CAN Bus

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aktualisiert am 23.06.2020 - 09:04:09
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CAN_Bus

CAN Bus (Controller Area Network) zählt zu den (Feldbussen) und ist daher ein serielles Bussystem. CAN Bus ist eine Kommunikationsmöglichkeit zwischen Steuergeräten.

Frage/Definition: Was ist/sind CAN Bus?


Am Fahrzeug werden Daten über Steuergeräte ausgetauscht. Diese Daten wurden früher analog über separate Kabel übertragen. Je mehr Daten übermittelt wurden, desto mehr Kabel wurden verwendet. Neben der Anzahl der Kabel stieg auch die Anzahl der Steuergeräte. Problem: Kabel-wirr-warr! Heutzutage werden immer mehr Daten zur Fahrsicherheit, dem Abgasverhalten oder Kraftstoffverbrauch angefordert. Daher herrscht ein zunehmender Informationen-Austausch zwischen den Steuergeräten.

Die Lösung heißt CAN Bus.

CAN Bus Erklärung am Beispiel Fahrzeug


Aufbau

Der CAN Bus besteht aus zwei verdrillten Leitungen, die von Steuergerät zu Steuergerät geleitet werden. Jedes Steuergerät ist mit jedem anderen Steuergerät über zwei Leitungen verbunden. Dadurch entsteht eine digitale (binäre) Datenübertragung. Für die Ordnung gibt es das CAN Protokoll. Auf die Übertragungspegel (Spannungswerte) muss geachtet werden.

Es gibt die CAN-low Leitungen und die CAN-high Leitungen. Mit den jeweiligen CAN-low und CAN-high Knotenpunkten.

Der Unterschied zwischen verschiedenen Bussystemen fängt bei den Abschlusswiderständen in den Steuergeräten an. Zum Beispiel wird der 100 kBaud Bus auch langsamer Bus oder low speed Bus genannt. Es handelt sich dabei um eine Geschwindigkeit von 100 kBit/s (100 000 Bit/s).

Die Busse können diagnostiziert werden. Dazu eignet sich beispielsweise ein DSO (digitales Speicheroszilloskop).

Die Kommunikation via CAN Bus kann man sich vereinfacht wie eine Telefonkonferenz vorstellen. Alle Teilnehmer sind miteinander verbunden und Daten werden über diese Leitungen ausgetauscht. Für manche Teilnehmer sind Informationen wichtig und für andere eher nicht. Jeder nimmt die für ihn wichtigen Informationen auf und verarbeitet sie.

Darstellung CANopen von SUCO.
Darstellung CANopen von SUCO.

Vorteile CAN Bus

  • weniger Kabel und Stecker --> Preis und Gewicht sinken
  • erweiterte Kommunikationsfähigkeit
  • ständige Kontrolle durch Diagnosen
  • Übertragungsfehler werden erkannt und beseitigt
  • Sensoren und Aktoren können zur Datenaufbereitung eingesetzt werden

CAN Klassen

CAN Klasse Beschreibung
CAN A < 10 kBit/s

Bereich: Diagnose (konventionell)

Fahrzeuge mit CAN Bus haben ein Diagnosesystem, das Fehler erkennt und Stellglieddiagnosen erstellen.

Der Anschluss muss robust und fehlertolerant sein. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit ist nicht so relevant.

Wird in der Werkstatt zu Wartungszwecken ausgelesen.

CAN B < 125 kBit/s

Bereich: Komfort, Display, Karosserie

Über diesen low speed Bus kommunizieren Steuergeräte, die für Beleuchtung, Armaturen, Verriegelung oder Klimaanlage zuständig sind.

Das sind wichtige Daten, bei denen der Bus robust und ausfallsicher sein muss. Arbeitet oft nach ISO 11989-3.

CAN C < 1 MBit/s

Bereich: Motor, Getriebe, Diagnose (Bus)

Über diesen high speed Bus laufen die Steuergeräte für Getriebe, ABS, ASR, ESP und Motormanagement.

Wichtig ist, dass der Bus echtzeitfähig ist und die Daten nur eine kurze Verzögerung haben dürfen.

Anwendungsgebiete

Vor allem in Sicherheitsbereichen, in denen die Datensicherheit eine große Rolle spielt, werden CAN Protokolle eingesetzt.

  • Flugzeugtechnik & Schienenfahrzeugen & Schiffbau
  • Aufzugsanlagen
  • Automobilindustrie
  • Automatisierungstechnik
  • Medizintechnik
  • Raumfahrttechnik
  • Agrartechnik
  • Pyrotechnik

Protokolle

Datenfluss wird über Zugriffsverfahren (Protokolle) gesteuert. Das CAN-Protokoll wurde von Bosch 1983 entwickelt. Das CAN-Protokoll erkennt anhand von drei Mechanismen, die auf der Nachrichtenebene implementiert wurden, Fehler und signalisiert diese. Zusätzlich sind zur weiteren Fehlererkennung zwei Mechanismen auf der Bitebene implementiert.

Höhere Protokolle

  • ISO-TP
  • DeviceNet
  • CANopen-Lift
  • CANopen - Kommunikationsprotokoll, das in der Automatisierungstechnik zur Vernetzung eingesetzt wird.
  • J1939 & NMEA2000 & ISOBUS
  • CleANopen
  • SafetyBUS p
  • ARINC 825
  • TTCAN
  • CANaerospace
  • EnergyBus
  • FireCAN
  • Unified Diagnostic Services

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