Service.
Program de studiu individual 238
Schimbul de date prin CAN-Bus II
Notiuni de baza
Odata cu introducerea sistemului CAN-Bus la autoturisme calculatoarele calculatoarele sunt conectate intre ele . Aceasta conduce la aparitia unor unor noi functii ale calculatoarelor calculatoarelor la autoturism si in diagnoza.
• SSP 238:
Dupa o privire scurta asupra tehnologiei in SSP 186 - „Sistem CAN-Datenbus“ , functiile de baza ale actualului sistem CAN-Bus sunt descrise in SSP 238.
• SSP 269:
Trateaza functiile de baza ale sistemului CAN actual ca de exemplu procesul de schimbare a datelor.
Trateaza sisteme Bus particulare, ca de exemplu CAN-Antr enare enare si CAN Confort, care car e sunt utilizate utilizate de VOLKSWAGEN si AUDI.
238_001
NOU
Atentie
Indicatii
2
Programul de studiu individual prezinta doar
Indicatii pentru verificare, reglare si reparare
constructia si functionarea noutatilor!
luati va rugam din documentatia prevazuta
Continutul nu este actualizat.
pentru aceasta.
Odata cu introducerea sistemului CAN-Bus la autoturisme calculatoarele calculatoarele sunt conectate intre ele . Aceasta conduce la aparitia unor unor noi functii ale calculatoarelor calculatoarelor la autoturism si in diagnoza.
• SSP 238:
Dupa o privire scurta asupra tehnologiei in SSP 186 - „Sistem CAN-Datenbus“ , functiile de baza ale actualului sistem CAN-Bus sunt descrise in SSP 238.
• SSP 269:
Trateaza functiile de baza ale sistemului CAN actual ca de exemplu procesul de schimbare a datelor.
Trateaza sisteme Bus particulare, ca de exemplu CAN-Antr enare enare si CAN Confort, care car e sunt utilizate utilizate de VOLKSWAGEN si AUDI.
238_001
NOU
Atentie
Indicatii
2
Programul de studiu individual prezinta doar
Indicatii pentru verificare, reglare si reparare
constructia si functionarea noutatilor!
luati va rugam din documentatia prevazuta
Continutul nu este actualizat.
pentru aceasta.
Pe scurt
Introducere.
................................. 4
La ce serveste serveste un Bus - System System ? . . . . . . . . . . . . . Conceptie, Conce ptie, proprietati proprietati caracteri caracteristice stice .............. .............. . . . . . . Etapele Etapel e dezvoltari dezvoltariii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Operare Ope rarea a CAN-Bus .... ........ ........ ........ .... . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 6 8 9
Sistemul de baza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Principiul retelei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Schimbul Schim bul de informatii informatii .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Unitatile Unita tile funct functionale ionale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Calculatorul. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Principiil Princ ipiile e CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Transceiver. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Desfasurarea Desfasur area unei transmiteri de date. . . . . . . . . . 18 Expedierea............ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .19 Receptionare Recep tionarea........ a........ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Incercarea simultana de emisie a mai multor calculatoare . 22 Siguranta transmisiei, gesti gestiona onarea rea erorilor. . . . . 24 Managementul intern al erorilor . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Indicatii Indica tii pt diagnoza diagnoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Verificati-va Verific ati-va cunostintele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Vocabular. Vocabu lar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3
Introducere
Pentru ce este necesar un sistem Bus?
Odata cu introducerea sistemului CAN - Bus la autoturisme sunt conectate intre ele grupe electronice functionale cum ar fi calculatoare sau senzori inteligenti, ca de ex. senzorul pentru unghiul de rotatie al volanului. Prescurtarea CAN inseamna Controller-Area–Network. Prin introducerea sistemului CAN- Bus rezulta urmatoarele avantaje pentru autoturism:
• Aceasta Schimbul de date intre calculatoare are loc pe o platforma unitara. platforma se desemneaza ca protocol. CAN-Bus serveste ca "autostrada" pentru date. • Sisteme care lucreaza cu mai multe calculatoare, de ex. ESP, pot fi implementate eficient. • Dezvoltarea sistemelor in vederea mai multor dotari este simplificata. CAN-Bus este un sistem deschis care permite adaptarea la diferite medii de transmitere, ca de ex. cablu de cupru sau fibra optica.
• prin Diagnoza calculatoarelor are loc prin cablu K. In interiorul vehiculului diagnoza are loc pe elemente CAN-Bus (de ex. la airbag si la calculatorul de usa). Se vorbeste in acest caz de „cablu K virtual“ (vezi pagina 7). La autovehiculele viitoare, cablul K va fi inlaturat.
• Este posibila o diagnoza "suprapusa", prin mai multe calculatoare .
