Bitavtoptz.ru

Бит Авто
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Статья по диагностике CAN шины системы EPS Skoda Octavia

Статья по диагностике CAN шины системы EPS Skoda Octavia

Физически, блок управления и электродвигатель усилителя рулевого механизма здесь являют единое целое, и расположены прямо на рулевой рейке. Поэтому для доступа к электрическому разъёму блока, нам необходимо перегнать автомобиль на подъёмник. И только тут, начав маневрировать, понимаем – а усилитель руля-то работает! То есть, рулевое колесо крутится легко, без чрезмерного сопротивления (фото 1):

Вот тебе и раз. Из-за невнимательности мы упустили из виду очень важное обстоятельство! Берём в руки заказа-наряд: действительно, клиент указал, что его беспокоят индикаторы на панели приборов — о том, что усилитель руля не работает, нет ни слова. Теперь и мы понимаем, что «усилитель усиливает». Следовательно, можно констатировать, что, во-первых, блок EPS исправен, а во-вторых – что он получает полноценное питание. Однако, факт остаётся фактом – коммуникация с ним отсутствует, т.е., на шине «его нет». Сейчас разберёмся, почему. Поднимаем автомобиль и с помощью осциллографа, с тыльной стороны разъёма жгута, проверяем напряжение на проводах Hi и Low шины CAN (экран 1):

Из осциллограммы хорошо видно, что импульсы на проводе CAN Low имеют слишком низкую амплитуду. Кроме этого, очень похоже, что они имеют такую же фазу, как и импульсы на проводе CAN Hi – так конечно быть не должно. Но мы, по крайней мере, можем утверждать, что ни один из проводов шины не замкнут на массу или на плюс. Вопрос только в том, что мы пока не можем говорить о всей шине. Ведь мы снимаем сигнал со стороны блока EPS, т.е. по сути, проверяем потенциалы на выходе CAN-трансивера этого блока. Но этой информации для постановки диагноза недостаточно. Поэтому делаем ещё один необходимый шаг — отсоединяем разъём от блока и повторяем замер непосредственно на его контактах (фото 2):

В этом случае осциллограмма явно выявляет ещё одну проблему – базовый потенциал на проводе CAN Low практически равен нулю (экран 2):

Итак, что мы имеем: потенциал провода CAN Low нулевой, амплитуда сигнала низкая, а кроме этого, этот сигнал ещё и находится в фазе с сигналом на проводе CAN Hi. Очень похоже на то, что напряжение, которое мы видим на проводе CAN Low, это и не сигнал вовсе, а просто наводка с провода CAN Hi. Как такое может быть? Очень просто — провод Low находится в обрыве. Вопрос, в каком именно месте? Здесь нужна информация по трассировке шины, наличию и расположению переходных коннекторов и т.п. Самое время воспользоваться сервисной документацией. Из неё следует, что фрагмент шины CAN, соединяющий Gateway и блок усилителя руля, проходит через переходной коннектор, который находится в левом переднем углу моторного отсека (фото 3):

Обычно на поиск физического места разрыва цепи уходит много времени. Но на этот раз нам сопутствует везение – удалив остатки явно повреждённой изоляции, мы сразу же обнаруживаем оборванный проводник. И не какой-нибудь, а оранжевый, с коричневой полосой. Именно такую расцветку в автомобилях VAG имеет провод – CAN Low шины силового привода (фото 4):

Как впоследствии выяснилось, автомобиль побывал в аварии, и именно в эту сторону кузова пришёлся удар. Что и повлекло за собой повреждение жгута проводов, в котором находятся, в том числе и оба провода шины CAN. Так что дело было вовсе не в «прикуривании», как уверял нас владелец автомобиля. Ну в общем-то это уже неважно, важно, что проблема найдена, осталось её устранить. Берём в руки паяльник, «термоусадку», изоленту, и выполняем ремонт проводки (фото 5 и 6):

