Принцип работы и диагностика can-шины в автомобиле

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.

Процесс проверки:

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.

https://youtube.com/watch?v=kVjWxMY63-4

Осциллографирование K-CAN, PT-CAN, F-CAN

Для большей ясности, работает ли шина CAN безупречно, необходимо понаблюдать связь по шине. При этом нет необходимости анализировать отдельные биты, а нужно лишь убедиться, что шина CAN работает. Осциллографирование показывает: ”шина CAN очевидно работает без нарушений”.

При измерении с помощью осциллографа напряжения между проводом низкого уровня CAN (или высокого CAN-High) и массой получают прямоугольный сигнал в пределах напряжения :

Низкий уровень CAN относительно массы: U мин = 1 В и U макс = 5 В

Высокий уровень CAN относительно массы: U мин = 0 В и U макс = 4 В

Эти значения являются приблизительными и могут отличаться, в зависимости от нагрузки шины, на величину до 100 мВ.

Настройки осциллографа для измерения на шине K-CAN:

Рис. 1: Измерение K-CAN: CH1 низкий уровень CAN, CH2 высокий уровень CAN

При измерении с помощью осциллографа напряжения между проводом низкого уровня CAN (или высокого CAN-High) и массой получают прямоугольный сигнал в пределах напряжения :

Низкий уровень CAN относительно массы: U мин = 1,5 В и U макс = 2,5 В

Высокий уровень CAN относительно массы: U мин = 2,5 В и U макс = 3,5 В

Эти значения являются приблизительными и могут отличаться, в зависимости от нагрузки шины, на величину до 100 мВ.

Настройки осциллографа для измерения на шине PT-CAN (или F-CAN):

Рисунок 2: Измерение PT-CAN: CH1 низкий уровень CAN, CH2 высокий уровень CAN

Информация по шине CAN

Шина CAN (Controller Area Network) является последовательной системой шин связи и отличается следующими признаками:

Задающее устройство: задающее устройство является активным партнером по связи, от которого исходит инициатива связи. Задающее устройство имеет приоритет и управляет связью. Оно может посылать пассивному абоненту шины (исполнительному устройству) сообщения по системе шин и после запроса принимать его сообщения.

Исполнительное устройство: исполнительное устройство является пассивным участником связи. Оно получает команду получать и передавать данные.

Система с задающим устройством: в системе с задающим устройством участники связи могут в определенный момент времени брать на себя роль задающего или исполнительного устройства.

Приложения CAN

CAN является идеальным решением для любого приложения, где микроконтроллеры обмениваются сообщениями друг с другом и с удаленными периферийными устройствами. Изначально CAN использовался в автомобилях для обеспечения критичного по времени управления и обмена информацией между двигателем и коробкой передач при гарантированном времени ожидания сообщения и допуске каждого из участников сети к работе с текущими данными. Наряду с достаточно дорогими высокоскоростными решениями существуют и экономичные решения для подключения к сети инерционных устройств, которые работают в шкале времени сотен микросекунд (система управления дверьми, подъемник окна, управление зеркалом). При этом мощные жгуты электрических проводов заменяются двухпроводной CAN-сетью, узлами которой являются, в том числе, тормозные огни и указатели поворота.

Широкое применение CAN нашел в промышленной автоматике, где имеется большое число устройств управления, датчиков, механизмов, электроприводов и других объектов, которые связаны единым технологическим циклом (системы отопления и кондиционирования, насосы, конвейеры, лифты, эскалаторы, транспортеры и т. д.)

Важной особенностью таких систем является возможность диагностики и управления объектами, расположенными на большой территории, по адаптивным алгоритмам. В результате достигается существенное уменьшение потребляемой мощности, шума, износа оборудования

Подобная картина наблюдается и в железнодорожных бортовых системах, где решающую роль играет обмен данными между подсистемами при наборе скорости, торможении, управлении дверьми и диагностике.

Шина CAN не работает

Если шина передачи данных K-CAN или PT-CAN не работает, то, возможно, имеется КЗ или обрыв провода CAN высокого или низкого уровней. Или неисправен ЭБУ.

Для локализации причины неисправности рекомендуется действовать следующим образом:

• По очереди отсоединять абонентов шины CAN до тех пор, пока не будет найден блок, являющийся причиной неисправности (= ЭБУ X).
• Проверить провода к ЭБУ X на отсутствие КЗ или обрыва.
• При возможности проверить ЭБУ X.
• Такая последовательность действий приводит к успеху только в том случае, если короткое замыкание имеет проверяемый провод от ЭБУ к шине CAN. Если провод в шине CAN сам имеет короткое замыкание, то нужно проверить жгут проводов.

Оставляем за собой право на опечатки, смысловые ошибки и технические изменения.

