Что такое кан шина в автомобиле

Содержание

CAN sniffer

Непосредственно сама CAN шина используется уже много где, мне интересно её использование в автомобиле, хотя этой сферой можно и не ограничиваться. Тем более пару лет назад подвернулась такая возможность. Я посмотрел на общие спецификации — вроде бы ничего особо сложного нет. Посмотрел на программы, которые встречаются в интернете — и ни одна мне не приглянулась, у каждой не хватало чего-то такого, что казалось мне нужным на тот момент. Буду изобретать свой велосипед. Делаю свой CAN sniffer далее под катом.

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

Сегодня, все современные автомобили, учитывая огромное множество различных электронных систем и датчиков, становятся большими компьютерами на колесах. Чтобы упорядочить управление электронных систем в авто, была придумана CAN-шина. Давайте постараемся понятье ее принципы работы и что это вообще такое.

Побеждаем шину CAN. Часть 1. Технология

image

Сегодня я хочу познакомить вас с интересной микроконтроллерной платформой CANNY. Это обзорная статья в которой вы узнаете о технологии, а в последующих статьях я расскажу вам о работе с сообщениями CAN, интеграции CANNY c Arduino Mega Server и о тех возможностях, которые предоставляет эта связка.

Почему CANNY? От названия шины CAN, которая широко используется на транспорте и, в частности, во всех современных автомобилях в качестве бортовой сети. Итак, что же можно сделать, имея специализированный контроллер, подключённый к CAN шине вашего автомобиля?

CAN шина в автомобиле: что это такое

CAN-шина – это электронное устройство, встроенное в электронную систему автомобиля для контроля технических характеристики и ездовых показателей. Она является обязательным элементом для оснащения автомобиля противоугонной системой, но это лишь малая часть её возможностей.

Что такое CAN-шина в автомобиле (устройство и схема подключения)

Автомобили давно уже стали не просто компьютерами на колёсах, а скорее компьютерными сетями. Передача механических, гидравлических или пневматических усилий между узлами и механизмами со временем превратилась в обмен электрическими сигналами, а сейчас и в информационное взаимодействие.

Диагностический разъем

Наряду с массовым внедрением дешёвых электронных комплектующих, потребовалось разработать достаточно сложное и надёжное сетевое физическое и программное обеспечение.

Для чего нужен КАН-модуль в автосигнализации

По мере усложнения штатной электропроводки автомобилей классическое «аналоговое» подключение сигнализаций становится все менее актуальным. При подключении «по аналогу» необходимо каждую контрольную или управляющую цепь подсоединять к конкретной физической цепи автомобиля, причем логика работы входа или выхода жестко определена прошивкой системы.

Рассмотрим пример – подключение датчиков открытия дверей. На старых автомобилях концевики дверей сводились в одну точку, замыкая лампу подсветки салона на «массу» или подавая на нее «плюс» — соответственно, достаточно было подсоединить к ним «минусовой» или «плюсовой» вход концевиков дверей от сигнализации. На более сложных автомобилях концевики уже идут с отдельными проводами до контроллера бортовых цепей или бортового компьютера, приходится собирать диодную развязку, врезая часть диодов в штатную проводку, чтобы штатная электроника не «сошла с ума».

Теперь добавим к системе автозапуск – после остановки двигателя нам уже придется заставлять автомобиль правильно «засыпать», иначе у нас, например, останется включенной магнитола. Значит, нам потребуется в большинстве случаев имитировать открытие и закрытие водительской двери – именно к этому событию в штатной проводке привязывается «засыпание». Для этого мы используем программируемый дополнительный канал, не забывая, что подключать его придется в правильное место относительно развязывающих диодов, иначе сигнализация после глушения двигателя начнет включать тревогу.

