CAN шина в автомобиле: что это такое, принцип работы, как подключить по ней сигнализацию и сделать анализатор своими руками (фото и видео)

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

Схема can шины Что такое CAN-шина в автомобиле Что такое автомобильная CAN-shina и для чего она нужна?

CAN – стандарт обмена информации промышленной автоматики, призванный объединить в единое сообщество все многообразие электронного оборудования.

Протокол разработан на основе стандартов ISO передачи данных.

В середине 80-х годов прошлого столетия компании Intel и Robert Bosch GmbH разработали цифровое устройство для обмена данных, которое стало стандартом автомобильной

Подобно тому, как собираются в единую сеть несколько компьютеров, CAN собирает в цепь все электронные блоки автомобиля. Это делает управление более надежным, быстрым и эффективным. Кроме того, через кабель CAN происходит обмен данными между ЭБУ и сторонними электроприборами, что делает диагностику автомобиля максимально точной и быстрой.

  • 1 Особенности устройства CAN-шины
  • 2 Передача данных по Кан-шине
  • 3 Обзор возможностей протокола CAN
  • 4 Скорость передачи данных CAN-шины
  • 5 Протоколы высокого уровня
  • 6 Достоинства и недостатки протокола CAN

Что такое CAN шина в машине

Тем автомобилистам, которые хотят узнать, что это такое, не стоит обращаться к каталогам зимней или летней резины. Рекомендуем углубить свои знания в электронике.

CAN шина автомобиля – это часть электронной системы автомобиля, предназначенная для быстрого мониторинга технического состояния транспортного средства в целом и отдельных его элементов и систем.

В машину CAN-шина монтируется для объединения датчиков и процессоров в единую информационную сеть, помогающую синхронизации команд и обработке информации. Благодаря ей происходит сбор данных и мгновенный обмен ими. За счет параллельного подключения обеспечивается возможность корректировки отправляемых сигналов для систем или узлов через датчики на лету.

CAN является аббревиатурой и расшифровывается как Controller Area Network, что может переводиться как «сеть из контроллеров». Фактически шина занимается приемом информации от расположенных вокруг устройств и отправкой данных на такие устройства. Разработка и первые внедрения стандарта проводились еще более трех десятилетий назад.

Топология и формы сигналов CAN-шины Протокол управления автомобилем при помощи CAN шины KWP 2000

Программная настройка «от и до»

Настраивать сам модуль можно, не подключая его к «внешней» сигнализации никак. Он будет работать исправно. Помните, что одна из кнопок в машине является сервисной. Подробности есть в документации can_osob. В крайнем случае, можно подключить дополнительную кнопку (вход 9). Дальнейшие действия рассмотрены в следующей главе.

Что менять, а что – нет

Если есть опыт в подключении и настройке любой сигнализации, пусть даже квартирной, то проблем в ходе программирования модуля не будет тоже: все опции здесь собраны в двух таблицах, а число значений как правило равно двум. Обе таблицы приведены на рисунке ниже:

Скриншот руководства по настройке модуля

Все опции, задаваемые программно

Опция 1 – это номер подгруппы автомобиля. Задавать значение нужно, если оно не было распознано на подготовительном этапе. Функцию 2, так же как последующие девять функций, нет смысла настраивать – по умолчанию все задано оптимально. Расшифровка значений для функции 2 приводится дальше.

Предустановленные варианты настроек CAN F5

Три варианта предустановленных настроек

«Схема 2», то есть «заводской вариант», подходит для подключения к любой стандартной автосигнализации. Поэтому, конфигурирование опций 3-10 здесь рассматриваться не будет – используйте готовые варианты.

Блокировку изменений (опция 11) вначале лучше не задействовать. Поговорим только о том, что такое импульсное и статусное управление. В действительности есть две сигнализации: штатная и работающая совместно с модулем. Управление будет вести вторая сигнализация, то есть та, которую устанавливают. Она переводит модуль в один из двух режимов: охрана, снято с охраны. При этом штатной автосигнализации по CAN-шине будет подаваться команда: включить или отключить охрану, закрыть или отпереть замки. Чтобы использовать только вторую группу команд (с замками), присвойте опции 16 значение 2.

Рассмотрим, как работает импульсное управление. На вход 17 нужно подать короткий импульс, и тогда режим охраны выключится. Чтобы включить его, импульс подают на 18-й контакт. А вот статусное управление выглядит по-другому: к 18-й клемме подключают один шнур, идущий от монтируемой сигнализации. Когда на шнуре есть потенциал «массы», охрана включена. И наоборот. Видите, как все просто.

Подключение сигналки без CAN к ЦЗ

Реализация импульсного управления, схема

В конструкции любой автосигнализации есть выход на блокирующее реле. Его, как можно понять, и надо подключать к 18-й клемме. В настройках самой сигнализации обязательно задают, что управляет она реле с нормально замкнутыми контактами. Иначе система работает некорректно.

Как получить доступ к таблицам

Убедитесь в том, что перед выполнением настройки на клемме 10 присутствует напряжение питания. Зажигание должно быть выключено. Еще уделите внимание тому, как выполнено подключение к «массе». Для надежной работы совместно с CAN-шиной это будет важно. Лучше использовать штатную шпильку, к которой подключается «приборка».

Процедура настройки выглядит тривиально:

  1. Включите зажигание;
  2. Не позднее, чем через 10 секунд после шага 1 сервисную кнопку нажимают 10 раз – так получают доступ к первой таблице;
  3. Для доступа к таблице 2 кнопку нажимают не 10, а 12 раз;
  4. Модуль должен издать три либо четыре сигнала, что соответствует таблице 1 или таблице 2;
  5. Номер опции выбирают нажатиями на кнопку, затем следуют сигналы, число которых равно выбираемому номеру;
  6. Чтобы изменить значение опции, нажимают на педаль тормоза, а на кнопку затем нажимают требуемое число раз (см. ниже);
  7. Педаль тормоза отпускают, дожидаются выхода из режима настроек, но можно снова перейти к пункту 4.

Число нажатий, выполняемых на шаге 6, вычисляется так: если задано значение 1, а нужно установить 3, кнопку нажимают два раза. Если задано 3, а максимальное значение равно 4-м, то для перевода системы к значению 1 кнопку тоже нажимают дважды.

Метод программирования модуля F5

Как вычислить количество нажатий

Здесь используется «циклический выбор».

Для любой автосигнализации, даже для самой примитивной, обычно предусматривают процедуру «сброса настроек». Но разработчики модуля CAN F5 пошли несколько другим путем: для выполнения «сброса» потребуется замкнуть два контакта. Набор всех действий должен выглядеть так:

  1. Разрывают связь устройства с CAN-шиной, а перед этим отключают питание;
  2. Открывают корпус, замыкают пинцетом клеммы с надписью «RST»;
  3. Временно подключают питание, затем идет прерывистый звуковой сигнал;
  4. Отключают питание, убирают пинцет.

Клеммы, которые надо замыкать, выполнены в виде площадок на печатной плате.

Модуль и кабель из комплекта F5

Комплект под названием F5

Чтобы отрыть крышку корпуса, придется выкрутить саморезы.

Перед тем, как выполнять «сброс», убедитесь в следующем: опция 11 должна находиться в значении 2. Знайте, что после «сброса» будет забыт и «номер» автомобиля. Базовую настройку потребуется проводить «с нуля».

Устройство шины и где располагается

Визуально CAN является блоком из пластика, внутри которого располагаются печатные платы. С внешней стороны шины чаще всего находится универсальный разъем, предназначенный для подсоединения различных кабелей.

За цифровой интерфейс отвечают встроенные проводники, которые принято называть CAN. Подключение осуществляется через специальный кабель.

Подключение CAN шины

В разных марках автомобилей шины расположены могут быть в разных местах. Конкретную область, где вмонтирован блок, можно узнать из инструкции по эксплуатации автомобиля. Чаще всего такую электронику располагают в салоне транспортного средства, скрывая ее контрольным щитом. В некоторых брендах принято устанавливать электронный узел в подкапотной области.

Неисправности

Поскольку CAN-интерфейс завязан со многими системами автомобиля, при поломке или некорректной работе одного из узлов в нем могут появиться неполадки. Их наличие отразится на функционировании основных агрегатов.

Признаки и причины

О появлении неисправностей могут сообщить такие «симптомы»:

  • на приборной панели загорелись одновременно несколько значков без причины — подушки безопасности, рулевое управление, давление в системе смазки и т. д.;
  • появился световой индикатор Check Engine;
  • на контрольном щитке отсутствует информация о температуре силового агрегата, уровне топлива в баке, скорости т. д.

Причины, по которым могут возникнуть неисправности в работе CAN-интерфейса:

  • обрыв проводки в одной из систем или повреждение электролиний;
  • короткое замыкание в работе агрегатов на батарею или землю;
  • повреждение резиновых перемычек на разъеме;
  • окисление контактов, в результате чего нарушается передача сигнала между системами;
  • разряд АКБ автомобиля либо падение величины напряжения в электросети, что связано с неправильным функционированием генераторной установки;
  • замыкание систем CAN-high либо CAN-low;
  • появление неисправностей в работе катушки зажигания.

Подробнее о поломках цифрового интерфейса и тестировании с использованием компьютера рассказал канал «KV Avtoservis».

Диагностика

Чтобы определить причину появления неполадок, потребуется тестер, рекомендуется использование мультиметра.

  1. Диагностика начинается с поиска проводника витой пары КАН-шины. Кабель имеет черную либо оранжево-серую изоляцию. Первый является доминантным уровнем, а второй — второстепенным.
  2. С помощью мультиметра производится проверка величины напряжения на контактных элементах. При выполнении задачи зажигание нужно включить. Процедура тестирования позволит выявить напряжение в диапазоне от 0 до 11 вольт. На практике это обычно 4,5 В.
  3. Выполняется отключение зажигания. От аккумулятора отсоединяется проводник с отрицательным контактом, предварительно гаечным ключом надо ослабить зажим.
  4. Выполняется измерение параметра сопротивления между проводниками. О замыкании контактов можно узнать, если эта величина стремится к нулю. Когда диагностика показала, что сопротивление бесконечно, то в электролинии имеется обрыв. Проблема может заключаться непосредственно в контакте. Требуется более детально проверить разъем и все провода.
  5. На практике замыкание обычно происходит из-за поломки управляющих устройств. Для поиска вышедшего из строя модуля следует поочередно отключить от питания каждый блок и выполнить проверку величины сопротивления.

Пользователь Филат Огородников рассказал о диагностике КАН-шины с использованием осциллографа.

Технические характеристики

От эксплуатационных параметров зависит скорость взаимодействия между элементами системы, а также качество связи между ними. Чаще всего характеристики большинства современных шин имеют следующие значения:

  • информация по проводной бортовой сети передается со скоростью примерно 1 Мб/с;
  • в процессе обмена данными между отдельными блоками управления показатель скорости снижается до 500 кб/c;
  • информация передается в интерфейсах, аналогичных «Комфорт», с невысокой скоростью – близко к 100 кб/с.

Чем новей модель автомобиля, тем прогрессивней в ней стоит разводка. При возможных неполадках придется искать аналоги.

Принцип работы

У каждого элемента в системе предусмотрен специальный идентификатор, так как работает электроника по принципу передачи закодированных сообщений. Таким образом удается распознавать различного рода информацию, например, «авто движется со скоростью 60 км/ч» или «скорость вращения коленвала 2000 об/мин». Проверка осуществляется индикатором. Если информация в сообщении относится к сфере конкретного блока, то она проходит обработку, в противном случае данные игнорируются.

Стандартная длина идентификатора лимитирована 11 либо 29 битами. Конструкция каждого информационного передатчика рассчитана также на считывание параметров, отправляемых по интерфейсу. Для узлов, обладающих невысоким приоритетом, характерно освобождение потока данным от доминантных устройств. Таким образом последний тип не искажает процесс передачи.

Пакеты данных от приоритетных устройств курсируют с первоочередной срочностью, незатронутые искажением. Если произошла потеря связи сети с каким-либо передатчиком, то электроника автоматически проводит восстановление.

Интерфейс шины в автомобиле, подключенный к модулю автозапуска либо к сигнализации, способен запускаться и работать в разных режимах:

  1. Фоновый режим. В некоторых источниках его называют спящим либо автономным. При его запуске остальные системы автомобиля отключаются. Хотя видимых явных признаков нет, как он работает, но питание от бортовой сети к цифровому интерфейсу отправляется. При этом значение напряжения будет минимальным, так как такая CAN шина быстро разрядит аккумулятор в автомобиле.
  2. Запуск или пробуждение. Запуск осуществляется после того, как автомобилист вставляет в замочную скважину ключ и активирует подобным способом зажигание. Когда в автомобиле стоит кнопка «Пуск/стоп», то режим стартует после ее нажатия. Происходит стабилизация напряжения. На контроллеры и датчик поступает электропитание.
  3. Активация. После перехода в данный режим исполнительное устройство начинает обмен данными с встроенными регуляторами. Заметно поднимается напряжение в цепи, так как интерфейс шины CAN работает с потреблением до 80-85 мА.
  4. Деактивация. В режим засыпания система переходит после остановки двигателя. Также в это время перестают работать и обмениваться данными включенные в сеть к шине узлы и системы. Происходит их отключение от сети.

Переходник для CAN шины автомобиля

Выход в рабочий режим и прекращение работы занимает считанные доли секунды. Все случается без непосредственного вмешательства пользователя в автоматическом режиме.

Передача данных по Кан-шине

Сигналы с электронных приборов, параллельно соединенных в цепь Кан-шины, по двум сплетенным проводам (витой паре), поступает на полосы шины. При этом, на каждом проводе будет свое напряжение, отличное от напряжения во втором проводе.

Другие участники считывают эту информацию. Путем проставления фильтров и идентификаторов, зашифрованных в самом послании, определяется адресат сообщения.

Тот, получив наказ на какое-либо действие, спешит его выполнить.

Блок кан шины

В покое, напряжение в проводах витой пары одинаковое и составляет 2,5В. Это, так называемое, рецессивное положение. Во время начала сеанса, провода приводятся в возбуждение участником, посылающим сообщение. Напряжение на одном из проводов (CAN High) начинает возрастать, достигая 3,5В. На другом (CAN low) – убывать, до достижения отметки 1В.

Каждое звено общей цепи подключается к CAN кабелю посредством трансивера, в котором разность двух напряжений преобразуется в одно, выходное (2В). Его и получают участники процесса. Таким образом, исключается влияние на обмен информации, непостоянство напряжения электрической сети автомобиля.

Преимущества и недостатки встроенных шин

Как и у каждой системы у CAN-шины есть свои позитивные негативные характеристики. Основные плюсы заключаются в таких факторах:

  • за счет высокого быстродействия устройства способны практически мгновенно связываться пакетными данными;
  • кабельные установки выдерживают воздействие электромагнитых помех;
  • электроника наделена системой контроля с несколькими уровнями, что способствует минимизации возникновения ошибок во время приема/передачи пакетов данных;
  • за счет автоматики шина самостоятельно распределяет по CANалам скорость, оказывая позитивное влияние на работу электронных систем в целом;
  • производители позаботились о достаточной степени безопасности цифрового интерфейса, поэтому внешние несанкционированные подключения будут мгновенно заблокированы;
  • использование в конструкции цифрового интерфейса позволяет без проблем осуществлять монтаж сигнализации либо иных систем безопасности с минимальным взаимодействием с бортовой штатной системой.

Важно знать минусы установки шин:

  • определенные модели интерфейсов рассчитаны на лимитированный объем пакетных данных, что является малоприемлемым для современных автомобилей, нашпигованным большим количеством электроники. Если добавлять к шине новых источников данных, то это негативно скажется на нагрузке, а также существенно повысит время отклика оборудования;
  • передаваемые данные по каналам связи обладают исключительным назначением. Полезная информация отнимает минимум трафика;
  • может случаться отключение стандартизации из-за внедрения протокола повышенного уровня.

Интерфейс CAN-шины

Более стабильно работают интерфейсы последних поколений. Предпочтительней выбирать машины с такими шинами.

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.

Маркировка и разновидности

Со своей задачей связи дополнительных устройств с ЭБУ большинство шин успешно справляется, работая в бесперебойном режиме. В такой ситуации используется протокол CAN ISO 15765-4.

Принято условно делить CAN на группы:

  1. CAN2, 0В. Маркировка характерна для оборудования, используемого в 11-битном формате. При этом необходимо учитывать, что информация о потенциальных ошибках будет отправляться на микропроцессоры во время обнаружения 29-битных идентификаторов.
  2. CAN2, 0А. Эта маркировки задействуется для устройств с 11-битными форматами обмена данными. У разновидности отсутствует потенциал выявления ошибок от 29-битных модулей.

Пользователи выделяют три категории интерфейсов:

  1. Первая категория предназначена для автомобильного двигателя. После подключения подобных видов интерфейсов улучшиться коммуникация с управляющей системой по дополнительному каналу. За счет такой шины удается качественно синхронизировать работу ЭБУ с другими узлами.
  2. Вторая категория является разновидностью «Комфорт». Интерфейс востребован для обеспечения коннекта с подогревом кресел, управлением зеркалами, комфортными регулировками и пр.
  3. Третья категория относится к разряду командно-информационных разновидностей. Применяется для соединения с обслуживающими системами, например, для подключения навигации или смартфона.

Используются протоколы, согласно которым предусмотрены разные типы команд, отправляемые по CAN.

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.

Потенциальные проблемы

Так как шина находится в связи с большим количеством элементов, то некорректная работа способна приводить к негативным результатам эксплуатации. Это может сказаться не только на работоспособности авто, но и на безопасности вождения.

Сообщать о неисправности система может косвенными признаками. Водителям стоит на нее обратить внимание, в следующих случаях:

  • загорелся индикатор Check Engine;
  • беспричинно практически одновременно бортовой щиток засветился несколькими иконками, например, стояночный тормоз, подушки безопасности, высокое давление смазки и пр.
  • считывание информации на приборной доске стало невозможным, так как не выводится информация о температуре охлаждения, уровне топлива и пр.

Необходимо заняться обязательным более точным тестирование. Квалифицированно его смогут провести на станции техобслуживания, потому что автосервисы оснащены профессиональным оборудованием.

Controller Area Network (шина данных CAN)

Или разговорно: «Шина CAN».

В период с 1984 по 1986 г.г., компанией Robert Bosch GmbH был придуман, разработан и воплощен в производство стандарт CAN — Controller Area Network (сеть контроллеров),

основной целью которого является объединение в единую сеть различных исполнительных устройств, датчиков, сенсоров и т.п.

И как оказалось впоследствии, шина данных CAN действительно имела множество преимуществ перед обычными жгутами проводов, причислим некоторые:

Электромагнитная совместимость

Раньше об этом понятии задумывались мало или вообще не задумывались. Потому что автомобилям хватало небольшого пучка проводов и пару-тройку устройств для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания.

Однако технический прогресс идет вперед, вопросы экологии, безопасности дорожного движения и водителя, как участника этого движения, выходят на первое место, что приводит к постоянному увеличению количества электронных устройств на автомобиле.

Что такое «Электромагнитная совместимость на автомобиле»?

Это способность одновременного и стабильного функционирования множества различных электронных устройств на автомобиле без создания электромагнитных помех друг другу.

Шина CAN как раз отвечает этим важным требованиям.

Более конкретно об этом вопросе чуть позже.

Уменьшение количества кабельных соединений

Сначала немного о том, что же такое эта шина и как она выглядит:

Шина данных CAN – это обычная «витая пара», вот как на фото справа. Это специально скрученный двухжильный провод.

К этой витой паре подключены различные блоки управления – их называют «пользователи». Передача данных идет одновременно по двум проводам этой «витой пары». Важно знать, что логические уровни шины имеют зеркальное отображение: если по одному проводу передается уровень логического «нуля», то по другому проводу одновременно передается уровень логической «единицы».

