13.1.6. Der digitale Reifen gegebenen CAN
Die allgemeinen Angaben
Auf den modernen Autos werden etwas Netzreifen des Austausches von den Daten CAN (Controller Area Network) zwischen den Modulen/Steuereinheiten verschiedener Systeme und den Kontroller der vollziehenden Geräte des Autos verwendet.
Die Ordnung des Austausches von den Daten nach dem Reifen CAN
|
|
|
|
In — der Sensor 1 |
N — die Blöcke die Verwaltungen/Kontroller I – V |
Der Reifen ist polnodupleksnoj (oder es ist dupleksnoj einfach), d.h. eine beliebige an ihr angeschlossene Einrichtung kann und übergeben die Mitteilungen gleichzeitig übernehmen.
Das Signal vom empfindlichen Element entsprechend informativ (des Sensors) handelt in die nächste Steuereinheit, die es bearbeitet und übergibt auf den Reifen des Austausches von den Daten CAN.
Eine beliebige Steuereinheit, die an den Reifen der Daten CAN angeschlossen ist, kann dieses Signal auslesen, auf seiner Grundlage die Kennwerte der verwaltenden Einwirkung ausrechnen und, das Funktionieren des entsprechenden vollziehenden Servomechanismus zu kontrollieren.
Die Vorteile
Bei der gewöhnlichen Kabelvereinigung der elektrischen und elektronischen Geräte verwirklicht sich die gerade Vereinigung jeder Steuereinheit mit allen Sensoren und den vollziehenden Elementen, von denen er die Ergebnisse der Messungen bekommt oder die verwaltet.
Das Kompliziertwerden des Steuersystemes bringt zur übermäßigen Länge oder der Vielheit der Kabellinien.
Im Vergleich zum Standardkabelabzweig gewährleistet der Reifen der Daten:
- Die Verkleinerung der Anzahl der Kabel. Die Leitungen von den Sensoren erstrecken sich nur zur nächsten Steuereinheit, die die gemessenen Bedeutungen ins Paket der Daten umwandeln wird und es übergibt der Letzte in den Reifen CAN;
- Den vollziehenden Mechanismus verwalten es kann eine beliebige Steuereinheit, die nach dem Reifen CAN das entsprechende Paket der Daten bekommt, und auf seiner Grundlage rechnet die Bedeutung der verwaltenden Einwirkung;
- Die Verbesserung der elektromagnetischen Vereinbarkeit;
- Die Verkleinerung der Anzahl schtekernych der Vereinigungen und die Verkleinerung der Anzahl der Kontaktschlussfolgerungen auf den Steuereinheiten;
- Die Senkung des Gewichts;
- Die Verkleinerung der Anzahl der Sensoren, da die Signale eines Sensors (zum Beispiel, vom Sensor der Temperatur der kühlenden Flüssigkeit) von verschiedenen Systemen verwendet sein können;
- Die Verbesserung der Möglichkeiten der Diagnostik. Da die Signale eines Sensors verwendet werden (ist, zum Beispiel, das Signal der Geschwindigkeit) von verschiedenen Systemen, so geben falls die Mitteilung vom Defekt alle das vorliegende Signal verwendenden Systeme aus, fehlerhaft in der Regel der Sensor oder die Steuereinheit, die seine Signale bearbeitet. Wenn die Mitteilung vom Defekt nur von einem System handelt, obwohl das vorliegende Signal auch anderen Systemen verwendet wird, so ist der Grund des Defektes in der bearbeitenden Steuereinheit oder dem Servomechanismus meistens geschlossen;
- Die hohe Geschwindigkeit der Sendung der Daten - ist bis zu 1 Mbit/mit bei der maximalen Länge der Linie 40 m Zur Zeit auf a/m Mercedes-Benz die Geschwindigkeit der Sendung der Daten möglich bildet von 83 Kbit/mit bis zu 500 Kbit/mit;
- Etwas Mitteilungen können nach einer und derselbe Linie abwechselnd übergeben werden.
Der Reifen der Daten CAN besteht aus dwuschilnogo der Leitung, die in Form vom geflochtenen Paar erfüllt ist. An diese Linie sind alle Geräte (die Steuereinheiten von den Geräten) angeschlossen.
Die Sendung der Daten verwirklicht sich mit dem Dublieren nach beiden Leitungen, wobei die logischen Niveaus des Reifens der Daten die Spiegelabbildung (das heißt haben, wenn nach einer Leitung das Niveau der logischen Null (0), so nach anderer Leitung - das Niveau der logischen Einheit (1), und umgekehrt übergeben wird).
Das zweidrähtige Schema der Sendung wird aus zwei Gründen verwendet: für die Kontrolle der Fehler auch als die Grundlage der Zuverlässigkeit.
Wenn der Berg der Anstrengung nur auf einer Leitung, - zum Beispiel, infolge der Probleme entsteht, die mit der elektromagnetischen Vereinbarkeit verbunden sind (Ems), - können jenes die Blöcke-Empfänger es wie den Fehler identifizieren und, den vorliegenden Berg zu ignorieren.
Für den Fall des Kurzschlusses oder des Abhangs einen zwei Leitungen des Reifens CAN, dank dem integrierten Hardware-Softwaresystem der Zuverlässigkeit verwirklicht sich die Umschaltung ins Regime der Arbeit nach dem eindrähtigen Schema. Die beschädigte übergebende Linie hört auf, verwendet zu werden.
Die Ordnung und das Format übergeben und übernommen von den Benutzern (den Abonnenten) der Mitteilungen ist im Protokoll des Austausches mit den Daten bestimmt.
Ein wesentliches eigentümliches Merkmal des Reifens der Daten CAN im Vergleich zu anderen schinnymi von den Systemen, die sich auf dem Prinzip der Abonnentenadressierung stützen, ist die mit der Mitteilung entsprochene Adressierung.
Das Gesagte bedeutet, dass jeder nach dem Reifen übergebenen Mitteilung seine ständige Adresse (der Bezeichner), markierend den Inhalt dieser Mitteilung (zum Beispiel, verliehen wird: die Temperatur der kühlenden Flüssigkeit). Das Protokoll des Reifens der Daten CAN lässt die Sendung bis zu verschiedenen 2048 Mitteilungen zu, wobei die Adressen mit 2033 nach 2048 ständig gefestigt sind.
Der Umfang der Daten in einer Mitteilung vom Reifen CAN bildet 8 Byte.
Der Blockempfänger bearbeitet nur jene Mitteilungen, die in seiner eigenen Identifizierungsliste (der Kontrolle der Annehmbarkeit) aufgespart sind.
Die Pakete der Daten können nur übergeben werden, falls der Reifen des Austausches CAN frei ist (d.h., wenn nach dem letzten Paket das Intervall in 3 Bits gefolgt ist, und kein seit den Steuereinheiten beginnt, die nächste Mitteilung zu übergeben). Dabei soll das logische Niveau des Reifens der Daten rezessiwnym (logisch «1») sein.
Wenn etwas Steuereinheiten gleichzeitig beginnen, die Mitteilungen zu übergeben, so tritt das Prinzip der Rangfolge in Kraft, laut dem die Mitteilung, die über die höchste Priorität verfügt, ersten ohne Verlust der Zeit oder der Bits wird (das Schiedsgericht der Anfragen des Zuganges auf den allgemeinen Reifen der Daten übergeben werden).
Jede Steuereinheit, die das Recht des Schiedsgerichts verliert, wird auf die Aufnahme automatisch umgeschaltet und wiederholt den Versuch, die Mitteilung abzusenden, kaum wird der Reifen der Daten wieder befreit werden.
Außer den Paketen der Daten beim Austausch von den Informationen auch werden die Pakete der Anfragen bestimmter Mitteilungen nach dem Reifen der Daten CAN verwendet, - auf die ähnliche Anfrage reagiert jene Steuereinheit, die im Zustand, die angeforderten Informationen zu gewähren.
Das Format der Sendung der Daten
Im gewöhnlichen Regime der Sendung werden die Pakete der folgenden Konfigurationen verwendet:
- Data Frame (die Fachkraft der Mitteilung) für die Nachrichtenübertragung nach dem Reifen der Daten CAN (zum Beispiel: die Temperatur der kühlenden Flüssigkeit);
- Remote Frame (die Fachkraft der Anfrage) für die Anfrage der Mitteilungen über den Reifen der Daten CAN von anderer Steuereinheit;
- Error Frame mitgeteilt (die Fachkraft des Fehlers), - werden alle angeschlossenen Steuereinheiten darüber, dass der Fehler und die letzte Mitteilung nach dem Reifen der Daten CAN entstanden ist ist ungültig.
Das Protokoll des Reifens der Daten CAN unterstützt zwei verschiedene Formate der Fachkräfte der Mitteilung, die nur nach der Länge des Bezeichners unterschieden werden: Standardmäßig und Ausgedehnt.
Zur Zeit wird in den Systemen des Austausches von den Daten der Steuersysteme der Autos des Unternehmens Daimler Chrysler nur das Standardformat verwendet.
Das Format der Fachkraft
Jede Fachkraft der nach dem Reifen CAN übergebenen Mitteilungen besteht aus sieben konsequenten Feldern:
- Start of Frame (das Startbit): markiert den Anfang der Mitteilung und synchronisiert alle Module;
- Arbitration Field (das schiedsrichterliche Feld): das gegebene Feld besteht aus dem 11-Bit- Bezeichner (der Adresse) in und eines Kontrollbits (Remote Transmission Request-Bit), markierend die Fachkraft wie Data Frame (die Fachkraft der Daten) oder wie Remote Frame (die Fachkraft der entfernten Anfrage);
- Control Field (die verwaltenden Bits): das 6-Bit- Feld der Verwaltung enthält das bestimmende IDE-Bit (Identifier Extension Bit), verwendet für die Erkennung als das verwendete Format (standardmäßig oder ausgedehnt), das Reservebit für die nachfolgenden Erweiterungen und, - in den Letzten die 4 Bits, - die Informationen über die Anzahl der Datenbytes, die in Data Field gelegt sind (siehe weiter);
- Data Field (die Daten): das Datenfeld kann von 0 bis zu 8 Datenbyte enthalten, - wird die Sendung nach dem Reifen CAN der Mitteilungen von der Länge das 0 Byte für die Synchronisation der verteilten Prozesse verwendet;
- CRC Field (das Kontrollfeld): das Feld CRC (Cyclic-Redundancy-Check Field) enthält 16 Bit und dient für die Kontrollerkennung der Fehler bei der Sendung;
- ACK Field (die Bestätigung der Aufnahme): das Feld ACK (Acknowledgement Field) enthält das Signal der Bestätigung der Aufnahme aller Blöcke-Empfänger, die die Mitteilung nach dem Reifen CAN ohne die Fehler bekamen;
- End of Frame (das Ende der Fachkraft): markiert das Ende der Fachkraft;
- Intermission (das Intervall): das Intervall zwischen zwei benachbarten Fachkräften der Daten. Die Länge des Intervalls soll nicht weniger als 3 Bits bilden, nach deren Aufspürung eines jedes der Steuereinheiten die Sendung des nächsten Paketes beginnen kann;
- IDLE (das Regime der Ruhe): Wenn keine Steuereinheit die Mitteilungen übergibt, so bleibt der Reifen CAN im Regime der Ruhe (der Erwartung) bis zu dem Anfang der Sendung des folgenden Paketes.
Die Prioritäten
Für die Datenverarbeitung im Regime der realen Zeit soll die Möglichkeit ihrer schnellen Sendung gewährleistet sein.
Es vermutet nicht nur das Vorhandensein der Linie mit der hohen physischen Geschwindigkeit der Sendung der Daten, sondern auch fordert auch die operative Überlassung des Zuganges auf den allgemeinen Reifen CAN, wenn einige Steuereinheiten die Mitteilungen gleichzeitig übergeben müssen.
Zwecks der Abgrenzung übergeben nach dem Reifen gegeben CAN der Mitteilungen von der Stufe der Dringlichkeit, für die abgesonderten Mitteilungen sind verschiedene Prioritäten vorgesehen.
Der Winkel des Zuvorkommens der Zündung hat die höchste Priorität, der Bedeutung probuksowki - mittler, und die Temperatur der äusserlichen Luft - niedrigst, zum Beispiel.
Die Priorität, mit der die Mitteilung nach dem Reifen CAN übergeben wird, klärt sich vom Bezeichner (Adressfeld) der entsprechenden Mitteilung.
Der Bezeichner, der der kleineren binären Zahl entspricht, hat die höhere Priorität, und umgekehrt.
Das Protokoll des Reifens der Daten CAN wird auf zwei logischen Zuständen gegründet: die Bits sind oder "rezessiwnymi" (logisch «1»), oder "dominant" (logisch «0»). Wenn das dominante Bit wie mindestens von einem Modul übergeben wird, so werden rezessiwnyje die Bits, die von anderen Modulen übergeben werden, wieder eingeschrieben.
Das Beispiel
Das Beispiel der Organisation des Schiedsgerichts
Wenn etwas Steuereinheiten die Sendung der Daten gleichzeitig beginnen, so wird der Konflikt des Zuganges auf den allgemeinen Reifen der Daten mittels «des bitweisen Schiedsgerichts der Anfragen der allgemeinen Ressource» mit Hilfe der entsprechenden Bezeichner erlaubt.
Bei der Sendung des Feldes des Bezeichners prüft der Blocksender nach jedem Bit, ob er noch über das Übertragungsrecht verfügt, oder schon andere Steuereinheit übergibt nach dem Reifen die Mitteilung mit der höheren Priorität.
Wenn übergeben vom ersten Block-Sender rezessiwnyj das Bit im dominanten Bit anderen Blocks-Senders wieder eingeschrieben wird, so verliert der erste Blocksender das Übertragungsrecht (das Schiedsgericht) und wird Block-Empfänger.
Andere Steuereinheiten werden versuchen, die Mitteilungen vom Reifen der Daten CAN nur zu übergeben, nachdem sie wieder befreit werden wird. Dabei wird das Übertragungsrecht entsprechend der Rangfolge der Mitteilung nach dem Reifen der Daten CAN wieder gewährt werden.
Die Erkennung der Fehler
Die Störungen können zu den Fehlern in der Sendung der Daten bringen. Solche, entstehend ist nötig es bei der Sendung, die Fehler zu unterscheiden und, zu entfernen. Das Protokoll des Reifens der Daten CAN unterscheidet zwei Niveaus der Erkennung der Fehler:
- Die Mechanismen auf der Höhe Data Frame (die Fachkraft der Daten);
- Die Mechanismen auf der Höhe der Bits.
Die Mechanismen auf der Höhe Data Frame
Cyclic-Redundancy-Check
Aufgrund übergeben nach dem Reifen der Daten CAN der Mitteilung rechnet der Blocksender die Kontrollbits, die zusammen mit dem Paket der Daten im Feld «CRC Field» (die Kontrollsummen übergeben werden). Der Blockempfänger rechnet diese Kontrollbits aufgrund übernommen nach dem Reifen der Daten CAN der Mitteilung von neuem aus und vergleicht sie mit den Kontrollbits, die zusammen mit dieser Mitteilung bekommen sind.
Frame Check
Der vorliegende Mechanismus prüft die Struktur des übergebenen Blocks (die Fachkraft), das heißt werden die Bitfelder mit dem aufgegebenen fixierten Format und die Länge der Fachkraft überprüft.
Die von der Funktion Frame Check erkannten Fehler werden wie die Fehler des Formates markiert.
Die Mechanismen auf der Höhe der Bits
Das Monitoring
Jedes Modul prüft bei der Sendung der Mitteilung das logische Niveau des Reifens der Daten CAN und bestimmt dabei die Unterschiede zwischen dem übergebenen und übernommenen Bit. Dank ihm wird die sichere Erkennung der globalen und lokalen im Block-Sender entstehenden Fehler nach den Bits gewährleistet.
Bit Stuffing
In jeder Fachkraft der Daten zwischen dem Feld "Start of Frame» und dem Ende des Feldes "CRC Field» soll nicht mehr als 5 folgende nacheinander Bits mit der identischen Polarität sein.
Nach jeder Reihenfolge aus 5 identischen Bits ergänzt der Blocksender in den Strom der Bits ein Bit mit der entgegengesetzten Polarität.
Die Blöcke-Empfänger entfernen diese Bits nach der Aufnahme der Mitteilung nach dem Reifen der Daten CAN.
Die Beseitigung der Fehler
Wenn irgendwelches Modul des Reifens der Daten CAN den Fehler unterscheidet, so unterbricht er den laufenden Prozess der Sendung der Daten, die Mitteilung vom Fehler absendend. Die Mitteilung vom Fehler besteht aus 6 dominanten Bits.
Dank der Mitteilung vom Fehler alle angeschlossen am Reifen der Daten CAN werden die Steuereinheiten über den entstehenden lokalen Fehler benachrichtigt und entsprechend ignorieren die übergebene früher Mitteilung.
Nach der kurzen Pause können alle Steuereinheiten die Mitteilungen vom Reifen der Daten CAN wieder übergeben, wobei ersten die Mitteilung mit der höchsten Priorität wieder abgesandt sein wird.
Die Steuereinheit, wessen Mitteilung vom Reifen der Daten CAN hat das Entstehen des Fehlers bedingt, beginnt die nochmalige Sendung der Mitteilung (die Funktion Automatic Repeat Request) auch.
Die Typen der Reifen CAN
Für verschiedene Gebiete der Verwaltung werden verschiedene Reifen CAN verwendet. Sie unterscheiden sich voneinander durch die Geschwindigkeit der Sendung der Daten.
Nach dem Reifen der Daten CAN des Gebietes "bildet der Motor und der Fahrteil" (CAN-C) die Geschwindigkeit der Sendung 125 Kbit/mit, und der Reifen der Daten CAN "Salon" (CAN-B) infolge der kleineren Anzahl der besonders eiligen Mitteilungen ist auf die Geschwindigkeit der Sendung der Daten nur 83 Kbit/mit berechnet.
Der Austausch von den Daten zwischen zwei schinnymi von den Systemen verwirklicht sich durch sogenannt «die Internetzschleusen», d.h. die Steuereinheiten, die an beide Reifen der Daten angeschlossen sind.
Der optowolokonnaja Reifen D2B (Digital Daten-Bus) der Daten ist für das Gebiet "audio-/Kommunikation/Navigation" verwendet. Das Lichtfaserkabel kann wesentlich bolschi übergeben ich werde die Informationen, als der Reifen mit dem kupfernen Kabel wegessen.
CAN-C - Der Reifen «der Motor und der Fahrteil»
In der Endsteuereinheit von jeder Seite ist sogenannt soglassujuschtschi das Resistor des Reifens der Daten mit dem Widerstand das 120 Ohm bestimmt, das zwischen beiden Leitungen des Reifens der Daten angeschlossen ist.
Der Reifen der Daten CAN der motorischen Abteilung ist nur bei der aufgenommenen Zündung aktiviert.
An den Reifen CAN-S kann mehr 7 Steuereinheiten angeschlossen sein.
CAN-B - Der Reifen "Salon"
Einige Steuereinheiten, die an den Reifen der Daten CAN des Salons angeschlossen sind, werden unabhängig vom Einschluss der Zündung (zum Beispiel, aktiviert: das System des einheitlichen Schlosses).
Deshalb soll sich der Reifen der Daten CAN des Salons im Regime der funktionalen Bereitschaft sogar bei der ausgeschalteten Zündung befinden, es bedeutet, dass die Möglichkeit der Sendung der Pakete der Daten sogar bei der ausgeschalteten Zündung gewährleistet sein soll.
Zum Ziel maximal der möglichen Senkung des konsumierten Stromes der Ruhe, geht der Reifen der Daten CAN, beim Fehlen der zur Sendung notwendigen Daten, ins Regime der passiven Erwartung über, und wird wieder nur bei der folgenden Anrede zu ihr aktiviert.
Wenn im Regime der passiven Erwartung des Reifens der Daten CAN des Salons irgendwelche Steuereinheit (zum Beispiel, das Modul der Verwaltung des einheitlichen Schlosses) nach ihr die Mitteilung, so übernimmt es nur das Hauptsystemmodul (das elektronische Zündschloß, EZS/EIS übergibt). Das Modul EZS spart diese Mitteilung im Gedächtnis auf und schickt das Signal der Aktivierung (Wake-up) auf alle Steuereinheiten, die an den Reifen CAN-W angeschlossen sind.
Bei der Aktivierung, EZS prüft das Vorhandensein aller Benutzer des Reifens der Daten CAN, wonach die früher im Gedächtnis aufgesparte Mitteilung übergibt.
An den Reifen CAN-W kann mehr 20 Steuereinheiten angeschlossen sein.