CAN·működés
A1 - Irányítópult; CAN B - CAN adatbusz. Szalon; CAN C - CAN adatbusz. Motor és futómű; N2 / 7 - Öndiagnosztikai rendszerek vezérlőegysége; N3/10 - Motorvezérlő egység; N10/6 - Bal első SAM; N10/7 - Jobb első SAM; N10/8 - Hátsó SAM; N15/3 - ETC vezérlőegység; N15/5 - AT választókar vezérlőegység; N22 - KLA gombos vezérlőegység; N47-5 - ESP, SPS és BAS vezérlőegység; N73 - EIS vezérlőegység; N80 - Kormányoszlop blokk; N93 - Központi bejárati vezérlő egység; X11/4 - Diagnosztikai aljzat
CAN kommunikáció
B - 1. érzékelő; CAN - Adatbusz; M - Végrehajtó elemek I - III (szervo mechanizmusok); N - Vezérlőegységek (vezérlők) I - V
Adathálózati elemek (CAN)
CAN B (Szalon)
K1 - Első regisztrációs és vezérlőegység biztosítékkal és relédobozzal (SAM/SRB-V); K2 - Hátsó regisztrációs és vezérlőegység biztosítékkal és relédobozzal (SAM/SRB-H); K3 - Bal oldali ülés vezérlőegysége (SSG); K4 - Jobb oldali ülésvezérlő egység (SSG); K5 - Bal első ajtó vezérlőegység (TSG); K6 - Jobb első ajtó vezérlőegység (TSG); K7 - Bal hátsó ajtó vezérlőegység (TSG); K8 - Jobb hátsó ajtó vezérlőegység (TSG); K9 - Tetővezérlő egység (DBE); K10 - Felső vezérlőmező (OBF); K11 - Alsó vezérlőmező (UBF); K12 - Elektronikus gyújtás indító kapcsoló (EZS); K13 - Irányítópult (KI); K14 - System COMMAND / audio 10 / audio 30 / audio 30 APS; K15 - Parktronic rendszer (PTS); K16 - Utánfutó berendezés (AAG); K17 - Többfunkciós vezérlőegység speciális modellekhez (MSS); K18 - Parkolófűtés; K19 - Fűtés (KKLA/BKLA – SA); K20 - Elosztó CAN-B RBA jog; K21 - Elosztó CAN-B RBA bal; K22 - Elosztó CAN-B konzol; K23 - Légzsákok beépített ARMINCA hívórendszerrel
CAN C (Hajtás és futómű)
K12 - Gyújtáskapcsoló (EZS); K13 - Irányítópult (KI); K24 - Elektronikus sebességváltó vezérlés (EGS vagy KGS); K25 - Motorvezérlő egység (MSG); K26 - Elektronikus sebességváltó egység (EMW); K27 - Elosztó CAN-C osztályú RBA bal; K28 - Elektronikus csúszásgátló rendszer (ESP)
Nem hálózatba kapcsolt SG-k
K29 - Automatikus tartományszabályozás (ALWR)
K30 - TV tuner
Az optikai D2B buszhoz csatlakoztatott elemek
D2B — (Audio/Kommunikáció/Navigáció)
Optikai kábel
K14 - COMMAND / audio 10 / audio 30 / audio 30 APS; K31 - Telefonrendszer (MINNA segélyhívás); K32 - Linguatronic hangvezérlő eszköz (SBS); K33 - Mobiltelefon vezérlő (felület); K34 - Hangerősítő; K35 - CD váltó
Nem mindegyik látható
A2 - Rádióvevő vagy rádiós magnó; A2/6 - CD-váltó; A40/3 - Kijelző és vezérlőegység a COMAND rendszer működéséhez; A2/13 - Hangerősítő; A35/11 - Hangvezérlő rendszer vezérlőegysége; A59/1 - D2B interfész mobil/beépített telefonhoz; A35 - Mobiltelefon adó-vevő (CTEL) / TELE AID segélyhívó rendszerek; A35/8 - TELE AID vezérlőegység; A, B, C - Csatlakozások; M1 - Száloptikai kábel 1; M2 - Optikai kábel 2; M3 - Száloptikai kábel 3; M4 - Száloptikai kábel 4; M5 - Száloptikai kábel 5; M6 - Száloptikai kábel 6; M7 - Száloptikai kábel 7; ws - fehér betét
OC
Od
Alapinformációk
A jármű több CAN buszt használ (Controller Area Network) blokkok között (modulok) az autó különböző rendszereinek és vezérlőinek vezérlése.
Az egyes vezérlőegységek hálózatba vannak kötve egymással, és képesek adatcserére.
A busz kétirányú, pl. bármely csatlakoztatott eszköz képes üzeneteket fogadni és továbbítani.
Érzékelő jele (érzékelő) belép a legközelebbi vezérlőegységbe, amely feldolgozza és továbbítja a CAN adatbuszra.
Bármely, a CAN adatbuszra csatlakoztatott vezérlőegység ki tudja olvasni ezt a jelet, ez alapján kiszámítja a vezérlési művelet értékét, és vezérli a szervo aktuátort.
Előnyök
Az elektromos és elektronikus eszközök szokásos kábeles csatlakoztatásával minden vezérlőegység közvetlenül kapcsolódik minden érzékelőhöz és aktuátorhoz, amelyről méréseket kap, vagy amelyeket vezérel.
A vezérlőrendszer bonyolultsága túlzott hosszúsághoz vagy több kábelvonalhoz vezet.
A szabványos kábelezéshez képest az adatbusz:
- A kábelek számának csökkentése. Az érzékelők vezetékeit csak a legközelebbi vezérlőegységhez húzzák, amely a mért értékeket adatcsomaggá alakítja és továbbítja a CAN buszra.
- Bármely vezérlőegység vezérelheti az aktuátort, amely a megfelelő adatcsomagot a CAN buszon keresztül kapja, és ennek alapján számítja ki a szervomechanikán a vezérlési művelet értékét.
- Továbbfejlesztett elektromágneses kompatibilitás.
- A dugaszolható csatlakozások számának csökkentése és a vezérlőegységek érintkezőkimeneteinek számának csökkentése.
- Fogyás.
- Az érzékelők számának csökkentése, mert egyetlen érzékelő jelei (például a hűtőfolyadék hőmérséklet érzékelőjétől) különböző rendszerek használhatják.
- Diagnosztikai képességek fejlesztése. Mert egyetlen érzékelő jelei (pl sebességjelző) különböző rendszerek használják, akkor ha minden ezt a jelet használó rendszer hibaüzenetet ad ki, akkor általában a jeleit feldolgozó érzékelő vagy vezérlőegység hibás. Ha a hibaüzenet csak egy rendszertől érkezik, bár ezt a jelet más rendszerek is használják, akkor a hiba oka leggyakrabban a feldolgozó vezérlőegységben vagy szervomechanikában van.
- Nagy adatátviteli sebesség - akár 1 Mbit/s is lehetséges, maximum 40 m-es vezetékhossz mellett A Mercedes-Benz járművek jelenleg 83 Kbit/s és 500 Kbit/s közötti adatátviteli sebességgel rendelkeznek.
- Egy vonalon több üzenet is továbbítható egymás után.
A CAN adatbusz egy kétvezetékes vezetékből áll, amely csavart érpárból készül. Minden ehhez a vonalhoz csatlakoztatott eszköz (készülékvezérlő egységek).
Az adatátvitel mindkét vezetéken duplikálással történik, és az adatbusz logikai szintjei tükröződnek (vagyis ha egy vezetéken logikai nulla szintet továbbítanak (0), akkor egy logikai egység szintjét egy másik vezetéken továbbítják (1), és fordítva).
A kétvezetékes átviteli sémát két okból használják: a hibák észlelésére és a megbízhatóság alapjaként.
Ha a feszültségcsúcs csak egy vezetéken jelentkezik (például EMC problémák miatt (elektromágneses kompatibilitás)), a vevőegységek ezt hibaként azonosíthatják, és figyelmen kívül hagyhatják ezt a feszültségcsúcsot.
Ha a CAN adatbusz két vezetéke közül az egyikben rövidzárlat vagy szakadás következik be, akkor a megbízhatóság integrált hardveres és szoftveres rendszerének köszönhetően egyvezetékes üzemmódra vált át. Sérült távvezeték nem használható.
A felhasználók által továbbított és fogadott sorrend és formátum (előfizetők) üzeneteket a kommunikációs protokoll határozza meg.
A CAN adatbusz lényeges megkülönböztető jellemzője az előfizetői címzés elvén alapuló többi buszrendszerhez képest az üzenethez kapcsolódó címzés.
Ez azt jelenti, hogy a CAN adatbuszon minden üzenet hozzá van rendelve állandó címéhez (azonosító), megjelölve ennek az üzenetnek a tartalmát (pl.: hűtőfolyadék hőmérséklet). A CAN adatbusz protokoll akár 2048 különböző üzenet továbbítását teszi lehetővé, a 2033-tól 2048-ig terjedő címek tartósan rögzítettek.
A CAN adatbuszon egy üzenetben lévő adatmennyiség 8 bájt.
A fogadó blokk csak azokat az üzeneteket dolgozza fel (adatcsomagok), amelyek az adatbuszon fogadott CAN üzenetek listájában vannak tárolva (elfogadás ellenőrzése).
Adatcsomagok csak akkor továbbíthatók, ha a CAN adatbusz szabad (azaz ha az utolsó adatcsomag után 3 bites intervallum következett, és egyetlen vezérlőegység sem kezd el üzenetet küldeni).
Ebben az esetben az adatbusz logikai szintjének recesszívnek kell lennie (logikus «1»).
Ha egyszerre több vezérlőegység kezd üzenetet küldeni, akkor életbe lép a prioritáselv, amely szerint a CAN adatbuszon a legmagasabb prioritású üzenet kerül először továbbításra idő- és bitvesztés nélkül (a közös adatbuszhoz való hozzáférési kérelmek eldöntése).
Minden vezérlőegység, amely elveszíti a döntőbíráskodás jogát, automatikusan fogadásra vált, és újra megpróbálja elküldeni üzenetét, amint a CAN adatbusz újra szabaddá válik.
Az adatcsomagokon kívül egy kérési csomag is található egy adott üzenethez a CAN adatbuszon.
Ebben az esetben a kért adatcsomagot biztosítani tudó vezérlőegység válaszol erre a kérésre.
Adatcsomag formátum
Normál átviteli módban az adatcsomagok a következő blokkkonfigurációkkal rendelkeznek (keretek):
Data Frame (üzenet keret) üzenetek továbbítására a CAN adatbuszon (pl.: hűtőfolyadék hőmérséklet).
Remote Frame (kérés keret) üzeneteket kérni a CAN adatbuszon egy másik vezérlőegységtől.
Error Frame (hiba keret) minden csatlakoztatott vezérlőegység értesítést kap, ha hiba történt, és a CAN adatbuszon az utolsó üzenet érvénytelen.
A CAN adatbusz protokoll két különböző CAN adatbusz üzenet keretformátumot támogat, amelyek csak az azonosító hosszában térnek el egymástól:
- szabványos formátum;
- kiterjesztett formátum.
A DaimlerChrysler jelenleg csak a szabványos formátumot használja.
A CAN adatbuszon üzenetek továbbítására szolgáló adatcsomag hét egymást követő mezőből áll (lásd a 9.0c ábrát):
- Start of Frame (start bit): Kijelöli az üzenet elejét, és szinkronizálja az összes modult.
- Arbitration Field (azonosító és kérés): Ez a mező egy azonosítóból áll (címek) 11 bit és 1 ellenőrző bit (Remote Transmission Request-Bit). Ez a vezérlőbit adatkeretként jelöli meg a csomagot (üzenet keret) vagy távoli keretként (kérés keret) nincs adatbájt.
- Control Field (vezérlő bitek): Vezérlőmező (6 bites) IDE bitet tartalmaz (Identifier Extension Bit) a szabványos és a kiterjesztett formátum felismerésére, egy tartalék bit a későbbi bővítményekhez és - az utolsó 4 bitben - az adatmezőbe ágyazott adatbájtok száma (adatmező).
- Data Field (adat): Az adatmező 0-8 bájtnyi adatot tartalmazhat. A CAN adatbuszon egy 0 bájt hosszú üzenet szolgál az elosztott folyamatok szinkronizálására.
- CRC Field (vezérlő mező): CRC mező (Cyclic-Redundancy-Check Field) 16 bitet tartalmaz, és az átvitel során előforduló hibák vezérlésére szolgál.
- ACK Field (elfogadás megerősítése): ACK mező (Acknowledgement Field) nyugtázó jelet tartalmaz minden olyan vevőegységhez, amely hiba nélkül kapott üzenetet a CAN buszon keresztül.
- End of Frame (keret vége): Az adatcsomag végét jelöli.
- Intermission (intervallum): Két adatcsomag közötti intervallum. Az intervallumnak legalább 3 bitesnek kell lennie. Ezt követően bármelyik vezérlőegység továbbíthatja a következő adatcsomagot.
- IDLE (pihenő mód): Ha egyetlen vezérlőegység sem küld üzenetet, akkor a CAN-busz készenléti állapotban marad a következő adatcsomag továbbításáig.
Prioritások
Az adatok valós idejű feldolgozása érdekében lehetővé kell tenni azok gyors átvitelét.
Ehhez nemcsak nagy fizikai adatsebességű kapcsolatra van szükség, hanem egy közös CAN busz gyors biztosítására is, ha több vezérlőegységnek kell egyszerre üzenetet küldenie.
Annak érdekében, hogy a CAN adatbuszon továbbított üzeneteket a sürgősségi fok szerint meg lehessen különböztetni, az egyes üzeneteknek különböző prioritásokat biztosítanak.
A gyújtás időzítése például a legmagasabb prioritású, a csúszási értékek közepesek, és a külső hőmérséklet a legalacsonyabb.
Az azonosító határozza meg, hogy a CAN-buszon milyen prioritású üzenetet küldenek (cím) a megfelelő üzenetet.
A kisebb bináris számnak megfelelő azonosító magasabb prioritású, és fordítva.
A CAN adatbusz protokoll két logikai állapoton alapul: A bitek bármelyike «recesszív» (logikus «1»), vagy «uralkodó» (logikus «0»). Ha egy domináns bitet legalább egy modul továbbít, akkor a többi modul által továbbított recesszív bitek felülíródnak.
Példa
Ha egyszerre több vezérlőegység is elindítja az adatátvitelt, akkor a közös adatbuszhoz való hozzáférés konfliktusa megoldódik «megosztott erőforrás-kérelmek bitenkénti rendezése» a megfelelő azonosítókkal.
Az azonosítómező továbbításakor az adó minden bit után ellenőrzi, hogy van-e még adási joga, vagy más vezérlőegység küld-e már magasabb prioritású üzenetet a CAN adatbuszon.
Ha az első adóegység által továbbított recesszív bitet felülírja egy másik adóegység domináns bitje, akkor az első adóegység elveszíti adási jogát (választottbíróság) és vevőblokk lesz.
Első vezérlőegység (N I) elveszti a választottbíróságot a 3. bittől kezdve.
Harmadik vezérlőegység (N III) elveszti a választottbírósági eljárást a 7. bittől kezdve.
Második vezérlőegység (N II) fenntartja a hozzáférési jogot a CAN adatbuszhoz és továbbíthatja annak üzenetét.
Más vezérlőegységek csak akkor kísérlik meg üzeneteiket továbbítani a CAN adatbuszon, amikor az ismét szabaddá válik. Ebben az esetben a továbbítási jog ismét a CAN adatbuszon lévő üzenet prioritása szerint kerül megadásra.
Hibafelismerés
Az interferencia adatátviteli hibákhoz vezethet. Az ilyen átviteli hibákat fel kell ismerni és ki kell javítani. A CAN adatbusz protokoll két hibafelismerési szintet különböztet meg:
- mechanizmusok az Adatkeret szintjén (üzenet keret);
- bitszintű mechanizmusok.
Mechanizmusok az adatkeret szintjén
Cyclic-Redundancy-Check
A CAN adatbuszon keresztül továbbított üzenet alapján az adó kiszámítja a mezőben lévő adatcsomaggal együtt továbbított vezérlőbiteket «CRC Field» (ellenőrző összegeket). A vevő egység ezeket a vezérlőbiteket a CAN adatbuszon keresztül kapott üzenet alapján újraszámítja, és összehasonlítja az ezzel az üzenettel kapott vezérlőbitekkel.
Frame Check
Ez a mechanizmus ellenőrzi a továbbított blokk szerkezetét (keret), vagyis az adott fix formátumú bitmezők és a kerethossz újraellenőrzésre kerül.
A Frame Check által észlelt hibák formátumhibákként vannak megjelölve.
Bitszintű mechanizmusok
Monitoring
Mindegyik modul üzenet továbbításakor figyeli a CAN adatbusz logikai szintjét, és meghatározza az átvitt és vett bitek közötti különbségeket. Ez biztosítja az adóegységben előforduló globális és lokális bithibák megbízható felismerését.
Bit Stuffing
Minden adatcsomagban a mező között «Start of Frame» és a mezőny vége «CRC Field» legfeljebb 5 egymást követő, azonos polaritású bit lehet.
Minden 5 azonos bitből álló sorozat után a blokkadó hozzáad egy ellentétes polaritású bitet a bitfolyamhoz.
A vevőegységek törlik ezeket a biteket, miután üzenetet kaptak a CAN adatbuszon.
Hibaelhárítás
Ha bármelyik CAN adatbusz-modul hibát észlel, hibaüzenet küldésével megszakítja az aktuális adatátviteli folyamatot. A hibaüzenet 6 domináns bitből áll.
A hibaüzenetnek köszönhetően a CAN adatbuszra csatlakoztatott összes vezérlőegység értesítést kap a fellépő helyi hibáról, és ennek megfelelően figyelmen kívül hagyja a korábban továbbított üzenetet.
Rövid szünet után az összes vezérlőegység ismét képes üzeneteket küldeni a CAN adatbuszon, és ismét a legmagasabb prioritású üzenet kerül elküldésre.
Az a vezérlőegység, amelynek a CAN adatbuszon lévő üzenete a hibát okozta, szintén megkezdi üzenetének újraküldését (automatikus ismétlés kérés funkció).
CAN busz típusok
A különböző vezérlési területekhez különböző CAN buszokat használnak. Adatátviteli sebességben különböznek egymástól.
CAN adatátviteli sebességű terület «motor és futómű» (CAN-C) 125 Kbps, és a CAN adatbusz «Szalon» (CAN-B) a különösen sürgős üzenetek kisebb száma miatt mindössze 83 Kbps adatátviteli sebességre tervezték.
A két buszrendszer közötti adatcsere ún «átjárók», azaz mindkét adatbuszra csatlakoztatott vezérlőegységek.
A CAN adatbusz interfész az elektronikus gyújtászár-vezérlő egységben található (N73). Ez a vezérlőegység interfészt is biztosít a CAN adatbusz vezérlőegységei és a DLC között (X11/4).
Cserekor az új vezérlőegységet diagnosztikai eszközzel kódolni kell.
Minden CAN adatbusz vezérlőegység a szabványt használja «OSEK».
Száloptikai D2B (Digital Daten-Bus) területre alkalmazott adatok «Audio/Kommunikáció/Navigáció». Egy optikai kábel lényegesen nagyobb mennyiségű információt képes továbbítani, mint egy rézkábellel ellátott busz.
CAN C busz «Motor és alváz»
A terminálvezérlő egység mindkét oldalán egy úgynevezett adatbusz-lezáró ellenállás van felszerelve, amelynek ellenállása 120 Ω, az adatbusz mindkét vezetéke közé kötve.
A motortér CAN adatbusz csak bekapcsolt gyújtásnál aktív.
7 vezérlőegység csatlakozik a CAN-C buszra.
CAN B - busz «Szalon»
Egyes, az utastér CAN adatbuszához csatlakoztatott vezérlőegységek a gyújtás bekapcsolásától függetlenül aktiválódnak (például egyzáras rendszer).
Ezért az utastéri CAN adatbusznak kikapcsolt gyújtás mellett is működőképesnek kell lennie, ami azt jelenti, hogy a gyújtás kikapcsolt állapotában is biztosítani kell az adatcsomagok továbbításának lehetőségét.
A nyugalmi áramfelvétel lehetőség szerinti csökkentése érdekében a CAN adatbusz az átvitelhez szükséges adatcsomagok hiányában passzív készenléti módba kapcsol, és csak a következő elérésekor aktiválódik újra.
Ha az utastéri CAN adatbusz passzív készenléti üzemmódjában van, bármely vezérlőegység (például egyzáras vezérlőegység) üzenetet továbbít a CAN adatbuszon, azt csak a fő rendszermodul veszi (elektronikus gyújtáskapcsoló, EZS). Az EZS blokk eltárolja ezt az üzenetet a memóriában, és aktiváló jelet küld (Wake-up) az utastéri CAN adatbuszra csatlakoztatott összes vezérlőegységhez.
Aktiválásakor az EZS ellenőrzi az összes CAN-adatbusz-felhasználót, majd továbbítja a korábban tárolt üzenetet.
20 vezérlőegység csatlakozik a CAN-B buszra.