Но в то же время сейчас уже и на бюджетных моделях есть CAN-шина, которая позволяет считывать с нее диагностические данные и управлять исполнительными механизмами – например, теми же замками дверей. Установив в сигнализацию модуль КАН-шины, мы сможем получать нужные данные о состоянии автомобиля и по возможности управлять им, подсоединив всего два или четыре провода (зависит от архитектуры проводки – либо мы подключаемся только к одной шине, либо раздельно к шинам двигателя и кузова).

При этом CAN-модуль имеет собственную прошивку, что позволяет легко адаптировать автосигнализацию к разным машинам, не затрагивая прошивку самого центрального блока, который остается универсальным для всех моделей машин. Такая сигнализация станет гораздо более гибкой в настройке, сможет лучше адаптироваться к особенностям конкретной модели авто.

Устройство КАН шины, принцип работы и подключение сигнализации

CAN-шина — устройство, облегчающее управление машиной за счет обмена информацией с другими системами авто. Передача данных от одного автомобильного блока к другому осуществляется по специальным каналам с использованием шифрования.

Особенности устройства CAN-шины

Передаются данные, со скоростью 1Мбит/сек, по радиоканалам или на оптоволоконном уровне. Биты данных одномоментно превращаются в кадры (подобие ограниченных порций). Есть сложная схема разделения кадров на доминантные и рецессивные и приоритетов формирования очереди передачи, с применением арбитража. Однако в эти области высоких технологий, простому автолюбителю заглядывать нет никакой нужды.

На физическом уровне CAN-сеть – это непрерывная «шина» дифференциальной пары, в роли проводника информации, прописанной стандартом ISO. Доступ к ней осуществляется посредством драйвера CAN-шины.

Устройство кан шины

Во всех системах современного автомобиля применяется протокол CAN для взаимодействия электронного блока управления с контрольными блоками систем, исполнительными устройствами, датчиками, и в целом всей совокупности периферийного оборудования. Устройство столь умного прибора, на удивление, очень простое (можно сказать примитивное) – два провода и чип. Вот и все!

Первые поколения прибора были снабжены множеством выходов, по каждому их которых передавался лишь один сигнал. Сейчас, по каждому проводу проходят сотни импульсов.

В последних выпусках есть функции подключения к смартфонам.

Есть заложенная функция предвидения и устранения некоторых неполадок электрооборудования автомобиля. Даже электробрелки зажигания, подключаясь через CAN, получают необходимые данные от ЭБУ автомобиля.

CAN – шина, практически, абсолютно нечувствительна к радиопомехам, с высокой степени изолированными контактами.

Немного истории про автомобильную CAN шину.

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 компания «Bosch» 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 компании «INTEL» 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 ФеррариBMW 8 Series E31 (1989-1999) – убийца Феррари

Тремя годами позже, а именно 1991 году, компания «Bosch» 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, компания «Bosch» добавила в устройства новые технологии.1991 году, компания «Bosch» добавила в устройства новые технологии.

Зачем нужна в машине CAN-шина

По мере усложнения автомобильной электроники, производители столкнулись с некоторыми проблемами, которые всё больше проявлялись с ростом рыночной конкурентоспособности новых моделей.

Далее наращивать объём оборудования простым добавлением управляющих и исполнительных устройств стало невозможно:

  • количество проводов в жгутах, их масса, объёмы и расход дорогостоящей меди стали превышать разумные пределы;
  • многие узлы, особенно датчики и первичные преобразователи, многократно дублировались, что необоснованно увеличивало затраты;
  • сложнейшие автомобили, особенно премиального класса, стали совершенно неподъёмными в обслуживании и диагностике даже для профильных сервисов из-за отсутствия стандартизации технических решений;
  • надёжность машин падала по мере роста количества заключённого в них оборудования, как по чисто объективным законам связи сложности и безотказности, так и из-за отсутствия времени на отработку многочисленных уникальных систем.

Решение должно было быть радикальным, и этот качественный скачок в развитии автомобильной электроники произошёл.

Электросхемы машин стали делать по принципам, заложенным в основах вычислительной техники и к тому времени уже достаточно устоявшимся и понятным.

Автомобиль стал представлять собой сеть из микрокомпьютеров, каждый из которых обслуживал свою систему или отдельный узел.

Например, двигатель, коробку передач, узлы трансмиссии, блок климата и даже отдельные фонари наружного освещения или стеклоподъёмники. Уже не надо было тянуть к каждому устройству медные провода в огромном количестве через весь автомобиль.

Причём до появления единой информационной шины некоторые узлы были обвешаны сразу несколькими однотипными датчиками, электронными блоками и жгутами проводки.

CAN-шина обходится единственной витой парой, то есть скрученными между собой двумя тонкими проводками, которые обходят все устройства, имея ответвления на каждое из них.

По схеме получается, что все блоки соединены параллельно через данную шину. Последовательный способ передачи информации делает это возможным, отдельных проводов данных, адресов, синхронизации и назначения приоритета не требуется.

Более того, системе не нужен единый обрабатывающий и управляющий сервер, все ресурсы распределены по микроконтроллерам.

Принцип действия КАН-модуля

Кан-модуль для сигнализации фактически является интерфейсным блоком, который позволяет прошивке охранной системы управлять цепями автомобиля типизированным образом. Например, при постановке автомобиля на охрану центральный блок подает на CAN-модуль соответствующую команду, а дальнейшие действия уже будут определяться прошивкой модуля. Однократно выполнив программирование КАН-модуля в процессе установки, о нем в дальнейшем можно просто забыть – сервисные функции сигнализации можно будет настраивать так же, как если бы его и не было.

При этом само по себе программирование не низкоуровневое, то есть установщику не обязательно знать, какие конкретно команды нужно подавать на шину для определенного действия: достаточно просто выбрать номер прошивки, соответствующий модели и комплектации автомобиля. Узнать номер можно на сайте производителя охранной системы. Например, прошивка КАН-модуля «Старлайн» для Honda CR-V 2017 года с кнопкой «Старт-Стоп» имеет номер 2444.

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.

Контроллеры CANNY

Это целое семейство специализированных контроллеров, имеющих встроенную «родную» поддержку работы с шиной CAN. Это касается как «железной» части, так и поддержки на уровне «софта».

image

Флагманом линейки является контроллер CANNY 7, наиболее мощный и имеющий максимум возможностей. Большое количество памяти, мощные выходы, позволяющие напрямую управлять реле автомобиля, интеллектуальная система защиты от коротких замыканий, защита от бросков тока и напряжения в бортовой сети автомобиля — всё это делает этот контроллер отличным решением для воплощения любых ваших идей и проектов.

image

Кроме CANNY 7 в линейке контроллеров присутствует ещё несколько моделей, мы будем проводить свои эксперименты с более простой встраиваемой моделью CANNY 5 Nano. Она также поддерживает работу с CAN шиной, но при этом похожа на уже знакомую нам Arduino Nano.

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.

Схема и место расположения КАН-интерфейса

Сеть имеет выход наружу через диагностический OBD разъём, где на этот счёт стандартом чётко определена пара контактов.

Точнее, две пары, из дальнейшего рассмотрения станет понятно, что через диагностику можно подключаться к двум CAN-шинам различного вида и назначения.

Обеспечивающий совместную работу шлюз в разных автомобилях может быть выполнен в виде отдельного блока, входить в состав контроллера управления двигателем, но чаще – приборной панели.

Нужен ли CAN-модуль для моей машины?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, проще всего ознакомиться с функциями, которые выбранная сигнализация может обеспечить через CAN-шину. При этом нужно учитывать, что ведущие производители охранных комплексов постоянно обновляют прошивки модулей и их список постоянно расширяется. То есть, если CAN-шина физически присутствует в автомобиле, помимо упрощения установки мы получим еще и больший набор функций по сравнению с аналоговым подключением.

