Сеть контроллеров (CAN)

Попробуйте наш инструмент устранения неполадок





CAN или Controller Area Network - это технология двухпроводной полудуплексной высокоскоростной последовательной сети. Он в основном используется для связи между различными устройствами в области малого радиуса действия, например, в автомобиле. Протокол CAN - это протокол CSMA-CD / ASM или арбитраж обнаружения конфликтов множественного доступа с контролем несущей в протоколе приоритета сообщений. CSMA гарантирует, что каждый узел должен ждать определенный период перед отправкой любого сообщения. Обнаружение коллизий гарантирует, что коллизии избегают, выбирая сообщения на основе их предписанного приоритета.

Он обеспечивает скорость передачи сигналов от 125 кбит / с до 1 Мбит / с. Он предусматривает 2048 различных идентификаторов сообщений.




Это стандарт ISO-11898 и использует 7-уровневую модель взаимодействия открытых систем.

История:

Он был разработан Робертом Бошем в 1982 году и официально выпущен Детройтским обществом автомобильных инженеров в 1986 году. Первый автомобиль с интегрированной шиной CAN был произведен Mercedes Benz в 1992 году.



ISO 11898 Архитектура:
контролер

Источник изображения - терменвокс

Многоуровневая архитектура состоит из трех слоев.

  • Уровень приложения : Он взаимодействует с операционной системой или приложением устройства CAN.
  • Уровень канала передачи данных : Он связывает фактические данные с протоколом с точки зрения отправки, получения и проверки данных.
  • Физический слой : Представляет собой реальное оборудование.
    Стандартный кадр CAN состоит из следующих битов:

Область контроллераСтандартный кадр CAN состоит из следующих битов:


  • SOF - начало пт. аме. Сообщение начинается с этого момента.
  • Идентифицировать : Определяет приоритет сообщения. Чем меньше двоичное значение, тем выше приоритет. Это 11 бит.
  • РТР - Запрос удаленной передачи. Это доминирует, когда информация требуется от другого узла. Каждый узел получает запрос, но только тот узел, идентификатор которого совпадает с идентификатором сообщения, является обязательным узлом. Каждый узел также получает ответ. Z
  • ЗДЕСЬ - Единое расширение для идентификации. Если он доминирует, это означает, что передается стандартный идентификатор CAN без расширения.
  • R0 - зарезервированный бит.
  • DLC - Код длины данных. Он определяет длину отправляемых данных. Это 4 бит
  • Данные - Может передаваться до 64 бит данных.
  • CRC - Циклическая проверка избыточности. Он содержит контрольную сумму (количество переданных битов) данных предыдущего приложения для обнаружения ошибок.
  • УВЫ - Сознавать. Это на 2 бита. Если получено точное сообщение, это доминирует.
  • EOF - конец кадра. Он отмечает конец рамки банки и отключает вставку битов.
  • IFS - Межкадровое пространство. Он содержит время, необходимое контроллеру для перемещения правильно принятого кадра в его правильное положение.
5 различных типов сообщений:
  1. Фрейм данных : Состоит из произвольного поля, поля данных, поля CRC и полей подтверждения.
  2. Удаленная рамка : Он запрашивает передачу данных от другого узла. Здесь бит RTR рецессивен.
  3. Кадр ошибки : Передается при обнаружении ошибки.
  4. Рамка перегрузки : Он используется для обеспечения задержки между сообщениями. Он передается, когда узлы становятся слишком занятыми.
  5. Действительный фрейм : Сообщение допустимо, если поле EOF является рецессивным. В противном случае сообщение передается снова.
Физический уровень CAN:
CAN шина
Сеть контроллера

Источник изображения - digital.ni

Он состоит из двухпроводного последовательного канала CAN_H и CAN_L, и их уровни напряжения относительно друг друга определяют, передается ли 1 или 0. Это дифференциальная сигнализация. Ток, протекающий в каждой сигнальной линии, одинаков, но противоположен по направлению, что приводит к эффекту подавления поля, что является ключом к низкому уровню шума. Это обеспечивает сбалансированную дифференциальную передачу сигналов, которая снижает шумовую связь и обеспечивает высокую скорость передачи по проводам. Обычно провода представляют собой витую пару с длиной шины 40 м и максимум 30 узлами. Это экранированный или неэкранированный кабель с волновым сопротивлением 120 Ом.

МОЖЕТ ТРАНСИВЕР:

сеть контроллеров

CAN для автомобилей от Hugo Provencher. Два провода CANH и CANL обычно имеют напряжение 2,5 В, определяемое двумя транзисторами и источником напряжения 2,5 В. По сути, разница между двумя проводами всегда должна быть 0. Управление драйвером определяет напряжение, подаваемое на провода CANH и CANL. Когда оба транзистора проводят, падение напряжения на 1улнапряжение на транзисторе и диоде составляет 1,5 В, в результате чего провод CANH подтягивается до 3,5 В. Падение напряжения на 2ndнапряжение транзистора и диода составляет 1 В, в результате чего провод CANL опускается до 1,5 В. Диоды используются для защиты от высокого напряжения. Приемник представляет собой схему дискриминатора, которая дает на выходе 1, когда два входа CANH и CANL одинаковые, и выход 0, если два входа разные. Доминирующий блок TXD используется для защиты от замыкания на землю, а блок теплового отключения отключает управление драйвером, если диоды и транзисторы перегреваются.

Преимущества CAN:
  • Это сокращает количество проводов, так как это распределенное управление, что обеспечивает повышение производительности системы.
  • Многие производители микросхем CAN предоставили уровень канала передачи данных и физический уровень, подключенный к микросхеме, и все, что нужно сделать разработчику программного обеспечения, - это разработать код приложения.
  • Он обеспечивает возможность работы в различных электрических средах и гарантирует бесшумную передачу.
  • Перегрузка трафика устраняется, поскольку сообщения передаются в зависимости от их приоритета, и это позволяет всей сети соответствовать временным ограничениям.
  • Он обеспечивает безошибочную передачу, поскольку каждый узел может проверять наличие ошибок во время передачи сообщения и отправлять кадр ошибки.
CAN рабочий пример:

Контроллерная сеть имеет широкое применение как в промышленности, так и в транспортных средствах. Одно из основных приложений связано с обменом данными между различными устройствами в автомобиле. Другой может быть среди различных микроконтроллеров, предположим, для определения пароля, используемых для удовлетворения любых требований, таких как открытие запертой двери с помощью пароля или включение лампы и т. Д.

Схема сети контроллера

Схема сети контроллера

Базовое приложение состоит из 3 микроконтроллеров, которые связываются друг с другом с помощью двух проводов, как в сети CAN. 1улмикроконтроллер сопряжен с клавиатурой, 2ndс ЖК-дисплеем, а третий с зуммером и реле, управляющим лампой. Когда пароль вводится с клавиатуры, 2ndмикроконтроллер действует как приемник и принимает переданное сообщение бит за битом от 1улпередатчик и отображает сообщение на ЖК-дисплее. Когда все сообщение передано, 2ndмикроконтроллер производит проверку и, если пароль неверный, отправляет сигнал на 3rdс этим сигналом включается микроконтроллер, который, в свою очередь, посылает зуммер. Когда пароль правильный, 3rdмикроконтроллер включает реле, которое, в свою очередь, включает лампу.