Úvod do protokolu CAN

CAN (ovládání Oblastní síť) - sériová linka, která zajišťuje propojení se sítí "inteligentních" vstupních/výstupních zařízení, senzorů a aktuátorů určitého mechanismu nebo dokonce podniku. Vyznačuje se protokolem, který poskytuje možnost nalezení několika hlavních zařízení na dálnici, poskytuje přenos dat v reálném čase a korekci chyb, vysokou odolnost proti šumu. Systém CAN je vybaven velkým množstvím mikroobvodů, které zajišťují provoz zařízení připojených ke sběrnici, které byly vyvinuty společností BOSH pro použití v automobilech a nyní jsou široce používány v průmyslové automatizaci. Pinout konektoru je znázorněn na obrázku.

• Navrženo pro organizaci vysoce spolehlivých nízkonákladových komunikačních kanálů v distribuovaných řídicích systémech. Rozhraní je široce používáno v průmyslu, energetice a dopravě. Umožňuje budovat jak levné multiplexové kanály, tak vysokorychlostní sítě.
• Přenosová rychlost je nastavena softwarově a může být až 1 Mbps. Uživatel volí rychlost na základě vzdáleností, počtu účastníků a kapacity přenosových linek.

• Maximální počet účastníků připojených k tomuto rozhraní je ve skutečnosti určen nosností použitých transceiverů. Například při použití transceiveru PHILIPS PCA82C250 je to 110.
• Protokol CAN používá originální systém adresování zpráv. Každá zpráva je opatřena identifikátorem, který definuje cíl přenášených dat, nikoli však adresu příjemce. Každý přijímač může reagovat jak na jeden identifikátor, tak na několik. Na jeden identifikátor může reagovat několik přijímačů.
• Protokol CAN má pokročilý systém detekce chyb a signalizace. Pro tyto účely se využívá bitové řízení, přímé plnění bitového toku, kontrola paketu zprávy polynomem CRC, kontrola tvaru paketu zprávy, potvrzení správného příjmu datového paketu. Hammingův interval d=6. Celková pravděpodobnost neodhalené chyby je 4,7x10-11.
• Rozhodovací systém protokolu CAN eliminuje ztráty informací a času při „kolizích“ na sběrnici.
• Rozhraní využívající protokol CAN je snadno přizpůsobitelné fyzické prostředí přenos informací. Může to být diferenciální signál, optické vlákno, jen otevřený kolektor atd. Galvanická izolace je snadno proveditelná.
• Základna prvků, která podporuje CAN, je široce dostupná v průmyslovém designu.

Rozhraní CAN bylo vyvinuto koncem 80. let společností Bosch pro komunikaci mezi elektronickými zařízeními používanými v automobilech.

Obecný popis CAN. Síť je určena pro komunikaci tzv. uzlů, což mohou být přijímače nebo vysílače. Každý uzel se skládá ze dvou komponent: CAN kontroléru a transceiveru (transceiveru). Kontrolér implementuje protokol výměny přes síť CAN a transceiver zajišťuje interakci se sítí (přenos a příjem signálů).

V praxi je podle normy CAN sběrnice obvykle kroucený pár přes které se přenášejí signály diferenciální metodou.

Na Obr. je zobrazena struktura sítě CAN. Obvykle se jako regulátor používá mikrokontrolér, který má modul CAN, který má výstup vysílače TxD sériového kódu a vstup přijímače kódu RxD. Transceiver převádí logické signály, tj. logické 0s a 1s, na rozdílové napětí aplikované na dva vodiče sběrnice označené CAN_H a CAN_L.

Podle normy musí mít vedení charakteristickou impedanci v rozsahu 108-132 ohmů. Zakončovací odpory RC 120 ohmů musí být připojeny na každém konci sběrnice, aby se snížily odrazy signálu. Pro zvýšení spolehlivosti přenosu a zvýšení odolnosti proti rušení se někdy používá třetí vodič – běžný, označovaný jako GND. Napájecí napětí UCC (nebo UDD) je standardních +5 V s ohledem na GND.

Abychom abstrahovali od fyzického přenosového média, specifikace CAN definuje dva logické stavy (tj. logickou 0 a 1) jako recesivní (recesivní) a dominantní (dominantní). Předpokládá se, že když jeden síťový uzel vysílá recesivní bit a jiný dominantní, bude přijímán dominantní bit.

V recesivním stavu (tj. logická 1 na vstupu TxD transceiveru) je rozdílové napětí UDIFF =UCANH - UCANL menší než minimální práh (0,5 V na vstupu přijímače nebo 0,05 V na výstupu vysílače).

V dominantním stavu (tj. logická 0 na vstupu TxD transceiveru) je rozdílové napětí UDIFF větší než minimální práh (0,9 V na vstupu přijímače nebo 1,5 V na výstupu vysílače).

Zprávy v CAN. Rozhraní používá krátké zprávy: maximální velikost je 94 bitů. Datový obsah ve zprávě CAN jakoby implicitně určuje adresu zdroje této zprávy a adresy příjemců, kteří tyto informace potřebují.

Například. jeden uzel CAN odešle do sběrnice zprávu „Teplota motorového oleje 80“. Všechny ostatní uzly obdrží tuto zprávu, ale pouze ty uzly, které ji potřebují, používají tuto informaci.

Zprávy přenášené po sběrnici CAN se nazývají rámce nebo rámce. V závislosti na iniciátoru přenosu a jeho účelu existují 4 typy rámců:

1) datový rámec používaný k přenosu dat;

2) rámec požadavku na data, používaný pro vzdálené vyžádání dat ze vzdáleného uzlu;

3) chybový rámec, když jsou na sběrnici zjištěny chyby;

4) rámec přetížení, vysílaný za účelem zpoždění přenosu paketů, datového rámce a rámce požadavku, například když přijímač není připraven.

Pohled na standardní formát zprávy datového rámce je uveden na Obr. Skládá se ze sedmi různých bitových polí:

Počáteční pole rámce se skládá z jednoho dominantního bitu, který zároveň slouží k synchronizaci generátorů vysílače a přijímače.

Rozhodčí pole obsahuje 11bitové ID a bit RTR - (žádost o přenos dat). U datového rámce musí být tento bit na dominantní úrovni.

Řídicí pole se skládá ze šesti bitů. Dva nejvýznamnější bity se v současnosti nepoužívají. Čtyřbitový kód délky dat udává počet bajtů v datovém poli.

Datové pole obsahuje nula až osm bajtů dat.

Pole kontrolního součtu zahrnuje kontrolní součet zprávy (15 bitů) a recesivní oddělovací bit.

Pole potvrzení se skládá ze dvou bitů. Nejvýznamnější bit s názvem Slot nastavuje vysílací uzel na recesivní úroveň. Pokud byl přenos úspěšný, přijímací uzel to signalizuje nastavením tohoto bitu na dominantní úroveň. Druhý bit v tomto poli je recesivní oddělovací bit.

Konec rámce se skládá ze sedmi recesivních bitů.

Za koncem rámce (EOF) následuje mezerové pole sestávající ze tří recesivních bitů. Po tomto intervalu je pneumatika považována za volnou.

Obchod měny rubly c.u.

sběrnice CAN. Část 1.

1. Místní síť ovladače (CAN)

Oblasti použití.

Distributoři elektroniky, automobilový průmysl, námořní doprava, hydraulická zařízení, textilní průmysl, zpracovatelský průmysl, zdravotnické vybavení, železnice, automatizace budov, letecká elektronika, domácí spotřebiče, armáda, manipulace s materiálem, zemědělství, telekomunikace, nákladní automobily, stavební stroje a vozidla, průmyslová automatizace.

