Функционисање CAN
A1 - Командна табла; CAN Б - Сабирница података CAN. Салон; CAN Ц - Сабирница података CAN. Мотор и ходни део; N2/7 - Управљачка јединица система самодијагностике; N3/10 - Контролна јединица мотора; N10/6 - Лева предња SAM; N10/7 - Десно напред SAM; N10/8 - Позади SAM; N15/3 - Контролна јединица ETC; N15/5 - АТ управљачка јединица ручице мењача; N22 - Контролна јединица са дугметом KLA; N47-5 - Контролни блок ESP, SPS и BAS; N73 - Контролни блок EIS; N80 - Блок стуба управљача; N93 - Централна улазна контролна јединица; X11/4 - Дијагностичка утичница
Аутобуска комуникација CAN
Б - Сензор 1; CAN - Сабирница података; М - Извршни елементи и - III (серво механизми); Н - Контролне јединице (контролори) I - V
Елементи мреже података (CAN)
CAN B (Салон)
К1 - Предња регистрациона и контролна јединица са кутијом осигурача и релеја (SAM/SRB-V); К2 - Задња јединица за регистрацију и контролу са кутијом осигурача и релеја (SAM/SRB-H); К3 - Контролна јединица левог седишта (SSG); К4 - Контролна јединица десног седишта (SSG); К5 - Контролна јединица предњих левих врата (TSG); К6 - Контролна јединица предњих десних врата (TSG); К7 - Контролна јединица задњих левих врата (TSG); К8 - Контролна јединица задњих десних врата (TSG); К9 - Кровна контролна јединица (DBE); К10 - Горње контролно поље (OBF); К11 - Доње контролно поље (UBF); К12 - Прекидач за покретање електронског паљења (EZS); К13 - Инструмент табла (KI); К14 - Систем COMMAND/аудио 10/аудио 30/аудио 30 APS; К15 - Систем Parktronic (PTS); К16 - Уређај за вучу приколице (AAG); К17 - Мултифункционална контролна јединица за посебне моделе (MSS); К18 - Паркинг грејање; К19 - Грејач (KKLA/BKLA – SA); К20 - Дистрибутер CAN-B RBA јел тако; К21 - Дистрибутер CAN-B RBA лево; К22 - Дистрибутер CAN-B конзола; К23 - Ваздушни јастуци са уграђеним системом позива ARMINCA
CAN ВИТХ (Погон и погонска опрема)
К12 - Прекидач за паљење (EZS); К13 - Инструмент табла (KI); К24 - Електронска контрола мењача (EGS или KGS); К25 - Контролна јединица мотора (MSG); К26 - Електронски мењач (EMW); К27 - Дистрибутер CAN Класа-C RBA лево; К28 - Електронски систем против клизања (ESP)
Није укључено у мрежу SG
К29 - Аутоматска контрола домета (ALWR)
К30 - TV-тјунер
Елементи повезани на оптичку магистралу D2B
D2B — (Аудио/Комуникација/Навигација)
Оптички кабл
К14 - COMMAND/аудио 10/аудио 30/аудио 30 APS; К31 - Телефонски систем (MINNA, хитан позив); К32 - Уређај за управљање гласом Linguatronic (SBS); К33 - Контролер мобилног телефона (интерфејс); К34 - Појачало звука; К35 - CD-мењач
Није све приказано
A2 - Радио пријемник или магнетофон; A2/6 - CD цхангер; A40/3 - Дисплеј и контролна јединица за рад система COMAND; A2/13 - Појачало звука; A35/11 - Управљачка јединица система гласовног управљања; A59/1 - Интерфејс D2B за мобилни/уграђени телефон; A35 - Примопредајник за мобилни телефон (CTEL) /системи за хитне позиве TELE AID; A35/8 - Контролна јединица TELE AID; А, Б, Ц - Прикључци; M1 - оптички кабл 1; M2 - оптички кабл 2; M3 - оптички кабл 3; M4 - оптички кабл 4; M5 - оптички кабл 5; M6 - оптички кабл 6; M7 - оптички кабл 7; ws - Бели уметак
OC
Od
Основне информације
Аутомобил користи неколико мрежних аутобуса за размену података CAN (Controller Area Network) између блокова (модула) контрола различитих система и контролера извршних уређаја аутомобила.
Појединачне контролне јединице су међусобно умрежене и могу да размењују податке.
Аутобус је двосмерни, тј. било који уређај повезан са њим може да прима и преноси поруке.
Сигнал сензора (сензор) улази у најближу контролну јединицу, која га обрађује и преноси на магистралу података CAN.
Било која контролна јединица повезана на магистралу података CAN, може прочитати овај сигнал, израчунати вредност контролног дејства на основу њега и контролисати серво актуатора.
Предности
Уобичајеним кабловским повезивањем електричних и електронских уређаја, свака управљачка јединица је директно повезана са свим сензорима и актуаторима од којих прима мерења или којима управља.
Компликација контролног система доводи до превелике дужине или више кабловских водова.
У поређењу са стандардним кабловима, магистрала података пружа:
- Смањење броја каблова. Жице од сензора се повлаче само до најближе контролне јединице, која конвертује измерене вредности у пакет података и преноси га на магистралу CAN.
- Актуатором може управљати било која контролна јединица која преко магистрале CAN прима одговарајући пакет података, и на основу њега израчунава вредност контролног дејства на сервомеханизам.
- Побољшана електромагнетна компатибилност.
- Смањење броја утичних прикључака и смањење броја контактних излаза на управљачким јединицама.
- Губитак тежине.
- Смањење броја сензора, јер сигнали појединачних сензора (на пример из сензора температуре расхладне течности) могу користити различити системи.
- Побољшање дијагностичких могућности. Јер сигнали појединачних сензора (на пример сигнал брзине) користе различити системи, онда ако сви системи који користе овај сигнал издају поруку о грешци, сензор или контролна јединица која обрађује своје сигнале је обично неисправна. Ако порука о грешци долази само из једног система, иако овај сигнал користе и други системи, онда је узрок квара најчешће у управљачкој јединици обраде или сервомеханизму.
- Висока брзина преноса података - могућа до 1 Мбит/с са максималном дужином линије од 40 м. Тренутно на возилима Mercedes-Benz брзина преноса података је од 83 Кбпс до 500 Кбпс.
- Неколико порука се може пренети наизмјенично на истој линији.
Сабирница података CAN састоји се од двожичне жице направљене у облику упреденог пара. Сви уређаји повезани на ову линију (контролне јединице уређаја).
Пренос података се врши дуплирањем на обе жице, а логички нивои магистрале података се пресликавају (односно ако се на једној жици преноси логички нулти ниво (0), онда се ниво логичке јединице преноси на другу жицу (1), и обрнуто).
Двожична шема преноса се користи из два разлога: за откривање грешака и као основа за поузданост.
Ако се врх напона јави само на једној жици (на пример због ЕМЦ проблема (електромагнетна компатибилност)), пријемне јединице могу да идентификују ово као грешку и игноришу овај скок напона.
Ако дође до кратког споја или прекида у једној од две жице магистрале података CAN, тада ће захваљујући интегрисаном софтверском и хардверском систему поузданости доћи до преласка на режим рада по једножичном колу. Оштећени далековод се неће користити.
Редослед и формат који корисници преносе и примају (претплатника) поруке је дефинисан у комуникационом протоколу.
Основна карактеристика магистрале података CAN у поређењу са другим системима магистрале заснованим на принципу претплатничког адресирања, је адресирање везано за поруке.
То значи да свака порука на магистрали података CAN додељена стална адреса (идентификатор), означавајући садржај ове поруке (на пример: температура расхладне течности). Протокол магистрале података CAN омогућава пренос до 2048 различитих порука, при чему су адресе од 2033 до 2048 трајно фиксне.
Количина података у једној поруци на магистрали података CAN је 8 бајтова.
Блок пријемника обрађује само те поруке (пакети података), који се чувају у његовој листи примљених података на магистрали CAN поруке (контрола прихватања).
Пакети података се могу преносити само ако је дата магистрала CAN бесплатно (тј. ако после последњег пакета података следи интервал од 3 бита и ниједна контролна јединица не почне да шаље поруку).
У овом случају, логички ниво магистрале података мора бити рецесиван (логичан «1»).
Ако више управљачких јединица почне да емитује поруке у исто време, тада ступа на снагу принцип приоритета, према којем порука на магистрали података CAN са највишим приоритетом ће се прво пренети без губитка времена или битова (арбитражу захтева за приступ заједничкој магистрали података).
Свака контролна јединица која изгуби право арбитраже аутоматски прелази на пријем и поново покушава да пошаље своју поруку чим магистрала података CAN поново ће бити пуштен.
Поред пакета података, постоји и пакет захтева за одређену поруку на магистрали података CAN.
У овом случају, контролна јединица, која може да обезбеди тражени пакет података, одговара на овај захтев.
Формат пакета података
У нормалном режиму преноса, пакети података имају следеће блок конфигурације (рамови):
Data Frame (оквир поруке) за пренос порука на магистрали података CAN (на пример: температура расхладне течности).
Remote Frame (оквир захтева) да захтевају поруке на магистрали података CAN из друге контролне јединице.
Error Frame (оквир грешке) све повезане контролне јединице су обавештене да је дошло до грешке и последња порука на магистрали података CAN је неважећи.
Протокол магистрале података CAN подржава два различита формата оквира порука преко магистрале података CAN, који се разликују само по дужини идентификатора:
- стандардни формат;
- проширени формат.
Тренутно DaimlerChrysler користи само стандардни формат.
Пакет података за пренос порука на магистрали података CAN састоји се од седам узастопних поља (погледајте илустрацију 9.0c):
- Start of Frame (старт бит): Означава почетак поруке и синхронизује све модуле.
- Arbitration Field (ИД и захтев): Ово поље се састоји од идентификатора (адресе) 11 битова и 1 бит за проверу (Remote Transmission Request-Bit). Овај контролни бит означава пакет као Data Frame (оквир поруке) или како Remote Frame (оквир захтева) нема бајтова података.
- Control Field (контролни битови): Контролно поље (6 бит) садржи IDE-мало (Identifier Extension Bit) за препознавање стандардног и проширеног формата, резервни бит за накнадна проширења и - у последња 4 бита - број бајтова података уграђених у Data Field (поље података).
- Data Field (података): Поље података може садржати од 0 до 8 бајтова података. Порука сабирнице података CAN 0 бајтова се користи за синхронизацију дистрибуираних процеса.
- CRC Field (контролно поље): Фиелд CRC (Cyclic-Redundancy-Check Field) садржи 16 бита и служи за контролно препознавање грешака при преносу.
- ACK Field (потврда прихватања): Фиелд ACK (Acknowledgement Field) садржи сигнал потврде свих пријемних јединица које су примиле поруку на магистрали CAN нема грешака.
- End of Frame (крај оквира): Означава крај пакета података.
- Intermission (интервал): Интервал између два пакета података. Интервал мора бити најмање 3 бита. Након тога, било која контролна јединица може пренети следећи пакет података.
- IDLE (режим одмора): Ако ниједна контролна јединица не емитује поруке, онда магистрала CAN остаје у режиму мировања док се не пренесе следећи пакет података.
Приоритети
Да би се подаци обрађивали у реалном времену, мора бити омогућено њихово брзо преношење.
Ово подразумева не само присуство линије са високом физичком брзином преноса података, већ захтева и брзо обезбеђивање приступа заједничкој магистрали CAN, ако више контролних јединица треба да шаље поруке истовремено.
Да би се разликовали подаци који се преносе преко магистрале CAN поруке према степену хитности, за појединачне поруке су предвиђени различити приоритети.
Време паљења, на пример, има највећи приоритет, вредности клизања имају средњи, а спољна температура има најнижи приоритет.
Приоритет са којим се порука преноси на магистралу CAN, дефинисан идентификатором (адреса) одговарајућу поруку.
Идентификатор који одговара мањем бинарном броју има већи приоритет, и обрнуто.
Протокол магистрале података CAN заснива се на два логичка стања: Битови су или «рецесиван» (логичан «1»), или «доминантан» (логичан «0»). Ако доминантни бит преноси најмање један модул, онда се рецесивни битови које преносе други модули преписују.
Пример
Ако више контролних јединица започне пренос података у исто време, онда се конфликт приступа заједничкој магистрали података решава тако што «битна арбитража захтева за дељеним ресурсима» са одговарајућим идентификаторима.
Приликом преноса поља идентификатора, предајник проверава после сваког бита да ли још увек има право на пренос, или да ли друга контролна јединица већ емитује на магистрали података CAN порука са вишим приоритетом.
Ако је рецесивни бит који преноси прва јединица предајника замењен доминантним битом друге предајничке јединице, тада прва јединица предајника губи право на пренос (арбитража) и постаје пријемна јединица.
Прва контролна јединица (N I) губи арбитражу од 3. бит.
Трећа контролна јединица (N III) губи арбитражу од 7. бит.
Друга контролна јединица (N II) задржава право приступа магистрали података CAN и може послати своју поруку.
Друге контролне јединице ће покушати да пошаљу своје поруке на магистралу података CAN тек пошто је поново ослобођена. У овом случају, право на пренос ће поново бити додељено у складу са приоритетом поруке на магистрали података CAN.
Препознавање грешке
Сметње могу довести до грешака у преносу података. Такве грешке у преносу треба препознати и исправити. Протокол магистрале података CAN разликује два нивоа препознавања грешке:
- механизама на нивоу Data Frame (оквир поруке);
- механизми на нивоу бита.
Механизми на нивоу Data Frame
Cyclic-Redundancy-Check
На основу података пренетих преко магистрале CAN предајник блока порука израчунава контролне битове који се преносе заједно са пакетом података у пољу «CRC Field» (контролне суме). Јединица пријемника поново израчунава ове контролне битове на основу података примљених на магистрали CAN поруку и упоређује их са контролним битовима примљеним са поруком.
Frame Check
Овај механизам проверава структуру пренетог блока (Рам), односно поново се проверавају битна поља са датим фиксним форматом и дужином оквира.
Препознати по функцији Frame Check грешке су означене као грешке формата.
Механизми нивоа бита
Мониторинг
Сваки модул приликом преноса поруке прати логички ниво магистрале података CAN и одређује разлике између пренетих и примљених битова. Ово осигурава поуздано препознавање глобалних и локалних грешака битова које се јављају у јединици предајника.
Bit Stuffing
У сваком пакету података између поља «Start of Frame» и крај поља «CRC Field» не би требало да постоји више од 5 узастопних битова са истим поларитетом.
После сваке секвенце од 5 идентичних битова, блок предајник додаје један бит са супротним поларитетом у ток битова.
Блокови пријемника бришу ове битове након што приме поруку на магистрали података CAN.
Решавање проблема
Ако било који модул сабирнице података CAN препозна грешку, прекида тренутни пренос података слањем поруке о грешци. Порука о грешци се састоји од 6 доминантних битова.
Захваљујући поруци о грешци, све је повезано на магистралу података CAN Управљачке јединице се обавештавају о локалној грешци која се догодила и сходно томе игноришу претходно послату поруку.
Након кратке паузе, све контролне јединице ће поново моћи да шаљу поруке преко сабирнице података CAN, а порука са највишим приоритетом ће поново бити послата прва.
Управљачка јединица чија порука на магистрали података CAN проузроковао грешку, такође почиње да поново емитује своју поруку (функција Automatic Repeat Request).
Типови гума CAN
За различите области управљања користе се различите сабирнице CAN. Они се међусобно разликују по брзини преноса података.
Брзина преноса магистрале података CAN области «мотор и ходни део» (CAN-C) је 125 Кбпс, а магистрала података CAN «Салон» (CAN-B) због мањег броја посебно хитних порука, пројектован је за брзину преноса података од само 83 Кбпс.
Размена података између два система магистрала одвија се преко тзв «капије», тј. контролне јединице повезане на обе магистрале података.
Двоструки интерфејс магистрале података CAN који се налази у контролној јединици електронске браве за паљење (N73). Ова контролна јединица такође обезбеђује интерфејс између контролних јединица магистрале података CAN и дијагностички конектор DLC (X11/4).
Приликом замене, нова контролна јединица мора бити кодирана помоћу дијагностичког алата.
На свим контролним јединицама магистрале података CAN користи се стандард «OSEK».
оптичка магистрала D2B (Digital Daten-Bus) подаци примењени на област «Аудио/Комуникација/Навигација». Кабл са оптичким влакнима може пренети знатно већу количину информација од магистрале са бакарним каблом.
CAN Ц - гума «Мотор и шасија»
Са сваке стране терминалне контролне јединице уграђен је такозвани завршни отпорник магистрале података са отпором од 120 Ω, повезан између обе жице магистрале података.
Сабирница података CAN моторни простор се активира само када је контакт укључен.
До аутобуса CAN-Ц је спојио 7 контролних јединица.
CAN Б - гума «Салон»
Неке контролне јединице повезане на магистралу података CAN унутрашњост, се активирају без обзира на паљење (на пример систем са једним закључавањем).
Дакле, магистрала података CAN кабина мора бити у оперативној приправности и када је контакт искључен, што значи да се мора обезбедити могућност преноса пакета података и када је контакт искључен.
Да би се што више смањила потрошња струје мировања, магистрала података CAN, у недостатку пакета података неопходних за пренос, прелази у пасивни режим чекања, и поново се активира тек при следећем приступу њему.
Ако је у пасивном режиму приправности магистрале података CAN кабина било која контролна јединица (на пример контролна јединица са једном бравом) шаље поруку преко магистрале података CAN, онда га прихвата само главни системски модул (електронски прекидач за паљење, EZS). Блокирати EZS чува ову поруку у меморији и шаље сигнал за активирање (Wake-up) на све управљачке јединице повезане на магистралу података CAN салон.
Када се активира, EZS проверава постојање свих корисника магистрале података CAN, након чега преноси претходно сачувану поруку у меморији.
До аутобуса CAN-Повезано 20 контролних јединица.