Почему используется двухпроводная схема передачи данных:

  • для стабильности распознавания ошибок
  • для увеличения и повышения надёжности работы по передаче данных

Предположим, что пик напряжения возникнет только на одном проводе (например, вследствии проблем по электромагнитной совместимости).

И тогда блоки-приёмники могут идентифицировать это как ошибку и проигнорировать данный пик напряжения.

Если же произойдет короткое замыкание или обрыв одного из двух проводов, то благодаря интегрированной программно-аппаратной концепции надёжности произойдёт переключение в режим работы по однопроводной схеме, и повреждённая передающая линия использоваться не будет.

Так вот, продолжим о «уменьшении количества соединений между устройствами шины CAN»:

  • Провода от датчиков проводятся только к ближайшему блоку управления, который преобразует измеренные значения в пакет данных и передаёт его на шину данных CAN.
  • Уменьшение количества штекерных соединений
  • Уменьшение количества контактных выводов на блоках управления
  • Сигналами с одного датчика (например, с датчика температуры охлаждающей жидкости) могут воспользоваться различные системы

Пакет данных шины CAN

А сейчас давайте посмотрим, что представляет из себя «пакет данных» шины CAN. Он состоит из семи последовательных полей (отрезков).

На приведенном внизу рисунке показано восемь полей, последнее Intermission– «

Пауза между пакетами данных» и оно не входит в Data Frame
:

Цифры в каждом поле показывают количество битов, используемых в каждом сообщении (пакете данных).

Описание полей пакета данных

Start of Frame

Маркирует начало сообщения (стартов, бит) и синхронизирует все модули шины.

Arbitration Field

Это поле состоит из идентификатора адреса в 11 бит и 1 контрольного бита и запрос (Remote Transmission Request-Bit).

Этот контрольный бит маркирует пакет как Data Frame (фрейм сообщения) или как Remote Frame (фрейм запроса) без байтов данных.

Control Field (управл. биты)

Поле управления (6 бит) содержит бит IDE (Identifier Extension Bit) для распознавания стандартного и расширенного формата, резервный бит для последующих расширений и — в последних 4 битах — количество байтов данных, заложенных в Data Field (поле данных).

Data Field (данные)

Поле данных может содержать от 0 до 8 байт данных. Сообщение по шине данных CAN длиной 0 байт используется для синхронизации распределённых процессов

CRC Field (контрольное поле)

Поле CRC (Cyclic-Redundancy-Check Field) содержит 16 бит и служит для контрольного распознавания ошибок при передаче данных.

АСК Field (подтверждение приема)

Поле АСК (Acknowledgement Field) содержит сигнал квитирования всех блоков-приёмников, получивших сообщение по шине данных CAN без ошибок (квитирование — подтверждение приема, отправка квитанции — управляющее сообщение или сигнал, выдаваемые в ответ на принятое сообщение).

End of Frame (конец фрейма)

Маркирует конец пакета данных

Intermission (интервал)

Интервал между двумя пакетами данных. Интервал должен составлять не менее 3 битов. После этого любой блок управления может передавать следующий пакет данных.

IDLE (режим покоя)

Если ни один блок управления не передаёт сообщений, то шина данных CAN остается в режиме покоя до передачи следующего пакета данных.

Прием и передача данных

Шина данных CAN является двунаправленной шиной — любой из подключённых блоков может, как передавать, так и принимать сообщения.

На приведенном выше рисунке слово Dashboard можно заменить на привычное (разговорное и чаще применяемое) «Шлюз».

К примеру на некоторых автомобилях, шлюзом между быстрой и медленной шиной является панель приборов (Ауди,Фольксваген), у Мерседеса функции шлюза выполняет EZS (замок зажигания), хотя сама панель работает в двух сетях, для отображения как салонной, так и моторной информации.

На следующих поколениях автомобилей с 2002 года начали использовать отдельный блок ZGW (центральный интерфейс), который выполняет функции шлюза, хранит кодировки комплектации авто и через него работает диагностика по CAN шине (именно по «чистому» CAN – без к-линий).

Шины данных CAN существуют с различными скоростями передачи данных и их иногда называют «быстрая шина» (High-Speed-CAN)

и «медленная шина» (Low- Speed-CAN).

Например, High-Speed-CAN – это шина двигателя, АКПП и т.п., имеет скорость передачи данных 500 Кбит

Low-Speed-CAN — это шины для управления стеклоподъемниками, кондиционером и т.п. , со скоростью передачи данных 100 Кбит.

Порядок и формат передачи и приёма сообщений пользователями определён в протоколе обмена данных.

Существенным отличительным признакомшины данных CAN по сравнению с другими шинными системами, базирующимися на принципе абонентской адресации, является соотнесённая с сообщением адресация.

  • каждому сообщению по шине данных CAN присваивается его постоянный адрес (идентификатор), маркирующий содержание этого сообщения (например: температура охлаждающей жидкости).
  • протокол шины данных CAN допускает передачу до 2048 различных сообщений, причём адреса с 2033 по 2048 являются постоянно закреплёнными. Объём данных одного сообщения по шине данных CAN составляет 8 байт.

Блок-приёмник обрабатывает только те сообщения(пакеты данных), которые сохранены в его списке принимаемых по шине данных CAN сообщений (контроль назначения сообщения).

Пакеты данных могут передаваться только в том случае, если шина данных CAN свободна (то есть, если после передачи последнего пакета данных последовал интервал в 3 бита, и никакой из блоков управления не начинает передавать сообщение). При этом логический уровень шины данных является рецессивным (логическая «1»)

Шина данных CAN: РАСШИРЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
проведения Диагностики
Так как сигналы с одного датчика (например, датчика температуры, датчика скорости и др.), может использоваться различными системами, то в том случае, если наличие неисправности отображают все использующие данный сигнал системы, неисправным является, как правило, датчик или блок управления, обрабатывающий его сигналы.

Если же сообщение о неисправности поступает только от одной системы, хотя данный сигнал используется и другими системами, то причина неисправности, в большинстве случаев, заключается в обрабатывающем этот сигнал блоке управления или сервомеханизме

Высокий уровень защиты передаваемых данных

Высокий уровень защиты передаваемых данных беспечивается даже при сильных помехах.

При этом обеспечивается высокая скорость передачи данных (до 1 Mbit/s)

За счет чего это достигается:

  • Механизм обнаружения ошибок Механизм исправления ошибок
  • Сохранение работоспособности при высоком уровне электромагнитных помех
  • Распределение приоритетов команд
  • Работа в реальном режиме времени

Распознавание ошибок

Помехи при передаче данных могут приводить к возникновению ошибок. Такие ошибки при передаче данных надо распознавать и устранять. Протокол шины данных CAN различает два уровня распознавания ошибок:

  • механизмы на уровне Data Frame (фрейм сообщения)
  • механизмы на уровне битов

Cyclic-Redundancy-Check:

на основе передаваемого по шине данных CAN сообщения модуль-передатчик рассчитывает контрольные биты, которые передаются вместе с пакетом данных в поле «CRC Field». Модуль-приёмник заново вычисляет эти контрольные биты на основе принятого по шине данных CAN сообщения и сравнивает их с контрольными битами, полученными вместе с этим сообщением.

Frame Check:

Этот механизм проверяет структуру передаваемого фрейма, то есть перепроверяются битовые поля с заданным фиксированным форматом и длина фрейма.

Распознанные функцией Frame Check ошибки обозначаются как ошибки формата.

Механизмы на уровне битов

Каждый модуль при передаче сообщения отслеживает логический уровень шины данных CAN и на основе этого распознаёт различия между переданным и принятым битом. Благодаря этому обеспечивается надёжное распознавание глобальных и возникающих в блоке-передатчике локальных ошибок по битам.

Bit Stuffing:

В каждом пакете данных между полем «Start of Frame» и концом поля «CRC Field» должно быть не более 5 последовательных битов с одинаковой полярностью. После каждой последовательности из 5 одинаковых битов блок-передатчик добавляет в поток битов один бит с противоположной полярностью. Блоки- приёмники, в свою очередь, удаляют эти биты после приёма сообщения по шине данных CAN.

Механизм устранения ошибок

Если какой-либо модуль шины данных CAN распознаёт ошибку, то он прерывает текущий процесс передачи данных, отправляя сообщение об ошибке. Сообщение об ошибке состоит из 6 доминантных битов.

Благодаря этому сообщению об ошибке все подключённые к шине данных CAN блоки управления оповещаются о возникшей локальной ошибке и, соответственно, игнорируют переданное сообщение.

После короткой паузы все блоки управления снова смогут передавать сообщения по шине данных CAN, причём первым опять будет отправлено сообщение с наивысшим приоритетом (мотор, АКПП и т.п.).

Блок управления, чьё сообщение по шине данных CAN обусловило возникновение ошибки, также начинает повторную передачу своего сообщения (Automatic Repeat Request — автоматический повтор запроса).

ПРИОРИТЕТЫ шины данных CAN

«ПРИНЦИП ПРИОРИТЕТНОСТИ»

Если несколько блоков управления одновременно начинают передавать сообщения, то вступает в силу «

принцип приоритетности», согласно которому сообщение по шине данных CAN с наивысшим приоритетом будет передаваться первымбез потери времени или битов (арбитраж доступа к шине данных)
.
Каждый блок управления, утрачивающий право арбитража, автоматически переключается на приём и повторяет свою попытку отправить сообщение только после того, как шина данных CAN снова освободится.

Кроме пакетов данных существует также пакет запроса определённого сообщения по шине данных CAN. В этом случае блок управления, который может предоставить запрашиваемый пакет данных, реагирует на изданный запрос.

Для обработки данных в режиме реального времени должна быть обеспечена возможность их быстрой передачи. Это предполагает не только наличие линии с высокой физической скоростью передачи данных, но и требует также оперативного предоставления доступа к шине данных CAN, если нескольким блокам управления необходимо одновременно передать сообщения.

В целях разграничения передаваемых по шине данных CAN сообщений по степени срочности для отдельных сообщений предусмотрены различные приоритеты. Угол опережения зажигания, например, имеет очень высокий приоритет, значения пробуксовки — средний, а температура наружного воздуха — низший приоритет. Приоритет, с которым сообщение передаётся по шине данных CAN, определяет идентификатор (адрес) соответствующего сообщения.