Включаем зажигание и буквально через несколько секунд индикатор неисправности усилителя руля гаснет. Это означает, что блудный сын вернулся, наконец, в родные пенаты. А вот другой индикатор так и остался гореть, даже после запуска двигателя (фото 7):

Но нас это ничуть не смущает. Для того, чтобы погасить данный индикатор, достаточно просто удалить коды неисправностей из памяти блока ABS. А уж если удалять ошибки, так полностью, из всех ЭБУ. Тем паче, что эта функция выполняется всё из того же самого экрана конфигурации межсетевого шлюза (см. TSB#2, экран 2), простым нажатием клавиши «Clear All DTC». В этом случае блок Gateway посылает команду на очистку памяти одновременно всем электронным блокам (Use CAN Command). Ну и конечно индикатор системы ESP тут же гаснет (фото 8):

После этого проводим полный опрос всех систем, и получаем окончательный экран 3:

На этом нашу миссию можно считать законченной. Отдаём автомобиль владельцу и плавно переползаем к другому.

CAN-шина в современных автомобилях. Что такое CAN шина?

Чтобы связно и гармонично управлять системами, обеспечить качество и функциональность передачи данных, многие автомобилестроительные компании применяют современную систему, известную как CAN-шина. Принцип ее организации заслуживает подробного рассмотрения.

Общая характеристика

Визуально CAN-шина выглядит как асинхронная последовательность. Ее информация передается по двум витым проводникам, радиоканалу или оптоволокну.

Читайте так же:
Как узнать кто заходил ко мне в WhatsApp?

Управлять шиной способны несколько устройств одновременно. Их количество не ограничено, а скорость обмена информацией запрограммирована до 1 Мбит/с.

CAN-шина в современных автомобилях регламентируется спецификацией «CAN Sorcjfication version 2,0».

CAN шина

Он состоит из двух разделов. Протокол А описывает передачу информации с применением 11-битной системы передачи данных. Часть В выполняет эти функции при применении 29-битного варианта.

CAN имеет узлы персональных тактовых генераторов. Каждый из них посылает сигналы всем системам одновременно. Получающие устройства, присоединенные к шине, определяют, относится ли сигнал к их компетенции. Каждая система обладает аппаратной фильтрацией адресованных ей посланий.

Разновидности и маркировка

Одной из самых известных на сегодняшний день является разработанная Робертом Бошем CAN-шина. CAN BUS (под таким названием известна система) бывает последовательная, где импульс подается за импульсом. Она называется Serial bus. Если же информация передается по нескольким проводам, то это параллельная шина Parallel bus.

CAN шина в современных автомобилях

I — узлы управления;

II — коммуникации системы.

Опираясь на разновидности идентификаторов КАН-шин, встречается маркировка двух типов.

В случае, когда узел поддерживает 11-битный формат обмена информацией и не обозначает ошибки на сигналы 29-битного идентификатора, его маркируют «CAN2,0A Active, CAN2,0B Passive».

Когда таковые генераторы используют оба типа идентификаторов, шина имеет маркировку «CAN2,0B Active».

Встречаются узлы, поддерживающие коммуникации в 11-битном формате, а увидев в системе 29-битный идентификатор, выдают сообщение об ошибке. В современных автомобилях подобные CAN-шины не используются, ведь система должна быть логичной и согласованной.

Система же функционирует при двух типах скоростей передачи сигналов — 125, 250 кбит/с. Первые предназначены для вспомогательных устройств (стеклоподъемники, освещение), а вторые обеспечивают главное управление (коробка-автомат, двигатель, ABS).

Передача сигналов

Физически проводник CAN-шины современного автомобиля выполнен из двух составляющих. Первый — черного цвета и называется CAN-High. Второй проводник, оранжево-коричневый, именуется CAN-Low. Благодаря представленной структуре коммуникаций из схемы автомобиля удалена масса проводников. При производстве транспортных средств это позволяет уменьшить вес изделия до 50 кг.

