Can-bus

Odată cu apariția unui număr mare de dispozitive, care trebuie adesea gestionate în mod interlocking, nevoia de a crea controale adecvate a crescut. Și astfel de mijloace, rețele industriale, au apărut la începutul anilor 1980. Lucrand cu tehnologiile digitale, au permis reducerea volumului fizic al facilitatilor de transmitere a datelor, transmiterea unor semnale de control complexe, imbunatatirea fiabilitatii sistemului si viteza de reactie la eveniment si sincronizarea interactiunii in cadrul fiecaruia. În ceea ce privește industria automobilelor, putem spune următoarele: pe lângă simplificarea tehnologiei de asamblare a autovehiculelor cu sisteme multiplex, numai pe cabluri este posibilă salvarea







Orice rețea industrială, inclusiv automobile, este un set de senzori, dispozitive de acționare, dispozitive de calcul și comenzi, unite de un sistem de transmisie de date și care interacționează în conformitate cu regulile specificate în protocol. Este elementul central care determină caracteristicile și capacitățile sistemelor conectate cu acesta.

SAE împarte rețelele auto în trei clase - A, B și C, caracterizate prin rata de transfer a datelor și zonele de aplicare (Tabelul 1). Mai mult decât atât, rețelele din clasa C sunt supuse unor cerințe deosebit de stringente, deoarece acestea servesc unul dintre cele mai importante sisteme de vehicule printr-un singur canal de comunicație, iar mesajele transmise prin acestea pot fi periodice sau aleatorii. Astfel de rețele ar trebui să fie nu numai fiabile, dar și să ofere posibilitatea de a acorda prioritate diferitelor mesaje, erorile de semnal în transmiterea semnalelor de control, au o viteză de răspuns la un mesaj important de o anumită durată, trebuie protejate de influențele externe.

Sistemele de automobile, indiferent de clasa lor, pot, în principiu, să fie (și sunt) efectuate pe una dintre cele trei rețele topologice (moduri de unire a dispozitivelor): "stea", "inel" și "autobuz". Luați în considerare.

"Steaua". În această schemă, există un nod central conectat la fiecare dispozitiv al sistemului printr-un canal de comunicare separat. Adică, pentru comunicarea a două sau mai multe astfel de dispozitive, este necesar ca informațiile să treacă prin "centru". Plus la schema 1 - Simplitatea protocoalelor de schimb de informații. Însă, din nefericire, neajunsurile sunt mult mai mari și se suprapun în mod clar acestui plus. Printre acestea: o întârziere lungă și numărul de fire; un număr limitat de dispozitive comutate, fiabilitate redusă datorită prezenței unui nod central. Prin urmare, schema este rar utilizată.

Rata transferului de clasă
rețele de date

Sisteme de confort 10 Kbit / s
La 10-125 kbit / s Autodiagnosticare
De la 125 Kbit / s-1 Mbit / s Sistemele de control ale motorului-
telem, frâne, cutie
unelte, ABS, etc.

"Inelul". În cadrul acestei scheme, toate dispozitivele sunt egale, deoarece sunt combinate secvențial într-un inel. Prin urmare, semnalele transmise trebuie să treacă prin mai multe legături. Prin urmare, dezavantajele schemei: pierderea de operabilitate atunci când lanțul este rupt sau un singur dispozitiv eșuează; o întârziere mare și creșterea acesteia prin adăugarea unei noi legături.

Circuitul de magistrală permite dispozitivelor să funcționeze într-un mediu de date comun utilizând o transmisie; nu necesită îmbunătățiri ale sistemului atunci când sunt conectate dispozitive suplimentare; acesta poate realiza orice tip de acces la mediul de transmitere a datelor, iar timpul de transmitere a acestora este mic. Cea mai importantă sarcină a protocolului este rezolvarea problemelor legate de accesul la mediul de transmitere a datelor.

După cum puteți vedea, această mașină este preferabilă pentru mașină: economisește fire, asigură o fiabilitate ridicată a sistemului de control.

Schema de "autobuz" implementează accesul a trei tipuri: nodul principal, conform anumitor reguli, sondează nodurile copilului; după ce a primit un semnal din pachetul de sincronizare, trimite date acelui nod copil care corespunde semnalului primit de la pachet; primirea unui semnal de la un nod copil, deschide ultimul acces la rețea.

Primele două tipuri de acces sunt numite centralizate, al treilea - descentralizat. Este deosebit de eficientă, deoarece nu există timp petrecut în sondajele "în așteptare", adică este oferit un răspuns instant la un mesaj cu prioritate ridicată.

Din punct de vedere fizic, CAN este o magistrală asincronă serială, ale cărei date sunt transmise fie pe o pereche de fire răsucite, fie pe o fibră sau pe o legătură radio. Autobuzul este multi-master, adică mai multe dispozitive îl pot controla imediat. Teoretic, numărul de dispozitive conectate la acesta nu este afectat. Rata de transfer a datelor este programată (nu mai mult de 1 Mbit / s).

În prezent, specificațiile existente pentru protocolul CAN este „CAN Soecjfication versiunea 2,0“, care constă din două părți - A și B, prima dintre acestea descrie schimbul de date prin rețea folosind un identificator de 11 biți, iar al doilea - 29-bit. Și dacă nodul CAN suportă schimbul de date numai utilizând identificatorul de 11 biți, fără a da o eroare la schimbul de date utilizând identificatorul de 29 biți, acesta este notat cu "CAN2.0A Active, CAN2.0B Passive"; dacă folosiți identificatori de 11 biți și 29 de biți, atunci "CAN2.0B Active".







Există, de asemenea, noduri care acceptă schimbul de date utilizând numai identificatorul de 11 biți și dacă în rețea găsiți date cu un identificator pe 29 de biți, se emite o eroare. Dar pe autovehicule se instalează, în sine, numai sistemele coordonate. Ei lucrează în două rețele cu rate de date diferite (250 și 125 Kbps). Primul serveste principalele sisteme de control (motor, transmisie automata, ABS etc.), al doilea sistem auxiliar (ferestre, iluminat etc.).

Rețeaua CAN se compune din noduri cu generatoare de ceasuri proprii. Orice dintre nodurile sale trimite un mesaj către toate sistemele conectate la magistrala, iar destinatarii decid dacă mesajul se referă la acestea. Pentru aceasta, este furnizată o implementare hardware a filtrării mesajelor.

CAN protocol a dezvoltat în mod exclusiv de detectare a erorilor de sistem și de semnalizare, care cuprinde controlul bitwise, umplerea directă a fluxului de biți printr-un polinom CRC-pachete de comunicații, sub formă de control de pachete de comunicații, corect de recepție de confirmare pachetul de date. Ca rezultat, probabilitatea totală a unei erori nedetectate nu depășește 4,7 • 10-11. În plus, sistemul de arbitraj CAN existent elimină pierderea de informații și timpul în "coliziuni" pe magistrală.

După cum știți, există două modalități principale de a gestiona protocolul - de evenimente și timbre. În CAN, se realizează prima metodă. Cu toate acestea, UE a finanțat simultan programul de cercetare cu privire la a doua metodă - protocolul de comunicare pentru aplicațiile TTP foarte fiabile (protocolul "lansare temporară"). DaimlerChrysler, British Airpack, FIAT, Ford, Marelli, Bosch, Volvo și Universitatea Tehnică din Viena au lucrat la aceasta. Ca rezultat, a fost dezvoltată arhitectura TTA, care a fost recunoscută ca fiind eficientă pentru sistemele critice (automobile, feroviare, aviație).

Arhitectura sistemelor bazate pe protocoalele TTR și CAN, în general, este similară. Ambele sisteme se descompun într-un număr de subsisteme (clustere), adică sisteme informatice distribuite și seturi de noduri conectate printr-un canal secvențial. Pentru a efectua funcții care nu pot fi realizate la un nod (cum ar fi coordonarea precisă a motorului, frâne etc.), nodurile schimbă mesaje printr-un canal de comunicare serială.

Fiecare nod, la rândul său, constă din trei elemente - un calculator, un controler de comunicație și un subsistem de intrare / ieșire pentru comunicarea cu senzorii și comenzile. Toate aceste elemente sunt interconectate prin două interfețe - interfața de comunicație de rețea (CNI) între computer și controlerul de comunicație și interfața cu obiecte gestionate (COI) între computer și subsistemul I / O proces.

Computerul gazdă conține un procesor, o memorie, un ceas în timp real și propriul sistem de operare, precum și un software de aplicație. Recepționează și transmite date de la și către CNI și COI, execută aplicații în timp real la intervale de timp predeterminate.

Controlerul de comunicare în cazul canalului de comunicare protocolul TTP este format și o multitudine de controlere de comunicații clusterului controlate de timp, fiecare dintre care deține în tabelul Manager de memorie care definește punctul în care este trimis acest mesaj, sau de la orice punct va primi. Controlerul CAN de comunicație, controlat de evenimente, nu are un astfel de tabel, deoarece transmiterea mesajului este inițiată de o comandă de la computerul gazdă.

Exemplu de conținut "Supapa este închisă" Supapa este deschisă la 60 * "
mesaje la 5 * "

Caracter După ce a apărut periodic,
evenimentul trimite intervale de timp

Control în întrerupere, Apeluri
timpul originii timpului
evenimente veniem

Procesarea în coadă și înlocuire Versiunea nouă înlocuiește
(absorbție) la absorbția anterioară
citind la citire

Efecte - Pierderea sincronizării
informații despre co-
expeditor și interval de timp de stand-by
receptor de eșantionare

Numirea sistemului de comunicare - de transfer (în timp real), comunicare sau o valoare variabilă (parametru de stat, de exemplu, viteza) sau apariția unor evenimente de la unitatea de transmițător la unul sau mai multe noduri în receptoarele de cluster. Mesajul constă din trei părți: numele variabilei de stare sau evenimentul; valoarea observată a variabilei de stare; timpul de observare a unei variabile sau evenimente de stare. Un loc cheie în acesta este valoarea variabilei de stare sau a evenimentului. În plus, mesajul nu poate conține valoarea de timp, atunci această valoare este acceptată la primirea mesajului.

După cum puteți vedea, protocoalele CAN și TTA se bazează pe conceptele "eveniment" și "stat". Diferența dintre ele este ilustrată în Tabelul. 2. Dar trebuie avut în vedere faptul că, în unele cazuri, informațiile despre noul stat pot fi împachetate într-un mesaj de eveniment, care este trimis doar atunci când statul se schimbă.

Deci, protocolul CAN este un sistem de comunicație controlat de mesajele trimise dacă computerul gazdă cere transmisia mesajului și canalul nu este ocupat. Dar dacă alte noduri, în acest moment în timp, doresc, de asemenea, să trimită un mesaj, atunci acesta este trimis cu cea mai mare prioritate.

Protocolul TTP este un sistem controlat în timp. Accesul la mediul fizic este guvernat de strategia fără conflicte a TDMA (acces multiplu temporizat). Fiecare nod primește un interval de timp unic în ciclul TDMA. Fiecare controler TTP conține un tabel de expediere (o listă de descriptori de mesaje, MEDI) cu informații despre care nod are dreptul de a trimite și ce mesaj la un moment dat, două canale de comunicații duplicate - pentru a preveni pierderea posibilă a informațiilor.

Sistemul bazat pe protocolul TTP mită dimensiunea fluxului de date posibil (până la 4 Mb / s), fiabilitatea (datorită dublării canalului de comunicare) și un program strict de timp care vă permite să determinați în avans proprietățile sistemului. Este probabil că viitorul se află în spatele acestui sistem: se presupune că gestionează toate funcțiile de viață ale mașinilor (direcție electronică, accelerator, frâne și alte dispozitive cu prioritate ridicată). Acest lucru este valabil mai ales datorită faptului că, în ultimii ani, au fost demonstrate numeroase modele de autovehicule și chiar modele care funcționează, care nu au legături mecanice între controale și mecanisme executive. Cu toate acestea, în stadiul actual de dezvoltare, este posibilă numai un multiplex parțial, atunci când schema de rețea constă dintr-un set de elemente care includ senzori și dispozitive conectate la comutator prin fire.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: