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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
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
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.
CAN-Applikationen Massenverkehr Automotive Embedded Networks Medizintechnik Automatisierung
Verkauf an CAN-Bauteilen 140 120 100 80 60 40 20 0-1995 1996 1997 1998 1999 2000 Anzahl verkaufter CAN-Bauteile in Mio. Quelle: CIA
CAN im Automobil Fahrdynamik Karosserie und Komfort Diagnose Fensterheber ZV Tankfüllstand ABS Armaturen Motorsteuerung Temperatur Beleuchtung Buskoppeleinheit
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 11898 OSI: Open System Interconnection offenes Standardmodell für Netzwerke
Verdrahtung Serieller Bus mit externer Versorgung und optionaler Schirmung
Verbindung CAN-Verbindung mit Twisted Pair Leitung und D-SUB Steckern 9-Pin D-SUB Optional mit Erdung und Abschirmung
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
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
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 0 0 1 1 1 1 Identifier (11 Bit) Längencode 0-8 Datenbytes 15 Bit CRC 7 rezessive Bits 3 rezessive Bits
Arbitrierung Interframe Space SOF Identifier Knoten 1 Knoten 2 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 Verlierer beendet Senden Knoten 3 Bus 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 Gewinner sendet weiter Priorisierung von Nachrichten Arbitrierung ohne Zeitverlust
Frame-Typen Daten senden Data Frame Daten anfordern Remote Frame Data Frame Daten senden Data Frame Overload Frame Empfänger überlastet
Fehlerbehandlung Bit-Codierung (NRZ): 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Stuffing-Bit nach 5 gleichen Bits Busfehler erkannt Errorframe 0 0 0 0 0 0 6 dominante Bits = Verletzung des Protokolls Busfehler erkannt Errorframe
Übertragungsrate Datenübertragungsrate kbit/s 1000 750 500 250 0 Ab 200m Optokoppler Ab 1000m Bridges 25 50 100 250 500 1000 2500 5000 kbit/s 1000 800 500 250 125 50 20 10 Leitungslänge *20kBit/s wird von allen Knoten unterstützt * Meter
Quellen www.can-cia.de CiA Draft Standard 201...207 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
Vielen Dank! Haben Sie Fragen? Lochhamer Schlag 17 82166 Gräfelfing Kurt Kurt Veit Veit kurt.veit@mixed-mode.de kurt.veit@mixed-mode.de sales@mixed-mode.de