

res: Этот новый зарезервированный бит играет ту же роль, что и r0, т. е. в будущем он может быть установлен в рецессивный (1) для обозначения нового протокола.

BRS: Переключатель скорости передачи данных (BRS) может быть доминирующим (0), что означает, что кадр данных CAN FD отправляется на арбитражной скорости (т. е. до макс. 1 Мбит/с). Установка его на рецессивный (1) означает, что оставшаяся часть фрейма данных отправляется с более высокой скоростью передачи данных (до 5 бит/с). Мбит/с).

ESI: Бит индикатора состояния ошибки (ESI) по умолчанию является доминирующим (0), т. е. «активна ошибка». Если передатчик становится «пассивным к ошибкам», он будет рецессивным (1), чтобы указать, что он находится в пассивном к ошибкам режиме.

DLC: Как и в классическом CAN, CAN FD DLC состоит из 4 бит и обозначает количество байтов данных в кадре. В приведенной выше таблице показано, как два протокола последовательно используют DLC до 8 байтов данных. Для поддержки 4-битного DLC CAN FD использует оставшиеся 7 значений из 9до 15 для обозначения количества используемых байтов данных (12, 16, 20, 24, 32, 48, 64).

SBC: Счетчик битов заполнения (SBC) предшествует CRC и состоит из 3 битов с кодировкой Грея и бита четности. Следующий фиксированный бит заполнения можно рассматривать как второй бит четности. SBC добавлен для повышения надежности связи.

CRC: Проверка циклическим избыточным кодом (CRC) является 15-битной в классическом CAN, а в CAN FD — 17-битной (до 16 байтов данных) или 21-битной (для 20–64 байтов данных). В классическом CAN в CRC может быть от 0 до 3 битов заполнения, в то время как в CAN FD всегда есть четыре фиксированных бита заполнения для повышения надежности связи.

ACK: Фаза данных (она же полезная нагрузка) кадра данных CAN FD останавливается на бите ACK, который также отмечает конец потенциально увеличенной скорости передачи данных.

Накладные расходы и эффективность передачи данных CAN FD по сравнению с CAN

Очевидно, что добавленная функциональность CAN FD добавляет много дополнительных битов по сравнению с классическим CAN — как это может привести к уменьшению накладных расходов на ?

Ответ заключается в том, что это не так. См. приведенную ниже визуализацию классического CAN и CAN FD для 3 байтов данных. На самом деле эффективность CAN FD не превышает классического CAN до пересечения 8 байтов данных. Однако при переходе к 64 байтам данных эффективность может возрасти с ~ 50 % до ~ 9 байт.0% (подробнее об этом ниже).

Потребность в скорости: включение переключения скорости передачи данных

Как уже упоминалось, отправка 64 байтов данных на обычной скорости заблокирует шину CAN, что снизит производительность в реальном времени.

Чтобы решить эту проблему, можно включить переключение скорости передачи , чтобы разрешить отправку полезной нагрузки с более высокой скоростью по сравнению с арбитражной скоростью (например, 5 Мбит/с против 1 Мбит/с). Выше мы иллюстративно визуализируем эффект для сценариев с 3 байтами данных и 64 байтами данных.

Обратите внимание, что более высокая скорость применяется к разделу кадра данных, начиная с в бите BRS и заканчивается разделителем CRC.

Кроме того, большинство транспортных средств сегодня используют скорость 0,25–0,5 Мбит/с, а это означает, что при 5 Мбит/с CAN FD будет в 10 раз превышать скорость передачи полезной нагрузки.


Как упоминалось ранее, узлы Classical CAN и CAN FD могут использоваться одновременно при определенных условиях. Это позволяет осуществлять пошаговый переход на CAN FD вместо того, чтобы переключать каждый ЭБУ за один раз.

Существует два сценария:

100% Система CAN FD: Здесь контроллеры CAN FD могут свободно смешивать классические кадры данных CAN и CAN FD.

Некоторые узлы являются устаревшими классическими CAN: Здесь контроллеры CAN FD могут переключиться на классическую связь CAN, чтобы избежать реакции кадров ошибок от классических узлов CAN. Кроме того, во время, например. ЭБУ мигает, классические узлы CAN могут быть отключены, чтобы разрешить временный переход на связь CAN FD.

Сбивающим с толку аспектом CAN FD является максимальная скорость передачи данных на этапе полезной нагрузки, поскольку в разных статьях упоминаются разные уровни.

Некоторые утверждают, что практические приложения обеспечивают скорость до 8 Мбит/с и теоретически 15 Мбит/с. Другие заявляют до 12 Мбит/с. Кроме того, Daimler заявляет, что скорость выше 5 Мбит / с сомнительна - как из-за отсутствия стандарта для этого, так и из-за того, что ожидается, что недорогой автомобильный Ethernet (10 BASE-T1) ограничит спрос на CAN FD на более высокой скорости.

Так что правильно?

Это зависит. Глядя на ISO 11898-2 (стандарт микросхем приемопередатчика), он определяет два набора параметров симметрии. Рекомендуется использовать трансиверы с улучшенными параметрами симметрии, часто рекламируемые как трансиверы 5 Мбит/с. Достижимая скорость передачи данных на этапе передачи данных зависит от многих факторов. Одним из наиболее важных является желаемый температурный диапазон. Прошивка ЭБУ не требует поддержки низких температуры. Это означает, что для перепрошивки ЭБУ можно подняться до 12 Мбит/с. Еще одно важное ограничение скорости передачи данных связано с выбранной топологией. Топология «шина» с очень короткими ответвлениями обеспечивает значительно более высокие скорости передачи по сравнению с гибридными топологиями с длинными ответвлениями или даже звездами. Большинство многоабонентских шинных сетей ограничены скоростью 2 Мбит/с в диапазоне температур от -40 до +125°С. град С. CiA предоставляет соответствующие эмпирические правила в рекомендациях по проектированию сети CiA 601-3. Сюда входят рекомендации по установке точек выборки на этапе данных.

Для получения более подробной технической информации о CAN FD мы можем порекомендовать следующие учебники и руководства:

  • CAN FD Wiki: содержит, например. хорошее сравнение CAN FD и CAN (классическая шина CAN)
  • CiA CAN FD: хорошее введение в CAN FD от CAN in Automation
  • Регистратор CAN FD: наше введение в регистрацию данных CAN FD, вкл. практические примеры

Калькулятор CAN FD: Эффективность и скорость передачи

Для подробного понимания CAN FD эффективность и средний битрейт , мы рекомендуем проверить наш калькулятор CAN FD.

Калькулятор CAN FD


Примеры: приложения CAN FD

Короче говоря, CAN FD позволяет системе обрабатывать больше данных с большей скоростью.

Это жизненно важно для ряда все более актуальных вариантов использования:

Электромобили

Электромобили и гибриды используют новые концепции трансмиссии, которые требуют гораздо более высоких скоростей передачи данных. Дополнительная сложность возникает из-за новых блоков управления, связанных с инвертором DC/DC, аккумулятором, зарядным устройством, расширителем диапазона и т. д. Ожидается, что к 2025 году требуемая скорость передачи данных превысит CAN — и с резким ростом электромобилей, это может быть острием развертывания CAN FD.

ЭБУ мигает

Программное обеспечение автомобиля становится все более сложным. Таким образом, выполнение обновлений ECU через, например. порт OBD2 сегодня может занять несколько часов. С CAN FD такие процессы можно ускорить более чем в 4 раза. Этот вариант использования был одним из первых драйверов спроса на CAN FD со стороны OEM-производителей автомобилей.

Робототехника

Некоторые приложения полагаются на поведение с синхронизацией по времени. роботы-манипуляторы с несколькими осями. Такие устройства часто используют CANopen и требуют, чтобы каждый контроллер отправлял несколько кадров CAN (PDO) с синхронизацией по времени (без прерывания кадрами с более высоким приоритетом). При переходе на CAN FD данные могут быть отправлены за один раз. кадр для эффективности.