КАН-модуль «Старлайн» дает ряд функций, которые при аналоговом подключении недоступны:

  1. Функция Slave – безопасное снятие автосигнализации с охраны штатными кнопками на радиоключе, брелок переходит в режим радиометки, подтверждающей право на запуск двигателя.
  2. Кодовый иммобилайзер – можно запретить запуск двигателя, пока не будет нажата заранее заданная последовательность штатных кнопок автомобиля. – больше не требуется вынимать чип из одного штатного ключа, чтобы обеспечить работу автозапуска, через CAN-шину система сможет самостоятельно имитировать присутствие «правильного» ключа в автомобиле.

Видео:Что такое кан модуль.

Уже хотя бы ради бесключевого обхода иммобилайзера установка КАН-модуля становится привлекательным решением, даже если всю систему нетрудно подключить «по аналогу». Для автозапуска CAN-подключение интересно еще и возможностью точного контроля факта работы двигателя. При аналоговом подключении для этого приходится использовать либо специальный вход тахометрического сигнала, либо идти более грубыми путями (по росту напряжения в сети при включении генератора, по изменению напряжения на его выходе контрольной лампы).

Даже на ряде бензиновых автомобилей корректно считываемый сигнализацией тахометрический сигнал получить трудно. Например, на холостом ходу у Citroen C4 «Старлайн» не распознает сигнал с форсунок, если не собрать самодельный сумматор, и будет глушить мотор после того, как он сбросит обороты. На дизелях же возможностей тахометрического входа еще меньше. В то же время подключение CAN-модуля даст сигнализации возможность однозначно определить, работает двигатель или нет, вовремя отключая стартер и не отключая зажигание при ошибках считывания оборотов по физическому сигналу.

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.

Визуальное программирование

image

Развитая поддержка шины CAN это не единственная особенность этих контроллеров, кроме этого CANNY имеют свою собственную среду программирования, CannyLab, но не «обычную», а визуальную, где весь процесс написания программ сводится к манипулированию готовыми структурными блоками, заданию их параметров и соединению входов и выходов этих блоков в определённой последовательности, в соответствии с алгоритмом решаемой задачи.

Ни одной строчки кода!

Хорошо это или плохо? На мой взгляд, это дело привычки. Мне, как человеку привыкшему к «традиционному» программированию, было непривычно манипулировать блоками, вместо написания строк кода. С другой стороны, существует множество приверженцев именно такого подхода к составлению алгоритмов и считается, что для инженеров и «не программистов» это наиболее простой и доступный метод программирования микроконтроллеров.

Мне, как минимум, было «прикольно» составлять программы таким образом и через некоторое время мне это стало даже нравиться. Возможно, что если продолжить этим заниматься, то через некоторое время уже написание кода покажется неудобным.

CannyLab является бесплатной средой разработки и вы можете свободно скачать её с сайта разработчиков, она также не требует специальной процедуры инсталляции — достаточно распаковать файл с архивом — и вы можете начинать работу.

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:

  • мультиметр;
  • канцелярский нож;
  • изолента;
  • отвертка.

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.

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.

Скорость передачи данных CAN-шины

Все составляющие сети CAN должны иметь единую скорость передачи информации. Однако данный стандарт не задает одного определенного параметра, ограничиваясь лишь максимальным пределом – 1Мбит/с. Изменения объема передаваемого кадра должно успеть распространиться по всей длине сети, что ставит в обратную зависимость скорости от протяженности – чем длиннее провод, тем ниже скорость. Для передачи 1Мбита за 1секунду нужная длина должна составлять не менее 40 метров. Добавьте к этому объективные факторы, снижающие скорость – защита от помех и разветвленная сеть, где происходят множественные отражения сигнала.