Идентификатор, соответствующий меньшему двоичному числу, имеет более высокий приоритет, и наоборот (чем больше нулей в идентификаторе (битов нулевых) тем больше приоритет).

Протокол шины данных CAN основывается на двух логических состояниях: биты являются или «рецессивными» (логическая «1» — единица), или «доминантными» (логический «О» — ноль).

Если доминантный бит передаётся как минимум одним модулем шины, то рецессивные биты, передаваемые другими модулями, перезаписываются.

Для примера:

Когда несколько блоков управления начинают одновременную передачу данных, то конфликт доступа к шине данных разрешается посредством «побитового арбитража запросов общего ресурса»с помощью соответствующих идентификаторов.

При передаче «поля идентификатора» блок-передатчик после каждого бита проверяет, обладает ли он ещё правом передачи, или уже другой блок управления передаёт по шине данных CAN сообщение с более высоким приоритетом. Если передаваемый первым блоком-передатчиком рецессивный бит перезаписывается доминантным битом другого блока- передатчика, то первый блок-передатчик утрачивает своё право передачи (арбитраж) и становится блоком-приёмником.

Первый блок управления (N 1) утрачивает арбитраж с 3-го бита.

Третий блок управления (N 3) утрачивает арбитраж с 7-го бита.

Второй блок управления (N 2) сохраняет право доступа к шине данных CAN и может передавать свое сообщение.

Другие блоки управления могут передавать свои сообщения по шине данных CAN только после того, как она освободится.

При этом право передачи опять будет предоставляться в соответствии с приоритетностью сообщения по шине данных CAN.

То есть, при использовании этого принципа «приоритетности», на шине данных CAN не должно происходить конфликта, если одновременно несколько устройств выставили различные логические уровни.

Виды существующих шин

(на примере VW, Audi, Opel, Mercedes)

Шина CAN силового агрегата

(быстрая шина), позволяющая передавать информацию со скоростью 500 кбит/с. Она служит для связи между блоками управления на линии двигателя и трансмиссии.

Шина CAN системы «Комфорт»

(медленная шина), позволяющая передавать информацию со скоростью 100 кбит/с. Она служит для связи между блоками управления, входящими в систему «Комфорт».

Виды шин по классификации Mercedes:

Шина CAN-С – «быстрая» шина силового агрегата.

Шина CAN-B – «медленная», салонная шина «комфорт».

Шина CAN-D – диагностическая шина (используется для диагностики).

В автомобилях, имеющих диагностику по CAN шине, в качестве шлюза всех трёх шин установлен блок ZGW (центральный интерфейс). Это на более современных Мерседесах с 2002 года выпуска.

Цветовая маркировка шин на Mercedes

«Быстрая» шина силового агрегата (500 кб/сек) – зелёный и зелёный с белой полосой.

Шина «комфорт» — коричневый и коричневый с чёрной полосой.

На рисунках в различного рода руководствах и справочниках, провода шин CAN, для наглядности, могут быть обозначены приблизительно таким образом:

Общими для всех систем является следующее:

  • Системы выполняют одинаковые предписания по передаче данных, сформулированные в соответствующем протоколе.
  • Для передачи сигналов используются два скрученных между собой провода (Twisted Pair),которые эффективно противостоят внешним помехам (например, такая необходимость существует при их расположении в моторном отсеке).
  • Один и тот же сигнал передается трансивером блока управления через оба провода шины, но на различных уровнях напряжения; только в дифференциальном усилителе принимающего блока управления формируется единый (разностный и очищенный от помех) сигнал, поступающий на вход шины CAN принимающего блока управления
    (
    Шина дифференциальная и работает только за счёт разницы напряжений между линиями, а не между линией и корпусом автомобиля. Многие «тыкаются» относительно «массы» и удивляются:Искал и нашел 12 вольт на медленной шине относительно кузова, откуда. Ведь в спецификациях написано 2,5 — 3,5 вольта?).

Области применения шины данных CAN

(применительно к Mercedes)

Для моторного отсека и салона применяются различные шинные системы CAN, которые отличаются друг от друга скоростью передачи данных.

Скорость передачи по шине данных CAN моторного отсека (CAN-С) составляет 500 Кбит/с, а шина данных CAN салона (CAN-B) вследствие меньшего количества особо срочных сообщений обладает гораздо меньшейскоростью передачи данных — 83 Кбит/с.

Обмен данными между обеими шинными системами осуществляется через так называемые «межсетевые шлюзы», т.е. блоки управления, подключенные к обеим шинам данных.

CAN-C (шина данных CAN моторного отсека)

В оконечном блоке управления с каждой стороны установлен так называемый согласующий резистор шины данных с сопротивлением 120 Ком, подключённый между обеими проводами шины данных.

Шина данных CAN моторного отсека активирована только при включенном зажигании.

CAN-B (шина данных CAN салона)

Некоторые блоки управления, подключённые к шине данных CAN салона, активируются независимо от включения зажигания (например, система центральной блокировки).

Поэтому шина данных салона должна находиться в режиме функциональной готовности даже при выключенном зажигании (то есть, возможность передачи пакетов данных должна быть обеспечена и при выключенном зажигании).

Для максимально возможного снижения энергопотребления в состоянии покоя шина данных CAN переходит в режим «пассивного ожидания» при отсутствии передаваемых пакетов данных и активируется снова только при последующем доступе к ней.

Если в режиме «пассивного ожидания» шины данных CAN салона какой-либо блок управления (например, потолочная блок-панель управления (N70) передаёт сообщение по шине данных CAN, то его принимает только ведущий системный модуль (например, блок управления EZS (N73)

Соответствующий ведущий блок управления сохраняет это сообщение в памяти и посылает сигнал активации («Wake-up») на все блоки управления, подключённые к шине данных CAN салона.

При выполнении активации блок управления (N73) проверяет наличие всех абонентов шины данных CAN, после чего передаёт сохранённое ранее в памяти сообщение.

Топология шины CAN

Схема соединения шины CAN называется «топологией».

Или: «набор определенных правил, по которым к шине подключаются различные устройства».

Она зависит от модели конкретного автомобиля и Производителя.

Например, звездообразная топология запатентованная фирмой Daimler-Benz. Эта топология позволяет уменьшить резонансные проблемы в линии.

CAN контроллеры соединяются с помощью шины, которая имеет как минимум два провода CAN H и CAN L , по которым передаются сигналы при помощи специализированных ИМС приемо-передатчиков. Кроме того, ИМС приемо- передатчиков реализуют дополнительные сервисные функции:

  • Регулировка скорости нарастания входного сигнала путем изменением тока на входе.
  • Встроенная схема ограничения тока защищает выходы передатчиков от повреждения при возможных замыканиях линий CAN_H и CAN_L с цепями питания , а также от кратковременного повышения напряжения на этих линиях.
  • Внутренняя тепловая защита.
  • Режим пониженного энергопотребления, в котором приемники продолжают сообщать контроллеру о состоянии шины для того, чтобы при обнаружении на шине информационных сигналов он мог вывести приемопередатчики в нормальный режим работы.

Наиболее широкое распространение получили два типа приемоперадатчиков (трансиверов):

  • «High Speed» приемопередатчики (ISO 11898-2),
  • «Fault Tolerant» приемопередатчики

Трансиверы, выполненные в соответствии со стандартом

(ISO11898-2), наиболее просты, дешевы и дают возможность передавать данные со скоростью до 1 Мбит/c.

«Fault-Tolerant»

приемопередатчики (не чувствительные к повреждениям на шине) позволяют построить высоконадежную малопотребляющую сеть со скоростями передачи данных не выше 125 кбит/c.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Теперь, когда мы немного ознакомились с понятием «шина данных CAN», можно коротко рассказать о том, как проводилась практическая работа по обнаружению и устранению неисправности шины данных CAN на автомобиле Mercedes ML350 рейстанлинговой модели.

Ошибка была такая:

Этот автомобиль попал в Россию из Америки, был привезен на продажу, дефект оказался непонятным и «плавающим»: «автомобиль может 15-20 минут работать нормально, а потом на панели загорается значок BAS ESP и отключается вся шина данных».

Эти практические занятия проводились по учебному плану «Мастер-класс Mercedes» в компании BrainStorm, занятия проводил Дереновский Максим Васильевич (на фото вверху он слева: снимает разъем моторного блока).

До этого момента автомобиль уже пытались ремонтировать в другой мастерской. Там поменяли «по показаниям» (?) блок BAS ESP, что не помогло устранить неисправность.

Тогда им посоветовали «прокинуть» два провода шины CAN минуя крыло автомобиля.

(Эта неисправность – гниение проводов на этом крыле и выход их из строя, является конструктивно-технологической недоработкой фирмы).

Тоже не помогло. И тогда автомобиль был доставлен на эти практические занятия с целью найти и устранить неисправность.

Для поиска неисправности применили два рекомендуемых метода:

  • Проверка шины CAN по сопротивлению
  • Поочередное отключение блоков схемы

Проверка по сопротивлениям

Шина представляет собой два провода витой пары.

Образно: «имеет начало и конец», которыми являются какие-либо два блока. В этих конечных блоках находятся согласующие сопротивления («терминаторы»,- разг.),

номиналом 120 Ом.

  • Если шина исправна и оконечные блоки подключены, то на шине мы увидим сопротивление 60 Ом (два по 120 в параллель).
  • Если есть обрыв на одном из конечных блоков — шина будет звониться 120 Ом, и более 120 Ом, если конечных блоков нет вообще.
    Подключенные в параллель блоки мультиметром (по сопротивлению) не контролируются.

В ML350 один из конечных блоков будет моторный, второй, в зависимости от года выпуска, вероятнее всего AAM, EAM или EZS.

Другие проверки

Определение КЗ (короткого замыкания) в шине данных CAN – определенно сложная задача. Как можно поступить:

  • Визуально осмотреть провода с целью выявления и определения внешних повреждений
  • Расстыковать разъемы блоков управления и проверить, не погнуты ли контактные штифты в одном и втором разъеме, не попали ли туда посторонние предметы (грязь, кусочки проводов и т.д)
  • Попробовать локализовать поиск неисправности и разделить шину данных CAN на короткие участки, последовательно проверяя каждый из них

Отключение блоков

Одним из обучаемых было предложено начать проверку с отключения стеклоподъемников: «Он же на CAN «висит».

