Magistrala CAN (Controller Area Network). Co to jest szyna CAN?

Magistrala CAN (Controller Area Network) to system informatyczny pojazdu, który umożliwia komunikację między różnymi elektronicznymi układami sterowania pojazdu (ECU). Poznajmy bliżej działanie magistrali CAN.

Controller Area Network. Co to jest CAN BUS?

Kluczową rolę w opracowaniu i standaryzacji systemu CAN (Controller Area Network) odegrała firma Bosch. Jej inżynierowie wprowadzili go na rynek w latach 80. XX wieku. W wielkim skrócie CAN BUS to system komunikacji, który pozwala na wymianę informacji między różnymi elementami elektronicznymi pojazdu. System CAN BUS zapewnia szybką, niezawodną i bezpieczną transmisję danych, która jest niezbędna do prawidłowego działania i diagnostyki pojazdu (np. z czujników). CAN BUS umożliwia również redukcję ilości modułów, przewodów i złącz, co obniża koszty produkcji i masę pojazdu.

Jak działa sieć CAN BUS?

CAN BUS działa na zasadzie multipleksowania, czyli łączenia wielu sygnałów w jeden strumień danych. Każdy sterownik ECU w sieci CAN ma swój unikalny identyfikator, który określa jego funkcję i priorytet. ECU mogą wysyłać i odbierać dane za pomocą dwuprzewodowej magistrali CAN, która jest podzielona na dwie linie: CAN-H (wysoki poziom) i CAN-L (niski poziom). Sygnał CAN jest generowany przez różnicę napięć między tymi dwiema liniami. Im większa różnica, tym silniejszy sygnał. Sygnał CAN może mieć dwa stany: dominujący (0) i zdominowany (1). Stan dominujący ma wyższy priorytet i może zastąpić stan zdominowany. W ten sposób realizowany jest arbitraż, czyli rozstrzyganie konfliktów między ECU, które chcą nadawać w tym samym czasie. ECU, które wykryje stan dominujący na magistrali, gdy sam wysyła stan zdominowany, musi zrezygnować z nadawania i poczekać na wolną magistralę. ECU, które wyśle ramkę danych z najwyższym priorytetem, zostanie potwierdzone przez wszystkie inne ECU w sieci. W przypadku wystąpienia błędu, ECU może wysłać sygnał błędu, który zatrzyma transmisję i spowoduje ponowne wysłanie ramki danych.

Co to jest magistrala CAN BUS?

Magistrala CAN BUS to fizyczne połączenie między różnymi ECU w sieci CAN. Magistrala CAN BUS może być wykonana z różnych typów kabli i złączy, w zależności od wymagań prędkości, odległości i odporności na zakłócenia. Istnieją cztery typy magistrali CAN BUS:

Magistrala CAN High Speed (HS-CAN) – używana do komunikacji z ECU o wysokim priorytecie, takimi jak silnik, hamulec, skrzynia biegów, poduszki powietrzne. Pracuje z prędkością do 1 Mb/s na odległości do 40 m. Wykorzystuje skrętkę miedzianą o impedancji 120 omów i złącza typu OBD-II lub Deutsch.
Magistrala CAN Low Speed (LS-CAN) – używana do komunikacji z ECU o niskim priorytecie, takimi jak radio, klimatyzacja, szyby, lusterka. Pracuje z prędkością do 125 kb/s na odległości do 500 m. Wykorzystuje skrętkę miedzianą o impedancji 100 omów i złącza typu D-Sub lub Molex.
Magistrala CAN Single Wire (SW-CAN) – używana do komunikacji z ECU o bardzo niskim priorytecie, takimi jak oświetlenie, klakson, zapalniczka. Pracuje z prędkością do 33,3 kb/s na odległości do 35 m. Wykorzystuje pojedynczy przewód miedziany o impedancji 33 omów i złącza typu OBD-I lub Delphi.
Magistrala CAN Flexible Data Rate (FD-CAN) – używana do komunikacji z ECU o bardzo wysokim priorytecie, takimi jak systemy wspomagania kierowcy, systemy bezpieczeństwa aktywnego, systemy multimedialne. Pracuje z prędkością do 5 Mb/s na odległości do 15 m. Wykorzystuje skrętkę miedzianą o impedancji 120 omów i złącza typu OBD-II lub Deutsch.

Jak działa magistrala CAN?

Magistrala CAN działa na zasadzie transmisji różnicowej, czyli porównywania napięć na dwóch liniach magistrali. Każdy ECU w sieci CAN ma nadajnik i odbiornik, które są połączone z magistralą za pomocą tranzystorów. Nadajnik generuje sygnał CAN poprzez zmianę stanu tranzystorów, co powoduje zmianę napięcia na magistrali. Odbiornik odczytuje sygnał CAN poprzez pomiar różnicy napięć między dwiema liniami magistrali. Sygnał CAN jest odporny na zakłócenia, ponieważ zakłócenia wpływają na obie linie magistrali w ten sam sposób i są eliminowane przez odbiornik.

Jak sprawdzić czy pojazd jest wyposażony w system CAN?

Aby sprawdzić, czy w aucie jest CAN, można użyć kilku metod:

Sprawdzić dokumentację techniczną pojazdu lub zapytać producenta lub dealera o obecność i rodzaj magistrali CAN w danym modelu.
Sprawdzić złącze diagnostyczne OBD-II w pojeździe i zidentyfikować piny odpowiadające magistrali CAN. Zazwyczaj są to pin 6 (CAN-H) i pin 14 (CAN-L) dla magistrali HS-CAN lub pin 1 (SW-CAN) dla magistrali SW-CAN. Można też zmierzyć napięcie między pinami magistrali CAN i sprawdzić, czy jest ono zgodne ze specyfikacją.
Podłączyć urządzenie diagnostyczne lub skaner OBD-II do złącza OBD-II w pojeździe i sprawdzić, czy jest możliwa komunikacja z ECU przez magistralę CAN. Jeśli tak, to urządzenie powinno wyświetlić informacje o kodach błędów, parametrach pracy, identyfikatorach ECU i innych danych z sieci CAN.

Gdzie jest szyna CAN?

Szyna CAN jest rozmieszczona w całym pojeździe i łączy różne ECU w sieci CAN. Szyna CAN jest zwykle ukryta pod osłonami, tapicerką, dywanikami lub innymi elementami wyposażenia wnętrza pojazdu. Szyna CAN może być podzielona na segmenty, które są połączone za pomocą złącz, rezystorów, kondensatorów, filtrów lub innych elementów elektronicznych. Szyna CAN może mieć różne kształty i długości, w zależności od typu i liczby ECU w sieci.

Do czego służy CAN BUS w samochodzie?

CAN BUS w samochodzie służy do komunikacji między różnymi systemami elektronicznymi, które odpowiadają za funkcjonowanie i bezpieczeństwo pojazdu (przesyłają między sobą komunikaty z aktualnymi parametrami pojazdu). Dzięki CAN BUS możliwe jest:

Monitorowanie i kontrolowanie pracy silnika, hamulców, skrzyni biegów, poduszek powietrznych, klimatyzacji, radia, szyb, lusterka i innych elementów pojazdu.
Diagnozowanie i usuwanie błędów, które mogą wpływać na wydajność i niezawodność pojazdu.
Zmniejszenie ilości przewodów i złącz, co obniża koszty produkcji i masę pojazdu.
Zwiększenie komfortu i bezpieczeństwa kierowcy i pasażerów, dzięki dostosowaniu parametrów pracy pojazdu do warunków drogowych i preferencji użytkownika.