Horst Engels. CAN-Bus. Feldbusse im Überblick, CAN-Bus-Protokolle, CAN-Bus-Meßtechnik, Anwendungen. Mit 170 Abbildungen und 35 Tabellen.

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1 Horst Engels CAN-Bus Feldbusse im Überblick, CAN-Bus-Protokolle, CAN-Bus-Meßtechnik, Anwendungen Mit 170 Abbildungen und 35 Tabellen Franzis

2 Inhalt 1 Netzwerke Aufbau von Netzwerken Einteilung von Netzwerken LAN, Local Area Network MAN, Metropolitan Area Network WAN, Wide Area Network Netzwerkstrukturen Sterntopologie Ringtopologie Bustopologie Verkabelungsstruktur Zweidrahtleitung Koaxialkabel Die optische Faser 22 2 Feldbusse Begriffsbestimmung Warum Feldbustechnik? Anforderungen und Systemlösungen Merkmale und Eigenschaften von Feldbussen Einordnung und Abgrenzung Serielle Busse Parallele Busse Möglichkeiten durch den Einsatz von Feldbussen Interoperabilität OSI-Modell Allgemeines 35

3 2.8.2 Die sieben Schichten des OSI-Modells Verbindung von Netzen Unterscheidungsmerkmale von Feldbussen Nettodatenrate / Reaktionszeit /Maximale Netzausdehnung Multimasterfähigkeit Störanfälligkeit Kosten pro Knoten Busakzeptanz Softwarewerkzeuge Ausgewählte Feldbusse im Überblick IEC-Feldbus Profi-Bus FIP-Bus P-Net-Bus CAN-Bus Bitbus Interbus S Sercos-Bus ASI-Bus 48 3 CAN-Bus Entwicklung CAN-Bus Chronologischer Rückblick Forderungen der Kfz-Industrie CAN-Bus System Zukünftige Anforderungen an Bussysteme im Kraftfahrzeug Einsatzbereiche CAN in der Kfz-Technik Die wesentlichen Merkmale von CAN-Bus 55 4 CAN-Protokoll Einführung Das Grundkonzept CAN besitzt folgende Eigenschaften Schichten-Modell eines CAN-Systems gemäß dem OSI Referenz-Modell Nachrichten-Übertragung 64

4 4.3.1 Rahmen-Formate Rahmen-Typen Konformität in Bezug auf Rahmen-Formate Definition von Sender/Empfänger Nachrichten-Filter Gültigkeit einer Nachricht Codierung Fehler-Behandlung Fehler-Erkennung Fehler-Meldung Fehler-Eingrenzung Fehler aktiv (Error-Activ) Fehler passiv (Error-Passive) Vom Bus getrennt (Bus off) Vergrößerung der CAN-Oszillator-Toleranz Protokoll-Änderungen Beispiele für CAN-Clock Toleranzen Bit-Zeiten Bit-Zeit-Anforderungen Konfiguration der CAN-Bit-Zeit Anleitung zur Umsetzung des CAN-Protokolls Zusammenfassung Technische Daten Klassifizierung CAN-Bus in der Kfz-Industrie Abkürzungen Arbltrlerung, CAN-Bus-Pegel Was bedeutet Arbitrierung"? Was bedeutet dies im Einzelnen? Wie sind die logischen Buszustände? Welche Prioritäten werden gesetzt? Wie erfolgt die Busvergabe? Arbitrierung, Wired-And-Verknüpfung Monitoring 123

5 5.8 Beispiel für eine Arbitrierungsphase mit drei Teilnehmern Ablauf Arbitrierungsphase um Zustandsdiagramm Differentielle Übertragung High-Speed-Busankopplung Low-Speed Busankopplung Übertragungssystem Komponenten eines CAN-Knoten CAN-Bus-Treiber BOSCH CF Funktionsbeschreibung BOSCH CF 150B Anschlussbelegungen Eigenschaften Zusammenhang zwischen Datenrate und Buslänge Ermittlung der maximalen Buslänge Zusammenhang zwischen maximaler Datenrate und Buslänge CAN-Bus Bausteine CAN-Baustein mit Objektspeicher CAN-Baustein mit Objektspeicher, Senden Akzeptanzfiter Baustein mit Zwischenpuffer Baustein mit Senderegister Akzeptanzmaske Can-Bausteine, Architektur CAN-Bausteine, Architektur SLIO-Baustein Vergleich FullCAN-Controller und BasicControler in der Kfz-Industrie - Motorbus und Karosseriebus Serielle CAN-Schnittstelle Reflexion auf der Leitung Was bedeutet Reflexion auf der Leitung? Leitungstechnik Differentielle Übertragung Betrachtung der elektrischen Grundgrößen einer Leitung Leitungswiderstand R Leitungsinduktivität L 161

6 7.2.3 Isolationswiderstand G (nicht idealer Isolator) Leitungskapazität C Zusammenfassung Wellenwiderstand Definition Wellenwiderstand Berechnung des Wellenwiderstandes Beispiel für den Abschlusswiderstand bei einer Antennenanlage Richtig oder falsch abgeschlossene Busleitung Messübungen zur Reflexion auf der Datenleitung Messaufbau Signalfortpflanzungsgeschwindigkeit Wellenwiderstand, messtechnisch ermittelt CAN-Bus Messtechnik CAN-Bus-Prüfung mit dem Multimeter Überprüfung der CAN-Bus-Widerstände zwischen CAN_L und CAN_H Widerstandsprüfungen Spannungsmessungen CAN-Bus-Prüfung mit dem Oszilloskop CAN-Bus-Prüfung an High-Speed-Busankopplung Buspegelmessung zwischen CAN_L und CAN_H (High Speed) Trigger-Möglichkeiten Buspegel zwischen CAN_L und CAN_H (Low-Speed) Messen der Bit-Zeit, High-Speed-Bus Messen der Zeit zwischen zwei Botschaften Messen eines Identifiers CAN-Bus Anwendungen Die Vernetzung von Bussystemen im Kraftfahrzeug Einleitung AktuellerStand Gateway Kommunikations-Matrix Tools Entwicklungsablauf Produktion und Vertrieb Ausblick 218

7 9.2 Kunststoffspritzgießmaschine mit CAN-Bus Allgemein Spritzgießmaschine mit CAN-Bus-Hydraulik Verfügbare Komponenten Optimaler Druckverlauf für jeden Verbraucher Ausblick CANopen Einführung in CANopen Objektverzeichnis Kommunikations-Mechanismen Service Data Objects Process Data Objects Network Management Emergency Node-Guarding Identifier-Verteilung PDO-Mapping, Gerätebeschreibung - EDS und DCF Fazit Messdatenerfassung mit dem CAN-Bus Allgemein Aufbau des Messmoduls: Der Weg zum Digitalsignal! Technische Daten des CANSAS Messmoduls Die Parametriersoftware Echtzeitverrechnung von Messdaten - Der Personal Analyser Funktionen des Personal Analysers Anhang CAN-Bus Literatur CiA, CAN in Automation 240 Sachverzeichnis 243