описание шины CAN

Общая сетевая нагрузка состоит из разрозненных сопротивлений блоков, которые входят в состав протокола, называемого КАН-шина.

Различны и скорости передачи-получения каждой системы. Поэтому обеспечивается обработка разнотипных сообщений. Согласно описанию шины-CAN, эту функцию выполняет преобразователь сигналов. Он называется межсетевым электронным интерфейсом.

Расположен этот прибор в конструкции управляющего блока, но бывает выполнен в виде обособленного прибора.

Представленный интерфейс применяют также для вывода и ввода сигналов диагностического характера. Для этого предусмотрено наличие унифицированной колодки OBD. Это особый разъем для диагностики системы.

Разновидности функций шин

Существуют разные типы представленного устройства.

can шина can bus

  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.

При изучении вопроса, чем является CAN-шина, может показаться, что по количеству программ она похожа на систему самолета. Однако, дабы обеспечить качество, безопасность и комфорт при управлении автомобилем, никакие программы не будут лишними.

Помехи в шине

Все управляющие блоки присоединены к CAN-шине трансиверами. Они имеют приемники сообщений, представляющих собой избирательные усилители.

Описание шины CAN оговаривает поступление посланий по проводникам High и Low в усилитель дифференциальный, где он обрабатывается и направляется в блок управления.

Усилитель определяет этот выходной сигнал как разность напряжений проводов High и Low. Такой подход позволяет исключить влияние внешних помех.

Чтобы понять, что собой представляет КАН-шина и ее устройство, следует вспомнить ее облик. Это два проводника, скрученные между собой.

Что такое кан шина

Так как сигнал помехи поступает сразу на оба провода, в процессе обработки значение напряжения Low отнимается от напряжения High.

Далее из полученного показателя извлекается базовое напряжение, которое составляет 2,5 В. Остаток и есть помеха. Она в отфильтрованном сигнале не присутствует.

Благодаря этому CAN-шина считается надежной системой.

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.

Что такое can шина

II — резистор сопротивления;

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

Чтобы понять, что такое CAN-шина, следует разобраться в ее функциональном назначении.

Она призвана передавать фреймы в реальном времени, которые содержат информацию о значении (например, перемена скорости) или о возникновении события от одного узла-передатчика к приемникам программы.

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.

Чтобы понять, что такое КАН-шина, следует изучить ее компоненты. Максимальная длина проводника при скорости 1 Мбит/с достигает 40 м. Шина- CAN (известная еще как CAN-BUS) в конце наделена терминатором.

обмен данными посредством шины can

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.

Технология iCAN

Рассматривая шины транспортного средства, следует уделить внимание программе блокировки работы двигателя.

Для этого разработан обмен данными посредством шины CAN, iCAN-модулем. Он подключается к цифровой шине и отвечает за соответствующую команду.

Имеет небольшие габариты и присоединяется к любому отделению шины. При старте движения автомобиля iCAN посылает команду соответствующим блокам, и мотор глохнет. Преимуществом данной программы является отсутствие разрыва сигнала. Существует инструктирование электронного блока, после этого сообщение отключает функционирование соответствующих исполнительных элементов.

Этот тип блокировки характеризуется наивысшей скрытностью, а потому и надежностью. При этом ошибки не записываются в память ЭБУ. CAN-шина предоставляет всю информацию о скорости, движении автомобиля данному модулю.

Защита от угона

Модуль iCAN устанавливается в каком угодно узле, где расположены жгуты, в месте установки шины. Из-за минимальных габаритов и особого алгоритма действий выявить блокировку обычными методами при совершении угона практически нереально.

Внешне этот модуль маскируется под разные контролирующие датчики, что также делает невозможным его обнаружение. При желании возможно настроить работу прибора для автоматической защиты им стекол автомобиля, зеркал.

При наличии у транспортного средства автозапуска двигателя, iCAN не помешает его работе, так как срабатывает при старте движения.

