CAN-шина – как работает электроника в современных автомобилях?

Бортовые системы электроники в современных легковых и грузовых автомобилях обладают огромным количеством дополнительных устройств и исполнительных механизмов. Для того, чтобы обмен информацией между всеми устройствами был максимально эффективен, в автомобиле должна быть надежная коммуникационная сеть. В начале 80-ых годов 20 века компания Bosch и разработчик Intel предложили новый сетевой интерфейс – Controller Area Network, который в народе называется Can-шина.

1 О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина

Кан-шина в автомобиле предназначена для обеспечения подключения любых электронных устройств, которые способны передавать и получать определенную информацию. Таким образом, данные о техническом состоянии систем и управляющие сигналы проходят по витой паре в цифровом формате. Такая схема позволила снизить негативное влияние внешних электромагнитных полей и существенно увеличить скорость передачи данных по протоколу (правила, по которым блоки управления различными системами способны обмениваться информацией).

Кроме того, диагностика ЭБУ различных систем автомобиля своими руками стала проще. За счет применения подобной системы в составе бортовой сети автомобиля высвободилось определенное количество проводников, которые способны обеспечивать связь по различным протоколам, например, между блоком управления двигателем и диагностическим оборудованием, системой сигнализации. Именно наличие Кан-шины в автомобиле позволяет владельцу своими руками выявлять неисправности контроллеров и ошибки с помощью специального диагностического оборудования.

Похожие статьи

CAN-шина – это специальная сеть, с помощью которой осуществляется передача и обмен данными между различными узлами управления. Каждый из узлов состоит из микропроцессора (CPU) и CAN-контроллера, с помощью которого реализуется исполняемый протокол и обеспечивается взаимодействие с сетью автомобиля. Шина Кан имеет минимум две пары проводов – CAN_L и CAN_H, по которым и передаются сигналы посредством трансиверов – приемо-передатчиков, способных усиливать сигнал от управляющих устройств сети. Кроме того, трансиверы выполняют и такие функции как:

• регулировка скорости передачи данных посредством усиления или уменьшения подачи тока;
• ограничение тока для предотвращения повреждения датчика или замыкания линий передачи;
• тепловая защита.

На сегодняшний день признаны два вида трансиверов – High Speed и Fault Tolerant. Первый тип наиболее распространен и соответствует стандарту (ISO 11898-2), он позволяет передавать данные со скоростью до 1МБ в секунду. Второй тип приемопередатчиков позволяет создать энергосберегающую сеть, со скоростью передачи до 120 Кб/сек, при этом подобные передатчики не имеют чувствительности к каким-либо повреждениям на самой шине.

2 Особенности работы сети

Следует понимать, что данные по CAN-сети передаются в виде кадров. Наиболее важные из них – это поле идентификатора (Identifire) и система данных (Data). Наиболее часто используемый тип сообщения по Кан-шине – Data Frame. Данный тип передачи данных состоит из так называемого арбитражного поля и определяет приоритетную передачу данных в том случае, если сразу несколько узлов системы передают данные на CAN-шину.

Каждое из подключенных к шине устройств управления имеет свое входное сопротивление, а общая нагрузка рассчитывается из суммы всех подключенных к шине исполняемых блоков. В среднем, входное сопротивление систем управления двигателем, которые подключаются на CAN-шину, составляет 68-70 Ом, а сопротивление информационно-командной системы может составлять до 3-4 ОМ.

3 Кан-интерфейс и диагностика системы

Системы управления CAN имеют не только различное нагрузочное сопротивление, но и разную скорость передачи сообщений. Этот факт усложняет обработку однотипных сообщений внутри бортовой сети. Для упрощения диагностики на современных автомобилях используется межсетевой интерфейс (преобразователь сопротивления), который либо выполнен в качестве отдельного управляющего блока, либо встроен в ЭБУ двигателя автомобиля.

Подобный преобразователь также предназначен для ввода или вывода определенной диагностической информации по проводу «К»-линия, который подключается во время диагностики или изменения параметров работы сети либо в диагностический разъем либо непосредственно к преобразователю.

Важно отметить, что определенных стандартов для разъемов сети Can на сегодняшний день не существует. Поэтому каждый из протоколов определяет свой тип разъемов на CAN-шине, в зависимости от нагрузки и других параметров.

Таким образом, при проведении диагностических работ своими руками используется унифицированный разъем типа OBD1 или OBD2, который можно встретить на большинстве современных иномарок и отечественных автомобилей. Однако, некоторые модели автомобилей, например Volkswagen Golf 5V, Audi S4, не имеют межсетевого интерфейса. Кроме того, схема блоков управления и CAN-шины индивидуальна для каждой марки и модели авто. Для того, чтобы провести диагностику CAN-системы своими руками, используется специальная аппаратура, которая состоит из осциллографа, анализатора CAN и цифрового мультиметра.

Работы по выявлению неисправностей начинаются со снятия напряжения сети (снятие минусовой клеммы АКБ). Далее определяется изменение сопротивления между проводами шины. Самыми распространенными видами неисправности Кан-шины в автомобиле является замыкание или обрыв линии, выход из строя резисторов нагрузки и снижение уровня передачи сообщений между элементами сети. В некоторых случаях без применения анализатора Can выявить неисправность не получается.

