Area Network Controller ( CAN шина ) Является на настоящий момент принятой системой согласования между собой всевозможных блоков, узлов автомобиля с возможностью передачи данных от одного узла к другому, даже без главного компьютера, так называемого ЭБУ. Все это сделано не для того, чтобы заморочить голову пользователю или сервисмену, это уже по пути, а прежде всего из-за удобства определения рода работы узла или сигнала от него. Также переход на CAN шину был связан с тем, что сегодня микроконтроллеры стали дешевле куска меди, то есть обычной связки - косы проводов. И дабы сэкономить и на этом, были внедрены CAN шины, заменяющие нам нервную систему машины состоящей из десятка проводов на пару проводов.
История появления CAN шины
Разработка CAN-шины началась в 1983 году в компании Robert Bosch GmbH . Протокол был официально опубликован в 1986 году на конференции Ассоциации автомобильных инженеров (SAE) в Детройте , штат Мичиган . Первые чипы CAN-контроллеров, выпускаемые Intel и Philips , вышли на рынок в 1987 году. Выпущенный в 1991 году Mercedes-Benz W140 был первым серийным автомобилем с системой мультиплексирования на базе CAN.
Bosch опубликовала несколько версий спецификации CAN, и последняя от этой компании - CAN 2.0, вышла в 1991 году.
В 1993 году Международная организация по стандартизации (ISO) выпустила стандарт CAN стандарта ISO 11898, который позднее был реорганизован на две части; ISO 11898-1, который охватывает уровень канала передачи данных , и ISO 11898-2, который охватывает физический уровень CAN для высокоскоростной CAN. ISO 11898-3 был выпущен позднее и охватывает физический уровень CAN для низкоскоростной отказоустойчивой CAN. Стандарты физического уровня ISO 11898-2 и ISO 11898-3 не являются частью спецификации Bosch CAN 2.0.
Однако Bosch все еще не отступил от стандарта CAN. В 2012 году Bosch выпустила CAN FD 1.0 или CAN с гибкой скоростью передачи данных. Эта спецификация использует другой формат, который позволяет различную длину данных, а также, при необходимости, переключиться на более быструю скорость передач. CAN FD совместим с существующими сетями CAN 2.0, поэтому новые устройства CAN FD могут сосуществовать в одной сети с существующими CAN-устройствами.
CAN-шина является одним из пяти протоколов, используемых в стандарте диагностики автомобиля бортовой диагностики (OBD)-II. Стандарт OBD-II был обязательным для всех легковых и легких грузовиков, продаваемых в Соединенных Штатах с 1996 года. Стандарт EOBD был обязательным для всех автомобилей, проданных в Европейском союзе с 2001 года, и всех дизельных транспортных средств с 2004 года.
Применение CAN шины а автомобиле
Современный автомобиль оснащается большим количеством электронных блоков управления. Самым сложным и значимым ECU (ЭБУ) является блок управления двигателем . Другие блоки используются для работы трансмиссии, подушек безопасности, антиблокировочная система тормозов (ABS) , круиз-контроль, электроусилитель руля, аудиосистема, стеклоподъемники, двери, регулировка зеркал, батареи и системы подзарядки для гибридных / электрических автомобилей и многое другое. Некоторые из этих блоков образуют независимые подсистемы, даже без обращения в ЭБУ двигателя. Всей это «нервной системе» CAN требуется управлять приводами или отправлять и получать данные от датчиков. Одним из ключевых преимуществ является то, что взаимосвязь между различными системами позволяет обеспечить обширный объем различных функций. Все это направлено на безопасность, экономию и удобство, так как используя программное система получается значительна более гибкой, нежели это было бы реализовано на непосредственном традиционном физическом соединении, через косу проводов.
Можно привести несколько примеров:
- Система старт-стоп двигателя определяет усилие на рулевом колесе, скорость и т.д., при этом глушит двигатель при остановке в пробке или на перекрестке.
- Тормоза с электронными приводами отключаются только после того, как были застегнуты ремни безопасности,
- В случае езды задом включаются датчики парковки, могут изменять угол зеркала заднего вида настроенные на определенное положение, может включаться задний дворник, если идет дождь.
- Некоторые модели Ауди и БМВ оснащены чуть заметным притормаживанием во время дождя или повышенной влажности, дабы колодки и диски всегда были сухие, эффективность тормозов была «на высоте».
При этом не надо путать CAN (шиной LIN) она была введена в дополнение к CAN для периферийных систем, таких как кондиционирование воздуха и информационно-развлекательная система, где скорость передачи данных и столь критична.
Продолжим о стандартах шины…
Сама по себе шина из двух проводов представляет витую пару с номинальным импедансом 120 Ом. Существуют следующие принятые стандарты.
ISO 11898-2
Высокоскоростной CAN с передачей данных (512 кбит/с), использует шину, с резисторами по 120 Ом на каждом конце.
Передача логических значений 0 и 1 по такой CAN происходит так. Если есть 5 В между CAN H и CAN L, то это (0) и если нет сигнала то (1). Доминирующее дифференциальное напряжение составляет номинальное напряжение 2-2,5 В. А вот резисторы 120 Ом обрамляющие связку систем пассивно возвращает два провода к номинальному дифференциальному напряжению 0 В. Доминирующее синфазное напряжение должно быть в пределах от 1,5 до 3,5 В от общего, а рецессивное синфазное напряжение должно быть в пределах +/- 12 обычных.
ISO 11898-3
Это так называемый низкоскоростная шина с передачей данных (128 Кбит/с) или отказоустойчивым CAN, использует линейную шину, по принципу подключение звездой или даже несколько таких «звездных шин», соединенных между собой одной линейной шиной. Общее сопротивление на выходе должно составлять около 100 Ом не менее.
Низкоскоростная / отказоустойчивая CAN-сигнализация работает по принципу диаграммы ниже. Конечные резисторы пассивно возвращают низкочастотный провод CAN в RTH, где RTH составляет минимум 4,7 В (Vcc - 0,3 В, где Vcc имеет номинальное напряжение 5 В) и высоковольтный провод CAN к RTL, где RTL составляет максимум 0,3 В. Оба провода должны иметь возможность работать от -27 до 40 В без повреждений.
Собственно это лишь самые азы по CAN шине, что интересно было бы знать любителю. Еще стоит заметить, что до сих пор не смотря на то, что технология во многом поменялось, по сравнению с первоначальным протоколом, Bosch, однако производители CAN-совместимых микропроцессоров платят лицензионные сборы компании Bosch за использование товарного знака CAN и любых новых патентов, связанных с CAN FD.