Ознакомившись с устройством и принципами обмена данными, которой наделена CAN-шина, становится понятным, почему все современные автомобили применяют эти технологии при разработке управления транспортным средством.

Представленная технология по своему устройству довольно сложна. Однако все заложенные в нее функции обеспечат максимально эффенктивное, безопасное и комфортное управление автомобилем.

Существующие разработки помогут обеспечить защиту транспортного средства даже от угона. Благодаря этому, а также комплексу других фунций, шина-CAN популярна и востребована.

Получение данных с CAN-шины автомобиля

Инновации или уже реальность?

Задача: Получить доступ к показаниям штатных датчиков автомобиля без установки дополнительных.
Решение: Считывание данных с CAN-шины автомобиля.
  • обороты двигателя;
  • уровень топлива в баке;
  • пробег автомобиля;
  • температура охлаждающей жидкости двигателя ТС;
  • и т.д.
• Что такое CAN-шина?

• Откуда появилась задача считывания данных с CAN-шины?

Задача считывания данных с CAN-шины появилась как следствие задачи оптимизации расходов на эксплуатацию автотранспорта.

Именно таким решением стало получение информации с CAN-шины. Ведь оно имеет целый ряд преимуществ:

1. Экономия на дополнительных устройствах

Не нужно нести значительных расходов на приобретение и установку различных датчиков и устройств.

2. Сохранение гарантии на автомобиль

3. Получение доступа к информации со штатно установленных электронных устройств и датчиков.

• Какие достоинства и недостатки влечет за собой решение со считыванием данных с CAN-шины?

Достоинства:

• Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.
• Простота реализации и минимальные затраты на использование.
• Высокая устойчивость к помехам.
• Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.
• Широкий диапазон скоростей работы.
• Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Недостатки:

• Максимальная длина сети обратно пропорциональна скорости передачи.
• Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).
• Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня.

Пример реализации решения:

  • с первого данные получены так и не были;
  • со второго был получен только пробег;
  • с третьего были получены все интересующие данные (уровень топлива, температура охлаждающей жидкости, обороты двигателя, общий расход, общий пробег).

3. Выбирается стандарт FMS, скорость для большинства автомобилей 250 000.

4. Запускается сканирование.

Чаще всего основной целью клиентов является контроль уровня и расхода топлива.

В стремлении к совершенству выбираешь лучшее. AS8 Клуб — сделавшие свой выбор.

  • Ссылки
  • Темы без ответов
  • Активные темы
  • Поиск
  • ПорталФорумы Клуба AS8РЕМОНТ AUDI A8/S8 D2 4D 1994-2002Электрика и диагностика
  • Поиск
  • Реклама

Подвесил CAN-шину

  • Версия для печати
  • Реклама

Подвесил CAN-шину

Сообщение volodiam » Вс сен 20, 2015 7:28 am

Предистория такова:
Снимал приборку,менял светодиоды.

1.После работ перестали отвечать на ВАГ контроллеры айрбега и двигателя.
(В сервисе старым ВАГ-ом удапось достучаться до контроллеров и снять ошибку по подушке)
2.Контроллер двигателя висит,никому из других контроллеров не отвечает,работает в аварийном режиме,машина разгоняеться на 50% мощности.

Понятно,что я навешал соплей на приборке меняя светодиоды.По ELSA видно что приборка,дижёк и ESP/ABS контроллеры общаються по CAN-шине(АБС ругаеться на отсутсвие ответа)
Буду искать сопли на приборке,но очень хочеться понять работу CAN-шины.

Как определить тестером или осцилографом,что где то есть искажение сигнала.Могут ли светодиоды не той марки,запаянные в приборку(на значок АБС,ДВИЖКА. )так влиять на шину данных?
Хрень какая-то,с какой стати..

