München-Gräfelfing. Mixed Mode GmbH.

Transkript

1 München-Gräfelfing

2 Einführung in den CAN Bus CAN auf Erfolgskurs Was macht CAN so interessant? Idee, Anwendungsgebiete, Leistungsmerkmale Eigenschaften von CAN Einführung in die Funktionsweise Fehlererkennung und -Behandlung

3 Anforderungen an Bussysteme geringe Störanfälligkeit große Entfernung hoher Datendurchsatz Echtzeit-Fähigkeit hohe Sicherheit geringer Aufwand für Schaltung und Leitungen geringer Aufwand für Implementierung vielfältige Einsatzmöglichkeiten hohe Verfügbarkeit

4 Merkmale des CAN-Bus Broadcast Jeder Knoten empfängt alle Nachrichten Nachrichten Jeder Empfänger prüft auf Fehler und entscheidet über Bedeutung der Nachricht Multimaster Jeder Knoten darf senden Echtzeit Garantierte Latenzzeiten Flexibilität Knoten können leicht entfernt oder hinzugefügt werden Fehlererkennung 1 von 4,7*10 11 fehlerhaften Nachrichten wird nicht erkannt.

5 CAN-Applikationen Massenverkehr Automotive Embedded Networks Medizintechnik Automatisierung

6 Verkauf an CAN-Bauteilen Anzahl verkaufter CAN-Bauteile in Mio. Quelle: CIA

7 CAN im Automobil Fahrdynamik Karosserie und Komfort Diagnose Fensterheber ZV Tankfüllstand ABS Armaturen Motorsteuerung Temperatur Beleuchtung Buskoppeleinheit

8 CAN Bus im OSI-Modell Layer 7 Layer 6 Layer 5 Layer 4 Layer 3 Layer 2 Layer 1 Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical CAN Bus ISO OSI: Open System Interconnection offenes Standardmodell für Netzwerke

9 Verdrahtung Serieller Bus mit externer Versorgung und optionaler Schirmung

10 Verbindung CAN-Verbindung mit Twisted Pair Leitung und D-SUB Steckern 9-Pin D-SUB Optional mit Erdung und Abschirmung

11 Logische Zustände 3,5V U 1 rezessiv 0 dominant 1 rezessiv Pegel auf CAN_H 2,5V U = 2V Pegel auf CAN_L 1,5V 0V Differenzsignale zur Störunterdrückung t

12 Dominante und rezessive Bits CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance Knoten 1 Knoten 2 Knoten 3 Bus Verlierer senden rezessiv Gewinner sendet dominant

13 Aufbau eines CAN-Telegramms S tart-o f-fra m e -B it r0 -B it (rese rvie rt) ID E -B it (exten d ed ID ) R TR -B it (re m o te req u est) A C K -B e gre nzun g sb it A C K -S lot C R C -B e gre nzun g sb it A rbitrierun g sfe ld S te uerfe ld D a ten fe ld D a te nsic heru n gsfeld A c kn o w led g e-f eld E n deke n nu ng In terfra m e -S p a ce Identifier (11 Bit) Längencode 0-8 Datenbytes 15 Bit CRC 7 rezessive Bits 3 rezessive Bits

14 Arbitrierung Interframe Space SOF Identifier Knoten 1 Knoten Verlierer beendet Senden Knoten 3 Bus Gewinner sendet weiter Priorisierung von Nachrichten Arbitrierung ohne Zeitverlust

15 Frame-Typen Daten senden Data Frame Daten anfordern Remote Frame Data Frame Daten senden Data Frame Overload Frame Empfänger überlastet

16 Fehlerbehandlung Bit-Codierung (NRZ): Stuffing-Bit nach 5 gleichen Bits Busfehler erkannt Errorframe dominante Bits = Verletzung des Protokolls Busfehler erkannt Errorframe

17 Übertragungsrate Datenübertragungsrate kbit/s Ab 200m Optokoppler Ab 1000m Bridges kbit/s Leitungslänge *20kBit/s wird von allen Knoten unterstützt * Meter

18 Quellen CiA Draft Standard CAN Application Layer for Industrial Applications Hanser-Verlag Konrad Etschenberger CAN Controller Area Network Grundlagen, Protokolle, Bausteine, Anwendungen Hüthig-Verlag Wolfhard Lawrenz CAN Controller Area Network Grundlagen und Praxis

19 Vielen Dank! Haben Sie Fragen? Lochhamer Schlag Gräfelfing Kurt Kurt Veit Veit