Неправильно. Стеклоподъемники «висят» на «медленной» шине и даже «если сильно захотят», все-равно «не положат «быструю» шину».

Начали отключать другие блоки по «быстрой» шине. Их достаточно много…

На блоке EGS (управление коробкой),

расположеный справа в ногах у водителя, было, как обычно, обнаружено масло.

Именно масло иногда является причиной неисправности этого блока.

Откуда оно там появляется – трудно сказать, но как вариант, — « согласно «эффекта каппилярности» масло из коробки поднимается по проводам и через неплотности уплотнений просачивается и на блок и вовнутрь его, привнося ошибку».

Эта ошибка конструктивная: некачественные уплотнения жгута проводов к соленоидам в коробке АКПП. По жгуту оно и поднимается в электронный блок.

Блок ААМ – тоже оказался исправным.

Кстати, если уж заговорили о нем:

  • по причине «программного сбоя», у него часто «слетает» радиоканал ключей зажигания. После «перезаливки» блока работоспособность восстанавливается.
  • Может «слететь» роллинг ключей ( автомобиль не запускается, не видит ключа)

Виной «слёта» не только радиоканала , но и роллинга самих ключей , могут быть проблемы с питанием. Прокрутка двигателя на слабом аккумуляторе, плавная «посадка» АКБ на автомобиле , клеммы и т.д.

Но сама шина такой «слёт» не вызовет. Максимум сигнал разрешения запуска от блока ААМ не дойдёт до моторного и не будет включен даже стартер.

Отключение блоков тоже ничего не дало.

Проверили номера блока, которого заменили – все нормально, хотя тут тоже может быть путаница, так как существуют три варианта спецификаций для заказа:

— номер фирмы Mercedes

Это достаточно важный момент, который нельзя упускать при проведении Диагностики.

Что такое «кодировки» для автомобиля:

Если просто, то это «единый язык, на котором блоки управления могут «разговаривать» между собой.

И так как автомобиль пришел из другой мастерской, а нам вообще неизвестна его история «жизни и ремонта», то проверять пришлось все кодировки.

И узнали, что в приборном щитке было прописано, что «BAS не интегрирован в ESP».

Сделали наоборот – «BAS интегрирован в ESP», перезапустили систему управления и ошибка С1020 перестала появляться.

Какой можно сделать вывод

: причиной неисправности С1020 на данном автомобиле явилась неправильно закодированная комплектация автомобиля.

Однако не стоит считать, что «ошибка по CAN» является простойи её можно быстро найти и быстро устранить.

Как раз наоборот.

Как говорят специалисты: «Это «головняк» и разобраться с ним можно только при отличном знании «психологии Mercedes».

Это на бумаге и в этой статье вся работа по определению неисправности уложилась в несколько строчек.

Что такое CAN-шина, для чего она нужна и как работает в автомобиле?

BMW 8 Series E31 (1989-1999) – убийца Феррари

Самые первые автомобили обходились без мозговых центров, но и времена тогда были соответствующие. Двигатель автомобиля на тот момент запускался при помощи магнитно-электрического устройства, преобразовывая кинетические энергии в электрическую.

Но с развитием машиностроительной индустрии, автомобили все больше и больше опутывались проводами, а с 1970 годов, по количеству встроенных датчиков автомобиль начал соперничать с самолетом. И чем больше различных электронных опций или устройств размещалось в автомобиле, тем острее становился вопрос о рационализации электрических цепей в автомобиле.

В момент микропроцессорной революцией решение проблемы стало возможным:

Всем знаменитый немецкая в 1983 году, приступила к разработке скоростного протокола данных для автомобилестроения. Тремя годами позже, в Детройте на конференции был официально анонсировано устройство под названием CAN (от англ. Controller Area Network — сеть пространства датчиков).

Первыми вариантами чудо устройства в 1987 году по реализации продукции, занялись крупные и «FILIPS», а годом позже в 1989 году , компания BMW выпустила первый автомобиль «BMW 8-й серии», на которой датчики были сконструированы при помощи CAN.

BMW 8 Series E31 (1989-1999) – убийца Феррари

BMW 8 Series E31 (1989-1999) – убийца Феррари

Тремя годами позже, а именно 1991 году, добавила в устройства новые технологии, обновив тем самым существующий стандарт.

Далее, примерно в 1993 году стандарт «CAN» получил международный классификатор «ISO» и вышел уже на всемирную арену.

И после непродолжительного времени, а именно 2001 году в Европе автомобили стали оснащаться CAN-шиной в обязательном порядке, а в 2012 году был выпущен автомобиль с повышенной скорости передачи данных. В связи с колосальными изменениями, автомобили стали оснащаться различными, умными электронными устройствами, а организовывал работу различных датчиков и устройств так называемый CAN блок, с этого момента пошла эра цифровых автомобилей.

1991 году, добавила в устройства новые технологии.

1991 году, добавила в устройства новые технологии.

Историческая справка

Первые продукты автомобилестроительной отрасли обходились вовсе без электрических цепей. Для запуска двигателя автомобиля использовалось специальное магнитоэлектрическое приспособление, вырабатывающее электроэнергию из кинетической.

Однако постепенно машины все больше опутывались проводами, и в 1970-м году по степени напичканности различными датчиками они соперничали с самолетами. И чем больше приборов размещалось в автомобиле, тем очевиднее становилась необходимость рационализации цепей электропроводки.

Решение проблемы стало возможным с микропроцессорной революцией и проходило в несколько этапов:

  • В 1983 году немецкий концерн «Bosch» начал разработку нового протокола передачи данных для применения в автомобилестроительной отрасли;
  • Три года спустя на конференции в Детройте данный протокол был официально представлен широкой публике под названием «Сеть пространства датчиков» (Controller Area Network), или сокращенно по-английски CAN;
  • Практической реализацией германского изобретения занялись и «Филипс». Первые прототипы датируются 1987 годом;
  • В 1988 году автомобиль БМВ 8-й серии стал первой сошедшей с конвейера машиной, на котором все датчики были организованы по технологии «КАН»;
  • Через три года «Бош» обновила стандарт и добавила новые характеристики;
  • В 1993 году стандарт «КАН» стал международным и получил классификатор ИСО;
  • В 2001 году каждое четырехколесное средство передвижения в Европе в обязательном порядке стало оснащаться КАН-шиной;
  • В 2012 году вышла новая версия шины: была повышена скорость передачи информации, а также организована совместимость с рядом новых устройств.

БМВ 8 серии с электроникой от BOSCH

Принципы работы CAN-шины

Сама по себе CAN шина – это микро чип, обеспечивающий всю работу программной электроники по 2 проводам CAN_H (Сan-High) / CAN_L (Can-Low) с высокой передачей данных. По каждому из провода передается больше сотни различных управляющих сигналов одновременно, коммутируя между собой различные устройства и контролеры в автомобиле, но и тут предел устройства не ограничивается, при необходимости увеличения потока данных, сигнал может быть усилен до необходимого для этого уровня.

Функционал технологии CAN-шины:

  • Фоновый режим – в момент выключенной системы, на микро чип CAN-шины продолжает питание, но это не страшно, уровень потребления электричества в фоновом режиме не высок примерно 2Ma – 3Ma доли миллиампер.
  • Старт системы – в момент поворота ключа или нажатия на кнопку «STATR» система оживает, включая при этом режим стабилизации питания с блоков или поступающие на различные управляющие автомобилем датчики.
  • Работа в обычном режиме – автомобильные контроллеры обмениваются между собой нужной для автомобиля и водителя информацией, например — диагностической или текущей, при этом уровень потребления питания на пиковых нагрузках может возрасти до «85 Ma» миллиампер.
  • Режим сна CAN модуля – как только прекращается эксплуатация автомобиля различные датчики «CAN-шины» системы отсоединяются от электрической сети и переходят в режим спячки до следующего запуска.

Плюсы и минусы CAN-шин

Преимущества, которыми обладает цифровой интерфейс:

  1. Быстродействие. Устройство может оперативно обмениваться пакетными данными между разными системами.
  2. Высокая устойчивость к воздействию электромагнитных помех.
  3. Все цифровые интерфейсы имеют многоуровневую систему контроля. Благодаря этому можно не допустить появления ошибок при передаче информации и ее приеме.
  4. При работе шина сама раскидывает скорость по каналам в автоматическом режиме. Благодаря этому обеспечивается эффективная работа электронных систем транспортного средства.
  5. Цифровой интерфейс является безопасным. Если к электронным узлам и системам автомобиля кто-то попытается получить незаконный доступ, шина автоматически заблокирует эту попытку.
  6. Наличие цифрового интерфейса позволяет упрощенно произвести монтаж охранной системы на машину с минимальным вмешательством в штатную бортовую сеть.

Минусы, которыми обладает CAN-шина:

  1. Некоторые интерфейсы имеют ограничения по объему информации, которая может передаваться. Этот недостаток будет весомым для современного автомобиля, «напичканного» электроникой. При добавлении дополнительных устройств на шину возлагается более высокая нагрузка. Из-за этого снижается время отклика.
  2. Все пакетные данные, которые передаются по шине, имеют определенное назначение. Для полезной информации отводится минимальная часть трафика.
  3. Если применяется протокол повышенного уровня, это станет причиной отсутствия стандартизации.

Автомобиль и CAN-шина

Применение скоростной CAN-шины в автомобиле строении является главным связующим звеном совершенно всех электрических цепей в автомобиле, ее действия как позвоночник у человека, соединяющий весь функционал движения тела в целом, благодаря чему и достигается скоростная обработка данных проходимых по сети.

Что такое CAN-шина.

Что такое CAN-шина.