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение volodiam » Вс сен 20, 2015 8:44 am

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение alex6999 » Вс сен 20, 2015 12:06 pm

ну. CAN шина напоминает древний коаксиальны эзернет с топологией «шина», когда глюк одного устройства вешает всю сеть.
еслибы конструкторам вообщето стоило задуматся если не о том, что ктото навешает соплей, а о том что проводка может быть повреждена и исспользовать топологию звезда.

светодиоды не могут влият, а сопли повешенные не туда(скорее всего на эту самую шину) вполне могут

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение volodiam » Вс сен 20, 2015 2:58 pm

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение alex6999 » Вс сен 20, 2015 8:15 pm

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение volodiam » Пн сен 21, 2015 7:15 pm

Спасибо,нашёл раньше,там всё ОК по ответу.Да и вообще,голова едет от объёма информации.CAN-шина у меня по схеме вроде есть,но она на диагностический разъём не выведена,6-14 контакты просто пустые.
Может устройства и общаються между собой по ней,но шину с разъёма диагностики не прозвонишь,полезу в разъём блоков какой нибудь.
Опять непонятно,на К-линии толко 1,48V при вкл зажигании,и 1,58V при заведённой.Это тоже как-то маловато.
Блоки АБС,Приборки после поездки жалуються на отсутсвие ответа от ЭБУ Двигателя,Иммо иногда выдаёт ошибку «ключ».

Видимо любителю в этом объёме инфы не разобраться,но хочеться ухватиться хотя бы за жилку,почему К-линия так завалена по напряжению?Пишут что должно быть ближе к +12V.
Но отключение панели к успешной связи не приводит.Но вроде там через панель ИММО включает связь всех устройств с движком.
Где тут правда?

Сообщение sasha91 » Пн сен 21, 2015 8:44 pm

на к линии 1,5в это какие контакты мерили? остальные ведь блоки
отвечают по к линии, если я правильно понял?

на обд на наших машинах скорее всего стоит преобразователь в приборке который с кан на к преобразует. а приборка двиг и блоки «комфорта» по кан общаются. информация пока не точная.
а есп и абс блок читается?

Re: Подвесил CAN-шину

Сообщение volodiam » Вт сен 22, 2015 7:13 am

7-й контакт диагностического разъёма относительно массы.И да,остальные блоки читаються(кроме Айрбэга).
Судя по ЭЛЬЗЕ преобразователя там никакого нет,есть и СAN и К-линия одновременно.Всё сходиться через приборку,только не понял в самой приборке или где-то в жгутах к ней.

Ну,тестер в зубы и вперёд мерить всё что можно,а там может ситуация проясниться

CAN в норме,при вкл зажигании на L и H по 2,4-2,6V,осцилограф давно сгорел обмен данными нечем мерить.К-линия соединяеться между устройствами не в приборке,а в её жгуте где-то.
Но вся линия прекрасно звониться,проверял Движок-Приборка-АБС-Диагн.разъём.Ну где попроще добраться до разъёмов.
Жалко не могу найти контроллер айрбега,ну нет его под пепельницей на моём рестайле.Там кулисы уже в коробку уходять через резину,не поставят же электронику на улицу?
А задница чувствует что этот айрбег неспроста тоже не отвечает,не он ли вешает К-линию?

CAN против RS 485: почему тенденция направлена в сторону CAN

В отличие от предыдущих стандартов физического уровня, в частности RS‑423, RS‑422 и RS‑232, появление RS‑485 стало поистине эволюционным этапом. Системы связи с поддержкой данного стандарта представляют собой многоточечную систему и имеют до 32 узлов в одиночной системе (с репитерами до 256).

