I nutidens køretøjer er der et stort behov for at dele information mellem de forskellige elektroniske moduler for at fremme den perfekte funktion af deres forskellige systemer. Dette var dog kun muligt gennem partnerskabet mellem Bosch og Intel, som i 1987 udviklede CAN-bus-protokollen til bilindustrien.
CAN Network – Controller Area Network eller Area Controllers Network, også kendt som multiplexed system, som adskiller sig fra den gamle elektriske teknologi ved at cirkulere en masse information mellem forskellige systemer gennem en enkelt datatransmissionskanal, materialiseret af to kabler.
Ordet BUS er relateret til evnen til at medbringe en stor mængde information. CAN-bus er et netværk sammensat af flere elektroniske styremoduler, der kommunikerer med hinanden ved hjælp af serielle data.
Figur 1 viser brugen af CAN-netværket, og i dette tilfælde modtager kun ét modul information fra rotations- og temperatursensorerne (markeret i gråt) og sender det til det andet modul gennem netværket.
Systemdrift
Selvom det ikke er formålet med denne artikel at forklare i detaljer, hvordan CAN-netværket fungerer, vil vi komme med korte kommentarer, der er nødvendige for at udføre diagnosen af denne avis i kolonnen Teknikker, hvori de særlige forhold og karakteristika ved dette system blev forklaret på en meget didaktisk måde.
CAN-protokollen fungerer efter multi-master-princippet, det vil sige, at alle elektroniske moduler har samme adgangsret til bussen, og der er ingen enkelt server eller master. En af fordelene ved denne type netværk er, at hvis et af modulerne har et problem, fortsætter de andre med at fungere norm alt.
Mens en elektronisk enhed transmitterer information, læser alle de andre blot denne information på bussen. Når den ene "taler", "lytter" de andre. Hvis informationen ikke er vigtig for et modul, lytter den, men husker ikke; hvis informationen er vigtig for et modul, lytter den og husker dataene. Figuren nedenfor viser et eksempel på CAN-netværksarkitektur, de moduler, der udgør den, og datalink-stikket (DLC).
Datakommunikationsnetværk giver en sikker og omkostningseffektiv måde for forskellige køretøjskomponenter at "tale" med hinanden og dele information.
Figur 3 og 4 viser henholdsvis konfigurationen af et konventionelt elektroniksystem og et elektroniksystem, der bruger datakommunikationsnetværket.
Bemærk, at indførelsen af datakommunikationsnetværk i køretøjets elektroniksystem har følgende fordele:
• Reduktion i antallet af kabler;
• Vægtreduktion;
• Omkostningsreduktion ved at fjerne kabler, sensorer og stik;
• Øget produktpålidelighed;
• Letter diagnose og reparation;
• Tilladt at øge antallet af moduler.
I praksis bruger bilfabrikanter grundlæggende to typer busser: højhastigheds- og lavhastighedsbusser, som sammenlignet med hinanden er af forskellig karakter på grund af dataoverførselshastigheden, signalegenskaberne og adfærden, sikre en hurtig og effektiv udveksling af information mellem enheder.
CAN-netværk med lav hastighed
Low Speed Bus bruges i applikationer, hvor en høj datahastighed ikke er påkrævet, hvilket tillader brugen af mindre komplekse komponenter. Anvendes typisk til operatørstyrede funktioner, hvor behovene for responstid er langsommere end dem, der er nødvendige for køretøjets dynamiske kontrol.
Low-speed Serial Data Network består af en bus, der understøttes af en enkelt ledning, med et højspændingshjælpedrev. Under køretøjets drift transmitteres datasymboler (1s og 0s) sekventielt ved det normale niveau på 33,3 Kbit/s. Til komponentprogrammering kan en speciel høj datahastighedstilstand på 83,3 Kbit/s bruges.
Figur 5 viser lavhastigheds CAN-netværkssignalet ved hjælp af et oscilloskop, signalet blev fanget gennem ben 1 på datalink-stikket (DLC).
Højhastigheds-CAN-netværk
Højhastigheds CAN-netværk bruges, når data skal udveksles med en hastighed, der er høj nok til at minimere forsinkelsen mellem forekomsten af en sensorværdiændring og modtagelsen af denne information af en kontrolenhed. Det er sammensat af et par snoede kabler, identificeret som CAN-High og CAN-Low, og i enderne, mellem CAN-High og CAN-Low, er der 120 Ω termineringsmodstande, eller to forbundet i serie, på 60 Ω.
Data transmitteres sekventielt med en hastighed på 500 kilobits pr. sekund. De logiske tilstande er repræsenteret af spændingsforskellen mellem CAN-Høj CAN-Lav.
Logisk tilstand '1' opstår, når CAN-High og CAN-Low ikke er aktiveret; de to signalkredsløb har samme spænding; spændingsforskellen skal være ca. 0 volt;
Logisk tilstand '0' opstår, når CAN-High og CAN-Low er aktiveret; i dette tilfælde skal summen af deres spændinger være ca. 5 volt. I den næste figur ser vi termineringsmodstandene og modstandsværdien mellem CAN-High og CAN-Low.
Højhastigheds-CAN-netværket bruger sammenflettede kabler som vist i figuren nedenfor for at undgå elektromagnetisk interferens, som kan påvirke datatransmission og forårsage forskellige systemuregelmæssigheder.
Den næste figur viser højhastigheds-CAN Network-signalet opfanget af et oscilloskop gennem ben 6 og 14 på datalink-stikket (DLC).
Den grundlæggende karakteristik af de signaler, der kommer fra CAN-High og CAN-low interlaced kabler, repræsenteret af henholdsvis kanal 1 (blå) og 2 (rød), er spejlingen mellem dem. Hvis denne spejling ikke observeres under hele rammen, er det en stærk indikation af fejl i kommunikationen mellem modulerne, og følgelig vil der blive genereret en specifik fejlkode, som vil guide reparatøren i diagnoseproceduren.
Data Link Connector (DLC)
Data Link Connector (DLC) er et standardiseret 16-hulrumsstik. Konnektordesign og placering er dikteret af en industristandard, og du skal angive følgende:
• Terminal 1- Kommunikationsterminal lavhastigheds CAN-netværk;
• Terminal 2 -Klasse 2 kommunikationsterminal;
• Terminal 4 -Diagnostic Tool Ground Terminal;
• Terminal 5 - Jordterminal for det fælles signal;
• Terminal 6- Terminal (+) på højhastigheds CAN Network seriel databus;
• Terminal 14- Terminal (-) på højhastigheds CAN Network seriel databus;
• Terminal 16- Diagnostisk værktøjsstrøm, positiv batterispændingsterminal.
Figur 9 viser pin-placeringen på DLC-stikket.
Fejlkoder af typen Uxxxx
Disse koder er beregnet til at lette diagnosticering og reparation af kommunikationsnetværk i køretøjer. De hjælper med at identificere et udgangspunkt for diagnosticering af CAN-netværk (høje og lave hastigheder), gennem dem vil reparatøren være i stand til at analysere funktionen af de stik og elektriske ledninger, der er en del af systemet.
Se figur 10 for nogle eksempler på Uxxxx-typekoder med deres betydning:
Systemdiagnostik
Efter at have beskrevet kommunikationsnetværkene mellem modulerne, datalink-stikket (DLC) og endelig Uxxxx-type fejlkoder, var det tid til at anvende diagnoseprocedurerne for at hjælpe reparatøren, når han stod over for en fejl i denne type system.
Diagnostik med multimeter CAN-netværk med lav hastighed via DLC-stik
Metode 1. Brug et oscilloskop i jævnspændingsområdet (VDC), og udfør målingen på ben 1 på datalink-stikket (DLC). Efter at have slået tændingen til eller kørt køretøjet, aktiveres signalspændingsværdien og vil være omkring 4,0V, og kan lidt overstige denne værdi, som vist i figur 11.
Metode 2. Brug et multimeter på VDC-skalaen til at slå tændingen til, eller start køretøjet og mål mellem ben 1 og 5 på datalink-stikket (DLC), den fundne værdi skal være mellem 1,8 og 2,5V.
Figur 12 og 13 viser henholdsvis tilslutningen af multimeterkablerne til DLC-stikket og spændingsværdien vist på displayet.
Diagnostik med multimeter CAN Network High Speed gennem DLC-stikket
For at udføre diagnosen af High Speed CAN-netværket, ved hjælp af et multimeter, udføres to målinger på DLC-stikket, som vil blive beskrevet nedenfor:
Første måling - Konfiguration af multimeteret til at måle elektrisk modstand og derefter indsættelse af dets sonder i ben 6 og 14 på DLC-stikket, bør den fundne værdi være omkring 60 ohm, men, hvis der er nogen anomali i systemet, vil denne værdi være omkring 120 ohm, hvilket identificerer et åbent kredsløb et eller andet sted i netværket.
Bemærk: denne måling skal udføres med køretøjets batteri afbrudt, ellers vil multimeteret blive beskadiget, og/eller en anden værdi end den specificerede vil blive vist, hvilket forårsager en fejl i diagnosen.
Som vist i figur 14, 15 og 16 nedenfor:
Anden måling - Med tændingen slukket, mål spændingen på ben 6 og 14 på DLC-stikket, se om de fundne værdier er praktisk t alt de samme; spændingsforskellen mellem dem skal være ca. 0 volt. Med tændingen slået til skal du kontrollere, at summen af spændingerne fundet på ben 6 og 14 har en værdi på ca. 5 volt.
Hvis denne værdi ikke findes, er det en indikation af, at højhastigheds-CAN-netværket er defekt.
De næste figurer viser i detaljer både tilslutningen af multimeterproberne til DLC-stikket og spændingsværdien vist på displayet.
Med tændingen slukket - Når man observerer spændingsværdierne fra ben 6 og 14, har de samme spændingsværdi, det vil sige 2,1 volt, og forskellen mellem de er 0 volt; demonstrerer, at systemet fungerer perfekt (billeder 17 til 20).
Med tændingen på - Ved at analysere de fundne værdier ser vi, at deres sum var ca. 5 volt; verificering af, at systemet er i perfekt stand (billede 21 til 24).
For alle disse idéer, der præsenteres, bemærker vi, at fremkomsten af køretøjsnetværk var et sandt skelsættende i bilindustrien, da det gav den teknologiske udvikling af nuværende køretøjer. Vi så også dets drift, grundlæggende arkitekturtyper samt de specifikke fejlkoder for dette system. Og frem for alt præsenterer vi de diagnostiske procedurer, der forsøger at gøre livet så nemt som muligt for reparatøren, når han står over for fejl i dette system i hans daglige arbejde på værkstedet.
Vi ses næste gang.
