Соединение контроллеров по шине CAN
Расстановка точек над соединением по шине контроллеров SmartWeb и Kromschröder E8.
Внимание!
Контроллеры SmartWeb и Kromschröder E8 соединяются по шине CAN, к этому соединению есть определенные требования.
Если эти требования не выполнять, то может быть система будет работать.
Но, если что-то не работает, то прежде всего надо убедиться, что требования соблюдены
Топология
Все участники сети (в т.ч. SmartWeb, Kromschröder E8, Datalogger, Caleon и TM-E8) должны быть соединены друг с другом последовательно, в линейной топологии.
“Звездой”, “кругом”, “паутинкой” соединять нельзя.
Ответвления
Ответвления от основной “линии” длиной до 3 м — допустимы. Общая длина проводов не должна превышать 500 м.
Терминирующий резистор
На обоих концах линии должен быть терминирующий резистор 120 Ом, между проводами H и L.
На контроллерах SmartWeb резистор можно вставить в свободный парный порт шины CAN.
На контроллерах Kromschröder E8 резистор можно включить или выключить, используя настройку ТЕХНИК — СХЕМА — ИЗОЛ ШИНЫ.
Защита CAN-шины
Несмотря на то, что европейские производители не устанавливают защиту CAN-шины от всплесков напряжения на свои контроллеры, на практике в России это точно лучше делать. Для этого, воспользуйтесь модулем защиты CAN-Z.
Этот модуль также можно использовать и в качестве терминирующего резистора.
Кабели
Соединение «звездой»
Если “звезды” не избежать, то можно использовать следующую схему.
Так как обычно используется кабель с 4-мя витыми парами, можно использовать одну из них для прохода сигнала “туда”, а вторую для прохода сигнала “обратно”.
Таким образом, можно сохранить линейную топологию даже при физически проложенном кабеле “звездой”.
Ножевой микроразъем SmartWeb
На контроллерах SmartWeb обычно нет клемм для подключения CAN-проводов, вместо них там парный ножевой микроразъем.
Поэтому, в комплекте с каждым контроллером SmartWeb идет небольшой кусок провода, обжатого таким микроразъемом с одной стороны и свободными концами с другой стороны.
Для соединения контроллеров используйте следующую схему:
Кроме того, желательно найти на контроллере слаботочный минус (GND) и объединить этот минус с другими контроллерами сети CAN, отдельным проводом.
Клеммы Kromschröder
Полюсы “+” и “-” на клемме шины данных Кромшредера нужны только для питания Lago FB и BM8, но лучше всегда их прокладывать вместе с CAN-шиной, для объединения минусов и усиления питания на клемме «+».
“+” и “-” можно прокладывать по соседней витой паре с шиной данных.
Диагностика
При проблемах проверьте следующее:
Мост CAN-Ethernet-CAN
Вы можете объединить несколько групп контроллеров SmartWeb, находящихся в разных CAN-сетях, одной локальной сетью Ethernet. Для этого в каждой группе должно находиться по одному контроллеру DataLogger (или SmartWeb X).
Соответственно, такие контроллеры DataLogger должны находиться в одной сети Ethernet. В настройках DataLogger должна быть включена опция «Режим CAN-UDP моста».
Такая функция может пригодиться в том случае, когда нет возможности проложить кабель для шины данных CANbus, чтобы соединить контроллеры SmartWeb.
Пример
Например, требуется соединить два контроллера (две группы) SmartWeb при помощи радиоканальной связи. В этом случае потребуется два Wi-Fi-маршрутизатора.
Установите их в местах соединения контроллеров SmartWeb. Убедитесь, что эти маршрутизаторы могут быть соединены по Wi-Fi.
Разные маршрутизаторы имеют разную мощность радиосигнала, и, соответственно, разную дальность действия. В некоторых случаях для усиления сигнала может потребоваться дополнительное оборудование. Подключите к маршрутизаторам по одному контроллеру DataLogger. В свою очередь, к ним подключите контроллеры SmartWeb.
Аналогично можно объединить контроллеры SmartWeb уже имеющейся на объекте проводной локальной сетью Ethernet.
Источник
Почему шина CAN использует резистор 120 Ом в качестве согласующего резистора, а не любое другое значение?
Я знаю причины использования согласующих резисторов на шине CAN и насколько это важно.
Но почему 120 Ом? Как возникло это значение? Есть ли конкретная причина использовать 120 Ом?
Вы должны быть знакомы с теорией ЛЭП чтобы понять более глубокую физику в игре здесь. Тем не менее, вот обзор высокого уровня:
Насколько важно оконечное соединение для вашей системы, почти исключительно зависит от длины проводов шины. Здесь длина определяется в терминах длин волн. Если ваша шина короче, чем одна длина волны более 10, окончание не имеет значения (практически), так как есть достаточно времени, чтобы отражения, вызванные рассогласованием импеданса, погасли.
Длина, определенная в длинах волн, является странной единицей при первом столкновении. Для преобразования в стандартные единицы вам нужно знать скорость волны и ее частоту. Скорость — это функция среды, через которую она проходит, и окружающей среды. Обычно это можно довольно хорошо оценить по диэлектрической проницаемости материала и предположить наличие свободного пространства вокруг этой среды.
Частота немного интереснее. Для цифровых сигналов (например, в CAN) вас интересует максимальная частота цифрового сигнала. Это хорошо аппроксимируется как f, max = 1 / (2 * Tr), где Tr — время нарастания (определяется 30% -60% от конечного уровня напряжения, консервативно).
Почему это 120 — это просто функция дизайна, ограниченная физическими размерами. Не особенно важно, какое значение они выбрали в широком диапазоне (например, они могли бы пойти с 300 Ом). Однако все устройства в сети должны соответствовать импедансу шины, поэтому после опубликования стандарта CAN больше не может быть споров.
Вот ссылка на публикацию (Спасибо @MartinThompson).
Этот тип шины CAN предназначен для реализации по витой паре проводов. Сопротивление линии передачи неуказанной витой пары не является точным, но 120 Ω будет в большинстве случаев близким для относительно больших проводов, обычно используемых для CAN.
Резисторы также имеют другую функцию в CAN. Вы можете думать о CAN как о шине с открытым коллектором, реализованной как дифференциальная пара. В сумме 60 Ом является пассивным соединением шины CAN. Когда ничто не управляет шиной, две линии находятся под одинаковым напряжением из-за 60 Ом между ними. Чтобы перевести шину в доминантное состояние, узел разделяет линии, около 900 мВ каждая, для общего дифференциального сигнала 1,8 В. Автобус никогда активно не доводится до рецессивного состояния, просто отпустить. Это означает, что сопротивление между линиями должно быть достаточно низким, чтобы линии возвращались в состояние ожидания в течение доли времени.
Обратите внимание, что настоящий стандарт CAN ничего не говорит о физическом уровне, кроме того, что он должен иметь эти доминирующие и рецессивные состояния. Например, вы можете реализовать шину CAN в виде одностороннего открытого коллектора. Дифференциальная шина, о которой вы думаете, очень часто используется с CAN и воплощена в микросхемах драйверов шин различных производителей, таких как микросхема MCP2551.
CAN Bus — это дифференциальная шина. Каждая дифференциальная пара проводов является линией передачи. В основном, согласующий резистор должен соответствовать характеристическому сопротивлению линии передачи, чтобы избежать отражения. Шина CAN имеет номинальное сопротивление линии 120 Ом. В связи с этим мы используем типичное значение нагрузочного резистора 120 Ом на каждом конце шины.
Источник
Can шина принцип работы
Что такое CAN-шина
CAN-шина не имеет никакого отношения к автомобильным покрышкам. Дело в том, что в электронике «шиной» называют систему, по которой передаются данные. Это своего рода река с ручейками, если говорить проще. Что касается аббревиатуры, расшифровывающейся как Controller Area Network (сеть контроллеров), то за ней стоит стандарт промышленной сети для объединения в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.
Принцип работы CAN-шины
CAN-шина, будучи системой цифровой связи и управления электронными устройствами, позволяет осуществлять обмен информацией между блоками управления. Сеть имеет три основных режима работы – активный при включенном зажигании, спящий при выключенном зажигании и, наконец, режим пробуждения и засыпания, когда зажигание включают и выключают.
CAN-шина выполняет ряд задач, среди которых ускорение передачи сигналов к разным системам, механизмам и устройствам, уменьшение количества проводов, упрощение подсоединения и работы дополнительных устройств.
Виды CAN-шин
Существует три основных вида.
Силовые обеспечивают синхронизацию и обмен данными между ЭБУ двигателя и основными агрегатами и системами автомобиля – коробкой передач, зажиганием и другими. «Комфортные» нужны, соответственно, для работы опций комфорта. Например, климатической системы, электропривода зеркал и обогрева сидений.
Информационно-командные введены для обмена данными между ЭБУ и такими вспомогательными информационными комплексами как навигационная система.
Как передается информация
Итак, CAN-шина представляет собой сеть, по которой происходит обмен информацией между устройствами. Возьмем для примера блок управления двигателем – он имеет не только основной микроконтроллер, но и CAN-устройство, которое формирует и рассылает импульсы по шинам H (CAN-высокий) и L (CAN-низкий), которые называются витая пара.
Сигналы рассылаются по витой паре трансивером или приемопередатчиком. Он нужен для целого ряда задач – усиления сигналов, защиты линии в случае повреждения CAN-шины, создания условий помехозащищенности передаваемых импульсов и регулировки скорости их передачи. В автомобильной промышленности применяются передатчики двух типов с говорящими названиями High Speed и Fault Tolerant. Первый обеспечивает передачу данных на высокой скорости, до 1 мегабита в секунду. Второй не столь быстрый и передает в секунду до 120 килобит в секунду, но при этом допускает отклонение от параметров CAN-шины и не столь чувствителен к ее качеству.
Каждый подключенный к CAN-шине блок имеет определенное входное сопротивление, в результате образуется общая нагрузка шины CAN.
Общее сопротивление нагрузки зависит от числа подключенных к шине электронных блоков управления и исполнительных механизмов.
Рис. 2. Фрагмент CAN-шины с распределением нагрузки в проводах: CAN High CAN Low
Системы и блоки управления автомобиля имеют не только различные нагрузочные сопротивления, но и скорости передачи данных, все это может препятствовать обработке разнотипных сигналов.Для решения данной технической проблемы используется преобразователь для связи между шинами.Такой преобразователь принято называть межсетевым интерфейсом, это устройство в автомобиле чаще всего встроено в конструкцию блока управления, комбинацию приборов, а также может быть выполнено в виде отдельного блока.
Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса
Схемы CAN-шины
Такая схема подключения устройств называется параллельной схемой подключения. Для достижения максимальной скорости волновые сопротивления блоков должны согласовываться. Если выходит из строя один из блоков (трансмиттеров), этот блок может «завалить» всю шину.
Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код.
Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине.
Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.
В спящем режиме CAN-шина полностью не бездействует. Большинство автомобилей используют шину для организации сбора информации дла системы сигнализации и охраны, собирая информацию по шине о датчиках проникновения, контактных устройствах.
Видео «Диагностика авто с помощью CAN шины»
Разновидности функций шин
Существуют разные типы представленного устройства.
- КАН-шина агрегата силового. Это быстрый канал, который передает послания со скоростью 500 кбит/с. Его главная задача заключается в коммуникации блоков управления, например трансмиссия-двигатель.
- Система «Комфорт» — более медлительный канал, передающий данные со скоростью 100 кбит/с. Он связывает все устройства системы «Комфорт».
- Информационно-командная программа шины также передает сигналы медленно (100 кбит/с). Ее основное предназначение — обеспечить связь между обслуживающими системами, например телефоном и навигацией.
Типы сообщений
Протоколом предусматривается использование при обмене информацией посредством шины CAN четырех типов команд.
- Data Frame. Такой тип сообщений (фреймов) передает сигналы с определенным идентификатором.
- Error Frame представляет собой сообщение сбоя в процессе обмена. Он предлагает повторить действия сначала.
- Overload Frame. Послание появляется в момент необходимости перезапустить работу контроллера.
- Request Frame Remout Transmission обозначает запрос данных, где именно находится идентификатор.
II — резистор сопротивления;
В процессе приема-передачи информации на проведение одной операции отводится определенное время. Если оно вышло, формируется фрейм ошибки. Error Frame также длится определенное количество времени. Неисправный блок автоматически отключается от шины при накоплении большого количества ошибок.
Функциональность системы
Команда состоит из 3 разделов: имени, значения события, времени наблюдения за переменной величиной.
Ключевое значение придается переменной показателя. Если в сообщении нет данных о времени, тогда это сообщение принимается системой по факту его получения.
Когда компьютер коммуникационной системы запрашивает показатель состояния параметра, он посылается в приоритетной очередности.
Разрешение конфликтов на шине
Когда сигналы, поступающие на шину, приходят на несколько контроллеров, система выбирает, в какой очередности будет обработан каждый. Два или более устройства могут начать работу практически одновременно. Чтобы при этом не возник конфликт, производится мониторинг. CAN-шина современного автомобиля производит эту операцию в процессе отправки сообщения.
Существует градация сообщений по приоритетной и рецессивной градации. Информация, имеющая самое низкое числительное выражение поля арбитража, выиграет при наступлении конфликтного положения на шине. Остальные передатчики постараются отослать свои фреймы позже, если ничего не изменится.
В процессе передачи информации время, указанное в нем, не теряется даже при наличии конфликтного положения системы.
Физические составляющие
Устройство шины состоит, помимо кабеля, из нескольких элементов.
Микросхемы приемопередатчика часто встречаются от компании Philips, а также Siliconix, Bosch, Infineon.
Для этого на конец проводников устанавливаются резисторы сопротивления по 120 Ом. Это необходимо, дабы устранить отражения сообщения на конце шины и убедиться, что она получает соответствующие уровни тока.
Сам проводник в зависимости от конструкции может быть экранированным или неэкранированным. Концевое сопротивление может отходить от классического и находиться в диапазоне от 108 до 132 Ом.
Скорость передачи данных CAN-шины
Все составляющие сети CAN должны иметь единую скорость передачи информации. Однако данный стандарт не задает одного определенного параметра, ограничиваясь лишь максимальным пределом – 1Мбит/с. Изменения объема передаваемого кадра должно успеть распространиться по всей длине сети, что ставит в обратную зависимость скорости от протяженности – чем длиннее провод, тем ниже скорость. Для передачи 1Мбита за 1секунду нужная длина должна составлять не менее 40 метров. Добавьте к этому объективные факторы, снижающие скорость – защита от помех и разветвленная сеть, где происходят множественные отражения сигнала.
В угоду ускорения процесса разработчики уменьшают протяженность проводов, одновременно увеличивая число цепей с возможностью подключения большего количества приборов. Например, общая длина шины, составляющая 10 метров, способна пропускать через себя кадры, со скоростью 2 Мбит/c, с 64 подключенными приборами. Если автомобиль снабжен большим числом электрооборудования, то добавляется одна, две цепи или более.
Источник