Obecná informace

CAN Controller Area Network je standard sériové sběrnice vyvinutý v 80. letech společností Robert Bosch GmbH pro připojení elektronických řídicích jednotek. CAN byl speciálně navržen pro robustní provoz v hlučném prostředí pomocí diverzifikované linky, jako je RS-485. Spojení může být odolnější vůči rušení při použití kroucené dvoulinky. Původně vytvořen pro automobilové aplikace, ale v současné době se používá v různých řídicích systémech, vč. průmyslové, pracující v hlučném prostředí.
Rychlost výměny dat až 1Mbit/s je možná v sítích o délce do 40m. Snížení směnného kurzu umožňuje zvýšit délku sítě, například - 250 Kbit / s na 250 m.
Komunikační protokol CAN je standardizován podle ISO 11898-1 (2003). Tato norma popisuje především komunikační vrstvu sestávající z podsekce logického řízení (LLC) a podsekce řízení přístupu (MAC) a některé aspekty fyzické vrstvy modelu ISO/OSI. Zbývající vrstvy protokolu jsou ponechány na uvážení projektanta sítě.

CAN sítě a jejich varianty

Existují různé sítě CAN. Například v automobilech jsou sítě CAN rozděleny do dvou kategorií na základě principu přenosu dat po síti.
Řídící sítě komfortních a komfortních systémů s velkým počtem identifikátorů informací, které jsou přenášeny bez ohledu na určité pořadí nebo frekvenci.
A řídicí sítě hnacího ústrojí spravují informace týkající se motoru a převodovky. Obsahují méně informací, ale informace se přenášejí organizovaně a rychle.

obecné charakteristiky

Integrovaná sériová komunikační sběrnice pro aplikace v reálném čase.
. Síť je v provozu s rychlostí výměny dat až 1 Mbit/s.
. Má vynikající schopnosti detekce a ověřování chyb a chyb.
. Zpočátku byla sběrnice CAN navržena pro použití v automobilech.
. Používá se v různých automatických systémech a řídicích systémech.
. Mezinárodní norma: ISO 11898

Definice CAN

CAN je systém sériové sběrnice přizpůsobený pro organizaci sítě inteligentních zařízení, stejně jako senzorů a aktuátorů v systému nebo podsystému.

Vlastnosti CAN

Systém CAN na sériové sběrnici s multifunkčními schopnostmi, všechny uzly CAN jsou schopny přenášet data a některé uzly CAN mohou požádat o sběrnici současně. Vysílač přenáší zprávu do všech uzlů CAN. Každý uzel na základě přijatého identifikátoru určuje, zda má zprávu zpracovat či nikoliv. Identifikátor také určuje prioritu, kterou má zpráva při přístupu na sběrnici. Jednoduchost určuje náklady na vybavení a náklady na školení personálu. CAN čipy mohou být relativně snadno programovatelné. Úvodní kurzy, funkční knihovny, startovací sady, různá rozhraní, I/O moduly a nástroje v široké škále jsou prezentovány ve volném prodeji za přijatelné ceny. Od roku 1989 jsou čipy CAN volně a snadno připojeny k mikrokontrolérům. V současné době existuje cca 50 CAN čipů pro mikrokontroléry od více než 15 výrobců.
CAN se používá ve většině evropských osobních automobilů a rozhodnutí výrobců nákladních vozidel a SUV nadále používat CAN předurčilo vývoj na více než 10 let. V jiných oblastech použití, jako je domácí a průmyslový sektor, prodej zařízení CAN roste a bude pokračovat i v budoucnu. Na jaře 1997 již bylo nainstalovaných CAN uzlů více než 50 milionů. Jednou z vynikajících vlastností protokolu CAN je vysoká spolehlivost výměny dat. CAN kontrolér registruje chyby a statisticky je zpracovává pro příslušná měření, uzel CAN, který je zdrojem závady, bude v důsledku toho ze spojení odstraněn.
Každá CAN zpráva může obsahovat 0 až 8 bitů uživatelských informací. Samozřejmostí je možnost přenosu delších dat pomocí fragmentace. Maximální stanovený směnný kurz je 1 Mbit/s. To je možné s délkou sítě maximálně 40 m. Pro delší komunikaci je třeba snížit přenosovou rychlost. Na vzdálenost do 500m je rychlost 125Kbit/s a pro přenos nad 1 km je povolena rychlost 50Kbit/s.

Aplikace CAN

Sítě CAN lze použít jako vestavěné komunikační systémy pro mikrokontroléry i jako otevřené komunikační systémy pro chytrá zařízení. Systém sériové sběrnice CAN, určený pro automobilové aplikace, bude široce používán v průmyslových komunikačních systémech av mnoha ohledech si budou podobné. V obou případech jsou hlavními požadavky: nízká cena, schopnost fungovat ve ztížených podmínkách, dlouhá životnost a snadné použití.
Někteří uživatelé, například v oblasti lékařského inženýrství, preferují CAN kvůli přísným bezpečnostním požadavkům, které musí být splněny. Podobné podmínky se zvýšenými požadavky na spolehlivost a bezpečnost jsou kladeny i na některá další zařízení a zařízení (tj. roboty, zvedací a přepravní systémy).

licence CAN

Protokol CAN byl vyvinut společností Robert Bosch GmbH a je chráněn patenty.

Základní standardy CAN

Některé z mezinárodních standardů CAN jsou uvedeny níže.
. Standardy CAN:
o ISO 11898-1 – protokol CAN
o ISO 11898-2 – CAN High Speed ​​​​Pysical Structure
o ISO 11898-3 – CAN fyzická struktura kompatibilní s nízkou rychlostí
o ISO 11898-4 – CAN spuštění
o ISO 11898-5 – Vysokorychlostní nízkonapěťové zařízení (ve vývoji).
o ISO 11519-2 nahrazena normou 11898-3.
. ISO 14230 - "Keyword Protocol 2000" - diagnostický protokol používající sériovou linku, nikoli CAN
. ISO 15765 - Diagnostický protokol po sběrnici CAN - Klíčové slovo 2000 na sběrnici CAN.
. J1939 - Základní protokol CAN pro nákladní automobily a autobusy definovaný SAE
. ISO 11783 - J1939 a dodatek pro zemědělské stroje
. ISO 11992 - definuje rozhraní tahačů a přívěsů
. NMEA 2000 - Protokol založený na J1939 pro lodě, definovaný NMEA.

Protokol CAN je norma ISO (ISO 11898) pro sériovou komunikaci. Protokol je určen pro automobilové aplikace. V současné době jsou systémy CAN široce využívány a používají se v průmyslové automatizaci, různé dopravě, speciálních strojích a automobilech.

Výhody CAN:

- Dostupnost pro spotřebitele.
Protokol CAN se úspěšně používá již více než 15 let, od roku 1986. K prodeji je k dispozici široká škála produktů a zařízení CAN.

- Implementace protokolu na hardwarové úrovni
Protokol je založen na úrovni hardwaru. To umožňuje spojit schopnost rozpoznávat a kontrolovat chyby se schopností vysokorychlostní přenos data.

- Primitivní přenosové vedení
Linka pro přenos dat je ve většině případů tvořena kroucenými páry. Komunikace prostřednictvím protokolu CAN však může být také provedena po jediném vodiči. V různé příležitosti je možné použít nejvhodnější komunikační kanály, optický nebo rádiový kanál.

- Vynikající schopnost detekovat chyby a poruchy a lokalizovat poruchy.
Schopnost detekovat chyby a selhání je významnou výhodou protokolu CAN. Mechanismus detekce chyb je postaven na rozsáhlém principu, stejně jako spolehlivý a dobře propracovaný systém pro kontrolu a potvrzování chyb a selhání.
Systém detekce chyb a opětovné vysílání dat se provádí automaticky na úrovni hardwaru.

- Systém detekce a ověřování chyb
Vadný zdroj v systému je schopen dezorganizovat celý systém, tzn. obsadit všechny komunikační kanály. Protokol CAN má vestavěnou schopnost, která chrání systém před zdrojem poruchy. Zdroj chyby je odstraněn z příjmu a přenosu dat přes sběrnici CAN.

2. Sběrnice CAN

Úvod

Protokol CAN je norma ISO (ISO 11898) pro sériovou komunikaci. Protokol je určen pro automobilové aplikace. V současné době jsou systémy CAN široce využívány a používají se v průmyslové automatizaci, různé dopravě, speciálních strojích a automobilech.
Standard CAN popisuje parametry signálu na fyzické vrstvě a pořadí přenosu dat, které je definováno dvěma různé typy zprávy, pravidla rozhodčího řízení přístupu ke sběrnici a způsob určování a ověřování chyb.

protokol CAN

CAN je definována normou ISO 11898-1 a zahrnuje následující základní informace.
. Na fyzické vrstvě je signál přenášen pomocí kroucené dvoulinky.
. Pro řízení přístupu ke sběrnici se používají arbitrážní pravidla.
. Datové bloky mají malou velikost (ve většině případů 8 bajtů) a jsou chráněny kontrolním součtem.
. Datové bloky nejsou adresovatelné, místo toho každý blok obsahuje číselnou hodnotu, která určuje prioritu přenosu na sběrnici a může také nést identifikátor obsahu datového bloku.
. komplexní schéma zpracování chyb, které má za následek opakované vysílání dat, která nejsou správně přijata.
. Efektivní opatření k izolaci poruch a odpojení zdroje poruchy od sběrnice.

Protokoly vyššího řádu (HLP)

Protokol CAN definuje bezpečný přenos malých datových paketů z bodu A do bodu B pomocí společné komunikační linky. Protokol neobsahuje řízení toku, adresování, neposkytuje přenos zpráv větších než 8 bitů, nenavazuje spojení atp. Uvedené vlastnosti jsou definovány protokolem HLP (protokol vyšší vrstvy) nebo protokolem vyššího řádu. Termíny HLP jsou odvozeny a skládají se ze sedmi řádů modelu OSI.

Účel HLP
. Standardizace spouštěcích procedur a nastavení přenosové rychlosti
. Distribuce adresování zařízení a typy zpráv.
. Určení pořadí zpráv
. poskytuje mechanismus detekce chyb na úrovni systému

Produkty CAN

Existují dva druhy produktů CAN, čipy CAN a vývojové nástroje CAN.
Na nejvyšší úrovni další dvě varianty produktů, moduly CAN a vývojové nástroje CAN. Komerčně je dostupná široká škála podobných produktů.

Patenty CAN

Patenty týkající se aplikací CAN mohou být různé druhy a pokyny. Zde je několik typů:
. Synchronizace a implementace vysílací frekvence
. Přenos velkých datových bloků (protokol CAN používá rámce ne delší než 8 bitů)
Distribuční řídicí systémy
Protokol CAN je produktivním základem pro vytváření systémů řízení distribuce. Metoda arbitráže umožňuje každému zařízení CAN komunikovat se zprávami o tomto zařízení.
Distribuční řídicí systém lze deklarovat jako systém, ve kterém jsou schopnosti procesoru rozděleny mezi zařízení v systému, nebo naopak jako systém s centrálním procesorem a lokálními I/O zařízeními.
Při vývoji sítě CAN lze použít různá kompatibilní hardwarová zařízení, která mají potřebné vlastnosti a splňují zadané nebo vypočítané síťové parametry, jako je frekvence procesoru, rychlost přenosu dat atd.

Používají se protokoly vyššího řádu (HLP)

Protokol CAN definuje bezpečný přenos malých datových paketů z bodu A do bodu B pomocí společné komunikační linky. Protokol neobsahuje řízení toku, adresování, neposkytuje přenos zpráv větších než 8 bitů, nenavazuje spojení atp. Uvedené vlastnosti jsou definovány protokolem vyšší vrstvy HLP. Získají se podmínky HLP a sestávají ze sedmi řádů

Modely OSI (Open Systems Interconnect Model)
CanKingdom
CANopen/CAL
DeviceNet
J1939
OSEK
SDS
HLP obvykle definuje
. Spouštěcí parametry
. Distribuce ID zprávy mezi různá zařízení v systému
. Interpretace obsahu datových bloků
. Stav interakce v systému

Funkce SDS, DeviceNet a CAN Kingdom.

A rozdíly mezi CAN Kingdom a CANopen. V současné době existuje více než 50 HLP. Použití HLP je povinné, jinak si budete muset vymyslet vlastní HLP.

CANKříš

CanKingdom spravuje CanKingdom International Úplná specifikace je k dispozici na webových stránkách organizace.
CanKingdom se běžně označuje jako protokol vyššího řádu CAN (Controller Area Network). Ve skutečnosti nejobjednávanější protokol. Moduly v systému jsou propojeny sítí, ve které je jeden z modulů master (King). Například: pro uspořádání systému plug & play hlavní modul určuje, které zařízení lze přidat a za jakých okolností je povoleno přidávat pouze specifikovaná zařízení. CanKingdom poskytuje jednoduchou jednoznačnou identifikaci zařízení v systému, k tomu slouží identifikační standard EAN / UPC, individuální identifikátor zařízení je určen sériovým číslem zařízení.
CanKingdom poskytuje vývojářům plný potenciál CAN.
Projektant není omezen CSMA/AMP multi-master protokolem a může vytvářet virtuální systémy pro správu sběrnic všech druhů a topologií. Poskytuje možnost vytvářet sdílené moduly bez ohledu na okolnosti, jako je závislost na HLP a vlastnostech systému. Projektant může definovat použití pouze konkrétních modulů, čímž spojí hodnoty otevřeného systému s výhodami systému s omezeným a bezpečným přístupem.

Protože identifikátor ve zprávách CAN nejen identifikuje zprávu, ale také řídí přístup ke sběrnici, má číslování zpráv klíčový význam. Dalším důležitým faktorem je identita datové struktury v datovém poli, a to ve vysílacím i přijímacím modulu. Zavedení malého jednoduchá pravidla Tyto faktory jsou plně kontrolovatelné a komunikace je optimalizována pro jakýkoli systém. To se provádí během krátké fáze nastavení během inicializace systému. Do systému CanKingdom je možné zahrnout i zařízení, která se neřídí pravidly CanKingdom.
CanKingdom je doprovázen příslušnou dokumentací pro moduly a systémy.

CAL a CANopen

CAL je zkratka pro "CAN Application Layer" Order neboli vrstva aplikací CAN, protokol podporovaný společností CiA. CAL je rozdělena do několika složek:
. CMS (CAN-based Message Specification) definuje protokoly pro přenos dat mezi zařízeními CAN
. NMT (Network Management Service) definuje spouštěcí a vypínací protokoly, detekci chyb atd.
. DBT (Distributor Service) definuje protokol pro distribuci identifikátorů různých zařízení v systému
- CAL protokol odlišný od modelu OSI (model Open Systems Interconnect (OSI))
- CANopen je podmnožinou licence CAL a je vytvořena jako sada profilů, které nejsou dokončeny.
- CAL/CANopen je jedním ze současných HLP protokolů podporovaných CiA.
- Specifikace CAL a CANopen jsou plně dostupné a podporovány společností CiA

DeviceNet

Protokol je vyvíjen společností „Rockwell Automation nowadays“, definovaný organizací ODVA (Open DeviceNet Vendor Association). DeviceNet je jedním ze čtyř protokolů podporovaných CiA.

