Как найти can осциллографом - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Анализ и измерения в шине CAN с использованием цифровых осциллографов LeCroy

В качестве первичного устройства, используемого для анализа протокола CAN, компания LeCroy предлагает использовать цифровой запоминающий осциллограф серии WaveRunner.

Применение устройств на основе протокола передачи CAN уже давно вышло за рамки первоначальной идеи использования в автомобильной промышленности. В настоящее время эти устройства широко применяются в железнодорожном транспорте, лифтовом хозяйстве, системах сигнализации и многих других. Но, как и любая система, основанная на передаче электрического сигнала, система, построенная на основе CAN-протокола, требует анализа физического сигнала, декодирования передаваемого и принимаемого сигнала, поиска и анализа ошибок, проведения специфических для шины CAN измерений.

Потребность в такого типа средствах измерения возникает не только на стадии разработки устройств или систем, но и при монтаже сложных комплексов и техническом обслуживании систем, находящихся в эксплуатации.

В качестве первичного устройства, используемого для анализа протокола CAN, рациональнее всего использовать цифровой запоминающий осциллограф. Для этих целей компания LeCroy рекомендует использовать осциллографы серии WaveRunner — эти устройства обладают высокой частотой дискретизации (от 2,5 до 10 Гвыбс), большой длиной внутренней памяти — до 8М, имеют 2 или 4 канала (что достаточно как для наблюдения сигнала CAN, так и аналоговых сигналов), построены по принципу «открытой платформы» и обладают широкими возможностями для документирования полученных результатов.

Подключение входа осциллографа к источнику сигнала CAN может осуществляться несколькими способами:

Подключение одного канала осциллографа к выводам CAN-L (низкий) или CAN-H (высокий). Это самый простой способ подключения, но он полностью исключает подавление синфазных сигналов на шине CAN.
Подключение двух каналов осциллографа, одного к выводам CAN-L (низкий), а второго — к CAN-H (высокий). Этот способ подключения обеспечивает подавление синфазных сигналов, но задействует два аналоговых входа осциллографа.
Подключение одного канала осциллографа к выводам CAN-L (низкий) и CAN-H (высокий) с помощью дифференциального пробника. Это самый корректный способ подключения, он прекрасно обеспечивает подавление синфазных помех, задействует один аналоговый вход осциллографа и позволяет получить максимальную длину внутренней памяти.

Пример отображения сигнала CAN-Н в осциллографическом режиме или его физическое отображение приведено на рис. 1.

Очевидно, что такого отображения сигнала недостаточно для оперативного анализа передаваемого сообщения — выделения адреса, данных, бита подтверждения и т. д., хотя, набравшись терпения и имея достаточный запас времени, это возможно сделать вручную. Но если стоит задача анализа массива сообщений только с определенным ID или содержащих определенную информацию, то этот «дедовский» способ не подойдет.

При анализе протокола CAN необходимо решить две задачи:

Обеспечить CAN-синхронизацию.
Обеспечить декодирование сигнала CAN для последующего анализа.

Синхронизация CAN обеспечивается специальным опционным модулем CAN-TDM, содержащим в комплекте кабели и аксессуары, необходимые для подключения к любому типу шины CAN, и программным обеспечением осциллографа.

Декодирование сообщения CAN осуществляется специализированным программным обеспечением, интегрированным в оболочку цифрового запоминающего осциллографа, и позволяет полностью идентифицировать информацию, содержащуюся в сообщении CAN, а именно:

ID (адрес) сообщения;
DLC (число кодовых сообщений);
значения данных в кодовом сообщении в формате шестнадцатеричного кода;
CRC (контрольную сумму).

При декодировании сигнала его отдельные составляющие выделяются разным цветом, а при необходимости возможно индицировать и дополнительные биты сообщения CAN, такие как битстаффинг или бит подтверждения. Так, на рис. 2 приведен пример декодированного сообщения CAN, на котором четко видны составные части сообщения CAN.

Синхронизация CAN. Синхронизация сигнала может осуществляться по различным заданным условиям или без условия. Синхронизацию без условий, или режим «Все», обеспечивает синхронизацию любым сообщением CAN, находящимся на шине в настоящий момент времени — в этом режиме осциллограф поочередно отображает все сообщения CAN. Это удобно при оценке нагрузки на шине CAN или поиске ошибок. Длинная память осциллографов LeCroy позволяет одновременно зафиксировать на экране осциллографа несколько сотен сообщений CAN. Естественно, для того чтобы разглядеть отдельное сообщение в этом потоке, необходимо воспользоваться растяжкой осциллографа. На рис. 3 приведен пример захвата около 500 сообщений CAN. На верхней осциллограмме изображен поток сообщений CAN, на нижней применена растяжка, на которой видно декодированное сообщение. Кроме того, на верхней осциллограмме видно, что при обнаружении в потоке сообщений, содержащих ошибки, осциллограф выделяет их красным цветом и помечает флагом «Error».

На рис. 4 приведен пример отображения обнаруженной ошибки формы.

Синхронизация CAN может осуществляться по различным условиям:

по заданному номеру ID (равен; не равен; больше; больше или равен; меньше; меньше или равен; в диапазоне; вне диапазона);
по значению данных, содержащихся как в целом сообщении, так и его отдельной части (равен; не равен; больше; больше или равен; меньше; меньше или равен; в диапазоне; вне диапазона).

Такая реализация синхронизации CAN позволяет из всего потока сообщений выделять только те, которые представляют интерес для конкретной задачи анализа, например имеющие определенный ID или содержащие необходимые данные. Например, в автомобиле необходимо анализировать только сообщения, передаваемые датчиком температуры масла двигателя, когда температура превышает определенный установленный порог. Или, например, в координатном фрезерном станке необходимо отображать только сообщения, передаваемые определенным датчиком положения. На рис. 5 приведен пример выделения из потока CAN сообщений только с >

Очевидно, что если сообщения CAN с определенным адресом будут передаваться в шину очень редко, достаточно высока вероятность потерять предыдущие сообщения из-за того, что линия развертки осциллографа находится в автоколебательном режиме и при каждом новом проходе предыдущая осциллограмма стирается с экрана. Для предотвращения этого осциллографы LeCroy имеют режим последовательной развертки, при котором после записи первого сигнала развертка останавливается и ожидает второго запуска, после второго запуска останавливается и ждет третьего, и т. д. В этом режиме осциллограф LeCroy Wave Runner может зафиксировать до 1000 отдельных сигналов, причем время между сигналами не имеет значения, а при использовании запуска по определенному ID — это 1000 последовательных сообщений с одним заданным адресом. Автоматический анализ декодированных данных, содержащихся в этих сообщениях, например построение графика, даст полную информационную картину о температуре масла двигателя, которая была зарегистрирована датчиком, выбранным нами в качестве примера. На рис. 5 приведен пример последовательной синхронизации 20 сообщений с адресом и их последующего декодирования, а на рис. 6 отображено декодирование 13-го сообщения.

При последовательной синхронизации, поскольку запуск развертки «приостанавливается», существует опасность потери информации о времени между сообщениями CAN, особенно если это время очень большое. Но схема синхронизации осциллографов LeCroy построена так, что при последовательной развертке время между сегментами фиксируется в памяти осциллографа, и это впоследствии позволяет рассчитать частоту следования сообщений. На рис. 7 отображено окно времени между запусками развертки для сообщений, зафиксированных на рис. 6. Из рис. 7 видно, что сообщения с следуют неравномерно, и промежутки между первыми 10 сообщениями составляют от 482 мс до 9,98 с.

Обнаружение и анализ ошибок. Программное обеспечение CAN-осциллографа LeCroy позволяет не только обнаруживать ошибки, как было показано на рис. 3 и 4, но анализировать типы обнаруженных ошибок. Так представляется возможным определять следующие типы ошибок:

ошибка формата (form error);
ошибка битстаффинга (stuff error);
ошибка контрольной суммы (CRC error);
ошибка на уровне бита (bit error).

Кадр, содержащий ошибку, выделяется красным цветом, а тип обнаруженной ошибки отображается в верхней части кадра. На рис. 8 приведен пример ошибки контрольной суммы.

Пользовательский интерфейс анализатора шины CAN построен таким образом, что перемещение от зафиксированной ошибки к другой ошибке осуществляется нажатием всего на одну кнопку «Следующая ошибка», расположенную в поле управления растяжкой сообщения CAN, что существенно облегчает просмотр всей последовательности ошибок.

Измерение на шине CAN. Очевидно, что без функций измерения различных параметров сигналов процесс анализа шины CAN был бы неполным. Помимо измерения традиционных параметров сигнала, присущих большинству цифровых осциллографов, таких как частота, период, длительность, время нарастания или спада, время между фронтами двух независимых сигналов, пиковое значение сигнала, минимальное или максимальное значения сигнала и многие другие, осциллографы LeCroy имеют специфические функции измерения временных параметров, используемые только в режиме анализа шины CAN:

Измерение временного интервала между аналоговым сигналом (сигналом возмущения) и цифровым сообщением CAN (реакцией системы).
Измерение времени между двумя заданными сообщениями CAN. В этом режиме задаются ID начального сообщения, данные начального сообщения (при необходимости, а также условия совпадения для данных), ID конечного сообщения, данные конечного сообщения (при необходимости, а так же условия совпадения для данных). При обнаружении осциллографом двух сообщений, соответствующих заданным условиям, происходит измерение временного интервала между ними. Здесь также большое значение имеет длинна внутренней памяти. Поскольку измерение одиночного временного интервала производится в пределах одного экрана, то для сбора максимального числа сообщений CAN, содержащих, в том числе, сообщения, удовлетворяющие заданным условиям, необходима как можно более длинная память.
Преобразование данных, содержащихся в сообщении CAN, в числовое значение с использованием ранжирования и единиц измерения.
Измерение длительности сообщения, передаваемого по шине CAN, с заданным ID и условиями совпадения для данных.
Расчет нагрузки сообщений CAN в процентах. Определяется как отношение длительности всех сообщений CAN с заданным ID и условиями совпадения для данных к времени сбора информации.

На рис. 9 приведен пример сигнала CAN и одновременного измерения (слева направо):

длительности между сообщениями с и с сообщения с данных сообщения с в значение скорости;
расчет загрузки сообщения с >

Также при анализе сообщений CAN доступны вертикальные и горизонтальные курсорные измерения в режиме абсолютных или дельта-измерений.

Источник

Еще раз о диагностике CAN-шины

В предыдущей статье мы поговорили о проблемах в шине передачи данных CAN, возникших в результате износа аккумуляторной батареи и просадки питающего напряжения при запуске ниже порога работоспособности шины. Сегодня продолжим разговор о CAN-шине, но немного в другом ключе: прежде всего вспомним принцип ее работы, а затем рассмотрим один из случаев топологии шины и разберем осциллограмму дефекта.

Эта шина используется чаще всего как средство обмена данными в системах, для которых критично быстродействие и время принятия решения. Таковыми являются, например, система управления движением, объединяющая между собой блоки управления двигателем, автоматической трансмиссией, антиблокировочной системой тормозов, усилителем руля и т.п.

Конструктивно шина представляет собой неэкранированную витую пару. Провода шины называются CAN High и CAN Low.

Шина может находиться в двух состояниях:

Рецессивное состояние, или логическая единица. Оба провода в этой ситуации имеют практически одинаковый потенциал: и на проводе CAN High, и на проводе CAN Low присутствует около 2 , 5 В. В рецессивном состоянии шина может находиться сколь угодно долго, хотя в реальности этого не происходит, ведь рецессивное состояние – это всего лишь пауза между сеансами передачи информации.
Доминантное состояние, или логический ноль. В него шина переходит тогда, когда один из входящих в сеть блоков управления начинает передачу данных. Потенциалы на проводах шины меняются следующим образом: на проводе CAN High потенциал повышается на один вольт, на проводе CAN Low наоборот, становится на один вольт ниже.

Рассмотрим форму сигнала шины, чтобы обосновать ее помехоустойчивость:

На рисунке показаны доминантный и рецессивный уровни шины, а также воздействие на шину электромагнитной помехи. Особенностью обработки сигналов шины является то, что в расчет берется не сам уровень сигнала, а разница уровней между проводами CAN High и CAN Low. При рецессивном уровне эта разница близка к нулю, при доминантном уровне она максимальна.

В витой паре провода располагаются очень близко друг к другу. Если возникает внешняя электромагнитная помеха X, то она является синфазной и наводит одинаковый всплеск напряжения в обоих проводах шины. В итоге на обоих проводах появляется наведенный помехой импульс, но разница потенциалов между проводами при этом не меняется. Это позволяет эффективно подавлять внешние помехи, что является большим преимуществом CAN-шины.

На самом деле витая пара – давно известный способ борьбы с помехами. В медицине, например, в кардиостимуляторах, где требуется высочайшая помехоустойчивость, она применяется очень широко.

Сигнал шины поступает в блок управления на дифференциальный усилитель и обрабатывается. Иллюстрация поясняет процесс обработки:

Большинство автопроизводителей придерживаются скорости передачи 500 кБд, соответственно, продолжительность одного бита при этом составит 2 мкс.

Поговорим о топологии CAN-шины. Физически у шины нет начала и нет конца, шина – это просто единая сеть. Чаще всего встречаются два типа топологии: линейная топология и топология «пассивная звезда», а также их сочетания.

На современных автомобилях шина CAN очень разветвленная. Чтобы не перегружать линию большим количеством передаваемых данных, шина может состоять из нескольких ветвей, объединенных межсетевым шлюзом, иначе называемым Gateway. В итоге сеть представляет собой несколько ответвлений, в том числе и на диагностический разъем, использующих разную скорость и протоколы обмена.

Поэтому топология шины – вопрос для диагноста очень актуальный и, к сожалению, довольно сложный. Из тех электрических схем, которыми располагает диагност, не всегда можно понять топологию. Но в документации некоторых автопроизводителей приводится полная и подробная информация, в этом случае задача сильно упрощается.

Не зная тонкостей организации шины, найти в ней неисправность бывает достаточно сложно. Например, при наличии окисления контактов в разъеме пропадает связь с целым рядом блоков управления. Наличие под рукой топологии шины позволяет легко находить подобные проблемы, а отсутствие приводит к большой потере времени.

Ну что ж, мы немного освежили в памяти теорию шины, теперь самое время перейти к практике.

Перед нами автомобиль Infinitit Q 50 , оснащенный весьма редким турбированным мотором VR 30 DDT объемом 3 . 0 л и мощностью 400 лошадиных сил. Но проблема заключается не в этом замечательном агрегате, а как раз в CAN-шине: подключив диагностический сканер, не удается установить связь с доброй половиной блоков управления.

Нам повезло – Nissan относится к тому узкому кругу производителей, которые дают диагностам качественную и полноценную информацию. В том числе есть в документации и подробная топология бортовой шины обмена данными. Открываем, смотрим:

Следует сказать, что приведенная блок-схема достаточно общая. В документации имеется гораздо более подробная электрическая схема со всеми проводами и номерами контактов в блоках, но сейчас она нам пока что ни к чему, нам важно понять общую топологию.

Итак, первое, что нужно увидеть, это то, что вся сеть разделена на три большие ветви, обведенные пунктиром:

CAN communication circuit 1 (Коммуникационная цепь CAN 1 );
CAN communication circuit 2 (Коммуникационная цепь CAN 2 );
Chassis communication circuit (Коммуникационная цепь шасси).

Первые две цепи связаны между собой посредством CAN gateway (найдите его на иллюстрации). Цепь шасси связана с цепью CAN 2 через блок управления шасси, который также играет роль своеобразного Gateway.

А теперь вновь обратимся к сканеру и посмотрим, какие из блоков управления не выходят на связь. Дилерский сканер предоставляет нам очень удобную функцию: на экран выводятся блоки каждой из цепей по отдельности, а цветом отображается возможность (зеленый) либо невозможность (красный) установить с ними связь. Вот блоки цепи CAN 1 :

А это – блоки цепи CAN 2 . Как видно, связи с ними попросту нет:

Также нет связи с блоками цепи шасси, но это и понятно: эта цепь, согласно блок-схеме, подключена к цепи CAN 2 .

Ну что ж, задача почти решена, осталось лишь локализовать неисправность. А для этого воспользуемся мотортестером и снимем осциллограмму на проводах шины сначала в CAN 1 , а затем в CAN 2 и сравним их.

Сделать это очень несложно, ведь обе шины выведены прямо на диагностический разъем. Согласно более подробной схеме, о которой упоминалось выше, на контакты диагностической колодки 6 и 14 выведены провода CAN 1 , а на контакты 12 и 13 – провода CAN 2 .

Снимаем осциллограмму в цепи CAN 1 . Она имеет прямо-таки академический вид:

Давайте обмерим ее с помощью линеек.

На проводе CAN High в рецессивном состоянии потенциал составил 2 , 26 В, на проводе CAN Low – 2 , 25 В.
На проводе CAN High в доминантном состоянии потенциал составил 3 , 58 В, на проводе CAN Low – 1 , 41 В.
Ширина импульса, соответствующего одной единице передаваемой информации, составляет 2 мкс (обведено красным прямоугольником).

Просто идеальное соответствие теории и практики. Конечно, полосы пропускания нашего прибора явно недостаточно для корректного отображения сигнала, слишком уж широк его спектр. Однако, если закрыть на это глаза, то вполне можно оценить качество сигнала и сделать необходимые выводы.

А теперь делаем ту же операцию на контактах диагностической колодки 12 и 13 , чтобы получить осциллограмму сигнала CAN 2 . Вот она:

Для наглядности масштаб осциллограмм на обеих иллюстрациях один и тот же.

То, что вы видите на этой осциллограмме, называется «мусор». Часто диагносты так и говорят: блок мусорит в шину. Вот только как найти блок, который это делает? Методика здесь очень проста и сводится она к поочередному отключению блоков и повторному наблюдению за сигналом шины.

Где именно находится тот или иной блок на автомобиле, в документации, как правило, показано. Например, на этом «финике» блоки расположены так:

Но в нашем случае все проще. Кстати, маленький лайфхак, возьмите на заметку. В автомобилях Nissan и Infiniti чаще всего причиной наличия мусора в CAN-шине является блок ABS. Сняв разъем с блока, сразу получаем нормальный обмен и связь сканера со всеми блоками ветви CAN 2 :

Обратите внимание на то, что связь в цепи CAN 2 есть со всеми блоками, кроме блока ABS, ведь он отключен.

Завершая разговор, хотелось бы обратить ваше внимание еще на один важный нюанс. Частота следования импульсов по CAN-шине составляет 500 кГц. Поэтому при получении осциллограммы необходимо задействовать максимально возможную частоту дискретизации мотортестера, на какую только он способен.

Если частоту дискретизации вы зададите низкую, то импульсы на осциллограмме будут сильно искажены. В качестве примера посмотрите, как выглядит осциллограмма сигнала CAN-шины при специально сниженной частоте дискретизации прибора:

Красным прямоугольником обведено время, в которое укладывается одно деление сетки. Оно составляет 0 , 2 мс. А на осциллограмме, которую мы рассматривали ранее, это время было равно 5 мкс, поэтому отображение импульсов было более правильным. Имейте это ввиду и не допускайте ошибок!

Источник

CAN-технология BOSCH в диагностике автомобилей

CAN Технологии
Применяемая на автомобилях система CAN (Controller_Area_Network) позволяет установить связь между отдельными электронными блоками управления. При эксплуатации автомобиля и при диагностике его агрегатов эта система предоставляет возможность использования новых функций, которые не могут быть возложены на отдельно действующие блоки управления.
Применяемая на автомобилях система CAN позволяет объединить в локальную сеть электронные блоки управления или сложные датчики, как, например, датчик угла поворота рулевого колеса. Обозначение CAN является сокращением от выражения Controller:Area:Network (локальная сеть, связывающая блоки управления). Применение системы CAN на автомобиле дает следующие преимущества:
Обмен данными между блоками управления производится на унифицированной базе. Эту базу называют протоколом. Шина CAN служит как бы магистралью для передачи данных.
Независимо действующие системы, например, система курсовой стабилизации ESP, могут быть реализованы с меньшими затратами.
Упрощается подключение дополнительного оборудования.
Шина данных CAN является открытой системой, к которой могут быть подключены как медные провода, так и стекловолоконные проводники.
Диагностика электронных блоков управления производится посредством кабеля «К».
Диагностика некоторых компонентов оборудования салона автомобиля уже сегодня производится через шину CAN (например, это подушки безопасности и блоки управления в дверях автомобиля). В данном случае речь идет о так называемом виртуальном кабеле «К». В будущем необходимость в кабеле «К» должна отпасть.
Можно проводить одновременную диагностику нескольких блоков управления, входящих в систему.
CAN
Промышленная сеть CAN (Controller Area Network) была создана в конце 80-х годов фирмой Bosch как решение для распределенных систем, работающих в режиме реального времени. Первая реализация CAN применялась в автомобильной электронике, однако сейчас CAN находит применение практически в любых типах машин и промышленных установок, от простейших бытовых приборов до систем управления ускорителями элементарных частиц. В настоящий момент CAN-протокол стандартизован в международном стандарте ISO 11898.

Основные положения стандарта CAN.
В качестве среды передачи в CAN используется дифференциальная линия связи — витая пара, сигналы по которой передаются в дифференциальном режиме.
Для контроля доступа к среде передачи используется метод недеструктивного арбитража.
Данные передаются короткими (максимальная длина поля данных — 8 байт) пакетами, которые защищены контрольной суммой.
В CAN отсутствует явная адресация сообщений. Вместо этого каждый пакет снабжен полем арбитража (идентификатор+RTR-бит), которое задает приоритет сообщения в сети.
CAN имеет исчерпывающую схему контроля ошибок, которая гарантирует повторную передачу пакета, в случае возникновения ошибок передачи/приема сообщения.
В CAN существует способ автоматического устранения узла, являющегося источником ошибочных пакетов в сети.
CAN контроллеры.
Протокол CAN полностью реализован аппаратно — в виде микросхем- CAN контроллеров или в виде стандартного периферийного устройства в составе микросхемы- микроконтроллера. Все производители современных микроконтроллеров по крайней мере в одном из семейств имеют микроконтроллеры со встроенным периферийным одним или несколькими CAN-контроллерами. Таким образом, сегодня, СAN-контроллер является таким же стандартным периферийным устройством как контроллер SPI, I2C или UART.
Что такое CAN-шина
Для повышения надежности в CAN-шине используется принцип дифференциальной передачи данных, требующий двух проводов, CAN-High (CAN-H) высокий и CAN-Low (CAN-L) низкий уровень напряжения.
Рецессивные и доминантные биты
Для повышения надежности в CAN-шине используется принцип дифференциальной передачи данных, требующий двух проводов, CAN-High (CAN-H) высокий и CAN-Low (CAN-L) низкий уровень напряжения.

Как это исполнено физически
Физически CAN-шина – система из специального кабеля с разветвителями для подключения электронных блоков и конечных устройств-терминаторов (резисторов).

Витая пара
Чаще всего шина CAN – скрученные (витые) пары проводов (по 30 витков на один погонный метр) с разветвителями для подключения ЭБУ (ECU) и конечными резисторами-терминаторами с номинальным сопротивлением 120 Ом на концах шины.
Сколько CAN-шин может быть на ТС
На ТС экологического уровня Евро-3 и выше может быть от 1 до 6 и более шин CAN, которые могут обозначаться как M-CAN, T-CAN, I-CAN, H-CAN, A-CAN, EBS-CAN и т.д.

Как найти CAN-шину
Признаками шины М-CAN и Т-CAN могут быть, например:
• наличие диагностического разъема OBD II;
• цвет и сечение проводов витых пар;
• связь витых пар с контактами в разъемах OBD II и ЭБУ.

Диагностический разъём OBD II и его распиновка
На большинстве ТС после 2003 года используется диагностический разъем OBD II или DLC (Diagnostic Link Connector), который находится под панелью приборов.

Как будем искать CAN-шину
С помощью мультиметра можно проверить любую витую пару проводов, чтобы убедиться в следующем:
1. Является ли проверяемая витая пара вообще CAN-шиной? (Проверка импеданса);
2. Если витая пара является CAN-шиной, то передаются ли в ней какие–либо сообщения? Проверка работоспособности);
3. Находится ли CAN-шина в работоспособном состоянии и какая из линий шины является CAN-L, а какая – CAN-H?

Внимание! Неосторожное обращение с включенной
CAN-шиной может привести к фиксации в ней ошибок!

Проверка импеданса
Проверка импеданса (полного сопротивления)

ВНИМАНИЕ!
Проверка должна производиться при полностью выключенном питании бортовой сети (выключенной массе).
Контрольное значение должно быть в пределах 60 Ом.

Проверка работоспособности CAN-шины
Находится ли CAN-шина в рабочем состоянии?

ВНИМАНИЕ! Проверка производится при включенном замке зажигания, работающем двигателе, нажатии и отпускании педали подачи топлива между проводами витой пары.
Контрольное значение напряжения должно быть в пределах 1,2-3,0 В.

Определение CAN-H и CAN-L
Какой из проводов является CAN-H, а какой CAN-L?

ВНИМАНИЕ! Проверка производится в состоянии рецессии (при включенном главном выключателе АКБ (кнопке массы), замок зажигания выключен!) и в доминантном состоянии (при включенном замке зажигания в положение «Приборы», при работающем и не работающем двигателе).
Проверка с помощью осциллографа
Учитывая возможные отклонения уровня напряжения от номинальных значений, состояние рецессии можно определить только с помощью осциллографа.

Цвет оболочки и цветовая маркировка проводов

CAN-шина. Что можно увидеть?
В зависимости от того, какую информацию заложил в CAN-шину производитель, могут распознавать:
Способы подключения:

Контактный способ:
Достоинства:
• просто и дешево;
• можно работать на считывание и передачу.
Недостатки:
• может оказывать мешающее влияние на CAN-шину; проблемы с возникновением и фиксацией ошибок;
• Проблемы с гарантией на ТС.

Безконтактный способ (CANCrocodile):

Достоинства:
• не оказывает мешающего воздействия на CAN-шину.
Недостатки:
• можно работать только на считывание.

Бесконтактныe считыватели Crocodile
CAN Crocodile – устройство для бесконтактного считывания данных с CAN-шины автомобиля. CAN Crocodile применяется для подключения к шине CAN систем GPS/ГЛОНАСС мониторинга, которые получают информацию о режимах работы двигателя, состоянии датчиков, уровне топлива, наличии неисправностей и т.д. CAN Crocodile не нарушает изоляцию проводов CAN и «слушает» обмен по шине с помощью специального беспроводного приемника. Применение CAN Crocodile абсолютно безопасно для автомобиля (!), незаметно для работы бортового компьютера, диагностического сканера и других электронных систем. Особенно актуально применение CAN Crocodile для гарантийных автомобилей, в которых подключение каких-либо электронных устройств к шине CAN часто служит поводом для снятия с гарантии.

Бесконтактным способом – без нарушения изоляционной оболочки проводов и электрического контакта.
Не нарушает изоляцию;
Не влияет на работу CAN-шины;
Не занимает диагностический разъём

Источник

Диагностика автомобилей с помощью USB Autoscope

Работа с CAN-шиной Autoscope III или IV

Сообщение pozharskiydn » 10 сен 2014, 12:07

Re: Работа с CAN-шиной Autoscope III или IV

Сообщение kaktus » 10 сен 2014, 12:46

Re: Работа с CAN-шиной Autoscope III или IV

Сообщение pozharskiydn » 10 сен 2014, 16:52

Re: Работа с CAN-шиной Autoscope III или IV

Сообщение andreika » 10 сен 2014, 23:16

Тут несколько не правильно задан вопрос, на сколько корректно осциллограф работает с CAN линией. Любой осциллограф, обладающий достаточной частотой развертки, точно покажет этот сигнал. Другое, дело что при наличии точно отображаемого сигнала можно ровным счетом ничего не увидеть. К примеру, на лучевом осциллографе, которые раньше использовались, луч на экране точно покажет сигнал, а вот мы, скорее всего увидим в основном широкую белую (обычно зеленую) полосу на экране. А все потому что синхронизироваться по такому сигналу практически невозможно. Да и что бы человек смог увидеть сигнал, он должен многократно повториться на экране без каких либо изменений, каждый раз, точно накладываясь один на другой, а в CAN линии он все время меняется (меняются слова). Так что без записывающего осциллографа увидеть мало что получиться. Но, даже сделав запись, можно не увидеть место единичного сбоя, так как сигнал имеет очень высокую частоту (маленькую длительность). Одна секунда записи получиться очень длинной для детального просмотра, не говоря уже о более длительных записях. Вы просто устанете ее просматривать. По этому, тут важны не только физические, но и программные возможности осциллографа. Нет, осциллограф не будет Вам расшифровывать обозначение команды (слова) каждой пачки импульсов, это не его назначение. Нас интересует отклонение формы сигнала, которое нарушает его читаемость электронными блоками машины. Это отклонение по уровню сигнала и нарушение его «симметричности». CAN линия состоит из двух линий с зеркально передаваемым сигналом для максимальной помехозащищенности. В блоках управления, этот двойной сигнал обрабатывается дифференциальным входом, где полезный сигнал складывается, а помехи вычитаются (удаляются). Значит, нам нужен осциллограф тоже имеющий дифференциальный вход или дифф обработку сигнала. Но искать на большой массе правильного сигнала, кусочек неправильного, очень сложно. Проще, наоборот, вычесть из сигнала правильный и сложить неправильный (помехи). То есть при хорошем (правильном) сигнале мы получим практически ровную линию (без сигнала), и четкий сигнал помехи, если она имеется. А это организовать с физическим дифференциальным входом не так просто, за то это очень просто и удобно сделать с программно реализуемым дифференциальным входом. Что очень хорошо сделанно в 4 версии ПО осциллографа. Да и быстро найти на записи помеху можно с помощью функции поиска импульса задав уровень его амплитуды. Естественно, для работы с CAN линией подойдут только автоскоп 3 и 4 так как только они имеют достаточную для этого частоту дискретизации.

А по поводу того что автоскоп (причем 2 версии) кого то обманул, отобразив прямоугольный сигнал, а в последствии иной осциллограф показал в некоторых местах сигнал с «заваленным фронтом». По этому, и был сделан вывод что, цитата:

Это, как то давно прозвучало на одном из форумов. Понятно, что автоскоп ничего не дорисовывает и ничего не пропускает на записи, предполагаю, что основным фактором явилось умение работать на данном осциллографе. То есть в данном случае не ставится под сомнение опыт мастера, а только опыт работы на данном осциллографе.

К стати, при записи высокочастотного сигнала очень важным фактором является качество кабеля и щупа. При большой длине кабеля и проходной емкости, фронты сигнала могут «заваливаться».

Источник

Статьи

Анализ и измерения в шине CAN с использованием цифровых осциллографов LeCroy

Применение устройств на основе протокола передачи CAN, уже давно вышло за рамки первоначальной идеи использования в автомобильной промышленности. В настоящее время эти устройства широко применяются в железнодорожном транспорте, лифтовом хозяйстве, системах сигнализации и многих других. Но, как и любая система, основанная на передаче электрического сигнала, система, построенная на основе CAN протокола, требует анализа физического сигнала передаваемого в среде распространения, декодирования передаваемого и принимаемого сигнала, поиска и анализа ошибок, проведения специфических для CAN шины измерений.

Потребность в такого типа средствах измерения возникает не только на стадии разработки CAN устройств или систем, но и при монтаже сложных CAN систем, техническом обслуживании систем уже находящихся в эксплуатации.

В качестве первичного устройства используемого для анализа протокола CAN, рациональнее всего использовать цифровой запоминающий осциллограф. Для этих целей компания LeCroy рекомендует использовать осциллографы серии WaveRunner – эти осциллографы обладают высокой частотой дискретизации (от 2,5 до 10 Гвыбс), большой длинной внутренней памяти – до 8М, число каналов 2 или 4 (что достаточно как для наблюдения сигнала CAN, так и аналоговых сигналов), они построены на принципе «открытой платформы» и обладают широкими возможностями для документирования полученных результатов.

Подключение входа осциллографа к источнику сигнала CAN может осуществляться несколькими способами:

При анализе протокола CAN необходимо решить две задачи:

Синхронизация CAN обеспечивается специальным опционным модулем CAN- TDM, имеющем в своем комплекте кабели и аксессуары, необходимые для подключения к любому типу CAN шины и программным обеспечением осциллографа.

Декодирование сообщения CAN

Осуществляются специализированным программным обеспечением, интегрированным в оболочку цифрового запоминающего осциллографа и позволяет полностью идентифицировать информацию, содержащуюся в сообщении CAN, а именно:

При декодировании сигнала его отдельные составляющие выделяются разным цветом, а при необходимости возможно индицировать и дополнительные биты сообщения CAN, такие как – битстаффинг или бит подтверждения.

Так на рисунке 2 приведен пример декодированного сообщения CAN, на котором четко видны составные части сообщения CAN.

Синхронизация CAN

Синхронизация сигнала CAN может осуществляться по различным заданным условиям или без условия. Синхронизацию без условий, или режим «Все» обеспечивает синхронизацию любым сообщением CAN находящимся на шине в настоящий момент времени – в этом режиме осциллограф поочередно отображает все сообщения CAN. Это удобно при оценке нагрузки на шине CAN или поиске ошибок. Длинная память осциллографов LeCroy (а это как уже упоминалось до 8 М), позволяет одновременно зафиксировать на экране осциллографа несколько сотен сообщений CAN. Естественно, для того чтобы разглядеть отдельное сообщение CAN в этом потоке, необходимо воспользоваться растяжкой осциллографа. Так на рис 3. приведен пример захвата около 500 сообщений CAN. На верхней осциллограмме изображен поток сообщений CAN, на нижней осциллограмме применена растяжка, на которой видно декодированное сообщение. Так же на рисунке 3, на верхней осциллограмме видно, что при обнаружении в потоке сообщений содержащих ошибки, эти сообщения выделяются красным цветом и помечаются флагом « Error».

Так на рисунке 4 приведен пример отображения обнаруженной ошибки формы.

Синхронизация CAN может так же осуществляться по различным условиям, это:

Такая реализация синхронизации CAN, позволяет из всего потока сообщений CAN фиксировать только те, которые представляют интерес для конкретной задачи анализа, например имеющие определенный ID или содержащие данные необходимы для фиксации. Например, в автомобиле необходимо анализировать только сообщения передаваемые датчиком температуры масла двигателя и когда температура превысила определенный установленный порог. Или, например, в координатном фрезерном станке необходимо фиксировать только сообщения, передаваемые определенным датчиком положения. Так на рисунке 5 приведен пример выделения из потока CAN сообщений только с x7 cf.

При последовательной синхронизации, поскольку запуск развертки «приостанавливается», существует опасность потери информации о времени между сообщениями CAN, особенно если это время очень большое. Но схема синхронизации осциллографов LeCroy построена по такому принципу, что при последовательной развертке, время между сегментами фиксируется в памяти осциллографа и что в последствии позволяет рассчитать частоту следования сообщений. Так на рисунке 6 отображено окно времени между запусками развертки для сообщений, зафиксированных на рисунке 6. Из рисунка 7 видно, что сообщения с следуют не равномерно и время между первыми 10 сообщениями составляет от 482 мс до 9,98 с.

Обнаружение и анализ ошибок

Программное обеспечение CAN- bus осциллографа LeCroy позволяет не только обнаруживать ошибки, как было показано на рисунке 3 и 4, но анализировать типы обнаруженных ошибок. Так представляется возможным определять следующие типа ошибок:

Кадр, содержащий ошибку выделяется красным цветом, а тип обнаруженной ошибки индицируется в верхней части кадра. Так на рисунке 8 приведен пример ошибки контрольной суммы.

Измерения на шине CAN

Очевидно, что без функций измерения различных параметров сигналов передаваемых по шине CAN, процесс анализа шины CAN был бы не полным. Помимо измерения традиционных параметров сигнала, присущих большинству цифровых осциллографов, таких как частота, период, длительность, время нарастания или спада, время между фронтами двух независимых сигналов, пиковое значение сигнала, минимальное или максимальное сигнала и многие другие. Осциллографы LeCroy имеют специфические функции измерения временных параметров, используемые только в режиме анализа шины CAN. Это следующие режимы измерения:

Так на рисунке 9 приведен пример сигнала CAN и одновременного измерения (слева направо):

Так же при анализе сообщений CAN доступны вертикальные и горизонтальные курсорные измерения в режиме абсолютных или дельта измерений.

Автор: Дедюхин А.А.
Дата публикации: 01.09.2005

У нас представлены товары лучших производителей

ПРИСТ предлагает оптимальные решения измерительных задач.

У нас вы можете купить осциллограф, источник питания, генератор сигналов, анализатор спектра, калибратор, мультиметр, токовые клещи, поверить средства измерения или откалибровать их. Также мы поставляем паяльно-ремонтное оборудование, антистатический инструмент, промышленную мебель. Мы имеем прямые контракты с крупнейшими мировыми производителями измерительного оборудования, благодаря этому можем подобрать то оборудование, которое решит Ваши задачи. Имея большой опыт, мы можем рекомендовать продукцию следующих торговых марок:

Источник

Еще раз о диагностике CAN-шины

pakh В предыдущей статье мы поговорили о проблемах в шине передачи данных CAN, возникших в результате износа аккумуляторной батареи и просадки питающего напряжения при запуске ниже порога работоспособности шины. Сегодня продолжим разговор о CAN-шине, но немного в другом ключе: прежде всего вспомним принцип ее работы, а затем рассмотрим один из случаев топологии шины и разберем осциллограмму дефекта.

Конструктивно шина представляет собой неэкранированную витую пару. Провода шины называются CAN High и CAN Low.

Шина может находиться в двух состояниях:

Рассмотрим форму сигнала шины, чтобы обосновать ее помехоустойчивость:

Ну что ж, мы немного освежили в памяти теорию шины, теперь самое время перейти к практике.

Итак, первое, что нужно увидеть, это то, что вся сеть разделена на три большие ветви, обведенные пунктиром:

Давайте обмерим ее с помощью линеек.

Для наглядности масштаб осциллограмм на обеих иллюстрациях один и тот же.

Обратите внимание на то, что связь в цепи CAN 2 есть со всеми блоками, кроме блока ABS, ведь он отключен.

Источник

Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт, Вы даете свое согласие на работу с этими файлами.

Adblock
detector

Источник

Анализ и измерения в шине CAN с использованием цифровых осциллографов LeCroy

А.А. Дедюхин

Подключение входа осциллографа к источнику сигнала CAN может осуществляться несколькими способами:

Подключение одного канала осциллографа к выводам CAN- L (низкий) или CAN- H (высокий).
Это самый простой способ подключения, но он полностью исключает подавление синфазных сигналов на шине CAN;
Подключение двух каналов осциллографа, один к выводам CAN- L (низкий) второй CAN- H (высокий).
Этот способ подключения обеспечивает подавление синфазных сигналов, но задействует два аналоговых входа осциллографа;
Подключение одного канала осциллографа к выводам CAN- L (низкий) и CAN- H (высокий) с помощью дифференциального пробника.
Это самый корректный способ подключения, он прекрасно обеспечивает подавление синфазных помех, задействует один аналоговый вход осциллографа и позволяет получить максимальную длину внутренней памяти;

Пример отображения сигнала CAN -Н в осциллографическом режиме или его физическое отображение приведен на рисунке 1.

Рисунок 1
(здесь и далее щелчок по изображению – увеличение)

Очевидно, что такого отображения сигнала недостаточно, для оперативного анализа передаваемого сообщения – выделения адреса, данных, бита подтверждения и т.д. .Хотя, набравшись терпения и достаточным запасом времени это возможно сделать в ручную. Но если стоит задача анализа массива сообщений только с определенным ID или содержащих определенную информацию – то этот «дедовский» способ не подойдет.

При анализе протокола CAN необходимо решить две задачи:

Обеспечить CAN синхронизацию;
Обеспечить декодирование сигнала CAN для последующего анализа.

ID (адрес) сообщения;
DLC (число кодовых сообщений);
Значения данных в кодовом сообщении в формате шестнадцатеричного кода;
CLC (контрольную сумму ).

Рисунок 2

Синхронизация CAN

Рисунок 3

Так на рисунке 4 приведен пример отображения обнаруженной ошибки формы.

Рисунок 4

Синхронизация CAN может так же осуществляться по различным условиям, это:

по заданному номеру ID (равен; не равен; больше; больше или равно; меньше; меньше или равно; в диапазоне; вне диапазона);
по значению данных содержащихся как в целом сообщении, так и его отдельной части (равен; не равен; больше; больше или равно; меньше; меньше или равно; в диапазоне; вне диапазона);

Очевидно, что если сообщения CAN с определенным адресом будут передаваться в шину очень редко, достаточно высока вероятность потерять предыдущие CAN сообщения, из-за того, что линия развертки осциллографа находится в автоколебательном режиме и при каждом новом проходе развертки, предыдущая осциллограмма стирается с экрана. Для предотвращения этого явления осциллографы LeCroy имеют режим последовательной развертки, при котором после записи первого сигнала, развертка останавливается и ожидает второго запуска, после второго запуска останавливается и ждет третьего и т.д. В этом режиме осциллограф LeCroy Wave Runner может зафиксировать до 1000 отдельных сигналов, причем время между сигналами не имеет значения (хоть 1 час! Или больше), а при использовании запуска по определенному ID – это 1000 последовательных CAN сообщений с одним заданным адресом. Автоматический анализ декодированных данных, содержащихся в этих CAN сообщениях, например построение графика, даст полную информационную картинную о температуре масла двигателя, регистрируемой датчиком, выбранным нами в качестве примера. Так на рисунке 5, приведен пример последовательной синхронизации 20 сообщений с адресом ID=0 x7с3 и их последующего декодирования, на рисунке 6 отображено декодирование 13-го сообщения.

Рисунок 5

При последовательной синхронизации, поскольку запуск развертки «приостанавливается», существует опасность потери информации о времени между сообщениями CAN, особенно если это время очень большое. Но схема синхронизации осциллографов LeCroy построена по такому принципу, что при последовательной развертке, время между сегментами фиксируется в памяти осциллографа и что в последствии позволяет рассчитать частоту следования сообщений. Так на рисунке 6 отображено окно времени между запусками развертки для сообщений, зафиксированных на рисунке 6. Из рисунка 7 видно, что сообщения с ID=7с3, следуют не равномерно и время между первыми 10 сообщениями составляет от 482 мс до 9,98 с.

Рисунок 6

Рисунок 7

Обнаружение и анализ ошибок

Ошибка формата (form error);
Ошибка битстаффинга (stuff error)
Ошибка контрольной суммы (CRC error)
Ошибка на уровне бита(bit error)

Рисунок 8

Измерения на шине CAN

Измерение временного интервала между аналоговым сигналом (сигналом возмущения) и цифровым сообщением CAN (реакцией системы).
Измерение времени между двумя заданными сообщениями CAN. В этом режиме задаются ID начального сообщения, данные начального сообщения (при необходимости, а так же условия совпадения для данных), ID конечного сообщения, данные конечного сообщения (при необходимости, а так же условия совпадения для данных). При обнаружении осциллографом двух сообщений соответствующих заданным условиям, происходит измерение временного интервала между ними. Здесь так же большое значение имеет длинна внутренней памяти. Поскольку измерение одиночного временного интервала производится в пределах одного экрана, то для сбора максимального числа сообщений CAN, содержащих, в том числе, сообщения, удовлетворяющие заданным условиям, необходима как можно более длинная память.
Преобразование данных содержащихся в сообщении CAN в числовое значение с использованием ранжирования и единиц измерения.
Измерение длительности сообщения передаваемого по шине CAN с заданным ID и условиями совпадения для данных.
Расчет нагрузки сообщений CAN в %. Определяется как отношение длительности всех сообщений CAN, с заданным ID и условиями совпадения для данных к времени сбора информации.

Так на рисунке 9 приведен пример сигнала CAN и одновременного измерения (слева направо):

длительности между сообщениями с ID=0 x7 c2 и с ID= 0 x7 b2;
длительности сообщения с ID=0 x7 c2;
преобразование данных сообщения с ID=0 x7 c2 в значение скорости;
расчет загрузки сообщения с ID=0 x7 c2

Рисунок 8

Автор:
Дедюхин А.А.

Дата публикации:
01.09.2005

У нас представлены товары лучших производителей

ПРИСТ предлагает оптимальные решения измерительных задач.

В каталоге: 170

В каталоге: 575

Источник

Рецессивные и доминантные биты

Пример шины CAN

Топология CAN шины

Признаки шины M-CAN и T—CAN

Достаточно просто найти CAN на разъеме системы ABS/ASR

Распиновка OBD

Сводная таблица распиновки OBDII для разных марок автомобилей

Внимание! Неосторожное обращение с включенной
CAN-шиной может привести к фиксации в ней ошибок!

Проверка импеданса
Проверка импеданса (полного сопротивления)

Проверка импеданса

Проверка работоспособности CAN-шины
Находится ли CAN-шина в рабочем состоянии?

Определение CAN-H и CAN-L
Какой из проводов является CAN-H, а какой CAN-L?

Проверка осцилографом

Цвет оболочки и цветовая маркировка проводов

Цвет оболочки и маркировка проводов

Безконтактный способ (CANCrocodile):

Can- Крокодил

Бесконтактныe считыватели Crocodile
CAN Crocodile – устройство для бесконтактного считывания данных с CAN-шины автомобиля. CAN Crocodile применяется для подключения к шине CAN систем GPS/ГЛОНАСС мониторинга, которые получают информацию о режимах работы двигателя, состоянии датчиков, уровне топлива, наличии неисправностей и т.д. CAN Crocodile не нарушает изоляцию проводов CAN и “слушает” обмен по шине с помощью специального беспроводного приемника. Применение CAN Crocodile абсолютно безопасно для автомобиля (!), незаметно для работы бортового компьютера, диагностического сканера и других электронных систем. Особенно актуально применение CAN Crocodile для гарантийных автомобилей, в которых подключение каких-либо электронных устройств к шине CAN часто служит поводом для снятия с гарантии.

Схема подключения Сан-Крокодила в GPS-треккере

Программное обеспечение CAN
Семейство протоколов CAN
Устройства с CAN интерфейсом

В статье использованы материалы:
techclub.by/?p=146
can.marathon.ru/

Источник

Содержание

Диагностика CAN шины
Написать комментарий
Еще раз о диагностике CAN-шины
О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина
Особенности работы сети
Принцип работы и диагностика CAN-шины в автомобиле
Суть CAN-шины
Неисправности
Видео

Диагностика CAN шины

Поскольку все современные автомобили имеют несколько конфигураций шин данных, диагносты и автоэлектрики сталкиваются все чаще с неисправностями, связанными именно с передачей данных. Как правило, симптомом может быть отсутствие коммуникации с каким-то блоком, повторяющиеся «U» коды в нескольких блоках, относящихся к одной шине. Это может сопровождаться многочисленными активными лампами неисправностей на панели приборов.

Сегодня мы будем обсуждать неисправности шины CAN. Существует несколько способов определения ее целостности и нормальной коммуникации. Удобнее всего это делать осциллографом. Но не все осциллографы настолько быстры, чтобы читать пакеты в шинах данных. Некоторые сканеры также имеют встроенную функцию проверки целостности CAN шины, например, G-scan 3:

В этой статье мы расскажем о быстром способе диагностики CAN шины с помощью мультиметра через диагностический разъём. Он занимает немного времени и в любом автосервисе всегда есть мультиметр. Итак, пошаговая инструкция:

ШАГ 1: «Проверка Низкоскоростной CAN Шины на замыкание»:

Отключаем сканер от розетки. Переводим ключ зажигания в положение 2 (ВКЛ). С помощью мультиметра измеряем напряжение (ПИН 14 на розетке и ЗЕМЛЯ). Есть ли у нас напряжение 10,0 вольт?

ШАГ 2: «Проверка Низкоскоростной CAN Шины на замыкание на землю»:

Находим ПИН 6 на розетке и второй шуп осциллографа подключаем к плюсовой клемме АКБ. Есть ли у нас 0 вольт? Если мы находим тут 0 вольт, то начинаем отключать модули по одному, пока не появится напряжение. Если оно так и не появилось, то проблема в проводке CAN шины и необходимо определить место предполагаемого замыкания и поменять витую пару.

ШАГ 3: «Проверка терминирующих сопротивлений»:

Если измеренное сопротивление выше 67 Ом, то у нас высокий сигнал цепи CAN HIGH или LOW, её разрыв или один из терминирующих резисторов внутри ЭБУ поврежден. Если у нас низкое сопротивление цепи (ниже 53,5 Ом), то перейдите к следующему шагу.

Если измеренное сопротивление ниже 53,5 Ом, то у нас замыкание цепи между CAN HIGH и LOW. Необходимо разбить шину на участки и продиагностировать их отдельно на наличие замыкания. Если после отключения одного из модулей сопротивление становится нормлаьным, значит замыкание внутри блока управления и его необходимо менять.

Другими продвинутыми методами диагностики всех видов шин данных Вы сможете овладеть на наших занятиях!

Школа Автодиагностики ИНЖЕКТОРКАР

Написать комментарий

Ваш комментарий: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо Хорошо

Введите код, указанный на картинке:

Источник

Еще раз о диагностике CAN-шины

Конструктивно шина представляет собой неэкранированную витую пару. Провода шины называются CAN High и CAN Low.

Шина может находиться в двух состояниях:

Рассмотрим форму сигнала шины, чтобы обосновать ее помехоустойчивость:

Ну что ж, мы немного освежили в памяти теорию шины, теперь самое время перейти к практике.

Итак, первое, что нужно увидеть, это то, что вся сеть разделена на три большие ветви, обведенные пунктиром:

Давайте обмерим ее с помощью линеек.

Для наглядности масштаб осциллограмм на обеих иллюстрациях один и тот же.

Обратите внимание на то, что связь в цепи CAN 2 есть со всеми блоками, кроме блока ABS, ведь он отключен.

Источник

Бортовые системы электроники в современных легковых и грузовых автомобилях обладают огромным количеством дополнительных устройств и исполнительных механизмов. Для того, чтобы обмен информацией между всеми устройствами был максимально эффективен, в автомобиле должна быть надежная коммуникационная сеть. В начале 80-ых годов 20 века компания Bosch и разработчик Intel предложили новый сетевой интерфейс – Controller Area Network, который в народе называется Can-шина.

О принципе работы сетевого интерфейса CAN-шина

Кан-шина в автомобиле предназначена для обеспечения подключения любых электронных устройств, которые способны передавать и получать определенную информацию. Таким образом, данные о техническом состоянии систем и управляющие сигналы проходят по витой паре в цифровом формате. Такая схема позволила снизить негативное влияние внешних электромагнитных полей и существенно увеличить скорость передачи данных по протоколу (правила, по которым блоки управления различными системами способны обмениваться информацией).

Кроме того, диагностика ЭБУ различных систем автомобиля своими руками стала проще. За счет применения подобной системы в составе бортовой сети автомобиля высвободилось определенное количество проводников, которые способны обеспечивать связь по различным протоколам, например, между блоком управления двигателем и диагностическим оборудованием, системой сигнализации. Именно наличие Кан-шины в автомобиле позволяет владельцу своими руками выявлять неисправности контроллеров и ошибки с помощью специального диагностического оборудования.

CAN-шина – это специальная сеть, с помощью которой осуществляется передача и обмен данными между различными узлами управления. Каждый из узлов состоит из микропроцессора (CPU) и CAN-контроллера, с помощью которого реализуется исполняемый протокол и обеспечивается взаимодействие с сетью автомобиля. Шина Кан имеет минимум две пары проводов – CAN_L и CAN_H, по которым и передаются сигналы посредством трансиверов – приемо-передатчиков, способных усиливать сигнал от управляющих устройств сети. Кроме того, трансиверы выполняют и такие функции как:

На сегодняшний день признаны два вида трансиверов – High Speed и Fault Tolerant. Первый тип наиболее распространен и соответствует стандарту (ISO 11898-2), он позволяет передавать данные со скоростью до 1МБ в секунду. Второй тип приемопередатчиков позволяет создать энергосберегающую сеть, со скоростью передачи до 120 Кб/сек, при этом подобные передатчики не имеют чувствительности к каким-либо повреждениям на самой шине.

Особенности работы сети

Следует понимать, что данные по CAN-сети передаются в виде кадров. Наиболее важные из них – это поле идентификатора (Identifire) и система данных (Data). Наиболее часто используемый тип сообщения по Кан-шине – Data Frame. Данный тип передачи данных состоит из так называемого арбитражного поля и определяет приоритетную передачу данных в том случае, если сразу несколько узлов системы передают данные на CAN-шину.

Каждое из подключенных к шине устройств управления имеет свое входное сопротивление, а общая нагрузка рассчитывается из суммы всех подключенных к шине исполняемых блоков. В среднем, входное сопротивление систем управления двигателем, которые подключаются на CAN-шину, составляет 68-70 Ом, а сопротивление информационно-командной системы может составлять до 3-4 ОМ.

Системы управления CAN имеют не только различное нагрузочное сопротивление, но и разную скорость передачи сообщений. Этот факт усложняет обработку однотипных сообщений внутри бортовой сети. Для упрощения диагностики на современных автомобилях используется межсетевой интерфейс (преобразователь сопротивления), который либо выполнен в качестве отдельного управляющего блока, либо встроен в ЭБУ двигателя автомобиля.

Подобный преобразователь также предназначен для ввода или вывода определенной диагностической информации по проводу «К»-линия, который подключается во время диагностики или изменения параметров работы сети либо в диагностический разъем либо непосредственно к преобразователю.

Важно отметить, что определенных стандартов для разъемов сети Can на сегодняшний день не существует. Поэтому каждый из протоколов определяет свой тип разъемов на CAN-шине, в зависимости от нагрузки и других параметров.

Таким образом, при проведении диагностических работ своими руками используется унифицированный разъем типа OBD1 или OBD2, который можно встретить на большинстве современных иномарок и отечественных автомобилей. Однако, некоторые модели автомобилей, например Volkswagen Golf 5V, Audi S4, не имеют межсетевого интерфейса. Кроме того, схема блоков управления и CAN-шины индивидуальна для каждой марки и модели авто. Для того, чтобы провести диагностику CAN-системы своими руками, используется специальная аппаратура, которая состоит из осциллографа, анализатора CAN и цифрового мультиметра.

Работы по выявлению неисправностей начинаются со снятия напряжения сети (снятие минусовой клеммы АКБ). Далее определяется изменение сопротивления между проводами шины. Самыми распространенными видами неисправности Кан-шины в автомобиле является замыкание или обрыв линии, выход из строя резисторов нагрузки и снижение уровня передачи сообщений между элементами сети. В некоторых случаях без применения анализатора Can выявить неисправность не получается.

Основные режимы работы CAN-шины: активный (зажигание включено); спящий (при выключенном зажигании); пробуждение и засыпание (при включении и выключении зажигания). Во время спящего режима ток потребления шины минимальный. Однако при этом по шине (с меньшей частотой) передаются сигналы о состоянии открытия дверей и окон, других систем, связанных с охранными функциями автомобиля.

В большинстве современных диагностических устройств предусмотрен режим диагностирования ошибок по CAN-шине. Технически это организовано непосредственным подключением проводников к диагностическому разъему.

Преимущества и недостатки применения КАН-шины в автомобиле Начать следует с того, что, если бы в 80-х годах прошлого века не был предложен стандарт CAN, его место обязательно занял другой вид взаимодействия систем автомобиля. Можно, конечно, разместить все блоки управления системами автомобиля в едином суперблоке, в котором программно обеспечить взаимодействие разных систем. Такие попытки были у французских производителей. Однако, с увеличением функциональности и производительности значительно увеличивается вероятность отказов. Сбои, например, дворников, могут привести к отказу запуска двигателя. Основные преимущества применения CAN-шины: возможность проведения оперативного контроля и диагностики всех систем автомобиля; объединение потоков информации в едином помехозащищенном канале; универсальность, способствующая унификации процессов диагностирования; возможность подключения охранных систем по CAN-шине (нет необходимости тянуть проводку к каждому элементу контроля). Недостатки CAN-шины: невысокая надежность; повреждение одного из блоков управления может привести к полной неработоспособности CAN-соединения. Устранение неисправностей На приборной панели автомобиля отсутствует индикаторная лампа неисправности CAN. Судить о том, что работоспособность CAN-шины нарушается, можно по косвенным показателям: на приборной панели одновременно загорелись несколько индикаторных ламп неисправностей; пропали показатели температуры охлаждающей жидкости, уровни топлива; загорелся «CHECK ENGINE». Прежде всего, следует выполнить диагностику. Если она покажет на неисправность CAN-шины, следует приступить к устранению проблемы. Последовательность работ: Найти проводники витой пары шины. Часто они имеют черный (высокий уровень) и оранжево-коричневый (низкий) цвета. Проверить при включенном зажигании с помощью мультиметра напряжения на проводниках. Уровни не должны быть равны 0 или более 11 Вольт (обычно около 4,5 Вольта). Выключить зажигание, снять клемму аккумуляторной батареи. Измерить сопротивление между проводниками. Если оно будет стремиться к нулю, значит, в шине присутствует короткое замыкание, если к бесконечности – обрыв. Приступить к поиску обрыва или короткого замыкания. Если есть подозрение на то, что замыкание шины происходит по причине отказа какого-либо блока управления, можно последовательно отключать блоки управления и контролировать сопротивление и работоспособность шины. Неисправность CAN-шины относится к сложным неисправностям электрооборудования автомобиля. Если у автовладельца нет необходимых навыков ремонта электрики, то лучше воспользоваться услугами специалиста.

CAN-шина – это электронное устройство, встроенное в электронную систему автомобиля для контроля технических характеристики и ездовых показателей. Она является обязательным элементом для оснащения автомобиля противоугонной системой, но это лишь малая часть её возможностей.

Источник: lubimauto.ru, voditeliauto.ru.

Источник

Принцип работы и диагностика CAN-шины в автомобиле

Появление цифровых шин в автомобилях произошло позднее, чем в них начали широко внедряться электронные блоки. В то время цифровой «выход» им был нужен только для «общения» с диагностическим оборудованием – для этого хватало низкоскоростных последовательных интерфейсов наподобие ISO 9141-2 (K-Line). Однако кажущееся усложнение бортовой электроники с переходом на CAN-архитектуру стало ее упрощением.

Действительно, зачем иметь отдельный датчик скорости, если блок АБС уже имеет информацию о скорости вращения каждого колеса? Достаточно передавать эту информацию на приборную панель и в блок управления двигателем. Для систем безопасности это ещё важнее: так, контроллер подушек безопасности уже становится способен самостоятельно заглушить мотор при столкновении, послав соответствующую команду на ЭБУ двигателя, и обесточить максимум бортовых цепей, передав команду на блок управления питанием. Раньше же приходилось для безопасности применять не надежные меры вроде инерционных выключателей и пиропатронов на клемме аккумулятора (владельцы BMW с его «глюками» уже хорошо знакомы).

Однако на старых принципах реализовать полноценное «общение» блоков управления было невозможно. На порядок выросли объем данных и их важность, то есть потребовалась шина, которая не только способна работать с высокой скоростью и защищена от помех, но и обеспечивает минимальные задержки при передаче. Для движущейся на высокой скорости машины даже миллисекунды уже могут играть критичную роль. Решение, удовлетворяющее таким запросам, уже существовало в промышленности – речь идет о CAN BUS (Controller Area Network).

Суть CAN-шины

Цифровая CAN-шина – это не конкретный физический протокол. Принцип работы CAN-шины, разработанный Bosch еще в восьмидесятых годах, позволяет реализовать ее с любым типом передачи – хоть по проводам, хоть по оптоволокну, хоть по радиоканалу. КАН-шина работает с аппаратной поддержкой приоритетов блоков и возможностью «более важному» перебивать передачу «менее важного».

Для этого введено понятие доминантного и рецессивного битов: упрощенно говоря, протокол CAN позволит любому блоку в нужный момент выйти на связь, остановив передачу данных от менее важных систем простой передачей доминантного бита во время наличия на шине рецессивного. Это происходит чисто физически – например, если «плюс» на проводе означает «единицу» (доминантный бит), а отсутствие сигнала – «ноль» (рецессивный бит), то передача «единицы» однозначно подавит «ноль».

Представьте себе класс в начале урока. Ученики (контроллеры низкого приоритета) спокойно переговариваются между собой. Но, стоит учителю (контроллеру высокого приоритета) громко дать команду «Тишина в классе!», перекрывая шум в классе (доминантный бит подавил рецессивный), как передача данных между контроллерами-учениками прекращается. В отличие от школьного класса, в CAN-шине это правило работает на постоянной основе.

Для чего это нужно? Чтобы важные данные были переданы с минимумом задержек даже ценой того, что маловажные данные не будут переданы на шину (это отличает CAN шину от знакомого всем по компьютерам Ethernet). В случае аварии возможность ЭБУ впрыска получить информацию об этом от контроллера SRS несоизмеримо важнее, чем приборной панели получить очередной пакет данных о скорости движения.

В современных автомобилях уже стало нормой физическое разграничение низкого и высокого приоритетов. В них используются две и даже более физические шины низкой и высокой скорости – обычно это «моторная» CAN-шина и «кузовная», потоки данных между ними не пересекаются. К всем сразу подключен только контроллер CAN-шины, который дает возможность диагностическому сканеру «общаться» со всеми блоками через один разъем.

Например, техническая документация Volkswagen определяет три типа применяемых CAN-шин:

Интересный факт: на Renault Logan второго поколения и его «соплатформенниках» также физически две шины, но вторая соединяет исключительно мультимедийную систему с CAN-контроллером, на второй одновременно присутствуют и ЭБУ двигателя, и контроллер ABS, и подушки безопасности, и ЦЭКБС.

Физически же автомобили с CAN-шиной используют ее в виде витой дифференциальной пары: в ней оба провода служат для передачи единственного сигнала, который определяется как разница напряжений на обоих проводах. Это нужно для простой и надежной помехозащиты. Неэкранированный провод работает, как антенна, то есть источник радиопомех способен навести в нем электродвижущую силу, достаточную для того, чтобы помеха воспринялась контроллерами как реально переданный бит информации.

Но в витой паре на обоих проводах значение ЭДС помехи будет одинаковым, так что разница напряжений останется неизменной. Поэтому, чтобы найти CAN-шину в автомобиле, ищите витую пару проводов – главное не перепутать ее с проводкой датчиков ABS, которые так же для защиты от помех прокладываются внутри машины витой парой.

Диагностический разъем CAN-шины не стали придумывать заново: провода вывели на свободные пины уже стандартизированной в OBD-II колодки, в ней CAN-шина находится на контактах 6 (CAN-H) и 14 (CAN-L).

Поскольку CAN-шин на автомобиле может быть несколько, часто практикуется использование на каждой разных физических уровней сигналов. Вновь для примера обратимся к документации Volkswagen. Так выглядит передача данных в моторной шине:

Когда на шине не передаются данные или передается рецессивный бит, на обоих проводах витой пары вольтметр покажет по 2,5 В относительно «массы» (разница сигналов равна нулю). В момент передачи доминантного бита на проводе CAN-High напряжение поднимается до 3,5 В, в то время как на CAN-Low опускается до полутора. Разница в 2 вольта и означает «единицу».

На шине «Комфорт» все выглядит иначе:

Здесь «ноль» — это, наоборот, 5 вольт разницы, причем напряжение на проводе Low выше, чем на проводе High. «Единица» же – это изменение разности напряжений до 2,2 В.

Проверка CAN-шины на физическом уровне ведется с помощью осциллографа, позволяющего увидеть реальное прохождение сигналов по витой паре: обычным тестером, естественно, «разглядеть» чередование импульсов такой длины невозможно.

«Расшифровка» CAN-шины автомобиля также ведется специализированным прибором – анализатором. Он позволяет выводить пакеты данных с шины в том виде, как они передаются.

Сами понимаете, что диагностика шины CAN на «любительском» уровне без соответствующего оборудования и знаний не имеет смысла, да и банально невозможна. Максимум, что можно сделать «подручными» средствами, чтобы проверить кан-шину – это измерить напряжения и сопротивление на проводах, сравнив их с эталонными для конкретного автомобиля и конкретной шины. Это важно – выше мы специально привели пример того, что даже на одном автомобиле между шинами может быть серьезная разница.

Неисправности

Хотя интерфейс CAN и хорошо защищен от помех, электрические неисправности стали для него серьезной проблемой. Объединение блоков в единую сеть сделало ее уязвимой. КАН-интерфейс на автомобилях стал настоящим кошмаром малоквалифицированных автоэлектриков уже по одной своей особенности: сильные скачки напряжения (например, зимний запуск на сильно разряженном аккумуляторе) способны не только «повесить» ошибку CAN-шины, обнаруживаемую при диагностике, но и заполнить память контроллеров спорадическими ошибками, случайного характера.

В результате на приборной панели загорается целая «гирлянда» индикаторов. И, пока новичок в шоке будет чесать голову: «да что же это такое?», грамотный диагност первым делом поставит нормальный аккумулятор.

Чисто электрические проблемы – это обрывы проводов шины, их замыкания на «массу» или «плюс». Принцип дифференциальной передачи при обрыве любого из проводов или «неправильном» сигнале на нем становится нереализуем. Страшнее всего замыкание провода, поскольку оно «парализует» всю шину.

Представьте себе простую моторную шину в виде провода, на котором «сидят в ряд» несколько блоков – контроллер двигателя, контроллер АБС, приборная панель и диагностический разъем. Обрыв у разъема автомобилю не страшен – все блоки продолжат передавать информацию друг другу в штатном режиме, невозможной станет только диагностика. Если оборвать провод между контроллером АБС и панелью, мы сможем увидеть сканером на шине только ее, ни скорость, ни обороты двигателя она показывать не будет.

А вот при обрыве между ЭБУ двигателя и АБС машина, скорее всего, уже не заведется: блок, не «видя» нужный ему контроллер (информация о скорости учитывается при расчете времени впрыска и угла опережения зажигания), уйдет в аварийный режим.

Если не резать провода, а просто постоянно подать на один из них «плюс» или «массу», автомобиль «уйдет в нокаут», поскольку ни один из блоков не сможет передавать данные другому. Поэтому золотое правило автоэлектрика в переводе на русский цензурный звучит как «не лезь кривыми руками в шину», а ряд автопроизводителей запрещает подключать к CAN-шине несертифицированные дополнительные устройства стороннего производства (например, сигнализации).

Благо подключение CAN-шины сигнализации не разъем в разъем, а врезаясь непосредственно в шину автомобиля, дают «криворукому» установщику возможность перепутать провода местами. Автомобиль после этого не то что откажется заводиться – при наличии контроллера управления бортовыми цепями, распределяющего питание, даже зажигание не факт что включится.

Источник