Как работает КАН шина в автосигнализации, где она находится и как ее подключить?

CAN шина является одним из устройств, обеспечивающих возможность более упрощенной установки противоугонной системы в автомобиле. Зная особенности монтажа КАН модуля, произвести его можно самостоятельно.

Что такое CAN шина и принцип работы

Автомобильный электронный КАН модуль представляет собой сеть контроллеров, предназначенных для объединения всех управляющих блоков машины в одну сеть. Основная особенность заключается в том, что объединение элементов происходит с использованием одного проводника. Сам цифровой интерфейс на авто включает в себя пару кабелей, именуемых CAN. Информация, которая поступает по каналам от одного блока к другому, передается в зашифрованном виде.

Где находится устройство

Место установки CAN шины зависит от конкретной модели автомобиля, этот момент надо уточнять в сервисном руководстве к машине. Он может располагаться в моторном отсеке или в салоне, под панелью приборов. Подробно на фото показаны примеры расположения КАН интерфейсов.

Функции

Функции, выполняющиеся интерфейсом КАН:

• возможность подключать к электросети транспортного средства и настраивать любые устройства, в том числе автосигнализации;
• более упрощенный алгоритм подключения и работы дополнительного оборудования и систем, установленных в автомобиле;
• возможность одновременной передачи и получения цифровой информации и ее анализа от различных источников;
• снижение величины воздействия внешних помех на работу основных и дополнительных систем;
• более быстрое подключение функции автозапуска противоугонной системы;
• ускорение процесса передачи данных к конкретным устройствам и механизмам машины.

Режимы

Цифровая система может функционировать в нескольких режимах:

1. Автономный или фоновый. При его активации все системы выключены, но на КАН интерфейс подается питание. Значение напряжения достаточно низкое, поэтому такой режим работы не позволит разрядить АКБ.
2. Режим пуска. Он работает, когда водитель устанавливает ключ в замок и прокручивает его в положение зажигания либо кликает по кнопке Старт/Стоп. Производится включение функции стабилизации питания. Напряжение начинает поступать на датчики и регуляторы.
3. Активный режим функционирования. При его включении обмен информации начинает происходить между всеми датчиками и регуляторами. Когда активирован активный режим, значение потребления энергии может возрасти до 85 мА.
4. Режим отключения либо засыпания. При остановке мотора все датчики и системы, подключенные к интерфейсу КАН, перестают работать. Производится их отключение от электросети машины.

Характеристики

Отдельно следует сказать об основных характеристиках скорости работы интерфейса:

• общая величина скорости передачи данных с информацией составляет 1 мб/с;
• при отправке информации между микропроцессорными устройствами этот показатель составит 500 кб/с;
• скорость получения данных к автомобильной системе «Комфорт» составляет 100 кб/с.

Разновидности и устройство

По устройству КАН шина представляет собой разъем, к которому могут подключаться блоки:

• сигналки (с функцией автоматического запуска либо без нее);
• управления силовым агрегатом;
• работой антиблокировочной системы;
• подушек безопасности;
• управления автоматической трансмиссией;
• панели приборов и т. д.

По типу использующихся идентификаторов КАН модули разделяются на два класса:

1. CAN2, 0A. Это маркировка интерфейсов, поддерживающих одиннадцатибитный формат обмена информацией. Данный класс устройств не позволяет определить ошибки на сигналы от 29-битных модулей.
2. CAN2, 0B. Таким образом маркируются устройства, работающие в одиннадцатибитном формате. Но их основная особенность заключается в возможности передачи информации об ошибке на микропроцессорный модуль при выявлении 29-битного идентификатора.

По разновидностям цифровые интерфейсы делятся на несколько категорий:

1. Для мотора машины. При подключении интерфейса обеспечивается быстрая связь по каналу передачи информации. Назначение устройства состоит в синхронизации работы микропроцессорного блока к другим системам. К примеру, мотору и трансмиссии.
2. Системы Комфорт. Предназначение данного типа устройств состоит в соединении всех систем, которые относятся к этой категории.
3. Информационно-командные шины. Скорость передачи особо не отличается. Предназначение интерфейса состоит в обеспечении связи между системами, предназначенными для обслуживания. Например, между микропроцессорным модулем и навигационным устройством или мобильным гаджетом.

Подробно о способах передачи информации между устройствами по КАН модулю сказано в ролике канала «Электротехника и электроника для программистов».

Преимущества сигнализации с CAN шиной

Достоинства, характерные для КАН интерфейсов:

1. Легкость монтажа дополнительного оборудования, к примеру, противоугонного комплекса на авто. Благодаря КАН шине автовладельцу надо просто соединить несколько разъемов, а не подключать провода к каждой отдельной системе.
2. Быстродействие интерфейса. Устройство позволяет обеспечить оперативный обмен данными между узлами и блоками.
3. Высокая устойчивость по отношению к воздействию внешних помех.
4. Все интерфейсы характеризуются многоуровневой системой мониторинга и контроля. Ее наличие позволяет обеспечить защиту от возникновения ошибок, которые появляются в ходе приема и передачи информации.
5. Во время работы КАН интерфейс автоматически раскидывает скорость по различным каналам. Благодаря этому обеспечивается эффективная работа основных узлов и систем, подключенных к нему.
6. Повышенная безопасность системы. При необходимости интерфейс сможет заблокировать незаконный доступ, который попытаются получить злоумышленники к противоугонному комплексу авто.
7. Большой выбор КАН модулей. Потребитель может подобрать устройство для любой модели транспортного средства, даже для Запорожца.

Подробно о преимуществах использования CAN модулей можно узнать из ролика, снятого каналом DIYorDIE.

Недостатки сигнализации с CAN шиной

Минусы, характерные для этих устройств:

1. Наличие ограничений в плане объема передающейся информации. Современные транспортные средства оснащены множеством электронных приборов и устройств. В результате роста их числа увеличивается нагрузка канала, по которому передаются данные. Это приводит к росту времени отклика.
2. Большинство информации, которая передается через интерфейс, имеет определенное назначение. На полезные данные в шине отводится только небольшая часть перенаправляющегося трафика.
3. Возможны проблемы в плане отсутствия стандартизации. Это обусловлено использованием протокола высшего уровня.

Как установить и подключить сигнализацию к CAN шине?

Наличие данного интерфейса позволяет соединить противоугонный комплекс с «мозгами» автомобиля более быстро. Выполнить эту задачу можно своими руками.

Подготовительные работы

При подготовке надо точно узнать, где находится микропроцессорный модуль управления охранной системой. Если процедура ее монтажа выполнялась в гаражных условиях, то поиск будет несложным. В случае когда установка производилась специалистами, надо уточнить месторасположения устройства.

Пошаговая инструкция

Процесс подключения охранного комплекса к КАН интерфейсу выполняется так:

1. Автосигнализация должна быть установлена на машине и соединена со всеми системами и компонентами авто.
2. Надо найти толстый провод с оранжевой окантовкой. Этот проводник соединяется с цифровым интерфейсом.
3. Модуль охранного комплекса подключается к указанному контакту. Для этого используется разъем.
4. Выполняется установка микропроцессорного блока сигналки в надежном и сухом месте. Устройство закрепляется. Необходимо заизолировать места соединений всех проводников, а также сами кабели, чтобы предотвратить их перетирание и повреждение изоляции. После подключения производится проверка.
5. На последнем этапе необходимо произвести настройку всех каналов, чтобы охранный комплекс функционировал без перебоев. Процедура регулировки параметров выполняется с помощью сервисного руководства, которое входит в комплектацию сигналки.

Пользователь sigmax69 в ролике показал, как выполняется процедура подключения противоугонного комплекса с помощью КАН модуля на примере автомобиля Хендай Солярис.

Неисправности CAN шины

О неполадках в работе КАН интерфейса могут сообщить следующие признаки:

• на контрольном щитке одновременно появились несколько световых индикаторов, указывающих на неисправности;
• на приборке нет информации о температуре хладагента, уровне горючего в баке и т. д.;
• появился индикатор Чек Энджин.

Как проверить?

Процедуру диагностики работы CAN шины рекомендуется выполнять с помощью анализатора, это наиболее быстрый и точный метод проверки.

При его отсутствии можно воспользоваться мультиметром:

1. Сначала необходимо найти провода витой пары интерфейса. Обычно они оснащаются черной либо серо-оранжевой изоляцией. Первый вариант — высокий уровень, второй — низкий.
2. С использованием тестера выполняется диагностика напряжения на контактах, зажигание при этом должно быть активировано. Диагностика должна показать величину напряжения в диапазоне от 0 до 11 вольт, как правило, это 4,5 В.
3. Затем зажигание в автомобиле отключается, от АКБ отсоединяется клеммный зажим с минусовым контактом.
4. Производится замер величины сопротивления между кабелями. Если этот параметр стремится к нулю, это говорит о наличии короткого замыкания в интерфейсе. В случае когда величина напряжения движется к бесконечности, это свидетельствует об обрыве. Тогда выполняется поиск дефекта.
5. Замыкание в интерфейсе может происходить в результате выхода из строя одного из управляющих модулей. Тогда необходимо по очереди отключить каждое устройство и повторно произвести замер сопротивления.

Как устранить?

Если CAN шина повреждена, необходимо найти вышедшие из строя контакты и отремонтировать их. Процедура восстановления работоспособности выполняется посредством перепайки. Поврежденные провода также подлежат замене, как и проводники, на которых стерлась изоляция.

Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»

Канал KV Avtoservice подробно рассказал о процедуре выполнения компьютерной проверки машины с использованием КАН интерфейса.

https://tuningkod.ru/chip-tuning/blok-upravleniya-dvigatelem/can-shina-avtomobilja-svoimi-rukami.html
https://autocentrum.ru/articles/sistema-bezopasnosti/18855-chto-takoe-can-shina-v-signalizacii-avtomobilya-i-princip-raboty-ustanovka-i-podklyuchenie-svoimi-rukami-foto-i-video-kak-sdelat-analizator.html