Современные автомобили обладают огромным количеством пот датчиков, датчико-пот датчиков соединенных в единую цифровую автомобильную сеть CAN, объединяя следующие устройства:

  • Двигатель ;
  • Коробка переключения передач (МКПП / АКПП);
  • Система безопасности автомобиля «Аирбэги» и их датчики (коротко, «подушки безопасности»);
  • Система блокировки и антиблокировки автомобиля;
  • Различные усилитель управления рулем;
  • Зажигание;
  • Приборка;
  • Различные контроллеры, например, определяющие давление в шинах;
  • Системы складывания зекрал заднего вида и очистки стекол;
  • Мультимедийно-навигационная системы автомобиля;
  • Бортовой компьютер;
  • Сигнализация да все что есть в автомобиле, так или иначе работая по средством проводки.

Применение в других отраслях

Легкость и простота технологии «CAN» раскрывают возможности ее применения не только для «железных коней». Шина используется также в таких областях:

  • Производство велосипедов. Японская марка «Симано» анонсировала в 2009 году велосипед с многоуровневой системой управления механизма переключения скоростей на базе CAN. Эффективность этого шага была настолько очевидной, что по стопам «Симано» решили пойти и другие и «Байон-икс». Последний производитель использует шину для системы прямого привода;
  • Известна реализация так называемого «умного дома» по принципу CAN-шины. Множество устройств, которые могут решать определенные задачи без участия людей (автоматический полив травы на газоне, термостат, система видеонаблюдения, управление освещением, климат-контроль и т. д.) объединены в единую систему передачи данных. Правда, специалисты находят применение сугубо автомобильной технологии в человеческом жилище достаточно сомнительным. В числе слабых сторон такого шага – отсутствие единого международного стандарта КАН для «умных домов».

Применяется в

CAN-шина в других отраслях.

Современные автомобили обладают огромным количеством потдатчиков, датчикопотдатчиков соединенных в единую цифровую автомобильную сеть CAN, объединяя следующие устройства в автомобиле.

Современные автомобили обладают огромным количеством потдатчиков, датчикопотдатчиков соединенных в единую цифровую автомобильную сеть CAN, объединяя следующие устройства в автомобиле.
Простота технологии и высокая скорость передачи и обработки данных CAN стала распространятся не только в автомобилестроении, CAN-шина стала применятся в таких областях, как:

  • Велосипедном производстве, напрмер, знаменитая Японская в 2009 году, анонсировала велосипед с системой многоуровневого управления переключения скоростей по принципу CAN. Последовав этому размному решению, компания Байон-ИКС применил CAN-шину для системного прямого привода.
  • Также технология получила распространение и на бытовом уровне, при реализации системы «умного дома», стала активно применяться технология по принципу CAN-шины. Огромное количество электронных устройств, могут решать свои задачи при помощи сети интрнет и совершенно без человеческого вмешательства, например – системы охраны периметра дома (видеонаблюдение, сигнализации, датчики света, движения и пр..), полив травы, кондиционирование в помещение, да все что может подключаться к питанию.

Примечание! И это еще не предел, CAN шина обязательно помимо основного своего направления – автомобили и умного дома (а автомобиль, своего рода второй дом!), найдет и своего потребителя в других областях.

Разновидности и маркировка

По типу идентификаторов такие устройства делятся на два вида:

  1. CAN2, 0A. Это маркировка интерфейсов, которые могут работать в 11-битном формате передачи информации. Данная разновидность устройств не в состоянии определять ошибки импульсов от блоков, которые работают с 29 бит.
  2. CAN2, 0B. Это маркировка шин, работающих в формате 11 бит. Основная особенность заключается в возможности передачи информации на блоки управления при выявлении 29-битного идентификатора.

В зависимости от области применения, шины разделяются на три класса:

  1. Для двигателя транспортного средства. При подключении шины обеспечивается максимальная скорость передачи данных и связи между управляющими устройствами. Отправка информации осуществляется по дополнительному каналу. Основное назначение состоит в синхронизации работы микропроцессорного модуля с другими системами. К примеру, антиблокировочным узлом колес, трансмиссией и т. д.
  2. Цифровые интерфейсы класса Комфорт. Этот класс шин предназначен для взаимодействия с любыми устройствами данного типа. Интерфейс используется для работы с системами электронного изменения положения электрозеркал, узла обогрева кресел, управления люком и т. д.
  3. Информационно-командные устройства. Они характеризуются аналогичной скоростью при отправке данных. Такие шины обычно применяются для связи между системами, которые требуются для обслуживания автомобиля.

Канал «Diyordie» рассказал о назначении цифрового интерфейса, а также о его разновидностях в автомобиле.

Преимущества CAN-шины и недостатки.

Положительные качества CAN шины в автомобиле строении:

  • Высокая скорость обработки информации, система обладает возможностью работы даже в условиях жесткого «цейтнота» (недостаток времени для обдумывания ходов);
  • Простота установки и копеечная стоимость при проведении работ с блоком;
  • Помехоустойчиво (что важно в автомобиле);
  • В процессе входа-выхода данных, многоуровневая система позволяет избежать огромного количества ошибок в процессе эксплуатации;
  • Учитывая возможность работать в условиях повышенной передачи данных, CAN-шине легко приспособиться к любой ситуации;
  • CAN-шина обладает высоким уровнем безопасности автомобиля с блокировкой всех двигательных систем стороннего проникновения и идеальная коммутируемость с автосигнализацией и иммобилайзером;
  • Палитра и многообразие стандартов CAN-шины, позволяет внедрять эту технологию даже в самый дешевый автомобиль.

Комплексная система защиты на базе IGLA.

Комплексная система защиты на базе IGLA.
Как и любой электронной системе, у высокоскоростной CAN-шины есть много различных направлений развития и естественно имеются слабые стороны, а именно:

  • Объем обрабатываемой информации, доступный для передачи данных одновременно ограничен учитывая современные технологии и требования различных систем;
  • Большая часть обладает техническим и служебным назначением, а на более полезные данные отводится крохотная часть трафика в сети (есть к чему стремиться, я думаю это временно);
  • Не стандартизирован протокол высшего уровня.

Выводы: всеми любимая и очень круто-популярная немецкая является изобретателем не только свечи зажигания двигателя внутреннего возгорания с топливным фильтром, но и, так сказать «внутри автомобильный интернет» для большущего количества автомобильных датчиков с именем «CAN-шина» и не смотря на все узнаваемость CAN-шины совсем недавно, этому детищу примерно уже 30 лет отроду.

Инструкция по подключению сигнализации по CAN-шине

При монтаже противоугонной системы простой вариант ее соединения с бортовой сетью — связать охранную установку с цифровым интерфейсом. Но такой метод возможен при наличии КАН-шины в автомобиле.

Чтобы произвести установку автосигнализации и подключить ее к CAN-интерфейсу, необходимо знать место монтажа блока управления системой.

Если сигналку ставили специалисты, то надо обратиться за помощью с этим вопросом на СТО. Обычно устройство располагается за приборной панелью автомобиля или под ней. Иногда установщики ставят микропроцессорный модуль в свободное пространство за бардачком или автомагнитолой.

Что понадобится?

Для выполнения задачи потребуется:

Пошаговые действия

Процедура подключения противоугонной установки к CAN-шине осуществляется так:

  1. Сначала надо убедиться, что все элементы охранного комплекса установлены и работают. Речь идет о микропроцессорном блоке, антенном модуле, сервисной кнопке, сирене, а также концевых переключателях. Если сигнализация имеет опцию автозапуска, надо убедиться в правильности монтажа этого устройства. Все элементы противоугонной установки подключаются к микропроцессорному блоку.
  2. Выполняется поиск основного проводника, идущего к CAN-шине. Он более толстый и его изоляция обычно окрашена в оранжевый цвет.
  3. Основной блок автосигнализации соединяется с данным контактом. Для выполнения задачи используется разъем цифрового интерфейса.
  4. Производится монтаж блока управления охранной системы, если он не был установлен. Его следует разместить в сухом и недоступном для посторонних глаз месте. После монтажа устройство надо качественно зафиксировать, иначе в процессе движения на него будут оказывать негативное воздействие вибрации. В результате это приведет к быстрой поломке модуля.
  5. Место соединения проводников тщательно изолируется, допускается использование термоусадочных трубок. Рекомендуется дополнительно обмотать изолентой провода. Это позволит увеличить их ресурс эксплуатации и не допустить стирания изоляционного слоя. Когда подключение будет выполнено, осуществляется проверка. Если возникли проблемы в передачи пакетных данных, с помощью мультиметра следует произвести диагностику целостности электроцепей.
  6. На завершающем этапе выполняется настройка всех каналов связи, в том числе дополнительных, если они имеются. Это позволит обеспечить бесперебойную работу охранной системы. Для настройки используется сервисная книжка, входящая в комплектацию противоугонной установки.

Пользователь Sigmax69 рассказал о соединении охранного комплекса с цифровым интерфейсом на примере автомобиля Хендай Солярис 2017.

Общая характеристика

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

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».

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.

Что собой представляет CAN-шина в автомобиле

Что такое CAN-шина в автомобиле Что такое CAN шина в сигнализации автомобиля и принцип работы: установка и подключение своими руками, фото и видео, как сделать анализатор Что такое автомобильная CAN-shina и для чего она нужна?

Для коммуникаций между точками подключения и базой необходимо использовать какую-то разводку. Избавиться от чрезмерной паутины проводов помогают специальные шины. Кроме автомобильной отрасли их могут задействовать и для других целей.

Что такое CAN шина в машине

Тем автомобилистам, которые хотят узнать, что это такое, не стоит обращаться к каталогам зимней или летней резины. Рекомендуем углубить свои знания в электронике.

CAN шина автомобиля – это часть электронной системы автомобиля, предназначенная для быстрого мониторинга технического состояния транспортного средства в целом и отдельных его элементов и систем.

В машину CAN-шина монтируется для объединения датчиков и процессоров в единую информационную сеть, помогающую синхронизации команд и обработке информации. Благодаря ей происходит сбор данных и мгновенный обмен ими. За счет параллельного подключения обеспечивается возможность корректировки отправляемых сигналов для систем или узлов через датчики на лету.

