can bus что это такое в автомобиле
Can bus что это такое в автомобиле
Главная / CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.
CAN BUS в автомобиле: для чего он нужен.
В настоящее время авто производители все чаще и чаще добавляют различные новшества и улучшения в свои автомобили. Это могут быть дополнительные устройства, или расширение функционала уже ранее используемых устройств. Для того, чтобы не прокладывать новую проводку к подключаемому устройства, его подключают уже к имеющимся сигнальным/управляющим проводам, так называемой Кан-шине (Can Bus).
Немецкая компания BOSCH в середине 80-х предложила автопроизводителям новую архитектуру обмена данными между устройствами — Controller Area Network или, как принято сокращенно называть — CAN BUS. Это новшество решило сразу несколько проблем. Во-первых, значительно сократилось использование количества проводов в автомобиле, общая длинна которых уже приближалась к километру, а вес к центнеру. А во-вторых, облегчило подключение новых устройств без значительных переделок в автомобиле.
Конечно же, производители магнитол не упустили возможности использовать этот дополнительный потенциал CAN шины и в своих продуктах. Как правило, если в автомобиле присутствует CAN BUS, то необходимо использовать автомагнитолу со встроенным декодером сигналов от этой шины. В противном случае, пользователь может столкнуться с рядом существенных проблем, при подключении обыкновенной магнитолы. В частности не будет работать штатный цифровой усилитель (KIA, JBL, Pioneer, Rockford, BOSE), т.к. управление этими усилителями (включение, баланс, управление звуковыми сценами) происходит посредством передачи данным по CAN шине. Не будет работать камера заднего вида, кнопки управления на руле, трип-компьютер (отображает запас хода, расход топлива, скорость, режимы работы автомобиля и т.п.), не будет отображаться информация на экране магнитолы о состоянии парковочных датчиков, режиме работы кондиционера и прочее. Еще одной из проблем может стать разрядка АКБ автомобиля вследствие постоянно включенной автомагнитолы, т.к. сигнал на включение/выключение головного устройства так же может поступать по этой шине.
Как видите, проблем могут возникнуть достаточно много, что однозначно полностью перечеркнет удовольствие от покупки новой автомагнитолы.
Поэтому, приобретая новое мультимедийное головное устройство, убедитесь, совместимо ли оно с Вашим автомобилем. В случае отсутствия CAN BUS в автомобиле, Вам подойдет любая универсальная (через переходную рамку) или штатная автомагнитола. Если же в автомобиле присутствует CAN BUS, то нужно будет докупать отдельные декодеры кан-шины (питания АСС, декодер камеры, рулевого управления и т.д.), либо приобрести автомагнитолу с уже установленным декодером CAN BUS.
Принцип работы и диагностика CAN-шины в автомобиле
Появление цифровых шин в автомобилях произошло позднее, чем в них начали широко внедряться электронные блоки. В то время цифровой «выход» им был нужен только для «общения» с диагностическим оборудованием – для этого хватало низкоскоростных последовательных интерфейсов наподобие ISO 9141-2 (K-Line). Однако кажущееся усложнение бортовой электроники с переходом на CAN-архитектуру стало ее упрощением.
Действительно, зачем иметь отдельный датчик скорости, если блок АБС уже имеет информацию о скорости вращения каждого колеса? Достаточно передавать эту информацию на приборную панель и в блок управления двигателем. Для систем безопасности это ещё важнее: так, контроллер подушек безопасности уже становится способен самостоятельно заглушить мотор при столкновении, послав соответствующую команду на ЭБУ двигателя, и обесточить максимум бортовых цепей, передав команду на блок управления питанием. Раньше же приходилось для безопасности применять не надежные меры вроде инерционных выключателей и пиропатронов на клемме аккумулятора (владельцы BMW с его «глюками» уже хорошо знакомы).
Однако на старых принципах реализовать полноценное «общение» блоков управления было невозможно. На порядок выросли объем данных и их важность, то есть потребовалась шина, которая не только способна работать с высокой скоростью и защищена от помех, но и обеспечивает минимальные задержки при передаче. Для движущейся на высокой скорости машины даже миллисекунды уже могут играть критичную роль. Решение, удовлетворяющее таким запросам, уже существовало в промышленности – речь идет о CAN BUS (Controller Area Network).
Суть CAN-шины
Цифровая CAN-шина – это не конкретный физический протокол. Принцип работы CAN-шины, разработанный Bosch еще в восьмидесятых годах, позволяет реализовать ее с любым типом передачи – хоть по проводам, хоть по оптоволокну, хоть по радиоканалу. КАН-шина работает с аппаратной поддержкой приоритетов блоков и возможностью «более важному» перебивать передачу «менее важного».
Для этого введено понятие доминантного и рецессивного битов: упрощенно говоря, протокол CAN позволит любому блоку в нужный момент выйти на связь, остановив передачу данных от менее важных систем простой передачей доминантного бита во время наличия на шине рецессивного. Это происходит чисто физически – например, если «плюс» на проводе означает «единицу» (доминантный бит), а отсутствие сигнала – «ноль» (рецессивный бит), то передача «единицы» однозначно подавит «ноль».
Представьте себе класс в начале урока. Ученики (контроллеры низкого приоритета) спокойно переговариваются между собой. Но, стоит учителю (контроллеру высокого приоритета) громко дать команду «Тишина в классе!», перекрывая шум в классе (доминантный бит подавил рецессивный), как передача данных между контроллерами-учениками прекращается. В отличие от школьного класса, в CAN-шине это правило работает на постоянной основе.
Для чего это нужно? Чтобы важные данные были переданы с минимумом задержек даже ценой того, что маловажные данные не будут переданы на шину (это отличает CAN шину от знакомого всем по компьютерам Ethernet). В случае аварии возможность ЭБУ впрыска получить информацию об этом от контроллера SRS несоизмеримо важнее, чем приборной панели получить очередной пакет данных о скорости движения.
В современных автомобилях уже стало нормой физическое разграничение низкого и высокого приоритетов. В них используются две и даже более физические шины низкой и высокой скорости – обычно это «моторная» CAN-шина и «кузовная», потоки данных между ними не пересекаются. К всем сразу подключен только контроллер CAN-шины, который дает возможность диагностическому сканеру «общаться» со всеми блоками через один разъем.
Например, техническая документация Volkswagen определяет три типа применяемых CAN-шин:
Интересный факт: на Renault Logan второго поколения и его «соплатформенниках» также физически две шины, но вторая соединяет исключительно мультимедийную систему с CAN-контроллером, на второй одновременно присутствуют и ЭБУ двигателя, и контроллер ABS, и подушки безопасности, и ЦЭКБС.
Физически же автомобили с CAN-шиной используют ее в виде витой дифференциальной пары: в ней оба провода служат для передачи единственного сигнала, который определяется как разница напряжений на обоих проводах. Это нужно для простой и надежной помехозащиты. Неэкранированный провод работает, как антенна, то есть источник радиопомех способен навести в нем электродвижущую силу, достаточную для того, чтобы помеха воспринялась контроллерами как реально переданный бит информации.
Но в витой паре на обоих проводах значение ЭДС помехи будет одинаковым, так что разница напряжений останется неизменной. Поэтому, чтобы найти CAN-шину в автомобиле, ищите витую пару проводов – главное не перепутать ее с проводкой датчиков ABS, которые так же для защиты от помех прокладываются внутри машины витой парой.
Диагностический разъем CAN-шины не стали придумывать заново: провода вывели на свободные пины уже стандартизированной в OBD-II колодки, в ней CAN-шина находится на контактах 6 (CAN-H) и 14 (CAN-L).
Поскольку CAN-шин на автомобиле может быть несколько, часто практикуется использование на каждой разных физических уровней сигналов. Вновь для примера обратимся к документации Volkswagen. Так выглядит передача данных в моторной шине:
Когда на шине не передаются данные или передается рецессивный бит, на обоих проводах витой пары вольтметр покажет по 2,5 В относительно «массы» (разница сигналов равна нулю). В момент передачи доминантного бита на проводе CAN-High напряжение поднимается до 3,5 В, в то время как на CAN-Low опускается до полутора. Разница в 2 вольта и означает «единицу».