De la un calculator central la
4
un
sistem retea
Einleitung
Autovehicul cu 3 calculatoare
238_003
Autovehicul cu 3 calculatoare si Bus-System
238_004
Senzor CAN-Bus
Calculator ABS Calculator motor Element executie
Ceasuri de bord Reteaua CAN antrenare cu 3 calculatoare
238_005
5
Introducere Conceptie, proprietati esentiale Prin sistemul CAN-Bus sunt cuplate intre ele multe componente importante. De aici au rezultat pentru dezvoltarea sistemului urmatoarele cerinte functionale:
• recunoscute Siguranta ridicata: perturbatiile in transmisie, cu cauze interne sau externe, trebuie sa poata fi fara dubii • inDisponibilitate ridicata: la defectarea unui calculator trebuie ca restul sistemului sa ramana functional continuare pentru a fi posibil schimbul de informatii . • aComprimare ridicata a datelor: toate calculatoarele au in acelasi moment exact aceeasi stare informatiei. Astfel nu exista date deviate intre calculatoare. La un deranjament in orice punct al sistemului sunt instiintati toti participantii cuplati. . Rata mare de transfer: schimbul de date intre participantii conectati trebuie sa aibe loc f oarte rapid, • pentru a ras unde solicitarilor in timp real. p
Transmiterea semnalului in CAN-Bus se realizeaza digital, deocamdata prin cabluri de cupru. Astfel este posibila o transmisie sigura, cu o viteza maxima de pana la 1000 Kbit/s (1 Mbit/s) Standardul pentru rata de transfer a datelor la VOLKSWAGEN si AUDI este stabilit la 500 Kbit/s . Datorita cerintelor diferite privind rata de repetare a semnalului pe de o parte si a volumului de date rezultat pe de alta parte, sistemul CAN-Bus este impartit in 3 sisteme speciale:
• CAN-Bus-Antrenare (High-Speed) cu 500 Kbit/s si solicitari in timp real • CAN-Bus-C omfort (Low-Speed) cu100 Kbit/s si solicitari reduse in timp • CAN-Bus-Infotainment (Low-Speed) cu100 Kbit/s si solicitari reduse in timp 238_051
1 = 500 Kbit/s 2 = 100 Kbit/s 33 = 100 Kbit/s 4 = 1000 Kbit/s
1
2
3
Rata de transfer in sistemul CAN- Bus
6
4
= CAN-Antrenare = CAN- Comfort = CAN-Infotainment = Rata maxima de transfer
Introducere
Calculator motor
Calculator cutie viteze
Calculator ABS
Levier selector
...
C C Antrenare iN CAN KombiInstrumente
Calculator airbag
Senzor unghi rotatie volan
b
Calculator servodirectie
Mufa pt diagnoza
Radionavigatie
doar Highline Kombi
Telefon Interface Box
C C C AN AN N- K K Kom m mfff ort r r t ((( C C AN ANN- I n ff o t a i n m m m ee nn t ))) Radio
Calculator climatizare
DSP
Frana parcare
...
Control pres. pneuri
Memorie scaun sofer
...
C C C AN AN N- K K Kom m m f ff ort r r t Calculator comfort
Calculator usa sofer
Calculator usa pasager
Calculator usa spate stg
Calculator usa spate dr
238_006
Gateway
...
alte calculatoare planificate
stecher autovehicul cablu K real linie de comunicare virtuala
238_006b
Sistemul CAN-Bus (ex. Polo Mj 2002)
7
Introducere Lansare in productie si etapa de dezvoltare Prima lansare in productie la Volkswagen a avut loc la MY 97 cu sistemul confort de 62.5 kb/s la Passat.
238_007
Alte etape de dezvoltare includ: MY 98 CAN bus antrenare la Golf si Passat, 500 kb/s
238_008
MY 0
Trecere de la cablul K Gateway la CAN la Golf si Passat
238_009
MY 00
CAN bus confort de 100 kb/s standard in Group, de ex. la SKÔDA Fabia Gateway CAN bus antrenare/ CAN bus confort in SKÔDA Fabia
238_010
MY 01
CAN bus confort de 100 kb/s standard in Group, de exemplu la Passat
238_011
8
Introducere Utilizarea sistemului CAN-Bus CAN- Bus este un sistem de sine statator cuprins in electronica vehiculului si serveste ca mediu pentru schimbul de informatii intre calculatoarele conectate. Datorita amplasarii si alcatuirii sistemul lucreaza in conditii de siguranta individuala ridicata. Daca apar totusi deranjamente, acestea sunt inregistrate in memoria de defecte a calculatoarelor corespunzatoare si pot fi citite cu ajutorul testerului.
• relevante Calculatoarele contin functii de autodiagnoza, cu ajutorul carora se pot recunoaste defectele pentru CAN. • aceste Dupa citirea defectelor memorate cu testerul de diagnoza (de ex. VAS 5051, 5052) informatii sunt disponibile pentru cautarea localizata a defectelor . din memoria de defecte a calculatoarelor sunt capabile de o prima localizare a defectului. • InInregistrarile plus vi se lasa posibilitatea citirii dovezii absentei defectului dupa inlaturarea acestuia. Pentru actualizare este necesara o noua pornire a motorului.
• nici O premiza importanta pentru un autovehicul cu statutul „CAN-Bus OK“ este ca in un regim de! functionare sa nu apara intrari de defecte CAN. Pentru realizarea unei evaluari care sa conduca la localizarea defectului si la inlaturarea lui, este necesara intelegerea principiilor de baza ale schimbului de date prin CAN - Bus.
9
Notite
10
Sistemul de baza Principiul retelei Sistemul de baza consta in mai multe calculatoare. Ele sunt conectate in paralel la "magistrala" Bus prin asa numitul Transceiver (amplificator de emisie-receptie) . Datorita acestuia, pentru toate statiile sunt valabile aceleasi conditii. Asta inseamna ca toate calculatoarele sunt tratate egal, nici unul nefiind prioritar. Este vorba in acest caz despre o arhitectura "multimaster". Schimbul de date are loc serial (in sir). In principiu, CAN-Bus este pe deplin functional cu un singur cablu! Suplimentar, sistemul este totusi dotat si cu un al doilea cablu. Pe acest al doilea cablu se regasesc aceleasi semnale dar "in oglinda". Prin aceasta inversiune a semnalului se inlatura eficient perturbatiile externe.
Pentru simplificarea intelegerii principiului de baza al transmiterii de date, in cele ce urmeaza este reprezentat doar un cablu !
Calculator SS S Stttt ee u ee rg r g ee rä r A ä t A A
RX
TX
t u gg r B g Calculator
RX
rä r ä t
TX
t u Crg r rg Calculator
RX
TX
rä r ä t
Transceiver
CAN-Bus
11
Sistemul de baza Schimbul de informatii Informatiile ce trebuie schimbate sunt desemnate ca mesaje. Mesajele pot fi trimise si receptionate de fiecare calculator. Un mesaj contine in esenta marimi fizice, ca de ex. turatia motorului. Turatia motorului este reprezentata in acest caz ca valoare binara (succesiune de 0 si 1) . De exemplu: (turatia de 1800 U/Min poate fi reprezentata si ca 00010101). In procesul de emisie, valoarea binara este transformata mai intai intr-o succesiune seriala de biti . Aceasta este transmisa prin cablajul TX (cablaj de emisie) la Transceiver (amplificator) . Tranceiver-ul transforma succesiunea de biti in valori adecvate de tensiune, care in final sunt transmise una dupa alta prin cablul Bus. La receptie, valorile de tensiune sunt reconvertite din nou intr-o succesiune de biti de catre Tranceiver si prin cablajul RX (cablaj de receptie) ajung la calculator. Calculatorul transforma acum succesiunea de biti in valori binare, adica in mesaje. De exemplu: (valoarea 00010101 reprezinta o turatie a motorului de1800 U/Min). Un mesaj expediat poate fi receptionat de fiecare calculator. Acest principiu se mai numeste si "Broadcast", prin analogie cu o statie de emisie, care transmite un program ce poate fi receptionat de toti participantii conectati. Prin procedeul "Broadcast" se obtine intotdeauna acelasi "nivel" de informatie pentru toate calculatoarele cuplate.
Principiul "Broadcast": unul emite, toti receptioneaza
12
238_013
Sistemul de baza
Mesaj paralel
Calculator A
Calculator B
Turatie motor
Turatie motor
0001 0101
RX
Turatie motor
0001 0101 1 0 1 0 1 0 0 0
Succesiune de biti in serie
Calculator C
TX
0001 0101
0 0 0 1
0 0 0 1
0 1 0 1
0 1 0 1
RX
TX
RX
transmitere electrica a semnalului unul emite, toti receptioneaza
TX
Transceiver
238_014
schimbarea unui mesaj in CAN-Bus (principiul "Broadcast")
Valoare semnal
5V 0V 238_015 t (timp)
transmiterea electrica a semnalului in succesiune temporala
13
Unitatile functionale Cablul K Cablul K serveste la conectarea unui tester VAS pentru diagnoza in service.
Calculatorul Calculatorul receptioneaza semnale de la senzori, le prelucreaza si le transmite mai departe la elementele de executie. Componentele de baza ale unui calculator sunt: un microcontroler cu memorie pentru intrari si iesiri si memoria de program. Valorile receptionate de calculator de la senzori, cum ar fi temperatura sau turatia motorului, sunt examinate regulat si depuse apoi pe rand in memoria de intrari. Aceasta procedura corespunde ca principiu cu un dispozitiv de conectare mecanic cu intrerupator mobil de selectare a intrarilor (vezi imaginea). Microcontrolerul prelucreaza valorile de intrare pe baza programelor cu care este prevazut. Rezultatul acestei prelucrari este depus in memoria de iesiri potrivita, de unde ajunge la elementele de executie corespunzatoare. Pentru ca mesajele din CAN sa poata fi prelucrate, in fiecare calculator se gaseste un domeniu de memorie CAN pentru mesaje primite si mesaje de expediat.
Baza CAN Baza CAN are rol in schimbul de date pentru mesajele CAN. Ea este impartita in doua domenii, pentru receptie si pentru emisie. Legatura bazei CAN cu calculatorul are loc prin Mailbox-ul de receptie sau prin cel de emisie. De regula acesta este integrat in cipul microcontrolerului calculatorului.
Transceiverul Transceiverul este un amplificator de emisie si receptie. El transforma succesiunea de biti a mesajelor CAN (nivel logic) in valori de tensiune (nivel de semnal) si invers. Valorile de tensiune electrica sunt potrivite pentru transportul datelor prin conductori de cupru. Legatura Transceiverului cu baza CAN are loc prin cablajul TX (de emisie) sau prin cel RX (de receptie). Cablajul RX este conectat prin amplificator direct la CAN-Bus si permite o "ascultare" permanenta a semnalelor Bus.
14
Unitatile functionale i t uKn g Cablu
Calculator S S S Sttt ee u ee rg rr g ee rä r ä t Raport erori
Intrerupator selectie intrari
Memorie intrari
Memorie iesiri
Microprocesor
Exemple de senzori: • de turatie • detemperatura • de presiune ulei • altii ...
Baza M M u d o NN NCAN -B B B Ba a
Exemple de elemente executie: • motoras clapeta admisie • ventil electromagnetic • dioda luminescenta • altele ...
domeniu CAN cu monitorizare de timp
Mo
Mailbox receptie
Mailbox emisie
Domeniu receptie
Domeniu emisie
RX
Transceiver TTT Trra r a n sss cc ee iiv ee r r
TX
Nivele logice: 0 sau 1
Nivele de semnal: 0V sau 5V
CAN-Bus
Unitatile functionale: calculatorul, baza CAN si Transceiverul
238_016
15
Unitatile functionale Particularitatile Transceiverului
RX
TX
+ 5V
Cablaj Bus
5V
238_017
238_018
Transceiver cuplat la cablajul TX
Reprezentare schematica cu intrerupator
O particularitate este reprezentata de conectarea cablajului TX la Bus. Ea se face in principiu printr-un "intrerupator" colector deschis. Datorita acestuia exista doua stari diferite pentru cablajul Bus. Starea 1: pasiv: Starea 0: activ:
stare de blocare, tranzistor blocat, (intrerupator deschis) nivel logic =1, rezistenta ohmica ridicata stare de conectare, transistor cuplat (intrerupator inchis) nivel logic =0, rezistenta omica scazuta
Trei Transceivere pe un cablaj Bus
+5V
+5V
+5V
Cablaj Bus (0V)
Transceiver A
Transceiver B
Transceiver C
Cuplarea a 3 Transceivere la cablajul Bus (p rincipiu), Transceiver C activ
Intrerupator deschis inseamna 1 (pasiv), intrerupator inchis inseamna 0 (activ)
16
238_019
Unitatile functionale
Din exemplul anterior (trei Transceivere pe un cablaj Bus) pot rezulta urmatoarele variante: TTT Trra r a nn sss cc ee i v eerr A A
TTT Trra r ra nn sss cc ee ii v ee rr B B B
TTT Trra r a nn sss cc ee i v eerr r C C C
B B B u sss - LLL eei t uunn g
1
1
1
1 ((( 5 V )
1
1
0
0 ((( 0 V )
1
0
1
0 ((( 0 V )
1
0
0
0 ((( 0 V )
0
1
1
0 ((( 0 V )
0
1
0
0 ((( 0 V )
0
0
1
0 ((( 0 V )
0
0
0
0 ((( 0 V )
Variante in cazul 3 Transceivere pe un cablaj Bus, Transceiver C activ
Functionare:
• rezistenta Cand un intrerupator este inchis, prin trece un curent. In cablajul Bus nu exista tensiune ( 0V ).
• curent Cand toate intrerupatoarele sunt deschise, nu trece prin rezistenta. Astfel se transmite in cablajul Bus o tensiune de 5V .
Prin aceasta se obtin urmatoarele: Cand reteaua Bus este in starea 1 (pasiva), aceasta stare poate fi transmisa oricarei alte statii care are starea 0 (activa). Nivelul Bus pasiv se numeste regresiv. Nivelul Bus activ se numeste dominant. Acest raport prezinta semnificatie pentru: a) semnalizarea deranjamentelor in transmisie (erori in mesaje). b) recunoasterea suprapunerilor (cand mai multe statii vor sa emita concomitent).
17
Desfasurarea unei transmisii de date Exemplu: determinare turatie > transmitere > afisare Urmatorul exemplu prezinta un schimb complet al informatiei de turatie incepand de la determinarea ei si pana la afisarea pe turometru. Din acesta se evidentiaza circuitul transmisiei de date si colaborarea bazelor CAN cu calculatoarele. Mai intai valoarea turatiei este determinata de senzorul aflat in legatura cu calculatorul de motor. In mod normal, ea ajunge doar in memoria de intrari a microcontrolerului. Pentru ca valoarea momentana a turatiei este necesara pentru mai multe calculatoare, cum ar fi cel din ceasurile de bord, ea trebuie transmisa prin CAN - Bus. De aceea, valoarea turatiei este copiata si in memoria de emisie. De la memoria de emisie informatia ajunge in Mailbox-ul de emisie al bazei CAN. Daca in Mailbox-ul de emisie se gaseste o informatie actuala, acest lucru este indicat prin "ridicarea" unui "steag" de emisie. Odata cu cererea de emisie catre baza CAN, calculatorul de motor si-a incheiat partea lui in acest proces.
Valoarea turatiei este transformata mai intai intr-un mesaj al calculatorului de motor, intr-o forma specifica pentru CAN, conform protocolului. Cele mai importante componente ale protocolului sunt:
K K K ee nnnn u nngg : (( III(identificator ddee nn t ifi ff i eerr r 11111 111---biti) B B B iit )) Recunoastere 11 serveste la identificarea mesajului
Continutul max. I nn hhaalll t d. . B B Bmesajului o t sss cc hh aft f t(camp : (( D D a tde ee n nf ndate fe f e ldd .m m8aa xxxx8. 8x8 B B B iit biti) )) cuprinde continutul mesajului
16 biti it - h Suma de verificare pentru siguranta datelor tä Confirmare ä tiig u n g 2 t A Principiul alcatuirii unui mesaj CAN-Bus
Acknowledge
In urmatoarele scheme mesajul CAN-Bus este reprezentat cu simbolul unei scrisori.
:
:
238_020
Exemple de parti componente ale unui mesaj de la motor: Identificare=Motor_1, Continut= Turatie. In afara de acestea un mesaj de la motor contine si alte valori (turatie mers in gol, moment dezvoltat, etc.) .
18
Desfasurarea unei transmisii de date
Baza CAN verifica acum prin cablajul RX, daca magistrala Bus este activa (daca tocmai sunt schimbate alte informatii). Daca este nevoie, asteapta pana ce aceasta se elibereaza. (nivel 1 (pasiv) dupa o anumita perioada de t imp). Cand magistrala este libera, mesajul este expediat.
Procesul de expediere
Senzor D D re r r ede hhzahlturatie sss ee nn sss o r
M Moo t orr Calculator S S S Stt ee u ue u e rg r r g eerä r r ä t motor
A AB AB B SS S S-Calculator S S S Stt ee ue u e rg r r g eerä r r ä t ABS
S S S Scc hhaal t t aa fe ff e l Ceasuri de E E E Eiii ns nn ss a t zz bord
Iesire
A Au A u sss g a nngg turometru D D re r r e hhzz a hhl m m ee sss sss ee r r
ridicarea H ee b ee nn steagului d eer r FF Fcererea lllaggg ee pentru SSSe e nnddee -de emisie a uuft f tra r a g
Interogare A Ab Abfr ff ra r a g ee B B B uu sss fr f f re r r e i ?? BUS liber? RX
TX
RX
TX
RX
TX
C C C AN A ANN- B B B u sss
238_021
Startul procesului de emisie
? Bus uliber? sss fr f r i
??
R R R RX X X- LLL ee it u n u ng Cablaj RX
w arrt r t ee nn asteptare nn ee i nn
nu ja da
238_022
Detaliu schema de interogare: Bus liber?
19
Desfasurarea unei transmisii de date Procesul de receptie Procesul de receptie este impartit in doi pasi:
• Pasul 1 = • Pasul 2 = TTT ee m m p ee -Senzor ra r r a t u rr temperatura ff ü hhl eer r
Verificarea mesajului d.p.d.v. lipsa erori (in campul de supraveghere) Verificarea d.p.d.v. al utilitatii (in campul de acceptare)
M Moo t orr Calculator S S S St t e e u ue u e r r g eerä r r ä t motor rg
SS S Scc hhaalll t t ade fe f e l Ceasuri E i n s a t z bord
A AB AB B SS S S-Calculator Steuergerät ABS
Au A u sss g a nngg Iesire D D re r r e hhturometru zz a hhlll m m ee sss sss ee r r
T
RX
TX
TX
RX
RX
TX
238_023
CAN-Bus
Proces de receptie
Toate statiile (calculatoarele) cuplate primesc mesajul expediat de calculatorul de motor. Acesta ajunge prin cablajul RX in domeniile de receptie corespunzatoare din bazele CAN.
da
da nu
Camp de acceptare Camp de supraveghere
da
nu
238_024 Detaliu: domeniul de receptie, campurile de supraveghere si acceptare
20
da
nu
238_025
Desfasurarea unei transmisii de date
Receptorii primesc toate mesajele de la motor si le verifica in campurile de supraveghere d.p.d.v. al absentei erorilor. Astfel se obtine recunoasterea perturbatiilor aparute in diverse impejurari la un singur calculator, ceea ce conduce la deja mentionata densitate a datelor. (vezi capitolul „Siguranta transmisiei, gestionarea erorilor“) Toate statiile cuplate primesc mesajul emis de calculatorul de motor (Broadcast). Ele pot stabili in campul de supraveghere, prin asa numita CRC (suma de verificare), daca exista erori de transmisie (CRC vine de la Cycling Redundancy Check). Pentru aceasta, la emiterea fiecarui mesaj, este generata si transmisa si o suma de verificare din 16 biti, privind continutul mesajului. Din toti bitii receptionati, destinatarul calculeaza si el suma de verificare, folosind acelasi algoritm de calcul. In final, suma de verificare calculata este comparata cu cea receptionata. Daca nu a fost descoperita nici o eroare, toate statiile raspund emitatorului cu o confirmare, asa numita "Acknowledge", atasata la suma de verificare.
Confirmare tä ä tiig u n g 22 bbiti i t A A
:
Acknowledge
Fluxul de informatie, confirmarea
238_026
Mesajul atasat, corect receptionat, ajunge in asanumitul camp de acceptare din baza CAN. .
• Acolo se hotaraste daca mesajul este necesar pentru functionarea calculatoarelor respective. • Daca nu, mesajul este inlaturat. • Daca da, mesajul ajunge in Mailbox-ul de receptie. Prin ridicarea "steagului de receptie" , Kombi-Instrument este anuntat ca un mesaj actual, de ex. turatia motorului, asteapta pentru prelucrare. Kombi-Instrument apeleaza acest mesaj si copiaza valoarea corespunzatoare in memoria sa de intrari. Odata cu aceasta emisia si receptionarea unui mesaj prin baza CAN este incheiata .
• turometru. Dupa o prelucrare in microcontroler, turatia ajunge in ceasurile de bord si in final la • Schimbul de date se repeta permanent corespunzator perioadei setate ( de exemplu la 10ms). 21
Desfasurarea unei transmisii de date Incercarea simultana de emisie a mai multor calculatoare La incercarea simultana de emisie a mai multor calculatoare se ajunge inevitabil la o "colizune" a datelor in cablajul Bus. Pentru a evita aceasta, este aplicata urmatoarea strategie pentru CAN: Fiecare calculator activ incepe procesul de emisie cu trimiterea unui identificator. Toate calculatoarele urmaresc ce se intampla in Bus, in sensul ca prin cablajele RX respective se determina starea retelei. Fiecare emitator compara bit cu bit starea din cablajul TX cu starea din cablajul RX. Intre acestea pot apare diferente. Strategia CAN consta in : calculatorul, al carui semnal TX a fost "transcris" de un "0" trebuie sa se retraga din reteaua Bus. Prin numarul zerourilor de inceput din identificator este reglementata prioritatea calculatoarelor. Astfel se asigura transmiterea mesajelor in ordinea prioritatii lor. Regula: cu cat este mai mic numarul din identificator, cu atat mesajul este mai important. Acest proces se numeste arbitrare.
M Moo t orr Calculator SS S Sttt ee uu eerg r r ä t de motorr r g eerä
A AB AB B SS S S-Calculator SS S Sttt ee uu eerg r r ä t ABS r r g eerä
SSSa a l t t aafe ff ede lCeasuri ee iiins nn ss a t zz bord
D D a t ee n nn- B B B uusss Cablaj L L L e e i ii t u n n g g CAN-Bus
Procesul de arbitrare pentru evitarea "coliziunilor"
22
TX RX
TX RX
TX RX
pastreaza prioritatea si ramane in mod emisie
pierde prioritatea si trece in mod receptie
pierde prioritatea si trece in mod receptie
Desfasurarea unei transmisii de date
In urmatorul exemplu se evidentiaza cum in cazul dorintei simultane de emisie a mai multor calculatoare senzorul de unghi rotatie volan are prioritate ridicata, asadar mesajul sau va fi trimis mai intai. Lamurire: Senzorul de unghi volan cu numarul cel mai mic (introdus prin cele mai multe zerouri) se impune.
Identificator
Binar
Hex
Motor_1 Frane_1 Kombi_1
Senzor unghi n w nvolan l Cutie viteze_1 identificare posibila in CAN-Antrenare
Comportament la transmiterea valorilor de la senzori (de ex. turatie) Datorita sigurantei ridicate a transmisiei CAN, eventuale erori ca de ex. perturbatii electrice sau intreruperi in retea sunt recunoscute clar si sigur.
• (nici turatia de 1800 U/Min este transmisa corect sau datorita unei defectiuni nu este transmisa deloc o indicatie, turometrul arata „0“ ). • CAN, cand se intalnesc de ex. valori neplauzibile ale turatiei, atunci cauza nu trebuie cautata in transmisia ci la un senzor defect, la un instrument de afisare defect sau la cablajul CAN. .
23
Siguranta transmisiei, gestionarea erorilor Managementul intern al erorilor Pentru a garanta o siguranta ridicata a datelor, la CAN este prevazut un complex sistem de management al erorilor. Prin aceasta se obtine recunoasterea cu siguranta ridicata a eventualelor erori de transmitere. Masurile corespunzatoare pot fi impresionante. Rata erorilor nerecunoscute, asa numita probabilitate a erorilor ramase este mai mica de 10 -12 . Aceasta valoare este similara cu 4 erori pentru perioada de viata a vehiculului. Datorita principiului Broadcast (unul emite, toti receptioneaza si prelucreaza) fiecare eroare intalnita care a fost descoperita de un participant din retea este semnalata imediat tuturor ceilalti printr-un mesaj de eroare, asa numitul Error Frame. In urma acestuia, mesajul eronat este inlaturat de catre toti participantii. Ulterior are loc o repetare automata a emisiei. Acest proces este absolut normal si poate fi provocat de o fluctuatie puternica a tensiunii in reteaua de bord , de ex. la pornirea motorului sau la interferente exterioare puternice. Situatia critica apare cand se inmultesc repetarile cauzate de erori recunoscute permanent. Pentru aceasta fiecare statie are un contor intern, care contabilizeaza erorile recunoscute (le aduna) iar dupa repetarea cu succes a unei emisii le scade.
Bus Off
Calculator deconectat
Nu se mai poate emite
255
Contor erori RX
1 20
Error Passive
127
0 255
Contor erori TX
25 6 Stare normala
timp
127
Error Active 0
timp aparitie fara erori acumulare masiva erori, erori, contorul valoare limita depasita contorul numara descrescator numara crescator
Numarator intern de erori
24
238_028
Siguranta transmisiei, gestionarea erorilor
Contorul este destinat managementului intern al erorilor si nu poate fi citit. . La depasirea unei valori limita predefinite (corespunzatoare pt. maxim 32 emisii repetate), calculatorul respectiv este informat si deconectat de la CAN- Bus . Dupa doua stari Bus-Off (fara nici o comunicare intermediara) are loc o inregistrare in memoria de defecte. Dupa o perioada de asteptare stabilita (ca. 0,2s) calculatorul incearca automat sa se conecteze la reteaua Bus. Circulatia mesajelor are loc ciclic cu o periodicitate prestabilita. Prin aceasta se garanteaza transmiterea la timp a mesajelor corespunzatoare. Daca apare totusi o intarziere, asta insemnand cel putin 10 mesaje nereceptionate, se solicita asa numita supraveghere temporala (Botschafts-Time-Out). Concomitent are loc o inregistrare in memoria de defecte a calculatoarelor ce receptioneaza. Acesta este al doilea mecanism al managementului erorilor. Astfel rezulta pentru diagnoza in service urmatoarele comunicari de defecte: 1. Daten-Bus defekt La calculatorul afectat a fost recunoscut un defect sever. Calculatorul a fost decuplat de la CAN-Bus de cel putin 2 ori (Bus- Off). 2. Fehlende Botschaften von....oder keine Kommunikation mit dem betreffenden Steuergerät. Mesajele nu sunt receptionate la timp. A fost solicitata supravegherea Time-Out .
25
Siguranta transmisiei, gestionarea erorilor Exemplu de informatie de diagnoza la intreruperea transmiterii turatiei motorului
•
Turatia motorului este transmisa corect sau deloc datorita unui defect (valoarea nu e afisata) In acest caz, aparatul de diagnoza VAS 5051 ofera informatia ca exista un deranjament in sistemul CAN:
238_029a
238_029b
238_029c Indicatia din VAS 5051
• Daca de exemplu apar valori ale turatiei motorului neplauzibile, cauza nu este neaparat un deranjament de transmitere in CAN, ci poate fi la un senzor sau element de executie (instrument de afisare, de ex. turometrul).
26
Siguranta transmisiei, gestionarea erorilor
In cazul unei defectiuni la sistemul CAN aparatul de diagnoza VAS 5051 afiseaza o informare generala despre defectiune. Din acest raport nu este inca evident ce componenta a sistemului CAN este defecta. Pentru localizarea defectului, in grupele de valori masurate 125, 126 din Gateway poate fi citita starea activa a calculatoarelor conectate la CAN-Bus (1=activ, 0=pasiv). In conditiile date sunt necesare masuratori electrice ulterioare (de exemplu verificarea semnalului cu osciloscopul) .
Obiectiv Odata cu SSP-ul 238 ar trebui ca principiile de baza ale functionarii sistemului CAN sa fie lamurite. SSP 269 „Schimbul de date in CAN-Bus II, CAN-Antrenare/CAN- Comfort“ trateaza sistemele CAN-Bus special realizate de Volkswagen si Audi pentru autovehicule. In afara de aceasta sunt prezentate amanuntit particularitatile sistemelor CAN-Antrenare si CAN-Confort privitoare la functionare si diagnoza . In final este clarificat intreg sistemul la care sunt conectate CAN-Antrenare si CAN-Confort prin asa numitul Gateway. Procedurile de cautare a defectelor sunt si ele cuprinse in acest SSP.
27
Verificati-va cunostintele
28
1.
De ce au fost introduse sistemele Bus la autovehicule ?
A
complexitate marita a electronicii autovehiculului
B
este posibila cu usurinta adptarea sistemului pt mai multe dotari
C
obligativitate legiferata
2.
Care este rata transferului de date in CAN-Bus-Antrenare ?
A
10 Kbit/s
B
100 Kbit/s
C
500 Kbit/s
3.
Testerul de diagnoza VAS 5051 serveste printre altele la recunoasterea ... ?
A
defecte de cablaj CAN
B
erori hardware CAN
C
afisare mesaje CAN
4.
Care mesaje sunt receptionate si verificate de calculatoare ?
A
doar anumite mesaje pentru calculatoarele respective
B
toate mesajele emise
C
mesajele cu prioritate ridicata
5.
Trei calculatoare asteapta pana ce se elibereaza reteaua Bus si vor sa trimita mesaje ...
A
... toate pot trimite mesaje imediat
B
... se ajunge la o "coliziune" a datelor
C
... arbitrarea stabileste ordinea in care sunt expediate mesajele
Verificati-va cunostintele
6.
Ce inseamna Bus-OFF ?
A
toti participantii Bus se deconecteaza
B
un participant se retrage temporar din "traficul" retelei
C
reteaua Bus este total deconectata
7.
La ce serveste contorul intern de erori ?
A
la numararea mesajelor CAN
B
la numararea erorilor si eventual la Bus-OFF (deconectare de la reteaua Bus)
C
are scopuri statistice
8.
Ce inseamna la CAN „siguranta ridicata a transmisiei“ ?
A
aproape ca nu apar erori de transmisie
B
erorile de transmisie sunt recunoscute cu certitudine
C
la descoperirea unei erori sunt informati toti participantii din reteaua Bus
9.
Identificatorul unui mesaj CAN ...
A
... descrie numele si prioritatea unui mesaj
B
... indica destinatia
C
... serveste la acordarea dreptului de acces
10.
Protocolul serveste la ...
A
... siguranta datelor
B
... recunoasterea erorilor
C
... acordarea dreptului de acces
29
Voabular ACK: suma de verificare, confirmarea receptionarii corecte. are loc prin primirea unui bit dominant de la toti participantii Bus.
Error- Frame: mesaj de eroare(>6 biti dominanti) pentru semnalarea unei erori de transmitere in Bus.
Actori: elemente de executie sau indicatoare din autovehicul
Memorie de defecte: domeniu de memorie din calculator, care poate fi citit cu testerul VAS .
Domeniu de acceptare. filtrarea doar a mesajelor relevante dintre toate cele receptionate.
Identificator: domeniu de inceput al unui mesaj, serveste la recunoasterea si diferentierea prioritatii mesajelor.
Arbitrare: mecanism pentru evitarea coliziunilor atunci cand mai multe calculatoare vor sa emita simultan. arbitrarea stabileste clar ca mesajele sunt trimise in ordinea importantei lor.
cablu K: legatura intre calculator si mufa de diagnoza de pe vehicul pentru conectarea testerului VAS.
Mesaj: mesajul este un pachet de date trimis de un calculator. Botschafts-Time-Out: Empfangsseitige Zeitüberwachung von gesendeten Botschaften.
Nivel logic: stare 0 oder 1 la un punct de legatura in sistem. Microcontroller: 1-Chip Rechnersystem, enthält CPU, Speicher und Ein- Ausgabebausteine
Broadcast: principiu de emisie - unul emite, ceilalti receptioneaza.
Cablaj RX: legatura intre baza CAN si Transceiver pe partea de receptie
cablaj BUS: legatura electrica de cupru, realizata din doua fire rasucite; conecteaza calculatoarele intre ele
Mailbox emisie: memorie in care sunt depozitate mesajele de expediat din baza CAN.
Bus-off: deconectarea unui calculator de la Bus la depasirea numarului intern de erori.
Senzor: dispozitive care servesc la determinarea unor marimi functionale
Bus-Transceiver: amplificator electronic de emisie receptie pentru conectarea unui calculator la Bus.
Nivel de semnal: stare a tensiunii electrice intr-un cablu
CAN: Controller-Area-Network, sistem Bus pentru legarea calculatoarelor in retea. CAN-Bus-Antrenare: subsistem de calculatoare in lantul de antrenare.
Tranceiver: amplificator emisie-receptie, serveste la legarea bazei CAN la cablajul Bus. cablaj TX: legatura intre baza CAN si Transceiver pe partea de emisie
CAN-Bus-Confort: subsistem de calculatoare in sistemul de confort. CAN-Bus-Infotainment: subsistem pentru calculatoare din sistemul radio si de informare. Baza CAN serveste la desfasurarea schimbului de date pt mesajele CAN. CRC: Cyclic-Redundancy-Check, suma de verificare (16 bit) pt recunoastere erori. Mailbox receptie: memorie in care sunt depozitate mesajele receptionate din baza CAN.
30
Notizen
Lösung der Testfragen: 1: AB / 2: C / 3: AB / 4: B / 5: C 6: B / 7: B / 8: BC / 9: AC / 10: ABC 31