SAE J1939

J 1939 Vysokorychlostní síťová komunikace třídy C navržená pro podporu funkcí řízení v reálném čase mezi ovladači, které jsou fyzicky umístěny na různých místech ve vozidle.
Jl708/Jl587 je předchozí rozšířený typ sítě třídy B se schopností výměny jednoduchých informací, včetně diagnostických dat, mezi řídicími jednotkami. J1939 má všechny vlastnosti J1708/J1587.
J1939 používá protokol CAN, který umožňuje jakémukoli zařízení odeslat zprávu přes síť, když je sběrnice nečinná. Každá zpráva bude obsahovat identifikátor, který určuje prioritu zprávy, informace o odesílateli dat a informace obsažené ve zprávě. Konfliktům se předchází arbitrážní mechanismus, který je vyvolán předáním identifikátoru (pomocí bezpečného arbitrážního schématu). To umožňuje, aby zprávy s nejvyšší prioritou byly přenášeny s nejmenším zpožděním, díky rovnému přístupu ke sběrnici ze všech zařízení v síti.
J1939 je organizován do několika částí založených na modelu (Open Systems Interconnect (OSI) Model). Model OSI definuje sedm komunikačních řádů (vrstev), z nichž každý představuje jinou funkci. I když je každé vrstvě přidělen dokument J1939, ne všechny jsou v J1939 explicitně definovány. Jiné vrstvy plní sekundární funkce popsané jinde. Fyzická vrstva popisuje elektrické komunikační rozhraní (kroucený stíněný pár vodičů, který lze také označit jako sběrnici). Vrstva Link popisuje protokol nebo spravuje strukturu zprávy, přístup ke sběrnici a detekci chyb přenosu. Aplikační vrstva definuje specifická data obsažená v každé zprávě odeslané přes síť.
Kompletní sadu specifikací lze zakoupit u SAE, níže je seznam dokumentů
J1939 se doplňují o tyto dokumenty:
J1939 Praktická doporučenířízením sériové převodovky a komunikační sítí vozidla
J1939/11 Fyzický řád (vrstva) - 250 kbit/s, stíněný kroucený pár
J1939/13 Diagnostické konektory
J1939/21 Propojit data vrstvy
J1939/31 Síťová vrstva
J1939/71 Aplikační vrstva
J1939/73 Diagnostika
J1939/81 Správa sítě

OSEK/VDX

OSEK/VDX je společný projekt v automobilovém průmyslu. Vytvořeno jako průmyslový standard pro otevřenou architekturu pro distribuované ovladače vozidel. Operační systém reálného času, rozhraní softwarových nástrojů a úkoly správy sítě jsou specifikovány společně. OSEK" (Otevřené systémy a odpovídající rozhraní pro automobilovou elektroniku.) Otevřené systémy a informační rozhraní pro automobilovou elektroniku. VDX "Whicule Distributed eXecutive"
Společnosti, které se společně podílejí na vývoji: Opel, BMW, DaimlerChrysler, IIIT - Univerzita Karlsruhe, PSA, Renault, Bosch, Siemens, Volkswagen.
Oficiální stránky: www.osek-vdx.org

Inteligentní distribuovaný systém (SDS)

Systém SDS, založený na sběrnici pro chytré senzory a akční členy, se zjednodušeným instalačním procesem poskytuje širokou škálu možností řízení I/O. Pomocí jednoho 4vodičového kabelu SDS lze systém vybavit až 126 individuálně adresovatelnými zařízeními. dodatečné informace a specifikace SDS je k dispozici na vývojářské stránce Honeywell. SDS je jedním ze čtyř současných protokolů podporovaných CiA.

Srovnávací charakteristiky hlavních HLP protokolů
Obecná informace

DeviceNet, SDS a CAN Kingdom jsou založeny na komunikačním protokolu CAN ISO 11898 a fungují v souladu s požadavky specifikace CAN. Každý modul CAN podle určitého protokolu lze připojit ke sběrnici CAN podle stejného protokolu. V každém případě při spojování modulů, které pracují na různých protokolech, ve většině případů vznikají problémy kvůli konfliktu v interpretaci zpráv na aplikační úrovni. CAN Kingdom se od SDS a DeviceNet liší zásadním způsobem: CAN Kingdom je nastaven jako hlavní komunikační uzel („King“) při spuštění, na rozdíl od SDS a DeviceNet. Taková organizace umožňuje zjednodušit vývoj komplexu systémů v reálném čase a snižuje potřebný počet modulů koordinujících specifikace, často označované jako profily.
SDS je efektivní při připojování I/O zařízení, různých přepínačů a senzorů k PLC, ve skutečnosti jde o spojení mezi hlavním modulem a vzdálenými I/O zařízeními.
DeviceNet je otevřený systém, ve kterém mají všechny moduly stejná práva k používání sběrnice a pořadí, ve kterém se sběrnice používá, je určeno malou sadou instrukcí. Návrhář systémového modulu může delegovat oprávnění k řízení komunikace na jiné moduly, jako je hlavní modul v předdefinovaném režimu Master/Slave, ale DeviceNet nemá možnost delegovat oprávnění na jiné moduly. Vlastnosti SDS využívající I/O zařízení a DeviceNet v režimu Master/Slave jsou podobné.
Can Kingdom je protokol zaměřený na výrobu, připojení a řídicí systémy a nepodporuje profily pro digitální a analogová zařízení. Hlavním rysem protokolu je, že modul připojený k systému čeká pouze na pokyny od hlavního zařízení. Všechny priority a identifikátory CAN jsou vlastněny a poskytovány masterem. Při spuštění je každý modul nakonfigurován hlavním zařízením, jsou určeny priority a identifikátory produkujících a konzumujících objektů. Hlavní zařízení je hlavní zařízení, ale pouze během období konfigurace systému. Host nemůže být vložen během komunikační relace mezi spuštěnými aplikacemi různých modulů. Hlavní zařízení lze po konfiguraci a ověření úplnosti odebrat, přičemž každý modul ukládá přijaté instrukce do paměti.

25.10.2012

nebo, jak to zní povědoměji automobilové diagnostice - sběrnice CAN

* Co je CAN?

* Vztah otevřených systémů (Open System Interconnection (OSI))

* Controller Area Network (CAN)

* HlavnízásadyUMĚT

* Jak vypadá sběrnice CAN na příkladu aut vyrobených v Japonsku

Parkoviště v našich ulicích se rychle omlazuje a zároveň musíme zvládat a řešit nové problémy spojené s diagnostikou a opravou. Při své každodenní práci se stále častěji setkáváte s problémy s komunikací mezi různými systémy palubních vozidel. Pokud před pár lety auta přijížděla na diagnostiku s chybami přes CAN sběrnici(první znak v klasifikaci DTC je U ) byli vzácní hosté, ale nyní je to téměř každodenní praxe. Informace na toto téma jsou v zásadě dostupné a je jich poměrně hodně, dokonce hodně - což je na jednu stranu dobře, na druhou to představuje určitou obtíž při hledání potřebných informací. Tento článek by chtěl nejprve poskytnout obecnou představu o systému UMĚT ( ) pro ty, kteří se s tím teprve začínají seznamovat, a pro ty, kteří tomu chtějí porozumět hlouběji.

Controller Area Network - tento koncept se začal používat na počátku 80. let v Robert Bosch GmbH vyvinuli standard průmyslová síť, zaměřený především na integraci do jedné sítě různých aktorů a senzorů. Jedno z prvních představení v automobilovém průmyslu bylo provedeno na několika modelech automobilů. mercedes benz v roce 1992. Do této chvíle bylo elektronické řízení výkonných funkcí stavěno podle systému - jedna řídící jednotka přijímala elektronické signály z různých senzorů a po jejich zpracování odesílala příslušné povely akčním členům (jako např. benzínové čerpadlo, vstřikovače, atd.). zapalovací cívky a další ...). Nárůst objemu řídicích funkcí vozu přenesených do elektroniky vedl ke vzniku takových přídavných systémů jako ABS, SRS, AT, Immobilaser a další... Spojení těchto funkcí v jedné ECU by vedlo k její objemnosti a přílišné složitosti, neboť i ztrátu spolehlivosti, kdy by porucha jednoho systému mohla vést ke ztrátě kontroly nad celým vozidlem. Automobilky se proto vydaly cestou oddělení řídicích funkcí a oddělení všech systémů do samostatných bloků. A aby bylo možné propojit všechny systémy do jednoho celku k vyřešení společné úkolyřízení, přišel na pomoc komunikační standard CAN od Robert Bosch GmbH a to se stále více využívá v automobilovém průmyslu. Dnes je tímto systémem vybaveno téměř každé nové auto.

