Зачем нужна CAN-шина в автомобиле

В современном автомобиле большинство систем управления автоматизировано. Каждая система контроля, как то, двигателем, ABS, коробкой переключения передач, кузова представляет, по сути, отдельный микрокомпьютер с микропроцессорным управлением. Для организации взаимодействия отдельных систем, обмена информации в автомобиле имеется специальная сеть, которая называется CAN-шиной.

История разработки

Концерн BOSCH еще в конце 70-х годов прошлого века, производя унификацию процессов автоматизации, предложил концепцию обмена информации посредством «витой пары». Она представляла два свитых проводника, по которым передавалась информация между вычислительными системами в кодированном виде. Эта концепция оказалась настолько удачной, что ее до сих пор используют в промышленных устройствах контроля, системах «умный дом» и других областях.

В машиностроении стандарт CAN предполагает шину, которая организуется при помощи пары свитых изолированных проводников. По симметричным каналам следуют сигналы противоположной полярности, что значительно увеличивает помехозащищенность. Данный стандарт имеет сертификацию ISO 11898. Один пакет информации имеет 11 или 29-битную длину.

В принципе, организация связи по CAN-каналу может быть перестроена на оптоволоконный или радиоканал. Со временем, особенно после широкого распространения беспилотных автомобилей, CAN-шина может объединить целый транспортный комплекс, организовать управление по мобильному каналу. Тогда с одного места оператора можно контролировать техническое состояние и движение всего автопарка самомобилей.

Принцип работы

Непосредственно CAN-шина большинства автомобилей не представляет ничего сверхсложного. На физическом уровне это два сплетенных проводника разного цвета, по которым распространяются сигналы различных уровней (H и L). За формирование сигналов отвечает CAN-контроллер. В большинстве автомобилей устанавливается CAN-трансивер (приемопередатчик), который отвечает за:

• усиление уровней;
• увеличение скорости приемопередачи;
• обеспечение защиты от помех;
• защиты CAN-контроллеров на случай замыкания электропроводки.

В автомобилях применяют два типа трансмиттеров: Fault Toleran и High Speed. Первый тип имеет относительно невысокую скорость (120 кб/сек), но за счет потерь скорости увеличена надежность связи – он толерантен к сбоям. Второй тип имеет скорость до 1 мегабита/секунду, но меньшую помехозащищенность.

Схемы CAN-шины

Обобщенно схема подключения:

Такая схема подключения устройств называется параллельной схемой подключения. Для достижения максимальной скорости волновые сопротивления блоков должны согласовываться. Если выходит из строя один из блоков (трансмиттеров), этот блок может «завалить» всю шину. Такая же неисправность возникает и в случае КЗ шины.

Каждый автомобиль реагирует на неисправность CAN-шины по-разному. Обычно автомобиль входит в аварийный режим, на нем еще можно ехать. Но и в этом случае автоматическая коробка передач также входит в аварийный режим (например, работает только до 2-й передачи). Большинство индикаторных лампочек на приборной панели начинает сигнализировать о неисправности. Хуже всего, если произойдет блокировка двигателя иммобилайзером. Тогда без услуг эвакуатора не обойтись.

В некоторых авто для улучшения связи по КАН-каналу применяют дополнительный блок интерфейса.

В случае его отказа проблемы по шине неизбежны.

Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код. Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине. Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.

Режимы обмена информации шины:

• зажигание ВКЛ — активный;
• зажигание ВЫКЛ – «спящий»;
• пробуждение и засыпание.

В спящем режиме CAN-шина полностью не бездействует. Большинство автомобилей используют шину для организации сбора информации дла системы сигнализации и охраны, собирая информацию по шине о датчиках проникновения, контактных устройствах.

Кан-шина подключена к диагностическому разъему автомобиля. Этот факт может существенно помочь при проведении ремонтных работ, связанных с CAN-шиной. Во-первых, можно посмотреть и отследить цвет проводников шины. Во-вторых, легко проверить напряжения на шине, посмотреть сигнал на осциллографе.

Преимущества и недостатки

Основной недостаток CAN-шины: трудность поиска конкретного места обрыва или нарушения связи. Дело в том, что при неисправности шины автомобиль, как правило, перестает диагностироваться или диагностируется частично. Обрыв линии связи, особенно в случаях ремонта, связанных с ДТП, приходится обнаруживать «на ощупь».

Несомненно, CAN-шина в современном автомобиле не роскошь, а необходимое устройство. Одно время некоторые производители пошли по пути объединения всех блоков управления автомобиля в единый «суперблок». В такой блок поступала информация со всех датчиков и систем авто, он производил управление всеми устройствами – от форсунок до лампочек подсветки номера. В этом случае взаимосвязь отдельных блоков управления не нужна (их просто нет), потребность в CAN-шине отпадала. Попытка внедрить такие авто в серию показала ненадежность таких суперблоков. Возможно, со временем к такой модели еще вернутся.

Преимущества CAN-шины:

Признаки неисправности CAN-шины

В первую очередь следует выполнить компьютерную диагностику всех систем автомобиля. Если она показывает на отказ шины, необходимо выполнить следующие работы:

Проблемы с CAN-соединением считаются сложным случаем, особенно если она обустроена по последовательной схеме. Для их решения лучше обратиться к автоэлектрикам.