CAN является аббревиатурой и расшифровывается как Controller Area Network, что может переводиться как «сеть из контроллеров». Фактически шина занимается приемом информации от расположенных вокруг устройств и отправкой данных на такие устройства. Разработка и первые внедрения стандарта проводились еще более трех десятилетий назад.



Устройство шины и где располагается

Визуально CAN является блоком из пластика, внутри которого располагаются печатные платы. С внешней стороны шины чаще всего находится универсальный разъем, предназначенный для подсоединения различных кабелей.

За цифровой интерфейс отвечают встроенные проводники, которые принято называть CAN. Подключение осуществляется через специальный кабель.

Подключение CAN шины

В разных марках автомобилей шины расположены могут быть в разных местах. Конкретную область, где вмонтирован блок, можно узнать из инструкции по эксплуатации автомобиля. Чаще всего такую электронику располагают в салоне транспортного средства, скрывая ее контрольным щитом. В некоторых брендах принято устанавливать электронный узел в подкапотной области.

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.

Технические характеристики

От эксплуатационных параметров зависит скорость взаимодействия между элементами системы, а также качество связи между ними. Чаще всего характеристики большинства современных шин имеют следующие значения:

  • информация по проводной бортовой сети передается со скоростью примерно 1 Мб/с;
  • в процессе обмена данными между отдельными блоками управления показатель скорости снижается до 500 кб/c;
  • информация передается в интерфейсах, аналогичных «Комфорт», с невысокой скоростью – близко к 100 кб/с.

Чем новей модель автомобиля, тем прогрессивней в ней стоит разводка. При возможных неполадках придется искать аналоги.

Принцип работы

У каждого элемента в системе предусмотрен специальный идентификатор, так как работает электроника по принципу передачи закодированных сообщений. Таким образом удается распознавать различного рода информацию, например, «авто движется со скоростью 60 км/ч» или «скорость вращения коленвала 2000 об/мин». Проверка осуществляется индикатором. Если информация в сообщении относится к сфере конкретного блока, то она проходит обработку, в противном случае данные игнорируются.

Стандартная длина идентификатора лимитирована 11 либо 29 битами. Конструкция каждого информационного передатчика рассчитана также на считывание параметров, отправляемых по интерфейсу. Для узлов, обладающих невысоким приоритетом, характерно освобождение потока данным от доминантных устройств. Таким образом последний тип не искажает процесс передачи.

Пакеты данных от приоритетных устройств курсируют с первоочередной срочностью, незатронутые искажением. Если произошла потеря связи сети с каким-либо передатчиком, то электроника автоматически проводит восстановление.

Интерфейс шины в автомобиле, подключенный к модулю автозапуска либо к сигнализации, способен запускаться и работать в разных режимах:

  1. Фоновый режим. В некоторых источниках его называют спящим либо автономным. При его запуске остальные системы автомобиля отключаются. Хотя видимых явных признаков нет, как он работает, но питание от бортовой сети к цифровому интерфейсу отправляется. При этом значение напряжения будет минимальным, так как такая CAN шина быстро разрядит аккумулятор в автомобиле.
  2. Запуск или пробуждение. Запуск осуществляется после того, как автомобилист вставляет в замочную скважину ключ и активирует подобным способом зажигание. Когда в автомобиле стоит кнопка «Пуск/стоп», то режим стартует после ее нажатия. Происходит стабилизация напряжения. На контроллеры и датчик поступает электропитание.
  3. Активация. После перехода в данный режим исполнительное устройство начинает обмен данными с встроенными регуляторами. Заметно поднимается напряжение в цепи, так как интерфейс шины CAN работает с потреблением до 80-85 мА.
  4. Деактивация. В режим засыпания система переходит после остановки двигателя. Также в это время перестают работать и обмениваться данными включенные в сеть к шине узлы и системы. Происходит их отключение от сети.

Переходник для CAN шины автомобиля

Выход в рабочий режим и прекращение работы занимает считанные доли секунды. Все случается без непосредственного вмешательства пользователя в автоматическом режиме.

Как работает CAN шина

Фактически, шина представляет собой компактное устройство со множеством входов для подключения кабелей или разъём, к которому подсоединяются кабели. Принцип её действия заключается в передаче сообщений между разными компонентами электронной системы.

Для передачи разной информации в сообщения включаются идентификаторы. Они уникальны и сообщают, например, что в конкретный момент времени автомобиль едет со скоростью 60 км/ч. Серия сообщения отправляется на все устройства, но благодаря индивидуальным идентификаторам они обрабатывают только те, которые предназначаются именно для них. Идентификаторы CAN-шины могут иметь длину от 11 до 29 бит.

can шина

В зависимости от назначения КАН шины разделяются на несколько категорий:

  • Силовые. Они предназначены для синхронизации и обмена данными между электронным блоком двигателя и антиблокировочной системой, коробкой передач, зажиганием, другими рабочими узлами автомобиля.
  • Комфорт. Эти шины обеспечивают совместную работу цифровых интерфейсов, которые не связаны с ходовыми блоками машины, а отвечают за комфорт. Это система подогрева сидений, климат-контроль, регулировка зеркал и т.п.
  • Информационно-командные. Эти модели разработаны для оперативного обмена информацией между узлами, отвечающими за обслуживание авто. Например, навигационной системой, смартфоном и ЭБУ.

Преимущества и недостатки встроенных шин

Как и у каждой системы у CAN-шины есть свои позитивные негативные характеристики. Основные плюсы заключаются в таких факторах:

  • за счет высокого быстродействия устройства способны практически мгновенно связываться пакетными данными;
  • кабельные установки выдерживают воздействие электромагнитых помех;
  • электроника наделена системой контроля с несколькими уровнями, что способствует минимизации возникновения ошибок во время приема/передачи пакетов данных;
  • за счет автоматики шина самостоятельно распределяет по CANалам скорость, оказывая позитивное влияние на работу электронных систем в целом;
  • производители позаботились о достаточной степени безопасности цифрового интерфейса, поэтому внешние несанкционированные подключения будут мгновенно заблокированы;
  • использование в конструкции цифрового интерфейса позволяет без проблем осуществлять монтаж сигнализации либо иных систем безопасности с минимальным взаимодействием с бортовой штатной системой.

Важно знать минусы установки шин:

  • определенные модели интерфейсов рассчитаны на лимитированный объем пакетных данных, что является малоприемлемым для современных автомобилей, нашпигованным большим количеством электроники. Если добавлять к шине новых источников данных, то это негативно скажется на нагрузке, а также существенно повысит время отклика оборудования;
  • передаваемые данные по каналам связи обладают исключительным назначением. Полезная информация отнимает минимум трафика;
  • может случаться отключение стандартизации из-за внедрения протокола повышенного уровня.

Интерфейс CAN-шины

Более стабильно работают интерфейсы последних поколений. Предпочтительней выбирать машины с такими шинами.

Плюсы и минусы CAN шины

Специалисты по автомобильной электронике, высказываясь в пользу использования CAN-интерфейса, отмечают следующие преимущества:

  • простой канал обмена данными;
  • скорость передачи информации;
  • широкая совместимость с рабочими и диагностическими приборами;
  • более простая схема установки автосигнализации;
  • многоуровневый мониторинг и контроль интерфейсов;
  • автоматическое распределение скорости передачи с приоритетом в пользу основных систем и узлов.

Но есть у CAN-шины и функциональные недостатки:

  • при повышенной информационной нагрузке на канал вырастает время отклика, что особенно характерно для работы автомобилей, «напичканных» электронными устройствами;
  • из-за использования протокола высшего уровня встречаются проблемы стандартизации.

Маркировка и разновидности

Со своей задачей связи дополнительных устройств с ЭБУ большинство шин успешно справляется, работая в бесперебойном режиме. В такой ситуации используется протокол CAN ISO 15765-4.

Принято условно делить CAN на группы:

  1. CAN2, 0В. Маркировка характерна для оборудования, используемого в 11-битном формате. При этом необходимо учитывать, что информация о потенциальных ошибках будет отправляться на микропроцессоры во время обнаружения 29-битных идентификаторов.
  2. CAN2, 0А. Эта маркировки задействуется для устройств с 11-битными форматами обмена данными. У разновидности отсутствует потенциал выявления ошибок от 29-битных модулей.

Пользователи выделяют три категории интерфейсов:

  1. Первая категория предназначена для автомобильного двигателя. После подключения подобных видов интерфейсов улучшиться коммуникация с управляющей системой по дополнительному каналу. За счет такой шины удается качественно синхронизировать работу ЭБУ с другими узлами.
  2. Вторая категория является разновидностью «Комфорт». Интерфейс востребован для обеспечения коннекта с подогревом кресел, управлением зеркалами, комфортными регулировками и пр.
  3. Третья категория относится к разряду командно-информационных разновидностей. Применяется для соединения с обслуживающими системами, например, для подключения навигации или смартфона.

Используются протоколы, согласно которым предусмотрены разные типы команд, отправляемые по CAN.

Реализации CAN на уровне электрических сигналов

CAN шина может быть реализована физически тремя способами:

1 ISO11898-2 или CAN-High Speed.

Классическая витая пара нагруженная с обоих концов резисторами 120 Ом.


В этом случае уровни на шине CAN выглядят так:

Для такой реализации сети используются как правило обычные CAN трансиверы в 8 выводном корпусе, аналоги PCA82C250, TJA1050 и им подобные. Работает такая конфигурация на скоростях 500 кбитс и выше. (Но могут быть исключения) .

2 ISO11898-3 или CAN-Low Speed или Faut Tolerant CAN

В этом варианте используется та же витая пара, но линии CAN-Low и CAN-High подтянуты к напряжению питания и массе соответственно. Подробное описание FT-CAN по ссылке

Такой вариант CAN шины способен переключаться в однопроводный режим в случае повреждения одной из линий. Работает на скоростях до 250 кбитс.Уровни сигнала на шине отличаются от High Speed CAN, при этом не теряется возможность работы с шиной FT-CAN используя трансиверы High-Speed CAN и соблюдая ряд условий. Подробнее в нашей статье о FT-CAN – ссылка.

Fault tolerant CAN обычно используется для низкоскоростного обмена между блоками управления относящимися к сегменту сети СалонКомфортМультимедиа.

