Появление цифровых автобусов в автомобилях произошло позже, чем в них стали широко применяться электронные блоки. В то время цифровой «выход» был нужен только для «связи» с диагностическими устройствами — для этого было достаточно высокоскоростных последовательных интерфейсов, таких как ISO 9141-2 (K-Line). Однако очевидным усложнением бортовой электроники с переходом на архитектуру CAN стало ее упрощение.
На самом деле, зачем нужен отдельный датчик скорости, если блок ABS уже знает скорость каждого колеса? Достаточно передать эту информацию на панель приборов и блок управления двигателем. Это еще более важно в случае систем безопасности: например, контроллер подушек безопасности уже может самостоятельно выключить двигатель в случае столкновения, отправив соответствующую команду в ЭБУ двигателя, и отключить максимум на бортовых цепей, отправив команду на блок управления питанием. Раньше приходилось применять ненадежные меры безопасности, такие как инерционные переключатели и пиропатроны на полюсе аккумуляторной батареи (владельцы BMW уже знакомы с этими «неисправностями»).
Однако полноценной «коммуникации» блоков управления по старым правилам добиться не удалось. Объем данных и их важность увеличились на порядок, а это значит, что требовалась шина, которая не только могла работать с высокой скоростью и была защищена от помех, но и обеспечивала минимальную задержку при передаче. Для машины, которая движется с высокой скоростью, критичны даже миллисекунды. Решение, отвечающее этим требованиям, уже существует в отрасли — CAN BUS (Controller Area Network).
Суть CAN-шины
Цифровая шина CAN не является конкретным физическим протоколом. Принцип работы CAN-шины, разработанный Bosch еще в 1980-х годах, позволяет использовать любой тип передачи — проводную, оптоволоконную или радио. Шина ASD работает с аппаратной поддержкой приоритета блока и возможностью прерывать «более важные» передачи «менее важных».
С этой целью вводится концепция доминантных и рецессивных битов: проще говоря, протокол CAN позволит каждому блоку вступать в контакт в нужный момент, останавливая передачу данных от менее важных систем, просто передавая доминирующий бит, в то время как рецессивный бит присутствует в автобусе. Это происходит чисто физически — например, если «плюс» на кабеле означает «единицу» (доминирующий бит), а отсутствие сигнала означает «ноль» (рецессивный бит), то предоставление «единицы» однозначно подавляет «ноль».
Представьте себе класс в начале урока. Студенты (одиторы с низким приоритетом) тихо разговаривают друг с другом. Но как только учитель (высокоприоритетный контроллер) дает громкую команду «Тихо в классе!», Подавляя шум в классе (доминирующий бит подавляет рецессивный), передача данных между контроллерами учеников прекращается. В отличие от школьного класса, этот принцип постоянен в CAN-шине.
Для чего это? Так что важные данные могут быть отправлены с минимальной задержкой, даже ценой отсутствия передачи на шину нерелевантных данных (это отличает CAN-шину от Ethernet, известного каждому из компьютеров). В случае аварии способность ЭБУ впрыска получить информацию о нем от контроллера SRS непропорционально важнее, чем получение следующего пакета данных о скорости приборной панелью.
Физическое разделение низкого и высокого приоритета уже стало нормой в современных автомобилях. Они используют две или даже более низко- и высокоскоростных физических шин — обычно шину CAN «двигателя» и шину «тела», потоки данных между ними не перекрываются. Только драйвер CAN-шины подключен ко всемВ то же время, который позволяет диагностическим сканер «общаться» со всеми устройствами через один разъем.
Например, техническая документация Volkswagena указывает три типа шины CAN:
- «Быстрая» шина, работающая со скоростью 500 килобит в секунду, сочетает в себе модули управления двигателями, ABS, SRS и трансмиссию.
- «Медленные» работают при 100 килобитах в секунду и сочетают в себе системные блоки «комфорта» (центральные блокировки, электрические окна и т. Д.).
- Третий работает с той же скоростью, но передает информацию только между навигацией, встроенным телефоном и т. Д. У старых автомобилей (например, Golf IV), информация и автобус «Комфорт» были в бизнесе.
Trivia: в Renault Logan из второго поколения и его «Coplatformers» физически существуют также две автобусы, но второй соединяет только мультимедийную систему с контроллером CAN, другой имеет одновременный механизм ECU, контроллер ABS, подушки безопасности и CECB.
Физически, автомобили с шиной CAN используют его в виде извращенного дифференциального пара: в нем оба провода используются для отправки одного сигнала, который определяется как разность напряжения на обоих проводах. Это необходимо для простой и надежной защиты от помех. Неэкранированный кабель работает как антенна, что означает, что источник помех может ввести достаточную электромологию на провод, так что помехи принимаются контроллерами в качестве фактических битов передаваемых данных.