V zásadě je vše jednoduché a přehledné, ale jak funguje sběrnice CAN?A na čem je založen princip její práce? Zde je jeden příklad vztahu mezi elektronickými řídicími jednotkami a zařízeními spojenými do jediné palubní jednotky komunikační síť auto,- rýže. 1

Zde uvažujeme pouze bloky připojené k drátové síti, ale v automobilech 21. století se stále více využívá i bezdrátový přenos informací. Například navigační systém, sledování polohy vozu (ochrana proti krádeži), sledování tlaku v pneumatikách, dálková diagnostika a mnoho dalších. V blízké budoucnosti lze očekávat sloučení dohromady v palubní síti vozů interní a externí informační toky přinese jízdu na novou úroveň bezpečnosti a komfortu především v oblastech, jako je zobrazování varovných informací o nebezpečných situacích na silnicích a dokonce i aktivní zmírňování následků případných kolizí automobilů, stejně jako racionálnější distribuce dopravní toky.

Trochu pozadí - Vztah otevřených systémů (Open System Interconnection (OSI)).

Je zřejmé, že pokud jsou v jednom systému propojeny dva nebo více mikroprocesorů, musí být použit standardní protokol, který určuje, jak se mají data mezi sebou přenášet. síťové bloky. Nejběžnějším příkladem takového protokolu je TCP/IP ( Transmission Control Protocol / Internet Protocol), který slouží k připojení hostingových služeb na internetu. předchůdce TCP/IP byl protokol – Open System Interconnection (OSI ). Tento protokol byl vyvinut v roce 1982 Mezinárodním úřadem pro standardizaci.Mezinárodní organizace pro normalizaci(ISO 7498-1:1994(E)). OSI Protokol je někdy označován jako „sedmivrstvý“ model, protože se skládá ze sedmi nezávislých prvků, které definují požadavky na propojení pro různé úrovně interakce.

Těchto sedm úrovní je:

1) Aplikační vrstva (aplikační vrstva) - tato úroveň určuje, které aplikace (programy) mají přístup k síti. Například - E-mailem, přenos souborů, terminály pro vzdálený přístup a webové prohlížeče.

2) Vrstva prezentace dat (prezentační vrstva) – tato úroveň definuje věci jako standardy pro kompresi a šifrování dat.

3) Vrstva přenosu dat (transportní vrstva) - tato úroveň poskytuje standardy pro přenos dat mezi destinacemi, provádí kontrolu chyb a zabezpečení.

4) Síťová vrstva (síťová vrstva) - tato vrstva je zodpovědná za problémy se směrováním síťový provoz data.

5) Úroveň komunikačních kanálů (Data Link Layerr) - tato vrstva zajišťuje synchronizaci přenosu dat a kontrolu chyb.

6) Úroveň kontroly nad komunikačními relacemi (vrstva relace) - tato vrstva standardizuje začátek a konec komunikačních relací mezi různými aplikacemi a síťovými bloky.

7) Fyzická vrstva (fyzická vrstva) - tato úroveň definuje standardy pro fyzické vlastnosti zařízení v síti, včetně typů připojení a konektorů, elektrické charakteristiky kabely, úroveň napětí, síla proudu atd.

Ale úkoly řeší protokol OSI plně nevyhovoval potřebám automobilové elektroniky a v důsledku toho inženýrů Robert Bosch GmbH byl vyvinut při vývoji protokolu OSI , speciální protokol UMĚT , který definoval standardy pro fyzickou a datovou linkovou vrstvu modelu OSI v křemíku k provádění sériové komunikace mezi dvěma nebo více zařízeními.

Controller Area Network (CAN)

CAN byl vyvinut společností Robert Bosch GmbH pro automobilový průmysl na počátku 80. let a pro veřejnost byl oficiálně uveden v roce 1986. Tento vývoj CAN od společnosti Bosch byl přijat jako standard ISO (ISO 11898 ), v roce 1993 přejmenován na CAN2.0A a rozšířena v roce 1995, aby umožnila identifikaci více síťová zařízení PROTI CAN2.0B. Typicky sběrnice CAN připojuje moduly (nebo uzly) k síti pomocí dvou vodičů, kroucené dvoulinky. Mnoho společností a nejen automobilových společností implementuje UMĚT protokolu při jejich vývoji pro propojení různých elektronicky řízených zařízení. V neformální klasifikaci zařízení vázaná na protokol UMĚT a mají procesory řady MPC 5xx, nazvaný TouCAN moduly; s procesory řady MPC 55xx se nazývají moduly FlexCAN. UMĚT je sériový, vícesměrový, vícesměrový protokol, což znamená, že když je sběrnice volná, může kterýkoli uzel odeslat zprávu (multi-sender) a všechny uzly mohou zprávu přijmout a odpovědět na ni (multicast). Uzel, který iniciuje zprávu, se nazývá vysílač, každý uzel, který zprávu neodesílá, se nazývá přijímač. Všem zprávám jsou přiřazeny statické priority, vysílací uzel zůstává vysílačem, dokud se sběrnice nestane neaktivní nebo dokud se v síti neobjeví zpráva od jiného uzlu s vyšší prioritou, což je proces, který určuje prioritu zpráv a nazývá se arbitráž. Zpráva sběrnice CANmůže obsahovat až 8 bajtů dat. Identifikátor zprávy popisuje obsah dat a je používán přijímacími uzly k určení cíle sítě (jinými slovy cílového uzlu, kterému je zpráva adresována). V krátkých sítích (≤ 40 m) může rychlost zpráv dosáhnout až 1 Mbps. Delší síťové vzdálenosti snižují dostupnou přenosovou rychlost, například na 125 Kbps v síti dlouhé až 500 m. Vysokorychlostní CAN (“ Vysokorychlostní CAN ) síť je považována za síť s rychlostí přenosu dat vyšší než 500 Kbps.

Základní principy CAN

Podrobnosti specifikace UMĚT protokoly jsou plně popsány v Robert Bosch GmbH , “ Specifikace CAN 2.0, 1991. Seznamte se s dokumentem ve formátu PDF možné na následující adresuhttp://esd.cs.ucr.edu/webres/can20.pdf . V následujícím textu uvedu co nejstručnější popis toho, jak jsou data přenášena přes CAN, jak jsou strukturovány zprávy CAN a jak se řeší chyby přenosu zpráv.

Existují čtyři typy zpráv CAN nebo rámce (rámce): datový rámec ( datový rámec ), smazaný snímek (vzdálený rám ), chybný rám (Chybový rámeček ) a přetížení rámu (Přetížení rámu ).

datový rámec - standardní CAN zpráva, vysílání dat z vysílače do jiných síťových uzlů.

vzdálený rám - zprávu vysílanou vysílačem za účelem vyžádání dat ze specifického síťového uzlu.

Chybový rámeček -může být přenášen libovolným uzlem, který detekuje chybu v síti.

Přetížení rámu -používá se jako požadavek na poskytnutí dodatečné pauzy mezi přijatými daty ( datový rámec ) nebo žádosti o data ( vzdálený rám).

Rozdíly mezi datovými rámci pro standardy CAN 2.0A a CAN 2.0B jsou znázorněny níže, - obr. 2

Rozdíl mezi formáty CAN 2.0 A a CAN 2.0B je to datový rámec pro CAN2.0B podporuje jak standardní identifikátor datového rámce - 11 bitů, tak rozšířený identifikátor datového rámce - asi 29 bitů. Rámce standardního a rozšířeného formátu lze snadno přenášet jeden po druhém na stejné sběrnici a dokonce mají ekvivalentní číselný identifikátor.

V tomto případě bude mít standardní rám vyšší prioritu,- rýže. 3

Popis rámce zpráv CAN 2.0A

začátek zprávy (Začátek snímku (SOF)

ID ( Identifikátor ) - 11 bitů, jedinečný identifikátor, označuje prioritu.

Žádost o vzdálený přenos () - 1 bit, dominantní ve zprávě a recesivní v požadavku na odeslání zprávy.

Rezervováno ) - 2 bity, musí být dominantní.

Délka datového kódu (Kód délky dat (DLC)

Přenést datové pole (datové poleDLC.

Kontrola cyklické redundance (CRC)) - 15 bitů.

Oddělovač CRC

Potvrzení ( Potvrdit (ACK)

ACK oddělovač - 1 bit, musí být recesivní.

Ukončit zprávu (Konec snímku (EOF)) - 7 bitů, musí být recesivní, - rýže. 4

Popis rámce zpráv CAN 2.0B

začátek zprávy ( Začátek snímku (SOF) ) - 1 bit, musí být dominantní.

Standardní a rozšířený identifikátor formátu ( Identifikátor ) - 11 bitů, jednoznačný identifikátor, odpovídá bázi ID v rozšířeném formátu.

Rozšířený identifikátor formátu (Identifikátor - Rozšířený formát ) - 29 bitů, skládá se z 11 bitů základny ID a 18 bit rozšířen ID .

Žádost o vzdálený přenos (Požadavek na dálkový přenos (RTR)) standardní a rozšířené formáty - 1 bit, dominantní ve zprávě a recesivní v požadavku na přenos zprávy. Ve standardním formátu následuje za bitem 11 bitů identifikátoru RTR.

Nahrazení vzdáleného požadavku (NahraditDálkovýŽádost ( SRR) ). Pro rozšířený formát - 1 bit, musí být recesivní. SRR přenášené v rozšířených formátech zpráv na bitové pozici RTR ve standardní zprávě. Při rozhodování mezi standardními a rozšířenými zprávami dává recesivní SRR přednost standardním zprávám.

Pole IDE– pro standardní a rozšířené formáty - 1 bit, musí být recesivní pro rozšířený formát a dominantní pro standardní.

Rezervovat ( Rezervováno r0) pro standardní formát - 1 bit, musí být dominantní.

Rezervovat ( Vyhrazeno r1, r0) pro rozšířený formát - 2 bity, musí být recesivní.

Délka datového kódu ( Kód délky dat (DLC) ) - 4 bity, počet datových bytů (0-8).

Přenést datové pole ( datové pole ) - od 0 do 8 bajtů, velikost je definována v poli DLC.

Zkontrolujte kód cyklické redundance ( Kontrola cyklické redundance (CRC) ) ) - 15 bitů.

CRC oddělovač - 1 bit, musí být recesivní.

Potvrdit (ACK ) ) - 1 bit, vysílač vysílá recesivně; příjemce potvrzuje dominantní.

ACK oddělovač - 1 bit, musí být recesivní.

Ukončit zprávu ( Konec snímku (EOF ) ) - 7 bitů, musí být recesivní.

Datový rámec CAN

Datový rámec CAN se skládá ze sedmi polí: Začátek snímku ( SOF ), arbitráž, kontrola, data, kolo-robin, kontrola redundance(CRC), potvrzení (ACK) a konec snímku (EOF ). Bity zpráv UMĚT označeny jako "dominantní" (0) nebo "recesivní" (1). Pole SOF sestává z jednoho dominantního bitu. Všechny síťové uzly synchronně čekají na příkaz k povolení zprávy a současně začnou vysílat. Rozhodčí schéma určuje, který z uzlů pokoušejících se přenášet zprávy má nejvyšší prioritu a bude skutečně řídit sběrnici.

Arbitrážní pole zprávy UMĚT sestává z 11bitového nebo 29bitového identifikátoru a bitu vzdáleného přenosu ( RTR ). Rozhodčí schéma CAN se nazývá " ovládání médií s vícenásobným přístupem a detekcí kolizí“ nebo CSMA/CD , která to zaručujedo celé sítě bude nejdříve odeslána nejdůležitější zpráva s nejvyšší prioritou. Priorita zprávy je určena číselnou hodnotou identifikátoru v rozhodčím poli, pole s nejnižší číselnou hodnotou má nejvyšší prioritu. Nedestruktivní, inteligentní arbitráž řeší konflikty mezi konkurenčními vysílači. To znamená, že sběrnici lze považovat za bránu AND ( A brána ). Pokud některý uzel zapíše dominantní atribut (0) přes síť, pak každý uzel čte dominantní bit, bez ohledu na jeho přiřazení dané vysílajícím uzlem. Každý vysílací uzel vždy čte odpověď pro každý přenesený bit. Pokud uzel vyšle recesivní bit požadavku k odeslání zprávy a přijme dominantní bit ke čtení zprávy, okamžitě přestane vysílat.

Priorita arbitráže sítě je znázorněna níže, kde třetí uzel má nejvyšší prioritu a první má nejnižší,- rýže. 5

Bitová RTR povoleno rozlišovat mezi zprávami k odeslání a vzdálenými požadavky na příjem zpráv. Ve standardních zprávách pro přenos ( Data Frame ) bit RTR musí být dominantní a ve vzdálených požadavcích na příjem zpráv ( vzdálený rám ) musí být recesivní.

Pole, které řídí délku datového kódu ( DLC ) sestává ze 6 bitů (z toho jsou použity pouze 4 nejméně významné bity), udávají množství dat ve zprávě. Protože v jedné zprávě lze odeslat pouze 8 bajtů dat, pole DLC může nabývat hodnot v rozsahu od 000000 do 000111. Přenášená data jsou obsažena pouze v datovém poli. Nejvýznamnější bajt je přenášen jako první ( Nejvýznamnější bajt (MSB) ) z datových bytů.

Vypořádání se s chybou

V protokolu CAN implementoval pět úrovní detekce chyb. Na úrovni zprávy se provádí cyklická kontrola redundance ( Kontrola cyklické redundance (CRC) ), kontroly zpráv a povinné potvrzení kontrol ( Potvrdit (ACK) ). Bit kontroly hladiny se skládá z monitoru a výplně.

Chyby cyklické redundance jsou detekovány pomocí kódu CRC 15 bitů, vypočítaných vysílačem z obsahu zprávy. Každý příjemce, který zprávu obdrží, přepočítá kód CRC a porovná ji s předanou hodnotou. Nesoulad mezi těmito dvěma výpočty způsobí nastavení příznaku ( vlajka ) chyby. Zprávy ke kontrole, které nastaví příznak chyby, jsou, pokud přijímač detekuje neplatný bit v oddělovači CRC , oddělovač ACK , na konci zprávy EOF nebo ve 3bitovém prostoru oddělujícím zprávy. Nakonec každý přijímací uzel zapíše dominantní bit do oddělovací buňky ACK , kterou pak přečte uzel, který zprávu odeslal. A pokud není příjem zprávy potvrzeno přijetím zprávy (možná proto, že přijímací uzel přestal fungovat), pak se nastaví příznak chyby potvrzení ( ACK).

Na bitové úrovni jsme si již všimli, že každý přenesený bit je znovu přečten odesílatelem této zprávy při kontrole potvrzení o přijetí zprávy odeslané příjemcem. Pokud se monitorovaná hodnota liší od odeslané hodnoty, byla detekována chyba na bitové úrovni. Chyby na bitové úrovni jsou navíc detekovány pomocí „vložení“: Po pěti po sobě jdoucích identických bitech, které jsou přeneseny ve zprávě, následuje „vložení“, vysílač vloží do proudu přenášených bitů bit opačné polarity („ vložit" bity jsou vloženy do zprávy z pole SOF do CRC pole ). Příjemci automaticky kontrolují, zda zpráva neobsahuje „vložky“. Pokud některý z uzlů přijímací sítě detekuje v přijaté zprávě šest po sobě jdoucích identických bitů, pak je zaznamenána chyba (absence "vložky"). Kromě detekce chyb „vkládání“ zajišťuje, že v bitovém toku je dostatek nenulových koncovek ( nenávrat na nulu (NRZ) ), aby byla synchronizována.

