Controller Area Network (CAN)

Controller Area Network (CAN)

CAN alebo Controller Area Network je dvojdrôtová vysokorýchlostná sériová sieťová technológia s polovičným duplexom. V zásade sa používa na komunikáciu medzi rôznymi zariadeniami v oblasti s nízkym polomerom, napríklad v automobile. Protokol CAN je protokol CSMA-CD / ASM alebo arbitra s detekciou kolízie detekcie kolízie na nosiči v protokole priority správy. CSMA zaisťuje, že každý uzol musí pred odoslaním správy počkať na dané obdobie. Detekcia kolízie zaisťuje, že sa kolízii zabráni výberom správ na základe ich predpísanej priority.



Poskytuje signalizačnú rýchlosť od 125 kb / s do 1 Mb / s. Poskytuje 2 048 rôznych identifikátorov správ.


Je to štandard ISO-11898 a využíva sedemvrstvový model prepojenia otvorených systémov.





História:

Vyvinul ju Robert Bosch v roku 1982 a oficiálne ju vydala spoločnosť Detroit’s Society of Automotive Engineers v roku 1986. Prvý automobil s integrovanou zbernicou CAN vyrobil Mercedes Benz v roku 1992.

Architektúra ISO 11898:
kontrolór

Zdroj obrázku - theremino



Vrstvená architektúra sa skladá z troch vrstiev

  • Aplikačná vrstva : Interaguje s operačným systémom alebo s aplikáciou zariadenia CAN.
  • Vrstva dátového spojenia : Pripája skutočné údaje k protokolu z hľadiska odosielania, prijímania a overovania údajov.
  • Fyzická vrstva : Predstavuje skutočný hardvér.
    Štandardný rámec CAN pozostáva z nasledujúcich bitov:

Oblasť ovládačaŠtandardný rámec CAN pozostáva z nasledujúcich bitov:


  • SOF- Začiatok o ame. Správa sa začína od tohto bodu.
  • Identifikovať : Rozhoduje o priorite správy. Čím nižšia je binárna hodnota, tým vyššia je priorita. Je to 11 bitové.
  • RTR - Žiadosť o diaľkový prenos. Je dominantné, keď sa vyžaduje informácia od iného uzla. Každý uzol dostane požiadavku, ale požadovaným uzlom je iba ten uzol, ktorého identifikátor sa zhoduje s identifikátorom správy. Každý uzol dostane odpoveď tiež.z
  • TU - Rozšírenie o jednu identifikáciu. Ak je dominantný, znamená to, že sa prenáša štandardný identifikátor CAN bez prípony.
  • R0 - vyhradený bit.
  • DLC - Kód dĺžky údajov. Definuje dĺžku odosielaných údajov. Je to 4 bitové
  • Údaje - Môže sa preniesť až 64 bitov údajov.
  • CRC - Kontrola cyklickej redundancie. Obsahuje kontrolný súčet (počet prenesených bitov) predchádzajúcich údajov aplikácie na detekciu chyby.
  • ALAS - Potvrdiť. Je to na 2 bit. Je dominantné, ak je doručená presná správa.
  • EOF - koniec rámu. Označuje koniec rámu plechovky a zakazuje vypchávanie bitov.
  • IFS - Medzisnímkový priestor. Obsahuje čas, ktorý vyžaduje kontrolér na presunutie správne prijatého rámca do správnej polohy.
5 rôznych typov správ je:
  1. Dátový rámec : Pozostáva z ľubovoľného poľa, údajového poľa, poľa CRC a potvrdzovacích polí.
  2. Vzdialený rám : Žiada o prenos údajov z iného uzla. Tu je bit RTR recesívny.
  3. Chybný rámec : Vysiela sa pri zistení chyby.
  4. Preťažovací rám : Používa sa na zabezpečenie oneskorenia medzi správami. Vysiela sa, keď sú uzly príliš zaneprázdnené.
  5. Platný rám : Správa je platná, ak je pole EOF recesívne. V opačnom prípade sa správa prenesie znova.
CAN fyzická vrstva:
Zbernica CAN
Sieť oblasti ovládača

Zdroj obrázku - digital.ni

Skladá sa z dvojvodičového sériového spojenia - CAN_H a CAN_L a ich vzájomné napäťové úrovne určujú, či sa prenáša 1 alebo 0. Toto je diferenciálna signalizácia. Prúd prúdiaci v každom signálnom vedení je rovnaký, ale opačný v smere, čo má za následok efekt potlačenia poľa, ktorý je kľúčom k nízkym emisiám hluku. To zaisťuje vyváženú diferenciálnu signalizáciu, ktorá znižuje väzbu šumu a umožňuje vysokú rýchlosť prenosu po vodičoch. Drôty sú zvyčajne krútené dvojlinky s dĺžkou zbernice 40 m a maximálne 30 uzlami. Jedná sa o tienený alebo netienený kábel s charakteristickou impedanciou 120 Ohmov.

MOŽNO PRENOSIEL:

sieť riadiacej oblasti

CAN pre vozidlá od Huga Provenchera. Dva vodiče CANH a CANL sú zvyčajne 2,5 V určené dvoma tranzistormi a zdrojom napätia 2,5 V. V zásade by rozdiel medzi týmito dvoma vodičmi mal byť vždy 0. Ovládač ovládača určuje napätie privedené na vodiče CANH a CANL. Keď sú obidva tranzistory vodivé, pokles napätia na 1svtranzistor a dióda je 1,5V, vďaka čomu je kábel CANH ťahaný až k 3,5V. Pokles napätia na 2ndtranzistor a dióda je 1V, vďaka čomu sa kábel CANL vytiahne na 1,5V. Diódy sa používajú na ochranu pred vysokým napätím. Prijímač je diskriminačný obvod, ktorý dáva výstup 1, keď sú dva vstupy CANH a CANL rovnaké, a výstup 0, ak sú dva vstupy odlišné. Dominantný blok TXD sa používa na ochranu pred zemnými poruchami a blok tepelného vypnutia deaktivuje riadenie vodiča, ak sa diódy a tranzistory prehrejú.

Výhody CAN:
  • Znižuje sa zapojenie, pretože ide o distribuované riadenie, a to zaisťuje zvýšenie výkonu systému.
  • Mnoho výrobcov čipov CAN poskytlo vrstvu dátového spojenia a fyzickú vrstvu prepojenú s čipom a vývojárom softvéru stačí iba vyvinúť kódovanie aplikácie.
  • Poskytuje schopnosť pracovať v rôznych elektrických prostrediach a zaisťuje prenos bez šumu.
  • Dopravné preťaženie je vylúčené, pretože správy sa prenášajú na základe ich priority, čo umožňuje celej sieti splniť časové obmedzenia.
  • Poskytuje bezchybný prenos, pretože každý uzol môže skontrolovať chyby počas prenosu správy a odoslať chybový rámec.
CAN Pracovný príklad:

Regulátor Area Network má široké uplatnenie v priemysle aj vo vozidlách. Jedna z hlavných aplikácií je zahrnutá v komunikácii medzi rôznymi zariadeniami vo vozidle. Ďalším môže byť medzi rôznymi mikrokontrolérmi, predpokladajúcimi na detekciu hesla, ktoré slúžia na splnenie akýchkoľvek požiadaviek, ako je otvorenie zamknutých dverí pomocou hesla alebo zapnutie žiarovky atď.

Obvod sieťovej oblasti radiča

Obvod sieťovej oblasti radiča

Základnú aplikáciu tvoria 3 mikrokontroléry, ktoré navzájom komunikujú pomocou dvoch vodičov ako v sieti CAN. 1svmikrokontrolér je prepojený s klávesnicou, 2nds LCD a tretí s bzučiakom a relé ovládajúcim žiarovku. Keď je na klávesnici zadané heslo, 2ndmikrokontrolér funguje ako prijímač a prijíma prenášanú správu bit po bite z 1svvysielača a zobrazí správu na LCD displeji. Po prenose celej správy sa 2ndmikrokontrolér vykoná overenie a ak je heslo nesprávne, vyšle signál do 3rdmikrokontrolér, ktorý zasiela bzučiak, je zapnutý týmto signálom. Ak je heslo správne, 3rdmikrokontrolér zapne relé, ktoré následne zapne žiarovku.