Но в скрученном скручивании, значение интерференции ЭДС будет одинаковым, поэтому разность напряжения останется прежней. Поэтому, чтобы найти шину CAN в машине. Поиск витых кабельных пар — самое главное, чтобы не путать их с помощью подключения датчиков ABS, которые также расположены внутри автомобиля с поворотом для защиты от помех.
Диагностический разъем Can-Bus не запускал: провода, поставляемые в свободных контактах, уже нормализовались в блоке OBD-II, шина Can-Bus находится на контактах 6 (Can-H) и 14 (CAN-L).
Поскольку в автомобильном автомобиле может находиться несколько автобусов, его часто практикуют использовать различные уровни физического сигнала на каждом из них. Восстановите в документацию Volkswagen, чтобы получить пример. Это то, что передача данных на автомобильной шине выглядит:
Когда никакие данные не транслируются на шине или передают рецессивный бит, вольтметр будет отображаться 2,5 В относительно «массы» на обеих парах провода (разность сигнала равен нулю). Во время доминирующей битной передачи напряжение на высоком кабеле может увеличиваться до 3,5 В, в то время как можно низко капелься до 1,5 В. Разница в 2 вольт означает «один».
На автобусе "Comfort" ситуация выглядит по-другому:
Здесь «ноль», напротив, разница в 5 В, где напряжение на низкой линии выше, чем на высокой линии. В свою очередь, «один» — разница напряжения до 2,2 В.
Проверка Can-Bus на физическом уровне осуществляется с использованием осциллографа, который позволяет увидеть фактический переход сигналов на витой паре: регулярный тестер, конечно, «отличить» альтернативность импульсов с такой длиной невозможна.
«Декодирование» может быть автомобиль также осуществляется специализированным устройством — анализатором. Позволяет отображать пакеты данных из шины во время передачи.
Очевидно, что может диагностика автобуса на «любительском» уровне без адекватного оборудования и знаний не имеет смысла, и это очень невозможно. Можно сделать максимум «импровизированного» способа, чтобы проверить автобус CAN — это измерить напряжение и сопротивление на проводах, сравнивая их со ссылкой на конкретную машину и конкретный автобус. Это важно — прежде, мы предоставили пример, что даже на том же автомобиле между автобусами может быть серьезным разницей.
Неисправности
Хотя интерфейс CAN хорошо защищен от помех, электрические неисправности стали серьезной проблемой для него. Комбинация единиц в одну сеть сделала егоона уязвима. Интерфейс CAN в автомобилях стал настоящим проклятием для менее квалифицированных электриков из-за своей единственной специфики: сильные скачки напряжения (например, запуск зимой с разряженной батареей) могут не только «приостановить» ошибку шины CAN, обнаруженную во время диагностики, но и заполнять память контроллеров спорадическими случайными ошибками.
В результате на приборной панели загорается все «кольцо» индикаторов. Пока новичок в шоке чешет затылок: «Что это все?», Грамотный диагност в первую очередь предполагает нормальную батарею.
Сугубо электрические проблемы — это обрывы кабелей шины, замыкания на «массу» или «плюс». Принцип дифференциальной передачи, когда один из проводов оборван или сигнал на нем «неправильный», становится нереальным. Короткое замыкание провода — самое страшное, потому что «парализует» весь автобус.
Представьте себе простую моторную шину в виде кабеля с несколькими блоками, «сидящими в ряд» — контроллером двигателя, контроллером АБС, панелью приборов и диагностическим разъемом. Повреждение разъема автомобилю не страшно — все блоки по-прежнему в штатном режиме передают информацию друг другу, только диагностика будет невозможна. Если перерезать провод между контроллером АБС и панелью, мы сможем увидеть это только сканером на шине, ни скорость, ни обороты двигателя не будут видны.
Если между ЭБУ двигателя и АБС есть разрыв, автомобиль, скорее всего, не заведется: блок не «увидит» нужного водителя (учитывается информация о скорости). при расчете времени впрыска и момента зажигания) он перейдет в аварийный режим.
Если мы не разрежем провода, а только приложим «плюс» или «массу» к одному из них, машина «погаснет», потому что ни один из блоков не сможет передавать данные другому. Таким образом, золотое правило автоэлектрика, переведенное на русский язык с цензурой, гласит: «не пачкай руки в автобусе», и многие производители автомобилей запрещают подключение несертифицированных сторонних вспомогательных устройств (например, сигнализаций) к шине CAN. .
Подключение охранной системы Favor CAN-bus осуществляется не разъемом к разъему, а врезается непосредственно в автомобильную шину, дает «кривому» установщику возможность перепутать провода местами. После этого машина не только отказывается заводиться — при наличии на плате драйверов, распределяющих мощность, даже зажигание не факт, что оно включится.