Примерно в то же время, когда создавались упомянутые выше интерфейсы, используемые в таких приложениях, как компьютерные клавиатуры и мыши, принтеры и оборудование для промышленной автоматизации, интерфейс CANbus проектировался как автомобильная коммуникационная платформа, предложенная Робертом Бошем (Robert Bosch), владельцем компании Robert Bosch GmbH, для снижения стоимости производства авто. Эта шина стала альтернативой традиционным толстым многожильным автомобильным кабелям и упростила их прокладку благодаря применению многоузловых шин. Впервые представленный в модели BMW‑850 в 1986 году, автомобильный CAN-интерфейс сэкономил в ней более 2 км различных проводов! Кроме того, было значительно сокращено количество разъемов, а оценочная экономия веса машины составила 50 кг [1] . Так сложилось, что RS‑485 был предназначен для нужд промышленного рынка, а CAN — для автомобильного и транспортного сегмента, но постепенно он нашел место и в приложениях, скажем так, вне своей юрисдикции, то есть в автомобильной и аэрокосмической отраслях.

Благодаря своей высокой устойчивости при эксплуатации в непростых условиях, характерных для автомобильных приложений, возможностям защиты от сбоев и уникальной обработке сообщений CANbus теперь используется там, где прежде никогда не был распространен. Нынешние рыночные тенденции демонстрируют все более широкое внедрение CANbus, порой заменяющего RS‑485 в традиционных индустриальных программах.

Согласно рыночным отчетам, применение CANbus увеличивается в разы, что является исключительным фактом для рынка интерфейсов. И хотя отчеты не разделяют промышленные и автомобильные рынки, многие согласны с тем, что промышленные рынки составляют около 20–30% от общего объема выпускаемой продукции. Рост использования интерфейсов в автомобильной промышленности можно объяснить распространением электроники, установленной сегодня в автомобилях. Современные автомобили имеют сложные микропроцессорные системы, необходимые для таких функций, как резервные камеры, автоматическая парковка, информационно-развлекательные системы, распознавание слепых зон и многое другое. Появление данных подсистем связано с увеличением числа датчиков и микроконтроллеров в авто, требующихся для обработки информации от всех сложных систем, действующих внутри машины. Еще в 1990‑х годах многие автопроизводители начали переход от ручного переключения передач к автоматическим, а позже и к коробкам передач с электронным управлением, основанным на поступающих на микроконтроллер данных о скорости, положении дроссельной заслонки и информации от барометрических датчиков. Сегодня на одном транспортном средстве можно насчитать свыше 100 датчиков и микроконтроллеров, многие из которых общаются по шине CAN. Даже полностью электрический автомобиль Tesla S имеет внутри 65 микроконтроллеров [2].

На индустриальном рынке также наблюдается рост внедрения интерфейса CAN. Промышленные CAN-приложения имеют достаточно широкий охват и устанавливаются в самых разнообразных приложениях — от коммерческих беспилотных летательных аппаратов (дронов) до элементов управления лифтом и даже газонокосилками коммерческого назначения. Поставщики микросхем признают этот факт и разрабатывают продукты для удовлетворения все возрастающей потребности в CAN вне традиционного рынка автомобильной промышленности. Другой фактор, способствующий увеличению применения CAN в индустриальной сфере, — это переход многих инженеров‑автомобилестроителей в промышленный сегмент, где они, естественно, применили свой опыт работы с шиной CAN и ее уникальные преимущества. Еще одна причина внедрения интерфейса CAN на промышленном рынке связана с присущей ему отказоустойчивостью и способностью эффективно обрабатывать кадры сообщений на многоузловой шине.

Для того чтобы объяснить преимущества CAN по отношению к RS‑485, лучше всего оценить сходства и различия между двумя стандартами — ISO 11898-2-2016 [3] и TIA/EIA‑485 (сейчас действует ANSI TIA/EIA‑485‑A ) соответственно. Оба стандарта определяют уровни приемопередатчиков, которые представлены на диаграмме (рис. 1) для стороны передачи.

Оба протокола имеют дифференциальный выходной сигнал. Выход RS‑485 представляет собой классический дифференциальный сигнал, в котором один сигнал является инвертированным, или зеркальным отражением другого. Выход A — неинвертирующая линия, а выход B — инвертирующая линия. Дифференциальный диапазон +1,5…+5 В равен логической 1 или значению, а пределы –1,5…–5 В — логическому 0 или пробелу. Сигнал с уровнем, лежащим в диапазоне –1,5…+1,5 В, считается как неопределенный. Важно отметить, что когда RS‑485 не используется, то его выход пребывает в состоянии высокого импеданса.