ADAS и безопасное вождение

Современные системы помощи водителю (ADAS) все чаще внедряются в легковые и коммерческие автомобили. Это увеличивает нагрузку на шину Classical CAN, но ADAS является ключом к повышению безопасности. Здесь CAN FD станет ключом к повышению безопасности вождения в ближайшем будущем.

Грузовики и автобусы

Грузовики и автобусы используют длинные шины CAN (10-20 метров). В результате они полагаются на низкие скорости передачи данных (250 кбит/с или 500 кбит/с в соответствии с J19).39-14). Ожидается, что грядущий протокол J1939 FD позволит значительно улучшить характеристики коммерческих автомобилей, в т.ч. например АДАС.

Защищенная шина CAN

Как показали недавние хакерские атаки на CAN, классическая CAN уязвима. Если хакеры получат доступ к шине CAN (например, по беспроводной сети), они могут, например, отключить важные функции. Аутентификация CAN FD через модуль защищенной бортовой связи (SecOC) может быть драйвером развертывания ключа.

С появлением CAN FD будет несколько вариантов использования для регистрации данных CAN FD:

Регистрация данных с автомобилей

По мере внедрения CAN FD в новых автомобилях, регистраторы данных CAN FD станут ключевыми для исследований и разработок OEM и диагностики

Регистратор CAN FD

Телематика для тяжелых условий эксплуатации FD (гибкая скорость передачи данных) станет ключом к будущей телематике для тяжелых условий эксплуатации

Телематика j1939

Профилактическое обслуживание

По мере развертывания CANopen FD новому промышленному оборудованию потребуются регистраторы CAN FD IoT для прогнозирования и предотвращения поломок

Профилактическое обслуживание

Черный ящик автомобиля/машины

Регистратор CAN FD может служить «черным ящиком», например. новые прототипы транспортных средств, предоставление данных для диагностики и НИОКР

черный ящик шины CAN

Есть ли у вас сценарий использования CAN FD? Участвуйте в бесплатных спаррингах!

Свяжитесь с нами

Регистрация CAN FD – практические соображения

При регистрации данных CAN FD важны следующие соображения:

До стандарта ISO 11898-1:2015 в стандарте CAN FD обнаружена уязвимость, связанная с проверкой ошибок. Контроллеры, соответствующие обновленному стандарту, иногда называют «ISO CAN FD».

При записи данных из раннего прототипа системы CAN FD вам может потребоваться включить режим «NON-ISO CAN FD», если ваше устройство поддерживает это.

По умолчанию ваш регистратор данных CAN FD может обрабатывать как классические сообщения данных CAN, так и сообщения данных CAN FD — без предварительной настройки между ними. Точно так же вам не нужно предварительно указывать, включено ли или выключено переключение битрейта только для целей ведения журнала.

Однако при передаче данных по шине CAN необходимо указать, следует ли использовать переключение скорости передачи данных или нет. Если эта функция включена, полезные данные передаются со второй скоростью передачи данных системы, которая обычно составляет 2 или 4 Мбит/с.

CAN FD сводит к минимуму необходимость обработки многопакетных сообщений. Это может значительно упростить разработку программного обеспечения для преобразования необработанных данных CAN FD в удобочитаемую форму в интересах конечных пользователей анализаторов CAN FD.

Кроме того, стандартный формат базы данных CAN, DBC, также поддерживает правила преобразования CAN FD. Таким образом, всегда рекомендуется собирать правила масштабирования в файле DBC, чтобы обеспечить легкий переход между различным программным обеспечением CAN, например, asammdf и т. д.

Пример: CANedge CAN FD logger

CANedge позволяет легко записывать данные CAN FD на SD-карту емкостью 8–32 ГБ. Просто подключите его к приложению CAN FD, чтобы начать регистрацию, и обработайте данные с помощью бесплатного программного обеспечения/API.

Купить Регистрация данных CAN FD


CAN FD - прогноз

Ожидается, что CAN FD заменит классический CAN в ближайшие годы: