CAN und Linux im praktischen Einsatz. Linux Stammtisch 8. Juni 2012 Lutz Wirsig

Transkript

1 CAN und Linux im praktischen Einsatz Linux Stammtisch 8. Juni 2012 Lutz Wirsig

2 Seite 1/31 Inhalt CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

3 Seite 2/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

4 Seite 3/31 CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung einfache Verkabelung durch preiswerte verdrillte Zweidrahtleitung einfache nachträgliche Erweiterung des Netzwerkes kein Einfluß auf Netzwerk bei Ausfall eines Busteilnehmers Multi Master Netzwerksystem bidirektionale Datenrichtung Verwendung in Autombilindustrie, Luft-und Raumfahrt, Automatisierungstechnik und Medizintechnik

5 Seite 4/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

6 Seite 5/31 Einordnung in ISO 7-Schichtenmodell Application Layer 7 z.b. CANopen 3 Transport Layer 2 1 Data Link Layer Physical Layer CAN 2.0 (Bosch)

7 Seite 6/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

8 Seite 7/31 Bustopologie High Speed CAN Knoten 1 Knoten 2 Knoten N 120Ω 120Ω

9 Seite 8/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

10 Seite 9/31 Signalpegel High Speed CAN (ISO-IS 11898) 5.0 V 3.5 V U CAN_H 2.5 V 1.5 V U CAN_L 0.0 V Rezessiv (binäre 1 ) Dominant (binäre 0 )

11 Seite 10/31 Signalpegel Low Speed CAN (ISO-IS 11519) 5.0 V 3.6 V U CAN_H 2.5 V 1.4 V U CAN_L 0.0 V Rezessiv (binäre 1 ) Dominant (binäre 0 )

12 Seite 11/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

13 Seite 12/31 Stuffbits

14 Seite 12/31 Stuffbits nach 5 aufeinanderfolgenden gleichwertigen Bits wird ein anderwertiges Stuffbit eingeschoben

15 Seite 13/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

16 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3

17 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten sendet und liest Bus-Pegel ein Knoten 3

18 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Knoten sendet und liest Bus-Pegel ein Knoten liest dominaten Pegel, hat aber einen rezessiven gesendet

19 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Knoten sendet und liest Bus-Pegel ein Knoten liest dominaten Pegel, hat aber einen rezessiven gesendet

20 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Knoten sendet und liest Bus-Pegel ein Knoten liest dominaten Pegel, hat aber einen rezessiven gesendet

21 Seite 14/31 Arbitrierung - Open Kollektor Kopplung 5V R T R T R T Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Knoten sendet und liest Bus-Pegel ein Knoten liest dominaten Pegel, hat aber einen rezessiven gesendet

22 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet

23 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet

24 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet

25 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet

26 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet

27 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

28 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

29 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

30 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

31 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

32 Seite 15/31 Arbitrierung - Identifier Priorität 11 Bit Identifier Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Buspegel Knoten sendet Knoten stoppt seine Übertragung

33 Seite 16/31 Gliederung CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

34 Seite 17/31 Nachrichtenformat Standard Frame CAN 2.0A (11 Bit Identifier) Bus Leerlauf 0 Bit Start-Bit Identifier 11 Bit RTR-Bit IDE-Bit Reserve-Bit Datenlänge 4 Bit Daten Byte CRC 15 Bit CRC Delimiter ACK 2 Bit EOF 7 Bit IFS 3 Bit Bus Leerlauf 0 Bit

35 Seite 17/31 Nachrichtenformat Standard Frame CAN 2.0A (11 Bit Identifier) Bus Leerlauf 0 Bit Start-Bit Identifier 11 Bit RTR-Bit IDE-Bit Reserve-Bit Datenlänge 4 Bit Daten Byte Für Anwender wichtig! CRC 15 Bit CRC Delimiter ACK 2 Bit EOF 7 Bit IFS 3 Bit Bus Leerlauf 0 Bit

36 Seite 18/31 Nachrichtenformat Extended Frame CAN 2.0B (29 Bit Identifier) Bus Leerlauf 0 Bit Start-Bit Identifier 11 Bit SRR-Bit IDE-Bit Identifier 18 Bit RTR-Bit Reserve 2 Bit Datenlänge 4 Bit Daten Byte CRC 15 Bit Unterschiede zu Standard Frame Format CRC Delimiter ACK 2 Bit EOF 7 Bit IFS 3 Bit Bus Leerlauf 0 Bit

37 Seite 19/31 Gliederung CAN unter Linux und Praxis CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

38 Seite 20/31 CAN unter Linux und Praxis Kernelkonfiguration Linux Kernel version >= CONFIG_CAN=m CONFIG_CAN_RAW=m CONFIG_CAN_BCM=m CONFIG_CAN_DEV=m CONFIG_CAN_CALC_BITTIMING=y $ make modules Kernelmodule laden $ sudo modprobe can_raw $ sudo modprobe can_dev Modul mit Gerätetreiber laden, hier: $ insmod systec_can.ko

39 Seite 21/31 CAN unter Linux und Praxis Netzwerkkonfiguration CAN-Bus konfigurieren $ ip link set can0 type can bitrate optional Timings setzen (Vorsicht nur für Profis) (z.b. Werte für Baud) $ ip link set can0 type can tq 500 prop-seg 6 phase-seg1 7 phase-seg und Start $ ifconfig can0 up Reset des CAN-Buses, z.b. notwendig nach Kurzschluß $ ip link set can0 type can restart für die Statistik $ ip -details -statistics link show can0

40 Seite 22/31 Gliederung CAN unter Linux und Praxis CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

41 Seite 23/31 CAN unter Linux und Praxis Werkzeuge Programme aus dem Paket can-utils cangen - generiert zufällig CAN-Pakete einmalig oder zyklisch cansend - sendet bestimmte CAN-Pakete candump - tcpdump für den CAN-Bussysteme canbusload - top für den CAN-Bussysteme Wireshark - Analyse vom Netzwerk...

42 Seite 24/31 Gliederung CAN unter Linux und Praxis CAN-Bus Entwicklungsziele, Verwendung Einordnung in OSI 7-Schichtenmodell Bustopologie High Speed CAN Signalpegel Stuffbits Arbitrierung Nachrichtenformat CAN unter Linux und Praxis Konfiguration Werkzeuge On-Board-Diagnose OBD Literatur Fragen

43 Seite 25/31 CAN unter Linux und Praxis OBD Diagnosestecker ISO Pin 6 CAN_HIGH Pin 14 CAN_LOW

44 Seite 26/31 CAN unter Linux und Praxis Gesetzliche vorgeschriebene CAN-Identifier ISO Diagnoseanfrage-Identifier 0x7DF 0x7E0 0x7E1 0x7E2 0x7E3 0x7E4 0x7E5 0x7E6 0x7E7 Steuergerätantwort-Identifier funktionale Anfrage 0x7E8 0x7E9 0x7EA 0x7EB 0x7EC 0x7ED 0x7EE 0x7EF

45 Seite 27/31 CAN unter Linux und Praxis OBD Anfrage Nachrichtenlayout Byte 7 Byte 6 Byte 5 Byte 4 Byte 3 Byte 2 Byte 1 Byte 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Füllbyte z.b. 0x55 Füllbyte z.b. 0x55 Füllbyte z.b. 0x55 Füllbyte z.b. 0x55 Füllbyte z.b. 0x55 Parameter Identifier PID z.b. 0x05 Service Identifier SID z.b. 0x02 Anzahl der nachfolgenden Datenbytes z.b. 0x02 z.b. Kühlw.temperatur ID=0x7DF Daten=0x

46 Seite 28/31 CAN unter Linux und Praxis OBD Antwort Nachrichtenlayout Byte 7 Byte 6 Byte 5 Byte 4 Byte 3 Byte 2 Byte 1 Byte 0 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Füllbyte z.b. 0xAA Füllbyte z.b. 0xAA Füllbyte z.b. 0xAA Füllbyte z.b. 0xAA Antwort-Werte z.b. 0x3E Parameter Identifier PID z.b.0x05 Service Identifier SID & 0x40 z.b.0x42 Anzahl der nachfolgenden Datenbytes z.b.0x03 z.b. Kühlw.temperatur ID=0x??? Daten=0x E AA AA AA AA

47 Seite 29/31 CAN unter Linux und Praxis Umrechnung der HEX-Werte in physikalische Werte PH = HEX 2 n (MAX MIN) + MIN 1 PH... Physikalischer Wert HEX... Hexadezimaler Wert MAX... Maximaler Wert MIN... Minimaler Wert n... Datengröße in [Bit] z.b. HEX = 0x3E = 62, n = 8, MIN = 40 C, MAX = +215 C PH = (215 C ( 40 C)) + ( 40 C) = 22 C

48 Seite 30/31 Literatur CAN 2.0 Specifikation Bosch uctors.bosch.demediapdfcanliteraturcan2 spec.pdf ISO : Road vehicles Diagnostics on Controller Area Networks (CAN) - Part 4 Requirements for emissions-related systems ISO : Road vehicles - Communication between vehicle and external equipment for emissions-related diagnostics - Part 3 Diagnostic connector and related electrical circuits, specification and use OBD-II Pids Zimmermann, W.; Schmidgall, R.: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik. Vieweg, 2006

49 Seite 31/31 Fragen Fragen? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!