У шины CAN выходной дифференциальный сигнал несколько иной. Так, здесь предусмотрено два выхода в виде CANH- и CANL-линий данных, которые являются отражением друг друга (рис. 1) и представляют собой инвертированную логику. В доминирующем состоянии (бит нуля, используемый для указания приоритета сообщения) CANH-CANL определяются как 0, когда напряжение на них составляет +1,5…+3 В. В рецессивном состоянии (1 бит и состоянии незанятой шины) сигнал драйвера определяется как логическая 1, когда дифференциальное напряжение находится в диапазоне –120…+12 мВ или в приближении к нулю.

Сравнение допустимых уровней выходных дифференциальных сигналов драйверов RS 485 и CAN

Рис. 1. Сравнение допустимых уровней выходных дифференциальных сигналов драйверов RS 485 и CAN

Для стороны приемника стандарт RS‑485 определяет входной дифференциальный сигнал, когда он находится в пределах ±200 мВ…+5 В. Для CAN входной дифференциальный сигнал составляет +900 мВ…+3 В, а рецессивный режим находится в диапазоне –120…+500 мВ. Когда шина пребывает в режиме ожидания или когда не загружена и трансивер находится в рецессивном состоянии, напряжения на линиях CANH и CANL должны быть в рамках 2–3 В.

Как RS‑485, так и CAN имеют необходимый технологический запас по уровням распознавания для работы в приложениях, в которых сигнал может быть ослаблен из-за характеристик и качества используемого кабеля (экранированного или неэкранированного) и длины кабелей, что может сказаться на емкости подключения системы. Для сравнения допустимых уровней входных дифференциальных сигналов со стороны приемника RS‑485 и CAN следует обратиться к рис. 2.

Сравнение допустимых уровней входных дифференциальных сигналов для RS 485 и CAN со стороны приемника

Рис. 2. Сравнение допустимых уровней входных дифференциальных сигналов для RS 485 и CAN со стороны приемника

Кроме того, оба стандарта имеют нагрузочные согласующие резисторы с одинаковым значением 120 Ом, устанавливаемые на концах линии. Эти резисторы необходимы, чтобы обеспечить согласование линии связи по волновому сопротивлению линии передачи и тем самым избежать отражения сигнала. Другие технические характеристики, такие как скорость передачи данных и количество допустимых узлов, носят информационный характер, а не являются строгими требованиями, подлежащими обязательному выполнению. Для удовлетворения нужд рынка большинство выпускаемых RS‑485- и CAN-трансиверов превышает стандартную скорость передачи данных и допустимое количество узлов. Например, интегральный полудуплексный трансивер RS‑485 индустриального класса из микросхемы MAX22500E [4] от компании Maxim достиг скорости в 100 Мбит/с. А новый стандарт CAN-FD, ISO 11898-2:2016, хотя и определяет временные характеристики для скоростей 2 и 5 Мбит/с, но не ограничивает скорость передачи данных значением 5 Мбит/с. CAN-трансиверы превысят требования своего стандарта так же, как и приемопередатчики RS‑485. Что касается устойчивости к синфазному сигналу, параметр CMR (Common-Mode Range, диапазон синфазных напряжений) для RS‑485 составляет –7…+12 В и для CAN –2…+7 В.

Однако многим приложениям требуется более высокая производительность в части CMR, что относится к обоим типам рассматриваемых интерфейсов. Это связано с тем, что они в основном используются для многоузловых шин, а их узлы могут иметь источники питания с разными силовыми трансформаторами или кабели находиться в непосредственной близости к оборудованию с достаточно мощными переменными электромагнитными полями, способными повлиять на заземление между узлами системы. Таким образом, учитывая множество самых различных приложений, работающих в жестких условиях индустриальной среды, часто требуется более высокая устойчивость CMR, выходящая за пределы стандартных уровней –7…+12 В.

Для решения этой проблемы существуют приемопередатчики RS‑485 и CAN нового поколения, которые имеют значительно более широкий диапазон устойчивости к воздействию синфазной помехи, а именно до ±25 В. На диаграмме, приведенной на рис. 3, представлен флуктуирующий диапазон синфазного сигнала для приемопередатчика RS‑485. Несмотря на то, что сигнал синфазного напряжения растет вверх и вниз, пока уровень синфазного напряжения (VCM) находится в пределах допустимого диапазона, он не влияет на дифференциальный сигнал шины и приемник способен принимать и распознавать сигнал на линии без ошибок. Диаграмма на рис. 3 показывает допустимый диапазон изменения синфазного сигнала для RS‑485.

Пояснение параметра CMR на примере трансивера RS 485

Рис. 3. Пояснение параметра CMR на примере трансивера RS 485

Еще одна особенность, присущая как приемопередатчикам CAN, так и RS‑485, — защита от сбоев. Устройства с защитой от ошибок имеют внутреннюю цепь защиты от воздействия повышенного напряжения на выходы драйвера входа приемника. Это необходимо, чтобы уберечь устройства от случайных коротких замыканий между локальным источником питания и линиями передачи. В данном направлении микросхемы компании Maxim занимают лидирующее положение в отрасли. Они, как, например, широко используемая и в настоящее время MAX13041, гарантируют уровни защиты от сбоев до ±80 В и даже с некоторым дополнительным запасом до полного пробоя и выхода цепи защиты из строя [5]. Причем важно то, что этот уровень защиты гарантируется независимо от того, подано питание на трансивер или он обесточен.

Среди основных причин того, почему в индустриальных приложениях предпочтение отдается CAN-, а не RS‑485‑трансиверам, следует назвать и способ обработки сообщений на шине. В мультиузловой системе, используемой для общения с микропроцессором RS‑485, могут быть случаи, когда несколько сообщений отправляются одновременно. Что иногда приводит к коллизиям, иначе известным как конкуренция. Если подобное происходит, состояние шины может оказаться неверным или неопределенным, что вызовет ошибки данных. Кроме того, такая конкуренция может повредить или ухудшить параметры производительности, когда несколько трансиверов RS‑485 на шине находятся в одном, а один приемопередатчик — в противоположном состоянии. Тогда от одиночного передатчика RS‑485 может потребоваться довольно значительный ток, который, вероятно, вызовет отключение микросхемы из-за превышения максимально допустимой температуры или даже приведет к необратимому повреждению системы. Здесь CANbus по сравнению с протоколом RS‑485 имеет большое преимущество. С помощью CANbus удается разрешить проблему передачи нескольких сообщений на линии путем ранжирования каждого из них.

Формат кадра передачи данных CAN

Рис. 4. Формат кадра передачи данных CAN

Перед тем как приступить к работе по проектированию системы, инженеры назначают разные уровни задач. Ранее упоминалось, что CAN имеет доминантное и рецессивное состояние. Во время передачи сообщение с более высоким назначенным доминантным состоянием «выигрывает» конкуренцию и будет продолжать передачу, в то время как другие узлы с более низким приоритетом будут видеть доминирующий бит и прекратят передавать данные. Этот метод называется арбитражем, где сообщения приоритетны и принимаются в порядке их статуса. Узел, который проигрывает в результате более низкого назначенного приоритета, повторно отправит свое сообщение, когда его уровень окажется доминирующим. Это продолжается для всех узлов, пока они не выполнят передачу. На рис. 4 более подробно рассмотрен формат кадра данных сообщения в протоколе CAN. Эта временная диаграмма и таблица 1 наглядно демонстрируют, где и как происходит арбитраж.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector