kitayteka.ru

Обзор систем

Широкое применение электронных систем управления в автомобилях, таких как:

• управление коробкой передач,

• электронная регулировка мощности двигателя (EMS или E-Gas),

• электронный блок управления двигателем (Motronic),

• антиблокировочная система (ABS),

• противобуксовочная система (ПБС),

• бортовой компьютер и т.д., требует сетевой коммуникации между этими системами. Обмен информацией между отдельными системами управления снижает количество датчиков и улучшает использование их в отдельности.

Интерфейсы можно разделить на две категории:

• обычные (например, двоичные сигналы, широтно-импульсная модуляция),

• последовательная передача данных (например, Controller Area Network - CAN).

Обычные интерфейсы

Обычная коммуникация в автомобиле характеризуется тем, что к каждому отдельному сигналу привязан отдельный провод. Двоичные сигналы могут передаваться только двумя состояниями (например, "вкл" или "выкл" для компрессора кондиционера).
Скважность (широтно-импульсная модуляция) позволяет передавать несколько состояний, например, положение дроссельной заслонки.
Рост обмена данными между электронными компонентами автомобиля уже невозможно рационально осуществить обычными интерфейсами. Сложность кабельных жгутов сопряжена с большими затратами, а требования к обмену данными между системами управления продолжают расти (рис. 1).
Эти проблемы устраняются с помощью применения CAN - специально разработанной для автомобилей шинной системы. При оснащении электронных блоков управления последовательными интерфейсами CAN вышеперечисленные сигналы можно передавать более эффективно.

Последовательная передача данных (CAN)

В автомобилях существуют три основных области применения CAN:

• стыковка блоков управления,

• электроника кузова и комфорта (мультиплекс),

• мобильная телефонная связь.

Стыковка блоков управления

При стыковке блоков управления реализуется связь таких систем как Motronic, управление коробкой передач и др. Обычная передача данных происходит со скоростью от 125 кбит/сек до 1 Мбит/сек. Она должна быть достаточно высокой, чтобы гарантировать требуемый режим реального времени. Преимуществом последовательного способа передачи данных, по сравнению с обычным (например, скважность, коммутационный и аналоговый сигналы), является высокая скорость передачи без значительной нагрузки на центральный процессор блока управления (CPU).
Конфигурация шин
CAN работает по принципу "Multi-Master". При этом несколько равнозначных блоков управления объединяются в одну линейную шинную структуру (рис. 2). Преимущество такой структуры заключается в том, что при выходе из строя одного из участников остальные продолжают работать нормально. По сравнению с другими логическими устройствами (такими как кольцевая или звездообразная структура) вероятность отказа всей системы значительно снижается.
В кольцевых или звездообразных структурах выход из строя одного участника или центрального узла приводит к отказу всей системы.

Адресация по содержанию

Шинная система CAN адресует информацию в соответствии с её содержанием. Каждой отдельной посылке присваивается постоянный 11-битный идентификатор, который характеризует содержание информации (например, частота вращения двигателя).
Станция принимает только те данные, идентификатор которых находится в её списке принимаемых сообщений (проверка акцептования).
Благодаря этому CAN не требует адресации принимающих станций, а узлы не нуждаются в управлении конфигурацией системы.

Шинный приоритет

При свободной шине любая станция может начать передачу наиболее важного сообщения. Если несколько станций начинают передачу одновременно, для разрешения конфликтов используется арбитражная система "Проволочное И". При этом передаётся информация с наивысшим приоритетом без потери времени и данных.
Каждый отправитель с более низким приоритетом автоматически становится получателем и повторяет попытку передачи, как только шина освобождается.

Формат посылки

Для передачи данных формируется формат (Data Frame) длиной менее 130 бит. Это обеспечивает минимальное время ожидания до следующей, возможно критически важной, передачи информации.
Формат состоит из семи последовательных полей.

Стандартизация

CAN стандартизирован международной организацией ISO для использования в автомобилестроении в качестве стандарта для скоростей передачи свыше 125 кбит/сек, а также вместе с двумя другими протоколами - для скоростей до 125 кбит/сек.