На шине «Комфорт» все выглядит иначе:
Здесь «ноль» — это, наоборот, 5 вольт разницы, причем напряжение на проводе Low выше, чем на проводе High. «Единица» же – это изменение разности напряжений до 2,2 В.
Проверка CAN-шины на физическом уровне ведется с помощью осциллографа, позволяющего увидеть реальное прохождение сигналов по витой паре: обычным тестером, естественно, «разглядеть» чередование импульсов такой длины невозможно.
«Расшифровка» CAN-шины автомобиля также ведется специализированным прибором – анализатором. Он позволяет выводить пакеты данных с шины в том виде, как они передаются.
Сами понимаете, что диагностика шины CAN на «любительском» уровне без соответствующего оборудования и знаний не имеет смысла, да и банально невозможна. Максимум, что можно сделать «подручными» средствами, чтобы проверить кан-шину – это измерить напряжения и сопротивление на проводах, сравнив их с эталонными для конкретного автомобиля и конкретной шины. Это важно – выше мы специально привели пример того, что даже на одном автомобиле между шинами может быть серьезная разница.
Неисправности
Хотя интерфейс CAN и хорошо защищен от помех, электрические неисправности стали для него серьезной проблемой. Объединение блоков в единую сеть сделало ее уязвимой. КАН-интерфейс на автомобилях стал настоящим кошмаром малоквалифицированных автоэлектриков уже по одной своей особенности: сильные скачки напряжения (например, зимний запуск на сильно разряженном аккумуляторе) способны не только «повесить» ошибку CAN-шины, обнаруживаемую при диагностике, но и заполнить память контроллеров спорадическими ошибками, случайного характера.
В результате на приборной панели загорается целая «гирлянда» индикаторов. И, пока новичок в шоке будет чесать голову: «да что же это такое?», грамотный диагност первым делом поставит нормальный аккумулятор.
Чисто электрические проблемы – это обрывы проводов шины, их замыкания на «массу» или «плюс». Принцип дифференциальной передачи при обрыве любого из проводов или «неправильном» сигнале на нем становится нереализуем. Страшнее всего замыкание провода, поскольку оно «парализует» всю шину.
Представьте себе простую моторную шину в виде провода, на котором «сидят в ряд» несколько блоков – контроллер двигателя, контроллер АБС, приборная панель и диагностический разъем. Обрыв у разъема автомобилю не страшен – все блоки продолжат передавать информацию друг другу в штатном режиме, невозможной станет только диагностика. Если оборвать провод между контроллером АБС и панелью, мы сможем увидеть сканером на шине только ее, ни скорость, ни обороты двигателя она показывать не будет.
А вот при обрыве между ЭБУ двигателя и АБС машина, скорее всего, уже не заведется: блок, не «видя» нужный ему контроллер (информация о скорости учитывается при расчете времени впрыска и угла опережения зажигания), уйдет в аварийный режим.
Если не резать провода, а просто постоянно подать на один из них «плюс» или «массу», автомобиль «уйдет в нокаут», поскольку ни один из блоков не сможет передавать данные другому. Поэтому золотое правило автоэлектрика в переводе на русский цензурный звучит как «не лезь кривыми руками в шину», а ряд автопроизводителей запрещает подключать к CAN-шине несертифицированные дополнительные устройства стороннего производства (например, сигнализации).
Благо подключение CAN-шины сигнализации не разъем в разъем, а врезаясь непосредственно в шину автомобиля, дают «криворукому» установщику возможность перепутать провода местами. Автомобиль после этого не то что откажется заводиться – при наличии контроллера управления бортовыми цепями, распределяющего питание, даже зажигание не факт что включится.
Установка Автомагнитолы + CAN BUS + Задняя камера.
Статья постоянно изменяется и дополняется по мере поступления новой информации!
Как говорить делать нечего поэтому готов выложить все в едином бортовике может кому сгодиться. Так как сам искал эту информацию из разных источников. И собирал как говориться по крупицам.
Советую для начала прочитать это
www.autodela.ru/assets/fi…ina_dannih_%20CAN%20I.pdf дабы понимать дальше о чем речь.
И так речь идет об установки Автомагнитолы в целом но на примере VW POLO.
Возможно несколько вариантов подключения автомагнитол.
1. Вариант через ISO разьем без подключения к CAN шине.
Выглядит это чудо так
Ну и со стороны магнитолы обычно вот такой кусок провода
И со стороны магнитолы вот сам CAN адаптер.
но она немного может различаться. В нашем случае это не существенные отличия так как интересуют только основные 4 провода.
И так на polo бывают несколько случаев. Есть три комплектации трейдлайн, комфорд, и хайдлайн. (не важно если не правильно произнес).
Давайте немного теории. Что такое CAN шина. Это сетевой интерфейс посредством которого все блоки авто общаются между собой. Это Блоку рулевого управления, блок управления двигателем, блок коробки АКПП, блок доп рулевых кнопок, блок комфорта, блок вспомогательной электроники, и т.д. блоков может быть множество. Все эти блоки между собой общаются посредством CAN шины. Это как компьютерная сеть. Поэтому не быть CAN шины в автомобиле (речь о поло и подобного класса машин) просто не может быть. Управление по CAN шине просто удобно и это экономит много лишних проводов. Даже китайцы делают свои дешевые авто с применением этой технологии. И так разобрались общее понятие CAN шина и то что она присутствует.
Теперь рассмотрим два способа подключения магнитолы.
Первый когда устанавливаем обычную магнитолу в которой нету CAN адаптера то есть через подключение к ISO разьему. Для этой магнитолы нужны вот эти провода.
2. ACC питание. оно нужно как сигнальное при включении ключа зажигания в положение ACC (это положение в поло появляется при включении зажигания а в других авто может быть первое положение ключа до включения зажигания. Но в поло режим ACC включаеться в момент включения зажигания и сохраняеться до момента вынимания ключа из замка. Необходимо это питание для активации (включения ) магнитолы и выключения ее при выключения ACC. Это удобно, сел в машину включил ключ, магнитола включилась. Вынул ключ магнитола вырубилась. Все автоматически. Можно конечно и не использовать этот провод. Например соеденить это провод с основным питанием но тогда прийдется выключать магнитолу вручную кнопкой ну и выключать также. Это жутко не удобно. Но подходит тем кто часто включает магнитолу без участия ключа. Кстати штатная магнитола RCD 220 может включаться и без ACC кнопкой питания. Но работает она тогда только час и потом отключается. Это сделано как защита от склероза. Но эта функция работает только если подведен специальный контакт от центрального блока (не буду заострять на этом внимание)
В общем провод ACC поидее красный чуть тоньше чем основное питание но бывают и желтые. Данного провода может не быть в колодке подключения магнитолы. Так как этот сигнал может быть заменен сигналом из той самой CAN шины. Если у вас его нет (например у вас подключение с использованием CAN шины) а вы устанавливаете магнитолу в которой нету CAN шины то вам придется его тянуть от замка зажигания а в VW Polo можно от прикуривателя, он как раз работает в режиме ACC. Иногда народ тупо соеденяет вместе Основное питание и ACC для того бы магнитола работала не зависимо от замка зажигания. Но лично я считаю это не правильно так как это не удобно да и таким образом можно в один прекрасный день посадить аккумулятор.
6. Так же сигнал заднего хода. Данный провод это сигнал для включения камеры заднего хода.Так же может не быть так как данный сигнал передается и по CAN шине. Либо тянуть его от концовка заднего хода или от лампы заднего хода. Тут надо более подробно разбираться и зависит от того какой именно сигнал надо подать на магнитолу.
7. Ну и акустические провода. Рассказывать о них не буду их 8 штук точнее 4 цветных пары. Обычно в отдельном разъеме. Если у вас только передние динамики то их будет только 2 пары.
Ну не знаю по моему все вспомнил, есть и другие но это более углубленно и редко используются.
Но бывают варианты когда нужно подключить магнитолу с Quadlock гнездом к авто в котором нету Quadlock разьема в место него ISO разьем нету CAN шины а надо поставить штатное ГУ в котором Quadlock гнездо и соответственно необходимо наличие CAN шины. Вот об этом варианте и речь ниже.
Это для того чтобы понимать какой провод брать и куда его пихать. Вынимаем с Quadlock все пины кроме тех что расположены в CAN. А дальше вынимаем прины с ISO разьема и соответсвенно вставляем их в Quadlock они прекрасно подходят. После перестановки пинов подходим к самому главному к подводке CAN шины.
И так лезим к блоку над ногами водителя.
И так почти все подключено. Еще осталось подключить антенну. В VW она специфическая точнее не она сама а ее разьем.
Укладываем провода. Желательно все замотать тряпчаной изолентой. Ну и установить назад магнитолу. Можно приступать к водным процедурам. Тоесть установки задней камеры.
Провод ложем по основному жгуту через некоторые расстояния прикрепляя изолентой к нему.
Последний вопрос который интересуются что делать с акустикой.
Для замены понадобиться сами накладки.
6R6867233ARY20 — Обшивка стойки передней левой в сборе
6R6867234ARY20 — Обшивка стойки передней правой в сборе
Общие сведения о шине CAN часть 1.
Общие сведения о шине CAN часть 1.
Общие сведения о шине CAN часть 1.
В этом разделе будут рассмотрены следующие вопросы:
История шины CAN
Протокол CAN регламентирует сообщения, с помощью которых устройства в сети обмениваются данными. Он был первоначально разработан для применения в автомобильной промышленности.
Разработка шины CAN была запущена в начале 80-х годов. В 1986 г. система последовательной шины Controller Area Network (CAN) была представлена на конгрессе Ассоциации инженеров автомобилестроения (SAE), что ознаменовало появление одного из самых успешных когда-либо созданных сетевых протоколов.
Сегодня протокол CAN, позволяющий объединять в единое целое различные контрольные блоки и системы управления, используется во всех современных автомобилях и в других транспортных средствах, от поездов до кораблей, а также в промышленных системах управления (где он называется DeviceNet).
Шина CAN, адаптированная для применения на морских судах, известна как сеть NMEA 2000.
Протокол CAN является сегодня одним из доминирующих и возможно даже основным во всем мире инструментом системы последовательной шины, используемым для соединения всех видов приборов и оборудования в одной сети.
Технология
Каждый узел (электронное устройство) шины может отправлять и получать сообщения, но не одновременно. Сообщение состоит, прежде всего, из идентификатора (ID), который обычно выбирается для определения типа сообщения или отправителя и включает до восьми байтов данных. Он передается в шину последовательно. Все узлы (устройства) имеют процессор узла и интерфейс CAN, через который они подключаются к шине. Если шина свободна, любой узел может начать передачу. Если два и более узлов начнут отправку сообщений одновременно, сообщение с более доминирующим ID (который имеет больше доминирующих битов, то есть нулей) переписывает менее доминирующие ID других узлов. Таким образом, в конечном счете (после ID-арбитража) остается только доминирующее сообщение, которое получается всеми узлами. Приемные узлы затем определяют, представляет ли значение идентификатора какой-либо интерес для них или нет.
После завершения передачи доминирующего сообщения все «проигравшие стороны» в арбитражном процессе пытаются отправить свои сообщения еще раз. Это так называемый недеструктивный арбитраж, при котором сообщение с самым высоким приоритетом не уничтожается.
Протокол CAN является событийно-управляемым в противоположность протоколу с инициацией по времени. Архитектура шины не предполагает ограничений в отношении того, когда узлы могут отправлять сообщения в сеть.
Помехоустойчивость
Информация передается по шине как разность потенциалов между двумя сигнальными линиями CAN_H и CAN_L. Если обе линии имеют одинаковое напряжение, сигналом является рецессивный бит. Если потенциал линии CAN_H выше, чем потенциала линии CAN_L на 0,9 В, сигнал линии является доминантным битом. Никакой независимой опорной точки заземления для этих двух линий не существует. Таким образом, шина оказывается неуязвима для любых фоновых шумов.
Сигналы двух линий CAN подвергаются тем же самым электромагнитным наводкам, следовательно, разность потенциалов между этими двумя линиями будет оставаться неизменной. Поэтому шина неуязвима также для электромагнитных помех.
NMEA 2000 Network
В этом разделе будут рассмотрены следующие вопросы:
Сетевая топология
В кабельной системе NMEA 2000 используется топология магистрали с отводами и линиями снижения.
Кабели
Чтобы сетевые кабели можно было использовать в качестве линии передачи данных и для питания постоянного тока, они должны отвечать определенным требованиям в отношении волнового сопротивления, задержки распространения и сечения провода.
В сетях NMEA 2000 должен использоваться отдельный водонепроницаемый кабель, включающий одну витую пару сигнальных проводов, одну витую пару проводов питания и провод заземления. Провод заземления экранирует сигнальные провода и провода питания от внешних радиочастотных помех, а также снижает собственное радиоизлучение кабеля.
Допускается использование трех видов кабелей: мини-кабель (Mini cable), который обычно используется для сетевой магистрали из-за способности выдерживать токи до 8 A, средний кабель (Mid cable), обычно используемый в качестве магистрали в малых сетях, и микро кабель (micro cable), обычно используемый в качестве кабельных отводов для подключения устройств к магистрали (оба последних кабеля выдерживают токи до 4 A). Чем тоньше кабель, тем большей гибкостью он обладает при установке.
Длина сетевых кабелей
Поскольку все устройства в сети должны получать одни и те же биты данных в те же самые интервалы времени, максимальной длина сети NMEA 2000 между двумя конечными точками не должна превышать 200 м, что теоретически соответствует максимальный скорости передачи данных 250 кб/с.
Ограничения проводов питания по току могут, однако, еще больше снизить максимальную длину кабеля.
Поскольку устанавливать терминальные резисторы на устройствах, подключенных к сети не требуется, длина линии снижения не должна превышать 6 м, чтобы не вызвать отражения сигналов в сеть. К сети можно подключать до 50 устройств, однако совокупная длина линий снижения в сети не может превышать 78 м.
Для подключения устройств к магистрали используются тройниковые соединители.
Объединение устройств в гирляндную цепь не допускается!
Соединители
Для подключения кабелей к устройствам или другим компонентам сети стандарта NMEA2000 используются 5-контактные промышленные соединители, превращающие сеть в систему plug.and-play.
Разводка контактов соединителя и цветовая маркировка проводов показаны ниже.
| Цвет | Наименование | Назначение |
| Модель | FCV-295 | CVS-1410 |
| Белый | CAN_H | Сигнал |
| Синий | CAN_L | Сигнал |
| Оголенный | SHIELD | Экран/заземление |
| Черный | Power-C | Общий провод питания |
| Красный | Power-S | Питание |
Cетевые оконечные устройства
Чтобы уменьшить отражения сигналов в сети, необходимо установить согласованную нагрузку
на каждом конце соединительной линии. Если сеть не будет оборудована терминальными резисторами, она не будет работать должным образом.
Терминальный резистор обычно подключается к последнему тройниковому соединителю магистрали как внутренний резистор линии, то есть резистор встраивается в разъем и подключается непосредственно к тройнику.
Терминальный резистор можно также установить в устройстве, подключенном к последнему тройнику магистрали.
Подключение питания
Рабочий диапазон напряжения питания для совместимых узлов в сети NMEA 2000 составляет 9-16 В постоянного тока.
Подключение питания к сети обычно выполняется через отвод питания. Если сеть запитывается в середине (или в любой точке, кроме концевой), кабельная система может выдерживать нагрузку, превышающую максимально допустимое значение для кабеля, при условии что максимальный ток не превышается ни в одном сегменте магистрали.
Сети с концевым питанием обычно используются при наличии в них малого числа устройств.
Подключение питания в середине применяется тогда, когда число подключенных устройств требует более высокого тока, чем в конфигурации с концевым питанием.
Заземление
Сеть NMEA 2000 должна заземляться только в одном месте, чтобы избежать возникновения петель заземления, которые могут вызвать проблемы со связью в сети. Провод заземления/экран должен подключаться только к заземлению источника питания.