В угоду ускорения процесса, разработчики уменьшают протяженность проводов, одновременно увеличивая число цепей, с возможностью подключения большего количества приборов. Например, общая длина шины, составляющая 10 метров, способна пропускать через себя кадры, со скоростью 2 Мбит/c, с 64 подключенными приборами. Если автомобиль снабжен большим числом электрооборудования, то добавляется одна, две, и т. д. цепи.

Подключение

Подключение CANNY 5 Nano к компьютеру мало чем отличается от подключения контроллеров Arduino. При наличии в системе драйвера Silicon Labs CP210x, либо после его установки из скаченного дистрибутива CannyLab, Windows создаёт виртуальный COM порт и CANNY готов к работе. В моём случае понадобилось ещё перезагрузить компьютер, но возможно это особенность моей системы.

Протоколы высокого уровня

CAN всего лишь решает проблему доставки информации из одного пункта в другой, малыми пакетами (всего 8 байт). Многие аспекты обмена данных, остаются вне его компетенции. Ввиду большого спроса на рынке, незамедлительно, появились разработки усовершенствованных протоколов – так называемые, протоколы высокого уровня. Они взялись оказывать более расширенный пакет услуг. Ими пользуются, когда нужно:

  • Задать стандарты запуска, в т.ч. скорости обмена;
  • Распределение, предварительно распознанных, адресов взаимодействующих элементов и видов сообщений;
  • Точная разметка послания;
  • Порядок разбора ошибок.

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.

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.

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 компания «BOSCH» 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.

Практические примеры

Давайте на простых примерах разберём, как в CannyLab выполнять действия, привычные нам в Arduino IDE. Начнём с традиционного мигания светодиодом.

В контроллере CANNY 5 на выводе С4 (Channel 4) присутствует тестовый светодиод (аналог светодиода, находящегося на 13 выводе в Arduino). И его тоже можно использовать для индикации и экспериментов, чем мы и воспользуемся.

Что же нужно, чтобы помигать светодиодом в контроллере CANNY? Нужно сделать всего две вещи — сконфигурировать пин четвертого канала как выход и подать на этот выход сигнал с ШИМ генератора. Все эти действия мы уже не раз проделывали в Arduino IDE, посмотрим как это выглядит в CannyLab.

Итак, конфигурируем пин четвертого канала как выход

image

Настраиваем генератор ШИМ. Задаём период 500 миллисекунд, заполнение — 250 миллисекунд (то есть 50 %) и 1 (true) на входе генератора «Старт» и… всё! Больше ничего делать не нужно — программа готова, осталось только залить её в контроллер.

image

Возможные проблемы с CAN шиной

По причине включения во многие функциональные процессы, неполадки в работе CAN-шины проявляются очень быстро. Среди признаков нарушений чаще всего проявляются:

  • индикация вопросительного знака на приборной панели;
  • одновременное свечение нескольких лампочек, например, CHECK ENGINE и ABS;
  • исчезновение показателей уровня топлива, оборотов двигателя, скорости на приборной панели.

Такие проблемы возникают по разным причинам, связанным с питанием или нарушением электроцепи. Это может быть замыкание на массу или аккумулятор, обрыв цепи, повреждение перемычек, падение напряжения из-за проблем с генератором или разряд АКБ.

Первая мера для проверки шины – компьютерная диагностика всех систем. Если она показывает шину, необходимо измерить напряжение на выводах H и L (должно быть

4V) и изучить форму сигнала на осциллографе под зажиганием. Если сигнала нет или он соответствует напряжению сети, налицо замыкание или обрыв.

Ввиду сложности системы и большого количества подключений компьютерную диагностику и устранение неисправностей целесообразно передать в руки специалистов с высококачественным оборудованием.

Читайте также: Что такое адаптивный круиз контроль и для чего он нужен.

Как подключиться и сделать диагностику автомобиля

Сканеры могут внедряться в протокол шины и анализировать её состояние, а также проходящую информацию. Можно использовать виртуальные устройства, эмулирующие отдельные блоки, а также создавать и передавать тестовые команды отдельным участникам сети.