Источник www.newtis.info

Осциллографирование K-CAN, PT-CAN, F-CAN

Для большей ясности, работает ли шина CAN безупречно, необходимо понаблюдать связь по шине. При этом нет необходимости анализировать отдельные биты, а нужно лишь убедиться, что шина CAN работает. Осциллографирование показывает: ”шина CAN очевидно работает без нарушений”.

При измерении с помощью осциллографа напряжения между проводом низкого уровня CAN (или высокого CAN-High) и массой получают прямоугольный сигнал в пределах напряжения :

Низкий уровень CAN относительно массы: U мин = 1 В и U макс = 5 В

Высокий уровень CAN относительно массы: U мин = 0 В и U макс = 4 В

Эти значения являются приблизительными и могут отличаться, в зависимости от нагрузки шины, на величину до 100 мВ.

Настройки осциллографа для измерения на шине K-CAN:

Рис. 1: Измерение K-CAN: CH1 низкий уровень CAN, CH2 высокий уровень CAN

При измерении с помощью осциллографа напряжения между проводом низкого уровня CAN (или высокого CAN-High) и массой получают прямоугольный сигнал в пределах напряжения :

Низкий уровень CAN относительно массы: U мин = 1,5 В и U макс = 2,5 В

Высокий уровень CAN относительно массы: U мин = 2,5 В и U макс = 3,5 В

Эти значения являются приблизительными и могут отличаться, в зависимости от нагрузки шины, на величину до 100 мВ.

Настройки осциллографа для измерения на шине PT-CAN (или F-CAN):

Рисунок 2: Измерение PT-CAN: CH1 низкий уровень CAN, CH2 высокий уровень CAN

Что такое CAN шина и принцип работы

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

Где находится устройство

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

Кан модуль в одном из жгутов со штатной проводкой Расположение шины в багажном отсеке Шина КАН под приборной панелью автомобиля

Обычно блок управления сигнализацией ставится под контрольным щитком либо за «приборкой» в салоне машины.

Функции

Функции, выполняющиеся интерфейсом КАН:

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

Режимы

Цифровая система может функционировать в нескольких режимах:

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

Характеристики

Отдельно следует сказать об основных характеристиках скорости работы интерфейса:

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

Знакомство с CAN

CAN – это стандарт последовательного интерфейса, разработанный компанией Robert Bosch и одобренный Собществом автомобильных инженеров (SAE) еще в 1980-х годах. С тех пор, благодаря своей гибкости и надежности, он стал широко использоваться в транспортных средствах и многих промышленных приложениях. Топология интерфейса представляет собой дифференциальную шину с экранированной или неэкранированной витой парой, к которой может быть подключено до 127 узлов. Все узлы являются приемопередатчиками, способными посылать и получать данные. Выпускаются стандартные микросхемы приемопередатчиков, но многие микроконтроллеры имеют интегрированный интерфейс CAN (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Топология шины CAN, к которой подключены микроконтроллер с интерфейсом CAN и другие приемопередающие узлы.

Данные передаются кадрами, состоящими из 8 байт данных, адресного поля, поля контрольной суммы CRC и других служебных полей. Скорость передачи данных не фиксирована и, начинаясь с 5 кбит/с, может достигать 1 Мбит/с. Максимальная длина шины при скорости 1 Мбит/с равна 40 м. Используется множественный доступ к шине с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). CAN имеет ряд разновидностей, таких как CAN-FD, CANopen и SAE J1939. Используются также обозначения ISO-11898 и ISO-11519, присвоенные Международной организацией по стандартизации (ISO).

CAN-FD (ISO-11898-1) – это новейшая версия, которая увеличивает скорость передачи данных до 5 Мбит/с и выше, что делает систему более адаптированной к приложениям реального времени, требующим более низкой задержки и большего детерминизма. Кадр большего размера теперь вмещает 64 байта данных.

Обзор возможностей протокола CAN

1. Продукты — микросхема, инструменты разработки, модули, инструменты проектирования;
2. Распределение посланий — каждый участник будет иметь возможность выбирать к просмотру сообщения, касающиеся только его. Для этого предусмотрены фильтры;
3. Широковещательный характер – если участник не выбрал только свои сообщения, то он имеет возможность просмотра всего потока информации;
4. Контентная адресация – нет явного адресата. Выбираются адреса контента по идентификатору в самом сообщении;
5. Виды сообщений – кадр данных, удаленный, ошибки, перезагрузки;
6. Стандартный CAN и его расширенная версия – отличаются длиной установленного идентификатора. Если в станд. варианте он равен 11битам, то в его «толстом» собрате – 29 бит;
7. Конфликтное разрешение и определение приоритета – чтобы избежать одновременной передачи данных несколькими участниками, выработан арбитражный механизм. Все пакеты поделены на доминантный и рецессивный. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что всегда приоритет на стороне доминантного сообщения.
8. Физические уровни:

— сигнальная сбалансированная двухпроводная схема high–speed CAN представляет вторую часть стандарта ISO 11898;

— третья часть ISO 11898 составляет следующий уровень вышеназванной схемы;

— однопроводной уровень, описываемый стандартом SAE J2411. Шины этого уровня установлены, например, на автомобилях линейки Дженерал Моторс.

1. Прерывание конца – CAN-шина должна содержать на конце резисторное сопротивление (120ОМ), для гашения отражения сигнала, создания уровня постоянного тока.
2. Кабель – сопротивление должно укладываться в интервал 108 – 132ОМ.
3. Разъем – нет стандартов для разъемов CAN. Каждый протокол описывает свои предпочтения. Однако есть фактический стандарт для автопромышленности.
4. Ошибка – контролер найдет ее и отметит флажком, разрушая передачу. Эти флажки станут знаком для всех участников цепи на ее сброс.
5. Сбои в передачи – при различных сбоях дается возможность дальнейшего функционирования. Сбои могут быть разного характера: прерывание, короткое замыкание в разных частях, разъединение с оконечным сопротивлением.

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.

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.

Can шина автомобиля что это такое

В современных машинах используются электронные блоки управления (ЭБУ, ECU — Electronic Control Unit) для контроля и управления различными системами машины, такими как гидравликой, коробкой передач и двигателем. Аналогично тому, как компьютеры могут быть соединены в одну сеть, блоки управления в машине тоже можно объединить.

Преимущества сетевого соединения:

• Более чувствительная система управления
• Получение более полных и надежных данных
• Обнаружение неисправностей и управление настройками производится средствами программного обеспечения.

Например, ЭБУ двигателя может обмениваться с другими ЭБУ машины по системе сети CAN.

Система CAN: Controller Area Network — сеть контроллеров. CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время получил широкое применение в автомобильной, авиационной, тракторостроительной и других видах промышленности.

Электронная система связи CAN, которая объединяет все блоки управления машиной в сеть с общим кабелем(шиной) и состоящая из одной пары проводов, называется шиной CAN. Закодированные данные посылаются от блоков управления на шину CAN.

Рисунок — CAN шина из 4-х блоков управления.

Выше показана шина CAN, состоящая из 4-х блоков управления. На концах общего кабеля (шины) устанавливается согласующие сопротивления (терминаторы, резисторы) Обычно сопротивление каждого резистора составляет 120 Ом. Применение согласующих резисторов на концах системы позволяет избежать отражение сигнала в конце линии тем самым обеспечивая нормальную работу всей CAN сети.

Передача сигналов в шине CAN осуществляется посредством двух скрученных между собой проводов (витая пара, Twisted Pair) Применение витой пары проводов, обусловлено дифференциальной передачей данных и высокой защитой такого решения от внешних помех.

В нашем случае блок №2 отправляет один сигнал по двум витым проводам в шину CAN, причем у этого сигнала будет различное напряжение на каждом проводе витой пары. Другие блоки в сети читают сигнал и определяют какому блоку оно предназначено и какую команду нужно выполнить (Блоки №1 и №4)

Рисунок — Принцип линии CAN

Так происходит передача сигналов по шине CAN. Сами эти сигналы представляют собой «кадры» (сообщения), которые принимаются всеми элементами сети CAN. Полезная информация в кадре состоит из идентификационного поля (идентификатора) длиной 11 бит (стандартный формат) или 29 бит (расширенный формат, надмножество предыдущего) и поля данных длиной от 0 до 8 байт. Идентификационное поле говрит о содержимом пакета и служит для определения приоритета при попытке одновременной передачи несколькими сетевыми узлами. Также в кадре (сообщении) помимо полезной информации содержится служебная информация. Она представлена полями проверки, полем отзыва и другим полями. В конце кадра содержится «поле конец сообщения»

В шине CAN сообщения от блоков управления должны передаваться в общую шину , то для исключения конфликтов между блоками, каждый узел перед отправкой кадра проверяет сеть на передачу доминантного бита. Устройство передающее доминантный бит считается приоритетным. Таким образом устройство будет дожидаться освобождения линии CAN. С одной стороны такой алгоритм работы повышает быстродействие, но с другой при неправильной работе одного из блоков управления возможна полная «загрузка» CAN шины и невозможность отправки сообщении другими блоками, элементами сети CAN (Линия для них будет всегда занята).

Рисунок —Структура сообщения

Напоследок пример работы:

Переключением кнопки инициируем команду блока управления №1 передачу сообщений в шину CAN. Блок №2 получает сообщение и расшифровав в сообщении что кадр пришел для него с командой включить свет. Подается бортовое напряжение на потребитель.

Рисунок — Принцип коммуникации через CAN

Вот такой принцип работы шины CAN без конкретных углублений. Также стоит отметить, что шина CAN может иметь свои особенности, зависящее от области применения и фирмы производителя. В статье я рассказал о наиболее часто встречающейся шине CAN, которую можно встретить в современных грузовых и легковых автомобилях, тракторах и разнообразной спец технике.

1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>

Статья написана по материалам сайтов: www.ugona.net, voditeliauto.ru, catterbet.com.

Что такое CAN-шина и принцип ее работы

КАН-шина представляет собой сеть контроллеров. Устройство используется для объединения всех управляющих модулей автомобиля в одну рабочую сеть с общим проводом. Этот девайс состоит из одной пары кабелей, которая называется CAN. Информация, передающаяся по каналам из одного модуля на другой, отправляется в закодированном виде.

Схема подключения устройств к CAN-шине в Мерседесе

Какие функции может выполнять CAN-шина:

• подключение к автомобильной бортовой сети любых девайсов и устройств;
• упрощение алгоритма подсоединения и функционирования вспомогательных систем машины;
• блок может одновременно получать и передавать цифровые данные из разных источников;
• использование шины снижает воздействие внешних электромагнитных полей на функционирование основных и вспомогательных систем машины;
• CAN-шина позволяет ускорить процедуру передачи информации к определенным устройствам и узлам автомобиля.

Эта система работает в нескольких режимах:

1. Фоновый. Все устройства отключены, но на шину подается питание. Величина напряжения слишком мала, поэтому разрядить аккумуляторную батарею шина не сможет.
2. Режим запуска. Когда автолюбитель вставляет ключ в замок и проворачивает его либо жмет кнопку Старта, происходит активация устройства. Включается опция стабилизации питания, которое подается на контроллеры и датчики.
3. Активный режим. В этом случае между всеми контроллерами и датчиками происходит обмен данными. При работе в активном режиме параметр потребления энергии может быть увеличен до 85 мА.
4. Режим засыпания или отключения. При глушении силового агрегата контроллеры КАН перестают функционировать. При включении режима засыпания все узлы машины отключаются от бортовой сети.

Канал Виалон СУшка в своем видео рассказал о КАН-шине и что надо знать про ее эксплуатацию.

Плюсы и минусы

Какими преимуществами обладает КАН-шина:

1. Простота установки устройства в автомобиль. Владельцу машины не придется тратиться на монтаж, поскольку выполнить эту задачу можно самостоятельно.
2. Быстродействие устройства. Девайс позволяет быстро обмениваться информацией между системами.
3. Устойчивость к воздействию помех.
4. Все шины обладают многоуровневой системой контроля. Ее использование дает возможность предотвратить появление ошибок при передаче и приеме данных.
5. В процессе функционирования шина автоматически разбрасывает скорость по разным каналам. Это позволяет обеспечить оптимальную работу всех систем.
6. Высокая безопасность устройства, при надобности система блокирует несанкционированный доступ.
7. Большой выбор устройств различных типов от разных производителей. Можно подобрать вариант, предназначенный для конкретной модели авто.

Какие недостатки характерны для устройства:

1. В девайсах бывают ограничения по объему передаваемых данных. В современных автомобилях используется множество электронных девайсов. Их большое количество приводит к высокой загруженности канала передачи информации. Это становится причиной увеличения времени отклика.
2. Большая часть отправляющихся по шине данных обладает конкретным назначением. На полезную информацию отводится маленькая часть трафика.
3. При использовании протокола высшего уровня автовладелец может столкнуться с проблемой отсутствия стандартизации.

Can шина – имеет ли она что-то общее с обычными шинами и для чего нужна

Услышав такое определение, как «CAN шина», неопытный водитель подумает что это ещё один вид автомобильной резины. Но на самом деле, к обычным шинам это устройство не имеет никакого отношения. Это устройство создавалось для того, чтобы не было необходимости устанавливать в машине кучу проводов, ведь управление всеми системами машин должно вестись из одного места. Can шина даёт возможность сделать салон автомобиля комфортным для водителя и пассажиров, ведь при её наличии не будет большого количества проводов, позволяет вести управление всеми системами машины и подключать в удобный способ дополнительное оборудование – трекеры, сигнализации, маяки, секретки и другое. В машина старого образца ещё нет такого приспособления, это доставляет много неудобств. Цифровая шина лучше справляется с поставленными на неё задачами, а стандартная система – с кучей проводов, является сложной и неудобной.

Похожие записи:

Киа соренто 2020 года 15 самых безопасных машин Hyundai solaris 2020 года в новом кузове Kia rio масса Как установить поршни в сборе с шатунами в цилиндр двигателя Онлайн-сервис для магазина автозапчастей «бизнес.ру»