CAN BUS ELEXBO. Inhalt. Was ist ein CAN-BUS? ELEXBO Elektro-Experimentier-Box. Can-Bus-Schulungslehrgang. Sie können

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1 Inhalt Sie können Elektro-Experimentier-Box CAN BUS 1 das Prinzip der Fahrzeug-Bussysteme anhand eines Schemas erklären Signalspiegelung eines Zweileiter-CAN Bus beschreiben Den USB-Serial-Bus mit dem Oszilloskop diagnostizieren Was ist ein CAN-BUS? Wenn Steuergeräte Informationen austauschen und einander Befehle geben sollen, braucht es dazu viele Kabel. Jedes Kabel hat nur einen Auftrag! Bei mehreren Steuergeräten wird der Aufwand entsprechend grösser. Mit dem CAN-Bus können alle Informationen und Befehle über nur 2 Leitungen durchgeführt werden. Und es können beliebig viele Steuergeräte zusammengeschaltet werden.

2 Elektro-Experimentier-Box 2 Grundprinzip des CAN (Controller Area Network) Alle Steuergeräte sind mit 2 verdrillten Leitungen miteinander verbunden (Serielle Datenübertragung) Sie können miteinander kommunizieren. (Bidirektional = senden und empfangen) Jedes Steuergerät ist gleichberechtigt. Für eine sichere Datenübertragung müssen die Datenbus-Leitungen beidseitig mit 2 Abschlusswiderständen (120 Ohm) abgeschlossen sein. Jede Information wird verschlüsselt. (Datenprotokoll) Aufbau des CAN Bus

3 Komponenten Elektro-Experimentier-Box 3 In jedem Steuergerät hat es einen separaten kleinen Computer, der die Kommunikation zwischen Steuergerät und CAN-Bus herstellt. Er heisst Controller Der Controller stellt die Verbindung zum Transceiver her Transmitter = sendet Receiver = empfängt Mit 2 verdrillten Leitungen, auch (Twisted- Pair) genannt, werden alle Steuergeräte miteinander verbunden. CAN-High-Leitung CAN-Low-Leitung

4 Elektro-Experimentier-Box 4 Warum sind die CAN Leitungen verdrillt? Die Verdrillung verhindert Störungen durch Magnetismus Um die Kommunikation sicher zu machen werden auf den beiden Leitungen die Signale spannungsumgekehrt gesendet. Das Oszilloskop-Bild zeigt die Signalübertragung. Wenn CAN-High 3.5V ist, dann ist CAN Low 1.5 V Die mittlere Spannung ist 2.5V Somit ergibt die Summe immer 0 Volt. Bei Ungleichheit wird erneut gesendet bis es stimmt. Bei längerer Ungleichheit wird ein Fehlercode gesetzt.

5 Elektro-Experimentier-Box 5 Datenübertragung auf dem CAN-Bus Dies ist ein Datenpaket So viel Zeit benötigt ein Datenpaket für die Uebertragung Ein Datenpaket ist wie folgt aufgebaut: Der Aufbau des Datenpaketes ist genormt. Es folgt einem strengen Protokoll, welches auch die zeitlichen Aspekte berücksichtigt. Im Fahrzeug sind die OBD-Codes (OBD-Protokoll) weltweit frei erhältlich (Bsp J1939). Das Datenfeld überträgt dann die effektive Botschaft (Information oder Befehl).

6 Elektro-Experimentier-Box 6 Can-Bus USB-Serial-Bus Ein weitverbreiteter CAN-Bus ist der USB-Bus, mit dem Computer miteinander kommunizieren. Dieses Signal kann mit dem Oszilloskop dargestellt werden. Hierzu ist eine Messplatte mit Labormessbuchsen (2mm) nötig. Die Signal-Kabel können nun ans Oszilloskop angeschlossen werden. 1.Kabel rot von Messplatte D- zu Signal Kanal 2 am Oszilloskop 2.Kabel rot von Messplatte D+ zu Signal Kanal 1 am Oszilloskop 2.Kabel schwarz von Messplatte Minus zu Minus am Oszilloskop

7 Elektro-Experimentier-Box 7 Oszilloskop-Bild Schalten Sie wenn nötig den Computer ein. Nun sollte ein Oszilloskop-Bild mit dünnen Nadeln sichtbar sein (Wenn vorhanden, Autoset-Knopf drücken, das Oszilloskop stellt selbständig ein gutes Bild ein). Eine Nadel entspricht einem Datenpaket. (Der zeitliche Nadelabstand ist die Sendefrequenz: Das Oszilloskop kann nicht alle Nadeln darstellen da es schlicht zu langsam ist). Drehen Sie nun am Drehknopf horizontal oder Zeitablenkungsdrehknopf bis ein Signal wie auf der Foto sichtbar ist. Nun ist das gelbe D+ (Can-High) Signal sichtbar Hier das blaue D- (Can-Low) Signal Bewegen Sie nun die Mouse und es erscheint dieses Bild Sobald die Maus bewegt wird, wird das Datenpaket mit den Positionsdaten der Maus ergänzt. Dies ist je nach CAN-Bus-System variabel! Zusammenfassung. In jedem Stuergerät hat es CAN-ICs. Die Information steckt im Datenpaket, welches aus vielen Nullen (Low) und Einsen (High) besteht. Zwei Signale machen die Uebertragung sicherer (redundant). Fällt ein Signal aus, funktioniert die Informationsübertragung nicht mehr!!

8 Elektro-Experimentier-Box 8 Prüfung des Datenbusses in der Praxis Am Datenbus ist es sinnlos, die Information aus den Datenpaketen lesen zu wollen oder können. Viel wichtiger ist die Diagnose der Spannungspegel und der Abschlusswiderstände. Da es sehr unterschiedliche CAN-Busse (A, B,C, Flexray etc.) gibt, sind die Spannungswerte aus den technischen Daten zu ermitteln. Die Abschlusswiderstände können wie folgt geprüft werden: CAN-Bus Prüfung mit dem Multimeter Widerstandsprüfungen Messung am CAN-Bus mit Abschluss-Widerständen zwischen CAN-H und CAN-L Wichtig: Das Netz muss zwingend im stromlosen Zustand ausgemessen werden. Klemmen Sie die Fahrzeugbatterie ab und warten Sie ca. 5 Minuten bis sich alle Kondensatoren entladen haben oder halten Sie die beiden Anschlussklemmen zusammen um den Entladungsvorgang zu beschleunigen. Klären Sie vorgängig mit dem Fahrzeughersteller ab, ob die zweite Methode erlaubt ist! Wie auf dem Ohmmeter ersichtlich wird bei komplett verbundenem Netz ungefähr 60 Ohm gemessen. Dies entspricht dem Wert, wenn zwei 120 Ohm-Widerstände parallel geschaltet sind. R= R 1 x R 2 = 120 Ohm x 120 Ohm = 60 Ohm R 1 + R Ohm Ohm Welche Schlussfolgerung können Sie machen, wenn das Ohmmeter 120 Ohm anzeigt?

9 Elektro-Experimentier-Box 9 Messung des CAN-Bus Widerstandes ohne Abschlusswiderstände Um hohe Leitungsverluste zwischen CAN-H und CAN-L zu vermeiden, sind die Eingänge der CAN- Bus Treiber hochohmig. Da nur 2 Steuergeräte mit einem Abschlusswiderstand abgeschlossen werden, nimmt man in Kauf, dass an den nicht abgeschlossenen Steuergeräten Leitungsreflexionen auftreten. Messanordnung zur Bestimmung des Widerstandes zwischen CAN-L und CAN-H aller angeschlossenen Steuergeräte ohne Abschlusswiderstände Bei abgetrennten Abschlusswiderständen (2 x 120 Ohm) werden die hochohmigen Eingangswerte gemessen. Messen Sie zunächst den Widerstand mit allen angeschlossenen Steuergeräten und trennen Sie danach ein Steuergerät nach dem anderen vom Netz ab um die Eingangswiderstände der Steuergeräte zu prüfen.

10 Signal-Diagnose in der Praxis Elektro-Experimentier-Box 10 -Fahrzeuge ab ca. Jahrgang 2001 haben eine Onboard-Steckdose zum Kommunizieren mit Steuergeräten. Einige Anschlüsse sind genormt: 4 = Fahrzeug-Masse 5 = Sensor-Masse 7 = K= direkte Verbindung zu Motorsteuergerät 16= Dauerplus (ev. Versorgung Diagnsoegerät) Nicht genormt aber meist angewendet 6 = CAN High 14= CAN Low Ueber Pin 7 kann direkt mit dem Motorsteuergerät kommuniziert werden (OBD-Gesetz). Damit können aber nur abgasrelevante Werte ermittelt werden. Viele Diagnosegeräte können über den CAN-Bus mit allen Steuergeräten kommunizieren (softwareabhängig) Prüfung mit Oszilloskop Die Signal-Information, also was berichtet das Steuergerät ist nicht nötig, da dies mit dem Diagnosegerät angesprochen werden kann. Wichtig ist einzig die Kontrolle auf die Signalqualität! Anschliessen des Oszilloskopes 1. Schwarzes Minuskabel an Pin 4 oder direkt an Fahrzeug-Masse 2. Rotes Signalkabel an Pin 6 und Pin Oszilloskop einschalten und Zündung ein 4. Am Oszilloskop den Autoset-Knopf drücken Wichtig: Nur eine Minusleitung anschliessen da die Kanäle im Oszilloskop masseseitig intern verbunden sind.

11 Elektro-Experimentier-Box 11 Am horizontalen Drehknopf die Zeit verändern bis dieses Bild entsteht: Kontrolle von: 1. Sind beide Signale vorhanden? Wenn nicht, beteiligte Steuergeräte nacheinander abhängen und kontrollieren, ob jetzt das Signal erscheint. Dann Kabel ohmisch ausmessen. 2. Signalpegel prüfen. Bei Fehlern müssen die Kabel und Stecker ohmisch geprüft werden. Sind die Spannungspegel auf Null? Stimmt die Spannungshöhe? 3. Wenn die Signale in Ordnung sind, muss mit dem Diagnosegerät softwaremässig weiter geprüft werden (Steuergeräte einzeln abfragen, welches Steuergerät funktioniert) 4. Achtung: Moderne Systeme können so nur bis zum Gateway geprüft werden da mehrere Netzwerke vorhanden sind Gateway