Предисловие

Winstar продолжает предоставлять клиентам комплексные сервисные решения и, соответственно, активно запускает продукты серии Smart Display. Запуск первого Smart Display на основе CAN-шины создана в качестве отправной точки.

Что такое интерфейс CAN? Как он работает? Какие типы Преимущества, которые он может принести пользователям? Давайте прочитаем дополнительную информацию ниже.

Вступление

CAN-шина (Controller Area Network) - это стандарт обмена данными, который позволяет устройствам в автомобилях и других отраслях промышленности общаться друг с другом. Он разработан, чтобы позволить ЭБУ (электронный блок управления) обмениваться в сети данными друг с другом без необходимости в хосте, в отличие от интерфейса RS485, он в основном должен иметь хост (Master) в качестве управляющей стороны; но CAN обеспечивает лучшие и гибкие коммуникационные приложения, которые не требуют управления хостом.

Схема топологии RS485

Схема топологии CAN-шины

CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный, прежде всего, на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. В соответствии с содержанием информации он использует идентификатор сообщения (каждый идентификатор уникален во всей сети), чтобы определить порядок приоритета сообщений для доставки, а не назначать конкретный адрес станции (ID узла).

Таким образом, CAN обладает хорошими возможностями гибкой настройки и может добавлять узлы в существующую сеть без внесения изменений в программное и аппаратное обеспечение. Кроме того, передача сообщений не основана на специальных типах узлов, что увеличивает удобство обновления сети.

Приложения CAN-шины могут полностью удовлетворить запросы надежности и передачи данных в реальном времени. По этой причине применение CAN-шины было распространено на промышленные медицинские и другие приложения.

Схема сетевой топологии:

История

Компания BOSCH разработала шину CAN в 1983 году. О CAN было официально объявлено на собрании Международного общества инженеров автомобильной промышленности (SAE), состоявшемся в Детройте, штат Мичиган, США, в 1986 году. Первый контроллер CAN был произведен Intel и Philips и выпущен в 1987 году. Первым автомобилем, оснащенным многополюсной системой на базе CAN, был Mercedes-Benz W140, выпущенный в 1991 году.

Компания BOSCH опубликовала несколько версий спецификации CAN. Спецификация разделена на две части: часть A (CAN 2.0A) применяется к стандартному формату с использованием 11-битных идентификационных кодов, а часть B (CAN 2.0 Б) применяется к расширенному формату с использованием 29-битных идентификаторов.

В 1993 году Международная организация по стандартизации (ISO) опубликовала стандарт CAN ISO11898. Позже стандарт CAN был перекомпилирован в две части: ISO11898-1 охватывал уровень канала передачи данных; ISO11898-2 охватывал физический уровень высокоскоростной CAN. bus; ISO11898-3 был анонсирован позже и охватывал спецификацию низкоскоростной шины CAN Физический уровень и отказоустойчивость шины CAN. Стандарты физического уровня ISO11898-2 и ISO11898-3 не включены в спецификацию BOSCH CAN2.0.

В 2012 году компания BOSCH анонсировала CAN_FD 1.0, или CAN с переменной скоростью передачи данных. В этой спецификации используется другая архитектура, позволяющая после арбитража переключаться на более высокую скорость передачи данных и передавать данные различной длины. CAN FD совместим с существующей сетью CAN 2.0, поэтому новое устройство CAN FD может сосуществовать с существующим устройством CAN в одной сети управления.

С 1996 года все автомобили и легкие грузовики, продаваемые в Соединенных Штатах, обязали соответствовать стандартам OBD-II (бортовая диагностика). В Европейском союзе бензиновые автомобили, проданные после 2001 года, и дизельные автомобили, проданные после 2004 года, должны соответствовать требованиям EOBD (Европейская бортовая диагностика) стандартов. С 2008 года, все автомобили продаваемые в США, должны использовать CAN в качестве одного из протоколов сигнализации.

Особенности аппаратного обеспечения:

Все узлы соединены между собой двумя проводами, образующими витую пару с сопротивлением 120 Ом.

Когда шина CAN передает доминирующий (0) сигнал, она поднимает клемму CAN_H на высокий уровень и переводит CAN_L на низкий уровень. Когда передается рецессивный сигнал (1), клемма CAN_H или CAN_L не будет работать. Доминирующий сигнал CAN_H и CAN_L имеют номинальное дифференциальное напряжение 2 В.

Внешний вид сигнала физического уровня:

Измерения на WL0F00039000QGAAASB00 CAN_H / CAN_L:

Особенности прошивки:

Каждый узел может отправлять и получать информацию, но не одновременно. Сообщение или кадр в основном включает в себя идентификационный код (ID), который указывает приоритет информации, до восьми байтов данных. CRC, ACK и другие части кадра являются также часть сообщения.

Если один узел передает доминантный бит (0), а другой узел передает рецессивный бит (1), то на шине возникает конфликт, и в конечном итоге доминирующий бит «выигрывает». Это означает, что нет задержки в передаче информации с более высоким приоритетом. Информация об узлах с более низким приоритетом автоматически передается в конце доминирующего бита, а повторная передача предпринимается после 6 тактовых бит. Это делает CAN пригодной в качестве системы связи с мгновенным приоритетом.

Точное напряжение логического 0 или 1 зависит от используемого физического уровня, но основной принцип CAN требует, чтобы каждый узел контролировал данные в сети CAN, включая сам узел-отправитель. Если все узлы передают логическую 1 одновременно время, все узлы будут видеть этот сигнал логической 1, включая отправляющий узел и принимающий узел. Если все отправляющие узлы передают сигнал логического 0 одновременно, то все узлы будут видеть этот сигнал логического 0. Когда один или несколько отправляющих узлов передают сигнал логического 0, но один или несколько узлов-отправителей передают сигнал логической 1, все узлы, включая узел, который передает сигнал логической 1, также будут видеть сигнал логической 0. Когда узел передает сигнал логической 1, но видит сигнал логического 0, он поймет, что на линии возник спор, и выйдет из системы. В ходе этого процесса любой узел, который передает логику 1, выходит из системы или проигрывает арбитраж, когда другие узлы передают логику 0. Узел, проигравший арбитраж, повторно добавить информацию в очередь позже, и поток битов кадра CAN будет продолжаться без сбоев, пока не останется только один узел-отправитель. Это означает, что узел, который передает первую логическую единицу, теряет арбитраж. Поскольку все узлы передают 11-битный (или 29-битный в CAN 2.0 B) идентификационный код: при запуске кадра CAN отправляющий узел с наименьшим идентификационным кодом имеет в начале больше 0. Этот узел побеждает в арбитраже и имеет наивысший приоритет.

CAN2.0A / B Формат данных:

Данные трафика CAN-шины выглядят как:

Последовательности данных в полезной нагрузке:

Выводы:

5 особенностей, которая предоставляет CAN-шина.

• Низкая стоимость: ЭБУ (электронные блоки управления) обмениваются данными через единый интерфейс CAN, CAN шина обеспечивает сокращение проблем, легкий вес и низкую стоимость.
• Сосредоточенность: система CAN-шины позволяет проводить централизованную диагностику ошибок (например, OBD-II) и конфигурировать все ЭБУ.
• Надежность: физический уровень системы устойчив к отказам подсистем и ЭМС (электромагнитной совместимости).
• Эффективность: сообщения CAN имеют приоритет и используют побитовый арбитраж через идентификаторы, так что идентификаторы с наивысшим приоритетом не прерываются.
• Гибкость: каждый ЭБУ содержит микросхему для приема всех передаваемых сообщений, определения актуальности и соответствующих действий - это позволяет легко изменять и включать дополнительные узлы.

Примеры применения:

• Автомобильная промышленность (автомобильные приборы, ABS, OBD-II и т. д.).
• Транспортные системы (железнодорожные, авиационные, морские и т. д.).
• Мобильная техника (штабелеукладчики / вилочные погрузчик, строительство, сельское хозяйство и т. д.).
• Системы управления промышленными машинами (промышленная автоматизация, управление информацией и т. Д.).
• Автоматизация дома и зданий (HVAC, лифты и т. Д.).
• Медицинское оборудование и лабораторная автоматизация.

Ограничения:

• В CAN open имеется 11-битный CAN ID с 4-битным функциональным кодом и 7-битным идентификатором узла. Таким образом, уникальные адреса доступны для 127 узлов на шине.
• В J1939 есть 8-битный адрес устройства, который максимально равен 255 идентификатору узла. Адрес 255 используется для широковещательной рассылки, а 254 зарезервирован для управления сетью. Таким образом, уникальные адреса доступны для 253 узлов на шине.
• Пропускная способность связи низкая, а скорость высока по сравнению с дальностью передачи.