Pokud vysílací nebo přijímací uzel detekuje chybu, okamžitě přeruší aktuální přijímanou nebo vysílanou zprávu. Chybová zpráva, nazývaná "příznak chyby", se skládá ze šesti dominantních bitů a oddělovače chybové zprávy z osmi recesivních bitů. Protože tento bitový řetězec porušuje pravidlo "vložení", všechny ostatní uzly také pošlou chybovou zprávu. Po kritickém počtu detekovaných chyb se uzel nakonec sám vypne. Spolehlivost, zejména ve výrobě a automobilové elektronice, kde se používá technologie CAN, vyžaduje, aby síť byla schopna oddělit náhodné chyby (v důsledku přepětí, šumu nebo jiných dočasných příčin) od trvalých, které způsobují selhání uzlů v důsledku závad v zařízení. . Proto uzly ukládají a sledují počet zjištěných chyb. Uzel může být v jednom ze tří režimů v závislosti na počtu opravených chyb:

Pokud je počet potvrzených chyb v každé vysílací nebo přijímací vyrovnávací paměti odpovídajícího uzlu větší než nula a menší než 128, uzel je považován za „aktivní při chybě“ (“ chyba aktivní ” ), což znamená, že ačkoli uzel zůstává plně funkční, byla zjištěna alespoň jedna chyba.

Pokud je počet zaznamenaných chyb mezi 128 a 255, pak uzel přejde do „pasivního s chybami“ ("chybově pasivní" ) režim. V „chybovém pasivním“ režimu bude uzel vysílat pomaleji a před dalším odesláním zprávy odešle 8 recesivních bitů, přičemž rozpozná, že sběrnice je volná.

Pokud je počet zaznamenaných chyb vyšší než 255, uzel přejde do režimu „offline“ (“ autobus vypnutý ” ) tím, že se sám vypne.

Chyba na příjmu přidá 1 k celkovému počtu nahlášených chyb, chyba při přenosu přidá k celkovému počtu chyb 8. Následné bezchybné zprávy postupně snižují počet chyb počítaných chyb o 1, za každou chybu- zpráva zdarma. Pokud se celkový počet hlášených chyb vrátí na nulu, uzel se vrátí do normálního provozu. Uzel v režimu dolů“ autobus vypnutý ” může přejít na“ chyba aktivní ” po 128 síťových položkách 11 po sobě jdoucích recesivních bitů, které byly monitorovány. Zpráva je považována za bezchybnou, pokud v ní vysílající uzel nenalezl chyby až do pole EOF . Poškozené zprávy jsou znovu odesílány, jakmile se sběrnice uvolní.

Vyžádání dat z konkrétního síťového uzlu (CAN Remote Frame)

Uzel, který potřebuje data z jiného síťového uzlu, může požádat o přenos takových dat odesláním příslušné žádosti o data ( vzdálený rám ). Například mikroprocesor centrálního zamykání na vašem voze potřebuje znát polohu voliče převodovky z ECU převodovky (zda je v parku). Struktura datového požadavku je podobná struktuře standardní zprávy, pouze bez datového pole ( datové pole ) a s recesivním bit RTR.

Pokud některý síťový uzel přijímá zprávy rychleji, než je dokáže zpracovat, bude vygenerován požadavek na poskytnutí další pauzy mezi přijatými daty ( Přetížení rámů ) poskytnout čas navíc mezi přijatými daty nebo požadavky na příjem zpráv ( vzdálený rám ). Podobně jako chybová zpráva, Přetížení rámu má dvě pole s bity: vlajka oddělovač přetížení sestávající ze šesti dominantních bitů a oddělovač přetížení sestávající z osmi recesivních bitů. Na rozdíl od chybových zpráv celkový počet Přetížení rámců není zachováno.

Prostor mezi zprávami se skládá ze tří recesivních bitů, stejně jako doba nečinnosti sběrnice mezi zprávami nebo požadavky na vzdálený přenos. Během časového limitu nesmí žádný uzel zahájit přenos (pokud je během časového limitu detekován dominantní bit, pak Přetížení rámu budou generovány). Doba nečinnosti sběrnice trvá, dokud uzel nemá co vysílat, a když přenos začne, pak výskyt dominantního bitu na sběrnici signalizuje zahájení přenosu zprávy.

UMĚT poskytuje stabilní, jednoduchý a flexibilní síťové řešení pro průmyslové, automobilové a mnoho dalších aplikací.Hlavní nevýhoda protokolu CAN- že zpoždění zprávy není jisté (vzhledem k existenci Chybové rámce, přetížené rámce a opakované přenosy) a zvýšení latence vede ke zvýšení síťového provozu. Obecně by spotřeba pneumatik neměla překročit 30 %. maximální výkon sběrnice a zajistit, aby zprávy s nízkou prioritou nezaznamenaly nepřijatelné zpoždění. Použití sběrnice je definováno jako dělení dvou veličin -celkový počet bitů použitých pro přenos děleno celkový maximální dostupný počet bitů pro přenosa počítá se takto:

Krok 1 – Je vybrána časová jednotka ≥ nejpomalejší zaznamenaná periodická zpráva v síti (obvykle 1 sekunda).

Krok 2 – Jsou určeny všechny periodické zprávy.

Krok 3 – Ke každé z těchto zpráv přibližně stejné velikosti se přidá 47 režijních bitů (velikost režijních datových polí je SOF + Arbitration + RTR + Control + CRC + Acknowledgement + EOF +

Mezirámcový prostor = 1 + 11 + 1 + 6 + 16 + 2 + 7 + 3 = 47 bitů).

Krok 4 – Vypočítejte počet bitů použitých ve zprávách vynásobením velikosti zprávy v bitech počtem přenosů provedených za jednotku času.

Krok 5 - Součet všech bitů použitých v přenášených zprávách k odhadu celkového objemu síťového provozu. Vynásobte tuto hodnotu bezpečnostním faktorem 1,1, abyste získali předpověď nejhoršího případu síťového provozu.

Krok 6 - Nakonec vydělte celkový počet bitů použitých pro přenos celkovým maximálním dostupným počtem bitů (například 125 kbps nebo 500 kbps krát jednotka času), abyste získali odhadované procento využití sběrnice,- rýže. 6

Časově spouštěné protokoly

Pro řízení sítě v reálném čase by bylo žádoucí implementovat komunikační protokol, který zajistí, že zprávy budou načasovány do extrémů bez ohledu na zatížení sběrnice. Příklad takového protokolu, který řídí časovou úroveň komunikace Data CAN je „časově spouštěná CAN“ nebo TTCAN (ISO 11898-4). TTCAN zprávy mají dva speciální typy nazývané „časová okna“ (časové okno ): privilegovaná časová okna ( exkluzivní časová okna ), a časová okna rozhodčího řízení ( arbitráž časových oken). Exkluzivní časová okna připojený k speciální zprávy které jsou pravidelně přenášeny. Tím pádem, Exkluzivní časová okna nesoutěžit o autobusový přístup.Časová okna rozhodčího řízení se používají pro zprávy, které nemají přísné časové limity.

Časová okna rozhodčího řízení jako normální zprávy UMĚT , soutěžit o autobusový přístup na základě priority prostřednictvím arbitráže.Časově spouštěné CAN protokol, vyžaduje "hlavní uzel" ( hlavní uzel ), který pravidelně vysílá síťový časový signál (nazývaný globální čas ( globální čas )) ve zvláštní informační zprávě. Pro zvýšení odolnosti proti chybám by síť měla mít několik potenciálních hlavních uzlů. Pokud je hlavní uzel mimo provoz (nedetekována žádná speciální informační zpráva), další potenciální hlavní uzly soutěží o status „hlavního uzlu“ prostřednictvím arbitráže a uzel s nejvyšší prioritou se stává novým „hlavním uzlem“. Poté nový hlavní uzel začne vysílat speciální informační zprávy - globální čas. Časově spouštěné CAN protokol nepřenáší poškozené zprávy ani nezpůsobuje chybové rámce.

Pro protokol TTCAN existuje konkurenční protokol FlexRay , vyvinuté konsorciem výrobců a dodavatelů automobilů. Komunikační zpráva (rámec) FlexRay sestává z periodicky iniciovaných „statických“ a „dynamických“ částí. Statický segment je tvořen stejně dlouhými časovými sloty odpovídajícími uzlům připojeným k síti. Každý uzel vysílá své zprávy synchronně ve svém vyhrazeném slotu. Statický segment také odesílá „synchronizační“ rámec, který poskytuje globální proměnnou (časová základna ) pro síť. Na rozdíl od UMĚT , pro autobus není arbitráž. Dynamický fragment je v podstatě mechanismus „dotazování“, kde každý uzel dostane příležitost umístit spuštěnou událost nebo asynchronní zprávu na sběrnici v pořadí priority pomocí synchronizačního mechanismu „mini-slotting“. Pro zlepšení odolnosti proti chybám používají síťové uzly protokol FlexRay , lze připojit ke dvěma sběrnicím nebo kanálům současně.

No, v zásadě všechny základní informace o protokolu UMĚT a teď něco málo o jak vypadá CAN pneumatika na příkladu aut vyrobených v Japonsku. Okamžitě chci poznamenat, že bez řádného diagnostického zařízení není možné diagnostikovat a opravit poruchy. UMĚT pneumatiky jsou k dispozici ve velmi omezeném rozsahu. Vše spočívá v kontrole fyzické integrity vodičů, kontrole stavu konektorů, kontrole odporu kabeláže a koncový odpor , zkontrolujte správnou úroveň napětí CAN low a CAN high linky. Využití dealerského zařízení v diagnostice také jen usnadní ověření a zúží okruh řešení problémů, s velmi velkou neochotou umožňují automobilky kontakt s software, její duševní vlastnictví. V případě problémů na softwarové úrovni je možné pouze přeprogramování nebo výměna odpovídajícího počítače.

Příklad CAN pneumatiky Nissan 2007 - Rýže. 7

CAN (Controller Area Network – „oblast pokrytá sítí kontrolérů“) je soubor standardů pro budování distribuovaných průmyslových sítí, který využívá sériový přenos dat v reálném čase s velmi vysokou mírou spolehlivosti a bezpečnosti. Protokol je pro CAN ústřední. odkazová vrstva OSI modely. CAN byl původně vyvinut pro automobilový průmysl, ale nyní se rychle zavádí do oblasti průmyslové automatizace. Je to dobře promyšlený, moderní a slibný síťový protokol. Vývoj CAN inicioval Bosch v roce 1983, první čipy řadičů CAN byly vydány společnostmi Intel a Philips v roce 1987, v současnosti CAN řadiče a transceivery vyrábí mnoho společností, včetně Analog Devices, Inc., Atmel Corp. Cast, Dallas Semiconductor, Freescale, Infineon, Inicore Inc., Intel, Linear Technology, Maxim Integrated Products, Melexis, Microchip, National Semiconductor, NXP, OKI, Renesas Technology Corp., STMicroelectronics, Yamar Electronics, Texas Instruments.

V Rusku se v posledních letech výrazně zvýšil zájem o CAN, nicméně v Rusku je velmi málo řídicích zařízení pro CAN, desítky nebo stovkykrát méně než pro Modbus nebo Profibus. Mezi protokoly aplikační vrstvy pro práci s CAN jsou v Rusku nejrozšířenější CANopen a DeviceNet.

CAN je v současné době podporováno 11 normami ISO, včetně [ISO - Diagnostika].

CAN pokrývá dvě vrstvy style="color:red"> modelu OSI: fyzickou a kanálovou (tabulka 2.7). Standard neposkytuje žádný protokol pro aplikační vrstvu (7.) vrstvu modelu OSI. Proto pro jeho implementaci různé společnosti vyvinuly několik takových protokolů: CANopen(organizace CiA), SDS(Honeywell Micro Switch Division), CAN království(od Kvasera), DeviceNet(Allen-Bradley, který se stal evropským standardem v roce 2002) a řada dalších [Gribanov - Treťjakov].

CAN se vyznačuje následujícími hlavními vlastnostmi:

• ke každému zpráva(ne zařízení) nastavit jeho prioritu;
• zaručená pauza mezi dvěma akty směny;
• flexibilita konfigurace a schopnost upgradovat systém;
• vysílání příjmu zpráv s časovou synchronizací;
• konzistence dat na úrovni celého systému;
• přípustnost několika hlavních zařízení v síti („multi-master síť“);
• schopnost detekovat chyby a signalizovat jejich přítomnost;
• automatické opakování přenosu zpráv doručených s chybou, jakmile se síť uvolní;
• automatická diskriminace poruch a poruch s možností automatického vypnutí poruchových modulů.

Mezi nevýhody patří relativně vysoké náklady na zařízení CAN, absence protokolu jediné aplikační vrstvy a také přílišná složitost a zmatenost protokolů spojové a aplikační vrstvy stanovených ve standardech organizace. CAN v automatizaci(CIA).

2.6.1. Fyzická vrstva

Kde je doba trvání náběžné hrany vysílače. Základní požadavky na přenosovou linku a její charakteristiky se blíží RS-485, nicméně vysílače CAN mají režim ovládání okrajů impulsy. Řízení se provádí nabíjením kapacit hradel výstupních tranzistorů z proudových zdrojů, přičemž hodnota proudu se nastavuje externím rezistorem. Prodloužení doby náběhu snižuje požadavky na přizpůsobení vedení o nízké frekvence, prodlužte délku odboček a snižte vyzařování elektromagnetického rušení.

Zemnící svorky všech vysílačů v síti musí být propojeny (pokud nejsou rozhraní galvanicky oddělena). V tomto případě by rozdíl potenciálů mezi zemními svorkami neměl překročit 2 V. Galvanické oddělení se doporučuje pro délky vedení větší než 200 m, ale není povinným požadavkem normy.

Pro elektrické připojení zařízení s rozhraním CAN poskytuje norma dvě možnosti. První možností je použití T-rozdělovačů, které se skládají ze tří 9pinových D-sub konektorů umístěných v jednom pouzdře, jejichž stejnojmenné kontakty jsou vzájemně propojeny. Rozbočovače mají jeden konektor s kolíky a dva - se zásuvkami.

Druhá možnost vyžaduje dva konektory v každém zařízení CAN. Pro připojení zařízení k síti je kabel odříznut a na jeho koncích jsou instalovány protikusy. Zařízení je doslova zahrnuto do přerušení přenosového vedení. Tento přístup umožňuje zvýšit počet zařízení a změnit topologii sítě přidáním nových zařízení a kabelů s konektory na koncích do kabelové mezery. Jeden z konektorů musí být s kolíky, druhý - se zásuvkami. Připojení zařízení na sběrnici bez konektorů není povoleno. Zakončovací odpor musí být umístěn uvnitř konektoru, který se připojuje ke konci kabelu. Pro připojení modulů ke sběrnici CAN je nutné použít 9pinový konektor D-Sub. Na modulu je instalován konektor se zásuvkami a na propojovacím kabelu s kolíky. Rozložení konektorů je uvedeno v tabulce. 2.8.

Použití konektorů s kolíky nebo zásuvkami je určeno následujícím pravidlem: při výměně modulů za provozu by napájení mělo zůstat pouze na konektorech se zásuvkami; tím se zabrání náhodným zkratům.

Všimněte si, že standard CANopen založený na CAN má mnohem širší škálu možností konektorů, včetně plochého kabelu, RJ-10, RJ45, zásuvné šroubovací svorky a asi deseti dalších speciálních konstrukcí [Cabling]. Jiné konektory jsou povoleny.