ВАЖНО: При подключении к шине Faul tolerant CAN, подключать терминальный резистор 120 Ом между линиями CAN-High и CAN-Low НЕ НУЖНО !

Потенциальные проблемы

Так как шина находится в связи с большим количеством элементов, то некорректная работа способна приводить к негативным результатам эксплуатации. Это может сказаться не только на работоспособности авто, но и на безопасности вождения.

Сообщать о неисправности система может косвенными признаками. Водителям стоит на нее обратить внимание, в следующих случаях:

  • загорелся индикатор Check Engine;
  • беспричинно практически одновременно бортовой щиток засветился несколькими иконками, например, стояночный тормоз, подушки безопасности, высокое давление смазки и пр.
  • считывание информации на приборной доске стало невозможным, так как не выводится информация о температуре охлаждения, уровне топлива и пр.

Необходимо заняться обязательным более точным тестирование. Квалифицированно его смогут провести на станции техобслуживания, потому что автосервисы оснащены профессиональным оборудованием.

Еще раз о диагностике CAN-шины

©А. Пахомов (CTTeam, Школа Диагностики Алексея Пахомова).

В предыдущей статье мы поговорили о проблемах в шине передачи данных CAN, возникших в результате износа аккумуляторной батареи и просадки питающего напряжения при запуске ниже порога работоспособности шины. Сегодня продолжим разговор о CAN-шине, но немного в другом ключе: прежде всего вспомним принцип ее работы, а затем рассмотрим один из случаев топологии шины и разберем осциллограмму дефекта.

Эта шина используется чаще всего как средство обмена данными в системах, для которых критично быстродействие и время принятия решения. Таковыми являются, например, система управления движением, объединяющая между собой блоки управления двигателем, автоматической трансмиссией, антиблокировочной системой тормозов, усилителем руля и т.п.

Конструктивно шина представляет собой неэкранированную витую пару. Провода шины называются CAN High и CAN Low.

Шина может находиться в двух состояниях:

  1. Рецессивное состояние, или логическая единица. Оба провода в этой ситуации имеют практически одинаковый потенциал: и на проводе CAN High, и на проводе CAN Low присутствует около 2,5 В. В рецессивном состоянии шина может находиться сколь угодно долго, хотя в реальности этого не происходит, ведь рецессивное состояние – это всего лишь пауза между сеансами передачи информации.
  2. Доминантное состояние, или логический ноль. В него шина переходит тогда, когда один из входящих в сеть блоков управления начинает передачу данных. Потенциалы на проводах шины меняются следующим образом: на проводе CAN High потенциал повышается на один вольт, на проводе CAN Low наоборот, становится на один вольт ниже.

Рассмотрим форму сигнала шины, чтобы обосновать ее помехоустойчивость:

На рисунке показаны доминантный и рецессивный уровни шины, а также воздействие на шину электромагнитной помехи. Особенностью обработки сигналов шины является то, что в расчет берется не сам уровень сигнала, а разница уровней между проводами CAN High и CAN Low. При рецессивном уровне эта разница близка к нулю, при доминантном уровне она максимальна.

В витой паре провода располагаются очень близко друг к другу. Если возникает внешняя электромагнитная помеха X, то она является синфазной и наводит одинаковый всплеск напряжения в обоих проводах шины. В итоге на обоих проводах появляется наведенный помехой импульс, но разница потенциалов между проводами при этом не меняется. Это позволяет эффективно подавлять внешние помехи, что является большим преимуществом CAN-шины.

На самом деле витая пара – давно известный способ борьбы с помехами. В медицине, например, в кардиостимуляторах, где требуется высочайшая помехоустойчивость, она применяется очень широко.

Сигнал шины поступает в блок управления на дифференциальный усилитель и обрабатывается. Иллюстрация поясняет процесс обработки:

Большинство автопроизводителей придерживаются скорости передачи 500 кБд, соответственно, продолжительность одного бита при этом составит 2 мкс.

Поговорим о топологии CAN-шины. Физически у шины нет начала и нет конца, шина – это просто единая сеть. Чаще всего встречаются два типа топологии: линейная топология и топология «пассивная звезда», а также их сочетания.

А. Пахомов. Еще раз о диагностике CAN-шины

На современных автомобилях шина CAN очень разветвленная. Чтобы не перегружать линию большим количеством передаваемых данных, шина может состоять из нескольких ветвей, объединенных межсетевым шлюзом, иначе называемым Gateway. В итоге сеть представляет собой несколько ответвлений, в том числе и на диагностический разъем, использующих разную скорость и протоколы обмена.

Поэтому топология шины – вопрос для диагноста очень актуальный и, к сожалению, довольно сложный. Из тех электрических схем, которыми располагает диагност, не всегда можно понять топологию. Но в документации некоторых автопроизводителей приводится полная и подробная информация, в этом случае задача сильно упрощается.

Не зная тонкостей организации шины, найти в ней неисправность бывает достаточно сложно. Например, при наличии окисления контактов в разъеме пропадает связь с целым рядом блоков управления. Наличие под рукой топологии шины позволяет легко находить подобные проблемы, а отсутствие приводит к большой потере времени.

Ну что ж, мы немного освежили в памяти теорию шины, теперь самое время перейти к практике.


Перед нами автомобиль Infinitit Q50, оснащенный весьма редким турбированным мотором VR30DDT объемом 3.0 л и мощностью 400 лошадиных сил. Но проблема заключается не в этом замечательном агрегате, а как раз в CAN-шине: подключив диагностический сканер, не удается установить связь с доброй половиной блоков управления.

Нам повезло – Nissan относится к тому узкому кругу производителей, которые дают диагностам качественную и полноценную информацию. В том числе есть в документации и подробная топология бортовой шины обмена данными. Открываем, смотрим:

Следует сказать, что приведенная блок-схема достаточно общая. В документации имеется гораздо более подробная электрическая схема со всеми проводами и номерами контактов в блоках, но сейчас она нам пока что ни к чему, нам важно понять общую топологию.

Итак, первое, что нужно увидеть, это то, что вся сеть разделена на три большие ветви, обведенные пунктиром:

  • CAN communication circuit 1 (Коммуникационная цепь CAN 1);
  • CAN communication circuit 2 (Коммуникационная цепь CAN 2);
  • Chassis communication circuit (Коммуникационная цепь шасси).

Первые две цепи связаны между собой посредством CAN gateway (найдите его на иллюстрации). Цепь шасси связана с цепью CAN 2 через блок управления шасси, который также играет роль своеобразного Gateway.

А теперь вновь обратимся к сканеру и посмотрим, какие из блоков управления не выходят на связь. Дилерский сканер предоставляет нам очень удобную функцию: на экран выводятся блоки каждой из цепей по отдельности, а цветом отображается возможность (зеленый) либо невозможность (красный) установить с ними связь. Вот блоки цепи CAN 1:

А это – блоки цепи CAN 2. Как видно, связи с ними попросту нет:

Также нет связи с блоками цепи шасси, но это и понятно: эта цепь, согласно блок-схеме, подключена к цепи CAN 2.

Ну что ж, задача почти решена, осталось лишь локализовать неисправность. А для этого воспользуемся мотортестером и снимем осциллограмму на проводах шины сначала в CAN 1, а затем в CAN 2 и сравним их.

Сделать это очень несложно, ведь обе шины выведены прямо на диагностический разъем. Согласно более подробной схеме, о которой упоминалось выше, на контакты диагностической колодки 6 и 14 выведены провода CAN 1, а на контакты 12 и 13 – провода CAN 2.

Снимаем осциллограмму в цепи CAN 1. Она имеет прямо-таки академический вид:

Давайте обмерим ее с помощью линеек.

  • На проводе CAN High в рецессивном состоянии потенциал составил 2,26 В, на проводе CAN Low – 2,25 В.
  • На проводе CAN High в доминантном состоянии потенциал составил 3,58 В, на проводе CAN Low – 1,41 В.
  • Ширина импульса, соответствующего одной единице передаваемой информации, составляет 2 мкс (обведено красным прямоугольником).

Просто идеальное соответствие теории и практики. Конечно, полосы пропускания нашего прибора явно недостаточно для корректного отображения сигнала, слишком уж широк его спектр. Однако, если закрыть на это глаза, то вполне можно оценить качество сигнала и сделать необходимые выводы.

А теперь делаем ту же операцию на контактах диагностической колодки 12 и 13, чтобы получить осциллограмму сигнала CAN 2. Вот она:

Для наглядности масштаб осциллограмм на обеих иллюстрациях один и тот же.

То, что вы видите на этой осциллограмме, называется «мусор». Часто диагносты так и говорят: блок мусорит в шину. Вот только как найти блок, который это делает? Методика здесь очень проста и сводится она к поочередному отключению блоков и повторному наблюдению за сигналом шины.

Где именно находится тот или иной блок на автомобиле, в документации, как правило, показано. Например, на этом «финике» блоки расположены так:

Но в нашем случае все проще. Кстати, маленький лайфхак, возьмите на заметку. В автомобилях Nissan и Infiniti чаще всего причиной наличия мусора в CAN-шине является блок ABS. Сняв разъем с блока, сразу получаем нормальный обмен и связь сканера со всеми блоками ветви CAN 2:

Обратите внимание на то, что связь в цепи CAN 2 есть со всеми блоками, кроме блока ABS, ведь он отключен.

Завершая разговор, хотелось бы обратить ваше внимание еще на один важный нюанс. Частота следования импульсов по CAN-шине составляет 500 кГц. Поэтому при получении осциллограммы необходимо задействовать максимально возможную частоту дискретизации мотортестера, на какую только он способен.

Если частоту дискретизации вы зададите низкую, то импульсы на осциллограмме будут сильно искажены. В качестве примера посмотрите, как выглядит осциллограмма сигнала CAN-шины при специально сниженной частоте дискретизации прибора:

Красным прямоугольником обведено время, в которое укладывается одно деление сетки. Оно составляет 0,2 мс. А на осциллограмме, которую мы рассматривали ранее, это время было равно 5 мкс, поэтому отображение импульсов было более правильным. Имейте это ввиду и не допускайте ошибок!

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

X