Для связи используются специальные адаптеры USB-CAN, более сложные устройства и программное обеспечение.

До появления профессиональных CAN-анализаторов и тестеров пользовались скоростным запоминающим осциллографом и логическим анализатором.

Эти приборы тоже способны сохранять и предоставлять для изучения отдельные фреймы CAN, но в работе неудобны, требуют больших затрат времени.

Как сделать анализатор своими руками?

Самостоятельно выполнить сборку данного устройства сможет только профессионал в области электроники и электротехники.

Основные нюансы процедуры:

  1. В соответствии со схемой на первом фото в галерее надо приобрести все элементы для разработки анализатора. На ней подписаны составляющие детали. Потребуется плата с контроллером STM32F103С8Т6. Понадобится электросхема стабилизированного регуляторного устройства и КАН трансивер МСР2551.
  2. При необходимости в анализатор добавляется блютуз-модуль. Это позволит при эксплуатации девайса записать основную информацию на мобильное устройство.
  3. Процедура программирования выполняется с использованием любой утилиты. Рекомендуется применение программ КАНХакер или Ардуино. Первый вариант более функциональный и имеет опцию фильтрации пакетных данных.
  4. Для осуществления прошивки потребуется преобразовательное устройство USB-TTL, оно понадобится для отладки. Простой вариант — применение ST-Link второй версии.
  5. Загрузив программу на компьютер, основной файл формата ЕХЕ необходимо прошить в контроллер с использованием программатора. После выполнения задачи ставится перемычка бутлоудера, а изготовленное устройство подключается к ПК через USB-выход.
  6. Заливать прошивку в анализатор можно с использованием программного обеспечения MPHIDFlash.
  7. Когда обновление ПО будет завершено, надо отсоединить провод и демонтировать перемычку. Производится установка драйверов. Если устройство собрано верно, то на компьютере оно будет определяться как COM-порт, это можно посмотреть в диспетчере задач.

Фотогалерея

Схема для разработки CAN-анализатора Основная плата для сборки устройства

Достоинства и недостатки протокола CAN

Протокол CAN вошел в состав стандартного протокола OBD-II.

К несомненным преимуществам CAN относятся:

Кан шина в автомобиле, что это?

  1. Передача информации в реальном времени;
  2. Простота и дешевизна использования;
  3. Помехоустойчивость;
  4. Обеспечение доступа, путем арбитража, без снижения пропускных характеристик сети;
  5. Контроль всех ошибок обмена данных;
  6. Большой интервал рабочих скоростей;
  7. Широкое его применение, большое разнообразие ассортимента от разных поставщиков.

К недостаткам относятся:

  1. Маленький объем одного пакета данных, который составляет не более 8 байт;
  2. Служебные данные занимают больше объема, чем передаваемые, что значительно влияет на скорость (разработчикам есть куда расширяться);
  3. Нет общего стандарта на протоколы повышенного уровня. В CAN можно прописать любой протокол, если его исполнение помещается в рамках пропускной способности CAN.

Применяется этот протокол не только в автомобильной промышленности. В некоторых отраслях промышленности, дорожного строительства, при строительстве высокотехнологичных объектов (так называемые, умные дома), в велосипедном производстве.

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.

Неисправности

Отказы шины обычно сводятся к нескольким типовым случаям:

  • пропадание питания отдельных устройств;
  • повреждения проводки и разъёмов;
  • отказ контроллеров.

Базой всей сетевой периферии является современная микроэлектроника и большие интегральные контроллеры серийного производства, поэтому надёжность оборудования в целом достаточно высока. Но поиски проблемного блока иногда бывают долгими из-за параллельного их подключения и размещения по всему автомобилю.

Заливка в контроллер

Для работы контроллеров CANNY, перед заливкой программы (в терминологии разработчиков «диаграммы») нужно сначала залить операционную систему «Устройство/Системное ПО/Записать». Это нужно сделать только один раз, для этого нужно выбрать соответствующий вашему контроллеру файл с расширением .ccx.

После того, как программа написана и отлажена, её можно загрузить в ваш контроллер. Это делается просто — в меню выбираете пункт «Устройство/Диаграмма/Записать» и через несколько секунд программа оказывается записанной в контроллер.

Далее нужно отключить контроллер от USB порта компьютера, снять перемычку на плате и можно включать запрограммированный контроллер, который после включения будет работать по вашей программе.

Плюсы и минусы встроенных шин

Сейчас уже трудно представить себе автомобиль с достойным набором современных опций без информационной шины, а конкурентоспособность требует ещё и высокого быстродействия.

CAN-шина всё это обеспечивает:

  • имеется автоматический контроль проходящей информации на ошибки;
  • дифференциальная передача сигналов и использование витой пары даёт хорошую скорость и защиту от помех;
  • стандартизация протоколов упрощает диагностику и поиск неисправностей;
  • построение системы приоритетов упрощает проектирование;
  • все устройства функционально закончены и универсальны.

Но со временем усугубляются и недостатки. Так, усложнение автомобилей привело к тому, что быстродействия даже самых последних версий уже не хватает.

Поэтому в настоящее время эту самую распространённую автомобильную шину уже можно считать устаревшей, новые проекты обладают значительно более высоким быстродействием.

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.

Видео «Ремонт CAN-интерфейса своими руками»

Пользователь Roman Brock рассказал о процедуре восстановления шины приборной панели в автомобиле Форд Фокус 2 рестайлинг.

Аналоговые входы

Для того, чтобы лучше понять принцип программирования контроллеров CANNY в среде разработке CannyLab, давайте ещё разберём пример работы с аналоговым входом в этой системе.

Мы будем отслеживать уровень напряжения на 10 пине контроллера и если он находится в диапазоне 2,5 В ± 20%, будем зажигать встроенный в плату светодиод.

Как и в предыдущем примере, конфигурируем 4-й пин как выход для того, чтобы иметь возможность управлять работой светодиода.

image

Включаем АЦП на 10-м канале.

image

Далее пользуемся двумя логическими блоками, которые выдают 1 на выход, если напряжение находится в заданном диапазоне. Полный диапазон от 0 до 4095.

image

Блок «Логическое И» довершает работу и со своего выхода управляет работой светодиода на плате.

Вот и всё. То, что мы привычно делали на Arduino, мы легко сделали в CannyLab. Осталось только освоиться в этой среде программирования и вы сможете легко и непринуждённо создавать свои проекты на этой платформе.

Эти простые примеры составления программ даны для того, чтобы вы могли понять принцип визуального программирования микроконтроллеров CANNY. В дальнейшей работе вам поможет отличная справочная документация и поддержка разработчиков на сайте и форуме системы.

Заключение

Наличие электроники в автомобиле вынуждает производителей внедрять разные интерфейсы. Надёжная работа шин обеспечивает стабильную эксплуатацию транспортного средства.

Заключение по вводной статье цикла

Подключив контроллер CANNY к своему автомобилю вы сможете реализовать множество интересных и уникальных идей, например, нестандартную сигнализацию, которую не так то легко будет вскрыть (в силу её нестандартности) или добавите новые функции, о которых мечтали, но не надеялись, что это возможно реализовать на практике.

Если вам нравится визуальное программирование в стиле CannyLab, то контроллеры CANNY могут стать для вас интересной альтернативой Arduino или работать в связке с контроллерами Arduino. Об этом мы поговорим во второй статье цикла, в которой я расскажу вам об интеграции контроллеров CANNY с системой Arduino Mega Server.

Напомню, что AMS теперь работает не только на платах Arduino, но и на беспроводных Wi-Fi модулях ESP8266 и именно о такой связке пойдёт речь в следующий раз.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий