Obs�uga
Szyna CAN-Bus
Materia�y szkoleniowe
6790-062
Wydanie 1(05.98)
�adna cz0 ó! tego dokumentu nie mo"e by! reprodukowana lub kopiowana,
w ca�oóci bd"d� we fragmentach, w "adnej postaci i w jakikolwiek spos�b,
elektronicznie lub mechanicznie, w tym tak"e metodd" fotokopii, nagrywania
i przechowywania bez uprzedniej pisemnej zgody w�aócicieli praw autorskich.
TYTUś: Szyna CAN-Bus
AUTOR: Dzia� Obs�ugi
SEAT Iberia Motor Company S.A. Warszawa, ul. Arabska 9
Wydanie 1
DATA PUBLIKACJI: grudzie� 98
Materia�y szkoleniowe
Szyna CAN-Bus �
Szyna CAN-Bus
Szyna CAN-Bus jest systemem wewn0 trznej
komunikacji pomi0 dzy poszczeg�lnymi pod-
zespo�ami elektronicznymi pojazdu.
Od kilku ostatnich lat systematycznie wzrasta
liczba podzespo��w elektronicznych instalowa-
nych w samochodach seryjnych oferowanych
na rynku. Z jednej strony rozwid"zania takie od-
powiadajd" oczekiwaniom klient�w dotyczd"-
cym g��wnie lepszego komfortu i wi0 kszego
bezpiecze�stwa, z drugiej jednak strony
zosta�y wymuszone przez stale zaostrzane
normy i regulacje prawne dotyczd"ce czysto-
óci órodowiska naturalnego.
Oznacza to, "e zadania realizowane przez
poszczeg�lne podzespo�y samochodu sd" bar-
dziej skomplikowane � wymagajd" wi0 c coraz
bardziej wyrafinowanych rozwid"za� technicz-
nych. Aby maksymalnie uproóci! konstrukcj0
tak skomplikowanych system�w i zwi0 kszy!
ich efektywnoó! oraz nie dublowa! niekt�rych
czujnik�w, cz0 ó! informacji i sygna��w jest
wymieniana (przesy�ana) mi0 dzy poszczeg�l-
nymi poduk�adami. Tak wi0 c, nowoczesne
elektroniczne uk�ady sterujd"ce instalowane
w samochodach nie powinny i nie mogd" fun-
kcjonowa! same � tj. w oderwaniu od
pozosta�ych element�w samochodu � w tym
innych uk�ad�w sterujd"cych, muszd" po prostu
wzajemnie ze sobd" wsp̨pracowa! .
W nowoczesnych samochodach wzajemna
SPIS TRE�CI
komunikacja poszczeg�lnych uk�ad�w stero-
wania odbywa si0 za pomocd" dwuprzewo-
1. KONCEPCJA I ZASTOSOWANIA ....... 4 - 5
dowej szyny danych. Umo"liwia ona szybkd"
wymian0 du"ych iloóci informacji.
2. ROZMIESZCZENIE ELEMENT�W ..... 5 - 10
W zwid"zku z wprowadzeniem takich rozwid"-
za�, wsp̨czesne sterowniki mogd" realizowa!
3. FUNKCJONOWANIE ........................... 11 - 18
coraz bardziej skomplikowane zadania,
ponadto mo"liwe sta�o si0 jednoczesne upro-
4. SZYNA CAN-Bus W TOLEDO 99 ........ 18 - 21
szczenie schemat�w po�d"cze� elektrycznych
oraz zmniejszenie liczby podzespo��w i roz-
5. SCHEMAT POś�CZEĄ
miar�w niekt�rych element�w (np. z�d"czki itp.).
ELEKTRYCZNYCH .............................. 22 - 23
Firma SEAT prezentujd"c model Toledo 99
wprowadza jednoczeónie do swoich pojazd�w
6. SAMODIAGNOZA .......................... 24 - 25
nowatorski system CAN-Bus. W modelu
Toledo tym systemem komunikacji obj0 te 7. USUWANIE Bś"D�W ......................... 26 - 28
zosta�y dwa systemy: uk�ad komfortu i uk�ad
nap0 dowo-jezdny.
3
1. KONCEPCJA I ZASTOSOWANIA
S�owo CAN stanowi skr�t od angielskiego terminu Controller Area Network (Obszar Sterowania
Sieciowego). Podobnie s�owo bus jest pochodzenia anglosaskiego i wywodzi si0 od s�owa omnibus,
a w nomenklaturze informatycznej oznacza urzd"dzenie do transmisji du"ych iloóci danych z wysokd"
pr0 dkoócid".
Do przesy�ania informacji mi0 dzy poszczeg�lnymi podzespo�ami elektronicznymi wykorzystywany
jest szeregowy protok̨ transmisji cyfrowej CAN. Protok̨ ten zosta� opracowany przez firm0
BOSCH, a nast0 pnie zaadoptowany do wymog�w Mi0 dzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej
i uj0 ty w normie ISO 11898. Prace te by�y realizowane w latach 1983-1986.
Szyna CAN-Bus w pojazdach marki SEAT wykorzystuje uk�ady elektroniczne (ang. hardware)
ameryka�skiej firmy Intel.
79006-01
Wprowadzenie i wykorzystanie technologii magistrali danych (szyna CAN-Bus) w uk�adach
sterowania pojazd�w samochodowych daje nie tylko znaczd"cd" przewag0 pod wzgl0 dem iloóci
przesy�anych danych i szybkoóci ich transmisji, ale tak"e pozwala na ograniczenie liczby przewod�w
elektrycznych, gdy" nie jest konieczne �d"czenie ka"dego z czujnik�w z uk�adem sterowania
osobnym przewodem. Do przesy�ania danych i tym samym wzajemnej komunikacji poszczeg�lnych
poduk�ad�w wystarczy jeden przew�d dwu"y�owy. Pozwala to na zmniejszenie masy samochodu
i zwi0 ksza iloó! i dok�adnoó! realizowanych przez uk�ady sterowania funkcji.
Dobrym przyk�adem zalet tego rozwid"zania jest nowy spos�b komunikacji mi0 dzy silnikiem
a skrzynid" bieg�w. Dotychczas do przesy�ania sygna��w konieczne by�o a" 5 przewod�w. Dane
dotyczy�y: pr0 dkoóci obrotowej silnika, zu"ycia paliwa, po�o"enia przepustnicy, zada� realizowanych
przez uk�ad sterowania i zmiany biegu na ni"szy lub wy"szy.
1.1. ZASTOSOWANIA SZYNY CAN-BUS
Jako pierwsi system CAN-Bus wprowadzili konstruktorzy niemieccy w samochodach Mercedes
klasy S, nast0 pnie zosta� on przystosowany do szybkiej transmisji (1Mbit/sek) i szeroko rozpow-
szechniony przez wytw�rc�w ameryka�skich, tak"e i w innych dziedzinach przemys�u. Obecnie
wór�d najwa"niejszych wdro"e� nale"y wymieni! : stacjonarne i ruchome urzd"dzenia przemys�u
rolniczego, urzd"dzenia i maszyny do prac podwodnych, linie technologiczne przemys�u farmakolo-
gicznego, tekstylnego oraz sterowniki suwnic i d�wig�w.
Poza motoryzacjd" pierwszy raz system CAN-Bus zosta� wykorzystany w�aónie w urzd"dzeniach
przemys�u tekstylnego. Zasadniczymi argumentami przemawiajd"cymi za stosowaniem systemu
CAN-Bus we wszystkich urzd"dzeniach przemys�owych sd" wysoki poziom bezpiecze�stwa i nieza-
wodnoóci transmisji danych oraz niskie koszty wzajemnych po�d"cze� poszczeg�lnych
podzespo��w.
4
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
Do dzió dla potrzeb przemys�u motoryzacyjnego opracowano tak"e kilka innych rozwid"za�
magistrali danych, najwa"niejsze z nich zestawiono w poni"szej tabeli:
Nazwa Szybkoó! Oprogramowanie/ Liczba p�l Uwagi
transmisji osprz0 t protoko�u
maks. 1Mb/NRZ + Bit Bosch/ 11
CAN-Bus w samochodach
FullCAN
uzupe�niajd"cy Intel
SEAT. Sterownik z pami0 cid"
Basic CAN
obiekt�w.
500 Kb/s Volkswagen/ 7 Tylko 500 egz. modelu Corrado
ABUS
Toshiba na rynek USA. Projekt
wstrzymano.
< 250 Kb/s Renault PSA/ 8 Cofni0 te dotacje rzd"du
VAN
Philiphs francuskiego.
41.6 Kb/s Ford/Motorola TI 9 Wprowadzony w USA,
J1850-HBCC
tylko do sterowania
funkcjami komfortu.
10 Kb/s GM Delco/Motorola 8 Wprowadzony w USA, tylko do
J1850-DLC
TI sterowania funkcjami komfortu
20 Kb/s 10 Ograniczony zasi0 g rynkowy.
PALMNET
7.8125 Kb/s 13 Ograniczony zasi0 g rynkowy.
CCD
Mimo innych rozwid"za�, system CAN-Bus jest obecnie najpowszechniejszym systemem
stosowanym w motoryzacji i wyznacza swego rodzaju standard na skal0 ówiatowd".
2. ROZMIESZCZENIE ELEMENT�W
2.1. ZASADY TRANSMISJI DANYCH
System CAN-Bus jest magistrald" szeregowej transmisji danych. Oznacza to, "e poszczeg�lne
bity danych sd" przesy�ane jeden po drugim, w przeciwie�stwie do magistrali r�wnoleg�ych, kt�re
mogd" przesy�a! jednoczeónie kilka bit�w danych.
Uk�ad ten jest uk�adem wielo-nadrz0 dnym - tzn. wszystkie urzd"dzenia przy�d"czone do magistrali
majd" takie same prawa i priorytety przesy�ania danych. Nie ma "adnej hierarchii czy tymczasowych
przypisa� komunikacji mi0 dzy poszczeg�lnymi uk�adami sterowania.
Uk�ad pracuje w czasie rzeczywistym, co oznacza, "e praktycznie nie wyst0 puje "adna zw�oka
w rejestrowaniu zjawisk dynamicznych do jakich nale"d" m.in. procesy zachodzd"ce w silniku spali-
nowym. W zwid"zku z powy"szym, system ten jest idealnym rozwid"zaniem do szybkiej transmisji
ma�ych iloóci danych.
System CAN-Bus jest systemem zorientowanym na informacj0 , a nie na urzd"dzenie docelowe,
tj. urzd"dzenie do kt�rego dana informacja jest przekazywana. W zwid"zku z tym, w samych danych
nie jest dodatkowo kodowane ich przeznaczenie. Poszczeg�lne sygna�y sd" wi0 c przekazywane do
szyny i swobodnie transmitowane, a wykorzystywane sd" przez poduk�ady wymagajd"ce okreólonej
informacji w danej chwili.
Priorytet informacji jest okreólany przez przypisanie etykiety nazywanej identyfikatorem. Jeóli
dwie informacje sd" jednoczeónie dostarczone do magistrali, to jako pierwsza transmitowana b0 dzie
informacja o przyznanym wy"szym priorytecie. Przyk�adowo: w przypadku sygna��w po�o"enia
przepustnicy i pr0 dkoóci obrotowej silnika wy"szy priorytet jest przyznawany sygna�owi pr0 dkoóci
obrotowej i dlatego ten sygna� jako pierwszy zostanie wprowadzony do magistrali. Podsumowujd"c,
nale"y zaznaczy! "e priorytety sd" rozp atrywane tylko i wy�d"cznie w sytuacji, gdy dwa sygna�y
zostand" jednoczeónie przekazane z czujnik�w. W pozosta�ych przypadkach nie ma koniecznoóci
uwzgl0 dniania hierarchii wa"noóci poszczeg�lnych sygna��w.
5
2.2. SZCEG�śY TRANSMISJI DANYCH
2.2.1. Podzespo�y
W informatyce wszystkie informacje sd" przechowywane i przesy�ane w formacie binarnym, a wi0 c
jako cid"gi zer i jedynek. W elektronice natomiast dane sd" reprezentowane w formie napi0 cia, std"d te"
chcd"c po�d"czy! wspomniane dwa systemy umownie przypisano logicznej jedynce wy"sze napi0 cie,
logicznemu zeru natomiast ni"szd" wartoó! napi0 cia.
Podstawowd" jednostkd" informacji w zapisie binarnym jest 1 bit (skr�t od angielskiego binary digit �
cyfra dw�jkowa) oznaczajd"cy cyfr0 dw�jkowd" � tzn. 0 lub 1.
Bajt jest elektronicznd" informacjd" (s�owem) sk�adajd"cd" si0 z oómiu bit�w.
Jednostkd" pr0 dkoóci transmisji danych jest 1 Bod, kt�ry jest r�wnowa"ny szybkoóci przesy�ania
1 bita/sek (1bd = 1b/s).
2.2.2. Charakterystyka transmisji
Magistrale transmisji danych sklasyfikowano w normach ISO, dzield"c je m.in. na uk�ady szybkie
(du"a pr0 dkoó! przekazu) i wolne (ma�a pr0 dkoó! ). Zgodnie z powy"szym, za szyny szybkie uznaje
si0 te, kt�re przesy�ajd" dane z pr0 dkoócid" powy"ej 125 bod�w (bit/sek), natomiast szyny wolne
poni"ej 125 bod�w (bit/sek).
Odnoszd"c dane magistrali CAN-Bus do powy"szych wartoóci nale"y stwierdzi! , "e omawiana
szyna jest magistrald" szybkd". Oznacza to, "e przy jej konstruowaniu i opisie decydujd"cd" rol0
odgrywajd" zjawiska falowe, a nie zjawiska zwid"zane z przep�ywem prd"du. Z tego te" wzgl0 du, na
ka"dym etapie jej projektu i p��niejszego wykorzystywania nale"y uwzgl0 dni! wp�yw rezonansu,
ugi0 cia, odbicia i interferencji fal oraz dodatkowo dd""y! do ograniczenia wp�ywu tych zjawisk na
transmisj0 danych.
PRZEDSTAWIENIE FALI
PRZEW�D
PRZEW�D
Instrument muzyczny
OTWARTY
ZAMKNI"TY
79006-02
Po przeanalizowaniu zapotrzebowania na przekaz informacji w obr0 bie danego systemu nale"y
okreóli! charakterystyk0 sposobu transmisji, iloó! , w�asnoóci fizyczne a tak"e rozmieszczenie
poszczeg�lnych sterownik�w i innych poduk�ad�w systemu CAN-Bus w analizowanym konkretnym
zastosowaniu. Po zako�czeniu tego etapu pod "adnym pozorem nie nale"y ju" dokonywa! zmian
w ustalonej konfiguracji systemu (dodawanie nowych podzespo��w, inne rozmieszczenie elemen-
t�w, zmiana d�ugoóci lub gruboóci przewod�w itp.). W przeciwnym razie wystd"pid" zak��cenia, kt�re
mogd" nawet w og�le uniemo"liwi! prawid�owd" transmisj0 danych.
6
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
2.3. ELEMENTY SYSTEMU
System elektryczny samochodu zosta� podzielony na mniejsze segmenty, aby umo"liwi! wygodne
zarzd"dzanie wszystkimi jego elementami. Oznacza�o to koniecznoó! wprowadzenia zmian do trady-
cyjnego, �p�askiegoŁ schematu i przejócia tym samym do struktury hierarchicznej. W nowym rozwid"-
zaniu poszczeg�lne sterowniki znajdujd" si0 mo"liwie blisko uk�ad�w wykonawczych, kt�re nadzorujd".
Dzi0 ki sposobom wymiany informacji w magistrali CAN-Bus, dane pochodzd"ce z czujnik�w �
a nawet niekt�re funkcje � sd" rozproszone mi0 dzy kilka uk�ad�w sterujd"cych.
Aby zapewni! mo"liwie jak najszybszd" komunikacj0 szynd" CAN-Bus oraz bezpiecze�stwo
i niezawodnoó! przesy�u danych (odpornoó! na zak��cenia), w systemie zastosowano nast0 pujd"ce
podzespo�y (hardware): przewody po�d"czeniowe, terminatory, nadajniki, odbiorniki i uk�ady sterujd"ce
(sterowniki � kontrolery).
Poszczeg�lne elementy sd" rozmieszczone zgodnie ze standardem RS 435, kt�ry dopuszcza
stosowanie do 32 pod�d"cze� (nadajnik-odbiornik).
Terminator Nadajniki-
Sterowniki
dobiorniki
Nadajnik-
odbiornik
Sterownik
Impulsy
elektryczne
Terminator
Przewody
Szyna CAN-Bus
79006-03
2.3.1. Przewody po�d"czeniowe
Lini0 komunikacji stanowi przew�d dwu"y�owy kt�rym poszczeg�lne podzespo�y systemu CAN-
Bus komunikujd" si0 mi0 dzy sobd".
Informacje sd" przesy�ane w formie r�"nicy napi0 cia mi0 dzy obiema "y�ami przewodu. Ma to na
celu unikni0 cie zak��ce� powodowanych przez indukcj0 elektrostatycznd" (kondensatory) lub elektro-
magnetycznd" pomi0 dzy dwoma przylegajd"cymi do siebie przewodnikami lub mi0 dzy linid" zasilajd"cd"
a linid" sygna�u.
Dodatkowo "y�y przewodu zosta�y okr0 cone dooko�a siebie, aby wyeliminowa! wp�yw zewn0 -
trznych p�l magnetycznych wywo�ywanych zmieniajd"cd" si0 biegunowoócid" linii CAN-Bus (spos�b
zabezpieczenia wykorzystywany tak"e np. w czujnikach spalania stukowego). Im wi0 ksza bowiem
cz0 stotliwoó! transmisji danych, tym bardziej potrzebne jest stosowanie dodatkowych os�on i zabez-
piecze�. Przy mniejszych pr0 dkoóciach transmisji, zabezpieczenia te nie sd" a" tak istotne i mogd" by!
nawet stosowane pojedyncze przewody (np. sterownie przyciskami wielofunkcyjnymi na kole
kierownicy).
7
Przew�d L
Przew�d H
1 0 1 0 1 0 1 0 1
Sygna�:
101010101
79006-04
Jak ju" wspomniano wykorzystanie jednego przewodu dwu"y�owego pozwala zwi0 kszy! bezpie-
cze�stwo i odpornoó! przesy�anych danych na zak��cenia zewn0 trzne. Wspomniane zak��cenia
mogd" by! nast0 pstwem przypadkowych impuls�w elektrycznych, mogd" wynika! z korzystania
z telefonu kom�rkowego w czasie jazdy a tak"e z wielu innych powod�w. Przesy�anie informacji jako
r�"nicy napi0 cia mi0 dzy poszczeg�lnymi liniami zapewnia du"d" odpornoó! takiego sposobu trans-
misji w stosunku do innych, konkurencyjnych rozwid"za�. W przypadku oddzia�ywania zewn0 trznych
p�l magnetycznych lub elektromagnetycznych mogd"cych zak��ca! dzia�anie linii, pola te w jedna-
kowy spos�b dzia�ajd" na oba przewody, co oczywiócie nie wp�ywa na wzajemnd" r�"nic0 napi0 !
mi0 dzy nimi.
Jak ju" wspomniano, przekaz informacji systemem CAN-Bus odbywa si0 w oparciu o modulacj0
potencja�u mi0 dzy obydwoma przewodami � wy"sza wartoó! r�"nicy napi0 ! odpowiada logicznemu
1, ni"sza zaó logicznemu 0.
Przew�d wy"szego napi0 cia jest oznaczany jako przew�d H (ang. high = wysoki), p rzew�d
niskiego zaó jako L (ang. low = niski).
D�ugoó! przewod�w jest ograniczona szybkoócid" transmisji. W systemie CAN-Bus maksymalna
d�ugoó! przewod�w, kt�ra pozwala jeszcze na utrzymanie koniecznej szybkoóci transmisji 1 Mbd
(Mbit/sek) wynosi 40 m.
W ramach koncernu VW wprowadzono unifikacj0 poszczeg�lnych przewod�w, wprowadzajd"c
nast0 pujd"ce oznaczenia w zale"noóci od strefy dzia�ania magistrali:
Sterowany uk�ad
Przekr�j Kolory Splot
w mm2
Komfortu 0.35-0.5 H= �̨ty 20 mm
L= Czarny
Nap0 dowo-jezdny 0.35-0.5 H= Pomara�czowy/Zielony 20 mm
L= Pomara�czowy/Brd"zowy
8
Wysoki
Niski
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
2.3.2. Terminatory
Terminatory sd" opornikami elektrycznymi
(rezystorami) instalowanymi w miejscach pod�d"-
Rezystory
czenia poszczeg�lnych element�w linii CAN-Bus.
Oporniki te sd" instalowane w bezpoórednim
sd"siedztwie samej magistrali (linii przesy�owej)
i gwarantujd", "e dane przesy�ane z wysokd"
cz0 stotliwoócid" nie b0 dd" zak��cane przez odbicia
fali od wolnych ko�c�w linii przesy�owej.
Poszczeg�lne oporniki majd" ócióle dobrany,
najcz0 óciej na drodze eksperymentu, op�r
omowy, uzale"niony od miejsca po�o"enia
danego uk�adu w konfiguracji szyny CAN-Bus.
W samochodzie Toledo 99 wartoóci opor�w
wynoszd":
ę Szyna CAN-Bus uk�adu komfortu: 560 &!
w sterowniku centralnym i w sterownikach drzwi
bocznych i 1000 &! w sterownikach drzwi tylnych
79006-05
oraz w sterownikach elektrycznej regulacji foteli.
ę Szyna uk�adu nap0 dowego i zawieszenia:
120 &! w sterowniku silnika i taki sam w sterow-
niku uk�adu ABS.
2.3.3. Nadajniki-odbiorniki
Nadajnik-odbiornik jest elementem systemu
odpowiedzialnym za wysy�anie i odbieranie sygna-
��w przygotowanych w poszczeg�lnych uk�adach
Nadajnik-odbiornik
linii CAN-Bus.
Zadaniem uk�adu nadajnika-odbiornika jest tak"e
dopasowanie sygna�u do odpowiedniego poziomu
napi0 cia. Oznacza to koniecznoó! stosownego
wzmocnienia sygna�u przed wys�aniem, a po jego
otrzymaniu przetworzeniu do postaci akceptowanej
przez sterownik mikroprocesorowy.
Nadajnik-odbiornik jest zasilany prd"dem 0,5 A
i jego dzia�anie nie wprowadza jakichkolwiek
modyfikacji do struktury logicznej przetwarzanej
informacji.
Uk�ad tego typu znajduje si0 wewnd"trz ka"dego
ze sterownik�w magistrali CAN-Bus. Sk�ada si0 ze
Sterownik
zintegrowanych element�w zgodnie z ISO 11898
typ SN75176 (Philips 82C250).
79006-06
9
2.3.4. Sterownik
Sterownik przetwarza informacje otrzymywane z szyny CAN-Bus za poórednictwem uk�adu
nadajnik-odbiornik lub te" z mikroprocesora sterownika.
Dane otrzymywane z magistrali sd" przygotowywane przez sterownik-kontroler do przekazania
do mikroprocesora uk�adu sterowania, kt�ry nast0 pnie przetwarza otrzymane sygna�y i wysy�a do
magistrali dane, kt�re zostand" nast0 pnie odebrane przez odpowiednie uk�ady wykonawcze.
W rzeczywistoóci mo"na wi0 c stwierdzi! , "e jest to podzesp̨ wymieniajd"cy dane bezpoórednio
z mikroprocesorem uk�adu sterowania.
Sterownik okreóla tak"e pr0 dkoó! transmisji danych mi0 dzy uk�adem scalonym a pozosta�ymi
elementami systemu � w uk�adzie komfortu pr0 dkoó! t0 okreólono na 62,5 kbd (bit/sek), natomiast
w uk�adzie nap0 dowym i zawieszenia na 500 kbd.
Kontrolery szyny CAN-Bus zosta�y opracowane przez firm0 Bosch we wsp̨pracy z firmd" Intel,
kt�ra obecnie jest ich producentem.
Sterowniki � kontrolery sd" zasilane niskim napi0 ciem i w ka"dym ze sterownik�w zainstalowano
jeden taki uk�ad
Mikroprocesor
Sterownik szyny
CAN-Bus
TX0 RX0 RX
TxD TxD Ref
Nadajnik-odbiornik
Przew�d H
Terminator
Szyna CAN-Bus
RT RT
Przew�d L
79006-07
10
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
3. FUNKCJONOWANIE
Jak wspomniano poprzednio, system CAN-Bus jest systemem zorientowanym na informacj0 , a nie
na miejsce jej przeznaczenia. Wa"nd" cechd" natomiast jest struktura i zawartoó! przesy�anej wiado-
moóci (pakietu danych). Dane mogd" by! przekazywane do szyny CAN-Bus przez dowolny sterownik
i sd" odbierane przez ka"dy z pozosta�ych sterownik�w.
Ka"da informacja ma przypisany identyfikator, kt�ry okreóla charakterystyk0 tej informacji, jej
priorytet i pochodzenie.
Przesy�anie danych sk�ada si0 z pi0 ciu g��wnych cykli:
1. Przygotowanie (dostarczenie) danych: mikroprocesor uk�adu sterowania wysy�a dane do
kontrolera szyny CAN-Bus, kt�ry nast0 pnie przygotowuje je do dalszej transmisji.
2. Przesy�anie danych: nadajnik-odbiornik pobiera dane z kontrolera i zamienia je na sygna�y
elektryczne dostarczane do magistrali.
3. Odebranie informacji: wszystkie uk�ady (stacje) pod�d"czone do magistrali odbierajd" przeka-
zand" informacj0 .
4. Przetwarzanie danych: sterowniki pod�d"czone do poszczeg�lnych w0 z��w przetwarzajd"
informacje i sprawdzajd", czy sd" one potrzebne do realizacji przypisanych im zada�.
5. Przyj0 cie danych: sterowniki, kt�re wymagajd" przes�anych danych przyst0 pujd" do ich
przetwarzania. Pozosta�e uk�ady sterujd"ce ignorujd" odebrane dane.


Stacja 1 Stacja 2 Stacja 3 Stacja 4


Przygo-
Akceptacja Akceptacja
towanie
Przetwa- Przetwa- Przetwa-

rzanie rzanie rzanie

Odbi�r Odbi�r Odbi�r
Transmisja

Szyna CAN-Bus
79006-08
Jeóli jeden ze sterownik�w magistrali CAN-Bus - w tym przyk�adzie sterownik nr 2 � chce przes�a!
informacj0 do jednego lub kilku innych sterownik�w to dane te po przygotowaniu otrzymujd" odpo-
wiedni identyfikator z przypisanym opisem, priorytetem itp. Od tego momentu, dany podzesp̨ szyny
CAN-Bus ma wy�d"cznd" odpowiedzialnoó! za poprawne przes�anie danych do innych uk�ad�w
sterowania. Gdy sterownik nr 2 otrzyma dost0 p do magistrali CAN-Bus (transmisja danych),
wszystkie inne uk�ady nadajnik-odbiornik zostajd" ustawione w tryb odbioru. Po otrzymaniu danych
wszystkie sterowniki przyst0 pujd" do skontrolowania nadanego przes�anej informacji identyfikatora
i sprawdzenia, czy odebrane dane sd" adresowane do tego w�aónie uk�adu sterowania. Jeóli tak,
to zostand" one nast0 pnie przetworzone (akceptacja informacji), jeóli nie, to zostand" zignorowane.
Opisany wy"ej spos�b sprawdzania informacji jest nazywany filtracjd".
11
3.1. FORMAT DANYCH
Ka"da przesy�ana wiadomoó! zawiera dodatkowo informacje konieczne do poprawnej wzajemnej
wymiany danych mi0 dzy poszczeg�lnymi uk�adami sterowania. Spos�b transmisji realizowany jest
zgodnie z wytycznymi i zasadami uj0 tymi w protokole BOSCH CAN 0.2. Protok̨ transmisji danych
zawiera siedem p�l z danymi przesy�anymi do szyny CAN-Bus w ustalonym porzd"dku.
Standardowy format transmisji danych
Przerwa mi0 dzy
Pole ACK
pakietami
Pole sumy
Stan
Pole Koniec
kontrolnej
ustalony
Pole kontrolne
Pole arbitra"owe
kontrolne pakietu
CRC
Szyna
wolna
S
I r
15
R
0-8 bit�w
DLC
O Identyfikator 11 bit�w
D 0
bit�w
T
Przerwa mi0 dzy
Pole ACK
Stan Kod d�ugoóci
pakietami
Pole sumy
wzbudzenia danych DLC
kontrolnej
Pole Pole Koniec
Pole arbitra"owe
kontrolne kontrolneCRC pakietu
Szyna
wolna
S
S I r r 15
Identyfikator Identyfikator R
DL
0-8 bit�w
O
R 1 0 bit�w
D 18 bit�w T
Rozszerzony format transmisji danych
79006-09
Przekazywanie informacji do szyny CAN-Bus odbywa si0 cyklicznie, co 20 ms przez ka"dy ze
sterownik�w w uk�adzie komfortu i co 7 do 20 ms przez sterowniki w uk�adzie nap0 dowo-
jezdnym � w zale"noóci od typu sterownika (szczeg̨owe om�wienie w dalszej cz0 óci).
Protok̨ przewiduje dwa tryby przesy�ania � standardowy i rozszerzony. Zasadnicza r�"nica
polega na d�ugoóci identyfikatora informacji (ID). Dla danych w transmisji standardowej przewidziano
identyfikatory o d�ugoóci 11 bit�w, dla transmisji rozszerzonej 29 bit�w.
Jak wspomniano wczeóniej, w ka"dej przesy�anej informacji wyr�"niono siedem kolejno nast0 pujd"-
cych po sobie p�l. Kolejno:
ę Poczd"tek pakietu: wskazuje na poczd"tek przesy�anej informacji i synchronizuje pozosta�e w0 z�y
(stacje).
ę Pole arbitra"owe: sk�ada si0 z identyfikatora informacji i bitu RTR (zdalnego zg�oszenia prze-
kazu). W czasie przekazu tego pola nadajnik sprawdza przekazywanie ka"dego bitu gwarantujd"c, "e
jednoczeónie nie zostanie przes�ana "adna informacja o wy"szym priorytecie. Identyfikator ma albo
11 albo 29 bit�w d�ugoóci (transmisja w trybie standardowym lub rozszerzonym). Oba te formaty
zosta�y zdefiniowane w protokole CAN-Bus i mogd" bezkolizyjnie wsp̨istnie! w sieci. Jeóli wystd"pi
jakikolwiek konflikt mi0 dzy przesy�anymi informacjami (ich priorytetem), to jest on rozstrzygany przez
identyfikator. Bit zdalnego zg�oszenia przekazu RTR jest bardzo wa"ny z uwagi na koniecznoó!
zdecydowania o strukturze przesy�anej informacji � mo"e to by! albo pakiet danych (pe�ny przekaz
informacji) lub pakiet synchronizacji (nie zawierajd"cy "adnych danych).
ę Pole kontrolne: zawiera bit rozszerzenia identyfikatora, zawierajd"cy informacj0 o trybie (standar-
dowy lub rozszerzony) przes�anych danych. Ponadto zawiera bit r0 - zarezerwowany do przysz�ych
zastosowa� oraz kod d�ugoóci danych (DLC). Kod ten sk�ada si0 z czterech bit�w i oznacza liczb0
bit�w danych przekazanych w polu danych. Przyk�adowo, jeóli pole danych ma 4 bity to wartoó! kodu
DLC wynosi 0100, jeóli kod DLC jest r�wny 0101 to znaczy, "e pole danych ma 5 bit�w.
12
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
ę Pole danych: pole to zawiera dane, kt�re sd" przesy�ane w wiadomoóci i jednoczeónie dotyczd"
stanu dzia�ania systemu, do kt�rego dany sterownik wysy�ajd"cy informacj0 nale"y. D�ugoó! tego
pola jest zmienna i mo"e wynosi! od 0 do 8 bajt�w (0-64 bit�w). Znaczenie ka"dego z bit�w zosta�o
ócióle okreólone ju" na etapie projektowania komunikacji w magistrali do konkretnego zastosowania
np. w podsystemie komfortu itd.
Do synchronizacji procesu rozsy�ania informacji stosuje si0 wiadomoó! o zerowej d�ugoóci pola
danych (pakiet synchronizacji).
ę Pole sumy kontrolnej: (ang. CRC). Jest to pole o d�ugoóci 15 bit�w wykorzystywane do spraw-
dzenia poprawnoóci przes�anych danych.
ę Pole ACK: Pole dwubitowe, z kt�rych jeden bit zawiera spacj0 (przerw0 ACK), drugi � ogranicznik
ACK. Bit przerwy jest wysy�any jako bit recesywny, kt�ry zostaje nadpisany przez bit dominujd"cy
nadajnika-odbiornika, kt�ry poprawnie odebra� dane a" do tego miejsca. W ten spos�b sprawdzana
jest przez wysy�ajd"cy uk�ad nadawczo-odbiorczy poprawnoó! odbioru przekazanej informacji.
Innymi s�owy, bit ten s�u"y do sprawdzenia potwierdzenia odebrania sygna�u przez wszystkie
odbiorniki-nadajniki magistrali, w kt�rych nie nastd"pi�y b�0 dy odczytu.
ę Koniec pakietu: koniec pakietu informacji (ang. EOF) jest zdefiniowany jako cid"g 7 bit�w
recesywnych.
Przerwa mi0 dzypakietowa jest w zasadzie minimalnd" liczbd" bit�w potrzebnd" do oddzielenia dwu
kolejnych informacji. Jeóli do szyny nie zostand" przekazane nast0 pne dane magistrala pozostaje
wolna.
3.1.1. Przypisania priorytetu danych
W celu sprawnego zarzd"dzania wszystkimi wymogami transmisji, w tym mo"liwie jak najwi0 kszym
przep�ywem danych, pewnoócid" i bezpiecze�stwem przekazu itd. opracowano w ramach protoko�u
CAN metody przydzia�u dost0 pu do magistrali (nawet przez kilka uk�ad�w sterujd"cych jednoczeó-
nie). Dokonuje si0 tego na podstawie oceny istotnoóci przesy�anej informacji.
Priorytet dost0 pu do magistrali jest okreólany na podstawie identyfikatora, znajdujd"cego si0 w polu
arbitra"owym przesy�anej informacji. Identyfikator wskazuje kolejnoó! , w jakiej poszczeg�lne infor-
macje powinny by! przesy�ane do magistrali w razie wystd"pienia konfliktu jednoczesnego dost0 pu.
Konflikt jaki wyst0 puje, gdy klika urzd"dze� jednoczeónie pragnie uzyska! dost0 p do szyny, jest
rozwid"zywany przez pole arbitra"owe z wykorzystaniem bitu niedestruktywnego (non destructive bit)
NRZ. Wszystkie stacje monitorujd" szyn0 bit po bicie. W zale"noóci od rozstrzygni0 cia logicznego
�wired AND�, bit dominujd"cy (logiczne 0) nadpisze bit recesywny (logiczne 1). Opisana zasada
pozwala na rozstrzyganie o kolejnoóci dost0 pu do magistrali w razie wystd"pienia konfliktu.
W zaistnia�ej sytuacji wszystkie sterowniki przesy�ajd"ce aktualnie bit recesywny zostajd" zawieszone
na rzecz stacji, kt�rej przypisano bit dominujd"cy.
13
Przyk�adowo, przy por�wnywaniu identyfikator�w sterownika uk�adu elektrycznej regulacji foteli
oraz sterownika drzwi, w sz�stym bicie swego identyfikatora pierwszy z nich ma ni"szy priorytet od
drugiego (0 jest bitem dominujd"cym). Dlatego te" w tej sytuacji sterownik uk�adu elektrycznej
regulacji foteli automatycznie staje si0 odbiornikiem, kiedy sterownik drzwi rozpoczyna transmisj0 .
Jeóli natomiast jednoczeónie nastd"pi "d"danie dost0 pu do magistrali przez trzy sterowniki (dwa
poprzednie i dodatkowo sterownik g��wny), to z por�wnania odpowiednich bit�w identyfikator�w
wida! , "e najwy"szy priorytet w dost0 pie do szyny uzyska sterownik g��wny i ten rozpocznie
transmisj0 danych jako pierwszy. Pozosta�e sterowniki automatycznie stajd" si0 odbiornikami
i czekajd", a" do chwili zwolnienia magistrali.
S
Identyfikator (11 bit�w)
ID
O
Centralna
600 H 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
jednostka
Sterownik fotela
628 H
0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0
Sterownik drzwi
0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
610 H
pasa"era
1
0
0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
600 H
Szyna CAN-Bus
79006-10
3.1.2. Rozpocz0 cie nadawania
Zwyczajowo nadajnik rozpoczyna samoczynnie przesy�anie danych wysy�ajd"c pe�ny pakiet.
Jednak"e, mo"e on te" rozpoczd"! nadawanie po otrzymaniu "d"dania przes�ania danych � tj. po
otrzymaniu pakietu synchronizacji. Pakiet ten ma identyczny identyfikator, jak zwyk�y pakiet
z danymi, r�"ni si0 jedynie bitem specjalnym RTR (zdalnego zg�oszenia przekazu).
3.1.3. Przyk�ady wiadomoóci
Poni"ej zestawiono przyk�ad zapisu poszczeg�lnych p�l pakietu w rzeczywistej informacji prze-
s�anej szynd" CAN-Bus systemu komfortu.
Zapis POLA
SOF Rozstrzygni0 cie Kontrola Dane CRC ACK End
bajt 1 � bajt 0
0 11000100000 - 0 000- 0010 00010110 - 00000000 1 01 1111
Dw�jkowy
0 620 - 0 0 - 02 16 - 0 1 1 F
Szesnastkowy
14
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
W czasie przetwarzania odebranych danych uzyskiwane sd" nast0 pujd"ce informacje:
Bit Sygna� Wartoó! Znaczenie Przeznaczenie
nr
4...0 Bez znaczenia 00000 Bez znaczenia
B
5 Zabezpieczenie 0 0 Praca normalna Wszystkie sterowniki
termiczne 1 Zabezpieczenie termiczne aktywne
A
6 Stan tylnych drzwi 00 Zamkni0 te Sterownik g��wny,
prawych 1 Otwarte ster. drzwi kierowcy
J
i drzwi pasa"era
7 Autoryzacja otwar- 00 Nie Sterownik tylnych
T
cia tylnego okna 1 Tak drzwi prawych
0
1..0 Stan szyb 10 00 W ruchu Sterownik g��wny
elektrycznych 01 W spoczynku
10 W strefie dzia�ania
11 Rozpoznanie dwukrotnego nacióni0 cia
przycisku zamykania
4..2 Zamek centralny 101 000 Stan normalny Wszystkie sterowniki
B
001 SAFE (zamek wewn0 trzny w�d"czony)
010 Zamkni0 te
A
011 Baga"nik otwarty
100 Baga"nik zamkni0 ty
J
101 Otwarte
110 Awaria czujnik�w systemu
111 Usterka
T
5 Wolny 0 0 Nie Wszystkie sterowniki
1 Tak
1
6 Awaria szyny 0 0 Nie Sterownik g��wny
1 Tak
7 Awaria 0 0 Nie Sterownik g��wny
1 Tak
15
3.2. NIEZAWODNO�ł TRANSMISJI DANYCH
B�0 d�w w transmisji nigdy nie mo"na wykluczy! , ale mo"na wyeliminowa! ich konsekwencje.
Opracowany protok̨ CAN zawiera trzy systemy wykrywania b�0 d�w i dwa systemy ich eliminacji.
Pierwsze trzy:
Sprawdzanie sumy kontrolnej (ang. CRC check)
Bit CRC zawiera informacj0 o przesy�anych danych powsta�d" przez dodanie bit�w nadmiarowych
i umieszczany jest automatycznie przy ko�cu pakietu. Po zako�czeniu transmisji, bit nadmiarowy jest
por�wnywany z wyznaczond" z przes�anych danych sumd". Jeóli wystd"pi r�"nica, to oznacza to, "e
w czasie przekazu informacji wystd"pi� b�d"d.
Weryfikacja informacji przez sprawdzenie formatu pakietu
Metoda ta polega na kontroli struktury informacji przez sprawdzenie ka"dego z bit�w i por�wnaniu
z okreólonymi w standardzie protoko�u d�ugoóciami i dopuszczalnymi wartoóciami poszczeg�lnych
p�l. B�0 dy wykryte td" metodd" sd" nazywane b�0 dami formatu.
Sprawdzenie ACK
Jak wspomniano wczeóniej wszystkie wiadomoóci sd" odbierane przez ka"dy z pozosta�ych
(aktualnie nie b0 dd"cych w trybie nadawania) sterownik�w, kt�re potwierdzajd" przyj0 cie wiadomoóci
przez ustawienie bitu ACK. Jeóli nie nastd"pi potwierdzenie ACK do stacji nadajd"cej to oznacza to, "e
w czasie transmisji nastd"pi� b�d"d, bd"d� te", "e sterownik odbierajd"cy jest uszkodzony.
Pozosta�e dwa systemy:
Monitoring
Zdolnoó! wykrywania b�0 d�w transmisji opiera si0 na óledzeniu (monitoringu) przez nadajnik
sygna��w w magistrali. Uk�ad nadawczy óledzi stan napi0 cia w szynie, i jeóli wykryje w magistrali
w przekazanej informacji bit o wartoóci r�"nej od przekazanej to zg�asza b�d"d transmisji.
Od opisanej zasady sd" dwa wyjd"tki. Pierwszy ma miejsce wtedy, gdy kontroler dokonuje por�wna-
nia identyfikator�w i ustala priorytet dost0 pu do magistrali. Drugi przypadek ma miejsce wtedy, gdy
odbiorniki zmieniajd" stan bitu (napi0 cie) w polu potwierdzania odbioru � patrz kontrola ACK.
Uzupe�nianie bit�w
Metoda ta opiera si0 na jednej z podstawowych zasad protoko�u transmisji. Ot�" ustalone wytycz-
ne przekazywania informacji zak�adajd", "e ka"dy pakiet danych mo"e zawiera! nie wi0 cej ni" pi0 !
kolejno po sobie nast0 pujd"cych bit�w o jednakowej wartoóci (jednakowej biegunowoóci potencja�u
mi0 dzy przewodami) poczynajd"c od poczd"tku pakietu a" do ko�ca pola sumy nadmiarowej CRC. Po
przes�aniu pi0 ciu jednakowych bit�w nadajnik automatycznie (samoczynnie) wstawia do sekwencji
przesy�anej wiadomoóci bit o przeciwnej wartoóci (uzupe�nianie). Odbiornik z kolei pomija te bity
przy rejestrowaniu sygna�u..
3.2.1. Obs�uga b�0 du
Jeóli kontroler magistrali CAN-Bus wykryje b�d"d transmisji, to nast0 puje automatycznie przerwanie
jej przekazu do pozosta�ych sterownik�w i ustawienie flagi b�0 du. Polega ono na wstawieniu szeóciu
kolejnych bit�w dominujd"cych. W kontekócie wczeóniejszych informacji stanowi to naruszenie zasa-
dy uzupe�niania bit�w lub zasady poprawnoóci formatu pakietu danych.
Nawet wystd"pienie lokalnych b�0 d�w (zaburzajd"cych prac0 jednego ze sterownik�w) nie wp�ywa
na poprawnoó! przekazu do wszystkich pozosta�ych sterownik�w pod�d"czonych do magistrali.
Rozwid"zanie takie zapewnia lepszd" sp�jnoó! i wy"szd" przepustowoó! informacji przekazywanych
omawiand" szynd".
Po wykryciu b�0 du szyna wymaga czasu odpowiadajd"cego co najmniej 31 bitom transmisji do
ponownego przywr�cenia �d"cznoóci. Po up�ywie tego okresu sterownik mo"e ponownie rozpoczd"!
przekazywanie wiadomoóci w czasie transmisji, w kt�rej wystd"pi� b�d"d, lub te" jeden z uk�ad�w mo"e
rozpoczd"! innej wiadomoóci o wy"szym priorytecie.
16
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
3.2.2. Ograniczanie nast0 pstw b�0 d�w w przypadku lokalnych usterek
B�0 dnie dzia�ajd"ce stacje magistrali mogd" istotnie ograniczy! przepustowoó! szyny, powodujd"c
w niekt�rych przypadkach nawet jej ca�kowite unieruchomienie. Sterownik, kt�ry dzia�ajd"c jako
odbiornik, stale ustawia flag0 b�0 du przerywa transmisj0 de facto poprawnych sygna��w, co mo"e
spowodowa! ca�kowite unieruchomienie magistrali. Dlatego te" opracowane wytyczne konstrukcyjne
szyny CAN-Bus przewidujd" wbudowanie mechanizm�w rozr�"niajd"cy pomi0 dzy usterkd" (b�0 dem)
przypadkowym a b�0 dem cid"g�ym, jak r�wnie" � w przypadku wystd"pienia cid"g�ej usterki � zlokalizo-
wanie b�0 dnie dzia�ajd"cego sterownika. Metoda ta opiera si0 na statystycznej ocenie warunk�w wy-
std"pienia b�0 du. Dana stacja rozpoznaje sama ewentualnd" awari0 � jeóli cid"gle przerywa transmisj0 �
zanim jeszcze pozosta�e uk�ady wykryjd" b�d"d. Pierwszym etapem jest w tej sytuacji ostrze"enie do
pozosta�ych sterownik�w, "e dana stacja powoduje przerwania transmisji, w szczeg�lnym przypadku
mo"e nawet nastd"pi! od�d"czenie uszkodzonego sterownika.
3.2.3. Niezawodnoó! danych w protokole CAN
Wprowadzenie system�w bezpoórednio zwid"zanych z bezpiecze�stwem podr�"nych i samochodu
wymaga du"ej niezawodnoóci w przekazywaniu informacji mi0 dzy poszczeg�lnymi uk�adami stero-
wania. W zwid"zku z tym konieczne jest podj0 cie wszystkich mo"liwych dzia�a�, majd"cych na celu
wyeliminowanie ryzyka niebezpiecznych sytuacji b0 dd"cych nast0 pstwem b�0 dnej transmisji danych za
poórednictwem szyny CAN-Bus w ca�ym okresie eksploatacji samochodu. Tak wi0 c, niezawodnoó!
systemu winna by! dostatecznie wysoka, co jest r�wnowa"ne odpowiednio niskiemu ryzyku awarii.
Niezawodnoó! , w gruncie rzeczy jest te" zdolnoócid" uk�adu do wykrywania zak��ce� lub przekazu
fa�szywych danych. Prawdopodobie�stwo wystd"pienia b�0 d�w rezydentnych mo"e by! oszacowane
metodami statystycznymi, stosowanymi w metodach analizy transmisji sygna��w. Termin prawdopo-
5 sterownik�w z danymi
o d�ugoóci 90 bit�w
10-
10 sterownik�w z danymi
10-
o d�ugoóci 80 bit�w
10-
10-
10-4 10-3 10-2 10-1
Prawdopodobie�stwo b�0 du w 1 bicie
79006-11
dobie�stwa wystd"pienia b�0 d�w rezydentnych oznacza niebezpiecze�stwo powstania b�0 d�w w sys-
temie transmisji, kt�re nie zostand" wykryte przez wbudowane w systemie mechanizmy zabezpiecze�.
Przyk�adowo, jeóli magistrala CAN-Bus dzia�a z pr0 dkoócid" 1 Mbd (kbit�w/sek) ze órednim wyko-
rzystaniem 50%, przez szacowany czas eksploatacji samochodu 4000 godz. i ze órednid" d�ugoócid"
informacji 80 bit�w, to ca�kowita liczba przekazanych wiadomoóci (pakiet�w) wyniesie 9x1010.
Statystyczna liczba niewykrytych b�0 d�w przekazanych w czasie eksploatacji odpowiada wtedy 10-2.
Oznacza to, "e przyjmujd"c za�o"enie 8 godz. pracy dziennie i 365 dni w roku wsp̨czynnik b�0 du
wyniesie 0,7. Tak wi0 c, niewykryty b�d"d wystd"pi raz na 1000 lat (órednia statystyczna).
Analizujd"c powy"szy rysunek, w najgorszym mo"liwym scenariuszu, w pojedynczym bicie wystd"pi
b�d"d na ka"de 90 bit�w przekazu w sieci 5 sterownik�w. Oznacza to b�d"d resztkowy rz0 du 10-13.
17
Prawdopodobie�stwo b�0 du
4. SZYNA CAN-Bus W TOLEDO 99
W momencie wprowadzenia na rynek nowego Toledo 99 samoch�d ten zosta� wyposa"ony w dwa
niezale"ne systemy wykorzystujd"ce magistral0 CAN-Bus. Sd" to: system komfortu i uk�ad nap0 dowo-
jezdny.
Szyna CAN-Bus systemu komfortu
Szyna CAN-Bus uk�adu
nap0 dowo-jezdnego.
79006-12
4.1. SZYNA CAN-Bus SYSTEMU KOMFORTU
Pr0 dkoó! transmisji danych w tej magistrali wynosi 62,5 kb jest to wi0 c � zgodnie ze standardami
ISO - szyna o ma�ej pr0 dkoóci przesy�u informacji. Przekaz jednej pe�nej wiadomoóci trwa 1 ms,
a cz0 stotliwoó! ich przesy�ania 20 ms. W zwid"zku z tym, w czasie przerwy w przekazie jednego ze
sterownik�w pozosta�e uk�ady sterujd"ce majd" dostatecznie du"o czasu na przekazanie swoich
danych.
Do magistrali pod�d"czone zosta�y nast0 pujd"ce uk�adu sterujd"ce:
- sterownik g��wny
- sterowniki drzwi: mogd" by! cztery lub dwa w zale"noóci od tego ile szyb w samochodzie jest stero-
wane elektrycznie; jeóli instalowane sd" dwa sterowniki to sd" one za�o"one w drzwiach przednich.
- sterowniki uk�adu elektrycznej regulacji po�o"enia foteli z zapami0 taniem pozycji.
18
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
Zestawienie danych przekazywanych do szyny CAN-Bus przez pozosta�e sterowniki przedstawia
tabela:
Sterownik g��wny Sterownik drzwi Sterownik drzwi pasa"era
B�d"d komunikacji B�d"d komunikacji B�d"d komunikacji
Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii) Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii) Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii)
Stan zamka centralnego Stan zamka centralnego Stan zamka centralnego
(zamkni0 ty itd.) (zamkni0 ty itd.) (zamkni0 ty itd.)
Funkcja SAFE drzwi tylnych Stan szyb elektrycznych Stan szyb elektrycznych
Odblokowanie drzwi tylnych Autoryzacja dost0 pu do drzwi Autoryzacja dost0 pu do drzwi
przednich przednich
Blokowanie jednych z drzwi tylnych Stan drzwi kierowcy Stan drzwi pasa"era
Kana� ADEX Sygna� z prze�d"cznika blokady Sygna� z prze�d"cznika blokady
Stan baga"nika (otwarty lub zamkni0 ty) Sygna� z prze�d"cznika szyb Aktywacja wewn0 trzna przycisku
elektrycznych drzwi pasa"era centralnego zamka
Sygna� z zamka baga"nika Sygna� z prze�d"cznika szyb Zabezpieczenie termiczne centralnego
elektrycznych tylnych lewych drzwi zamka
Sygna� zap�onu (15) Sygna� z prze�d"cznika szyb Sygna� prze�d"cznik�w ustawiania
elektrycznych tylnych prawych drzwi lusterka
Zako�czenie zamykania zamkiem Zabezpieczenie termiczne centralnego
centralnym zamka
Sygna� zderzenia Blokada bezpiecze�stwa dzieci dla
szyb elektrycznych w tylnych drzwiach
Ogrzewanie lusterek Sygna� regulacji po�o"enia lusterka
wstecznego pasa"era (ustawianie
i sk�adanie)
Sygna� zap�onu S Sygna� z prze�d"cznika otwierania
i zamykania
Pr0 dkoó! samochodu
19
Sterownik tylnych lewych drzwi Sterownik tylnych prawych drzwi Sterownik uk�adu regulacji
po�o"enia foteli
B�d"d komunikacji B�d"d komunikacji B�d"d komunikacji
Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii) Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii) Czuwanie (tryb oszcz0 dzania energii)
Stan zamka centralnego Stan zamka centralnego Regulacja lusterka wstecznego
(zamkni0 te itd.) (zamkni0 te itd.) kierowcy
Stan szyb elektrycznych Stan szyb elektrycznych Regulacja lusterka wstecznego
pasa"era
Autoryzacja dost0 pu do drzwi tylnych Autoryzacja dost0 pu do drzwi tylnych
Stan lewych tylnych drzwi Stan prawych tylnych drzwi
Zabezpieczenie termiczne centralnego Zabezpieczenie termiczne centralnego
zamka zamka
W przewodzie niskiego napi0 cia L (LOW) napi0 cie waha si0 mi0 dzy 0-0,25V, natomiast w prze-
wodzie wysokiego napi0 cia H (HIGH) waha si0 mi0 dzy 2,75 a 5 V. R�"nica mi0 dzy wartoóciami
ekstremalnymi w obu przewodach wynosi 5 V i odpowiada logicznej 1, mi0 dzy mniejszymi
wartoóciami � oko�o 0 V co odpowiada logicznemu 0.
4.1.1. Tryb awaryjny
Jeóli nastd"pi awaria w przewodzie H lub te" zostanie on uziemiony to system funkcjonuje wtedy
w oparciu o sygna�y z przewodu L w odniesieniu do 0 w uziemieniu.
Z drugiej strony jeóli wystd"pi uszkodzenie linii L (lub jej uziemienie) to system oczywiócie nadal
poprawnie funkcjonuje, ale rejestruje sygna�y w odniesieniu do uziemienia.
Jeóli wystd"pi spi0 cie mi0 dzy przewodami to obydwa wtedy stand" si0 liniami L i b0 dd" pracowa!
w odniesieniu do uziemienia. Jedynd" sytuacjd" gdy opisywana magistrala nie b0 dzie w og�le
funkcjonowa! jest ewentualnoó! , "e jednoczeónie oba przewody zostand" przeci0 te lub te" oba na
raz zostand" uziemione.
4.2. SZYNA CAN-Bus UKśADU NAP"DOWO-JEZDNEGO
Z uwagi na wymagand" szybkoó! transmisji w tej magistrali ustalono pr0 dkoó! przekazu na 500 kb -
jest to wi0 c, zgodnie ze standardami ISO, szyna szybka.
Do magistrali pod�d"czone sd" nast0 pujd"ce sterowniki:
- sterownik silnika typu Motronic Simos, TDi itd.
- sterownik uk�adu ABS
- sterownik automatycznej skrzyni bieg�w.
W samochodach z r0 cznd" skrzynid" bieg�w �d"czone sd" do magistrali jedynie dwa uk�ady sterujd"ce.
W szynie tej przekaz typowej wiadomoóci o d�ugoóci 8 bit�w trwa oko�o 0,25 sek. Podobnie jak
w poprzednim przypadku cz0 stotliwoó! przesy�ania informacji (a wi0 c i dost0 pu poszczeg�lnych
urzd"dze� do magistrali) wynosi od 7 do 20 ms. I tak, sterownik uk�adu ABS przesy�a dane co 7 ms,
uk�ad Motronic co 10 ms, natomiast sterownik automatycznej skrzyni bieg�w i sterownik silnika TDi
co 20 ms.
20
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
W przewodzie niskiego napi0 cia L (LOW) napi0 cie waha si0 mi0 dzy 0 a 1,25 V, natomiast w prze-
wodzie H (HIGH) mi0 dzy 1,25 a 2,5 V. R�"nica mi0 dzy ekstremalnymi wartoóciami wynosi 2,5 V, co
odpowiada logicznej 1, r�"nica natomiast mi0 dzy bli"szymi wartoóciami jest zbli"ona do 0 V, co
odpowiada logicznemu 0.
Informacje przesy�ane przez magistral0 mi0 dzy poszczeg�lnymi trzema uk�adami sterowania
wystarczajd" do prawid�owego realizowania wyznaczonych im zada�.
Znaczenie przesy�anych td" magistrald" informacji jest bezpoórednio zwid"zane z bezpiecze�stwem
jazdy (praca sterownika uk�adu ABS/EDS). Dzia�anie tego uk�adu jest z kolei zwid"zane z pracd"
sterownika silnika i uk�adu sterowania pracd" automatycznej skrzyni bieg�w (komfort jazdy).
Poni"sza tabela przedstawia przyk�ady niekt�rych informacji i odpowiadajd"cych im p�l.
Priorytet Protok̨ dla danych z Przyk�ady informacji
1 sterownika ABS/EDS �d"danie regulacji momentu obrotowego silnika (MSR)
�d"danie regulacji kontroli trakcji (ASR)
2 sterownika silnika, protok̨ 1 Pr0 dkoó! obrotowa silnika
Po�o"enie przepustnicy
Skok przepustnicy �kick-downŁ
3 sterownika silnika, protok̨ 2 Temperatura czynnika ch�odzd"cego
Pr0 dkoó! pojazdu
4 sterownika automatycznej skrzyni Zmiana prze�o"enia skrzyni bieg�w
bieg�w Skrzynia bieg�w w awaryjnym trybie pracy
Po�o"enie drd""ka zmiany bieg�w
Poni"sza tabela przedstawia dane, dotyczd"ce przekazu przyk�adowych informacji. Z uwagi na
bardzo du"d" iloó! przesy�anych mi0 dzy poszczeg�lnymi sterownikami informacji przedstawione
zosta�y jedynie niekt�re dane.
Chwilowe po�o"enie przepustnicy jest kodowane na oómiu bitach. Daje to w sumie mo"liwoó!
okreólenia 256 r�"nych po�o"e�. Wynika std"d bezpoórednio mo"liwoó! okreólenia po�o"enia
przepustnicy z dok�adnoócid" do 0,4o w przedziale od 0o do 102o.
Sekwencja bit�w Po�o"enie przepustnicy
0000 0000 Kd"t otwarcia przepustnicy 000,0�
0000 0001 Kd"t otwarcia przepustnicy 000,4�
0000 0010 Kd"t otwarcia przepustnicy 000,8�
. . . . . .
0101 0100 Kd"t otwarcia przepustnicy 033,6�
. . . . . .
1111 1111 Kd"t otwarcia przepustnicy 102,0�
4.2.1. Tryb awaryjny
W opracowanym protokole komunikacji tej szyny nie przewidziano awaryjnego trybu pracy.
Przerwa w obwodzie lub uszkodzenie jednego z kabli powoduje przerwanie transmisji i tym samym
komunikacji mi0 dzy poszczeg�lnymi sterownikami.
21
5. SCHEMAT POś�CZEĄ ELEKTRYCZNYCH
Diagram przedstawia pod�d"czenia do szyny CAN-Bus tylko uk�ad�w sterowania.
5.1. SZYNA CAN-Bus UKśADU KOMFORTU
J393 J386 J387
Przew�d H
Przew�d L
J388 J389 J136
79006-13
LEGENDA
J136 Sterownik uk�adu elektrycznej regulacji foteli J388 Sterownik tylnych lewych drzwi
J386 Sterownik drzwi kierowcy J389 Sterownik tylnych prawych drzwi
J387 Sterownik drzwi pasa"era J393 Sterownik g��wny
22
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
5.2. SZYNA CAN-Bus UKśADU NAP"DOWO-JEZDNEGO
J248 J217
Przew�d H
Przew�d L
J104
79006-14
LEGENDA
J104 Sterownik uk�adu ABS/EDS J248 Sterownik silnika TDi
J217 Sterownik automatycznej skrzyni bieg�w
23
6. SAMODIAGNOZA
Oprogramowanie poszczeg�lnych uk�ad�w ste-
rowania zosta�o wyposa"one w funkcje diagno- VAS 5051
styczne, pozwalajd"ce na kontrolowanie przep�ywu
informacji przez magistral0 CAN-Bus.
Po wykryciu usterki zostaje ona zarejestrowana
w pami0 ci b�0 d�w.
Dost0 p do zarejestrowanych b�0 d�w jest mo"liwy
z wykorzystaniem standardowego czytnika VAG
1551/1552 lub te" uk�adu VAS 5051. W trakcie
czytania pami0 ci uk�ad sterowania przekazuje
informacje dotyczd"ce �r�d�a b�0 du i jego typu.
B�0 dy szyny CAN-Bus sd" rejestrowane jako b�0 dy
sta�e. Jeóli usterka nie pojawia si0 po nast0 pnym
cyklu jazdy, to zmieniany jest jej atrybut na �b�d"d
sporadycznyŁ. Jeóli wspomniana usterka nie pojawi
si0 przez nast0 pnd", kolejnd" okreólond" liczb0 cykli to
jej zapis w pami0 ci b�0 d�w jest automatycznie
kasowany.
79006-15
6.1. SAMODIAGNOZA SZYNY CAN-Bus UKśADU KOMFORTU
Dost0 p do funkcji diagnostycznych jest mo"liwy po wprowadzeniu kodu �46 � System komfortuŁ.
Proces diagnostyczny jest nadzorowany przez sterownik g��wny, kt�ry za poórednictwem szyny
CAN-Bus komunikuje si0 z pozosta�ymi uk�adami sterowania i ich pami0 ciami b�0 d�w. Dlatego te",
jeóli w uk�adzie wystd"pi usterka to jest ona zg�aszana p��niej przez sterownik g��wny.
Jeóli po zg�oszeniu "d"dania przes�ania danych magistrald" CAN-Bus przez 200 ms nie nastd"pi
odpowied�, to g��wny sterownik zarejestruje ten fakt jako b�d"d, natomiast przekazywane dane zosta-
nd" zapami0 tane w pozosta�ych sterownikach systemu.
W ramach opracowanych rozwid"za� diagnostycznych dost0 pne sd" nast0 pujd"ce funkcje:
Funkcja 02: Sprawd� pami0 ! b�0 d�w
Pami0 ! b�0 d�w sterownika mo"e przechowywa! informacje o dwu rodzajach b�0 d�w magistrali
CAN-Bus:
1. Szyna uk�adu komfortu: b�d"d jest rejestrowany, gdy zostaje przerwana transmisja danych
mi0 dzy dwoma lub wi0 kszd" liczbd" uk�ad�w sterowania. Mo"liwe sd" nast0 pujd"ce przyczyny: b�d"d
sterownika lub przerwa w obu przewodach magistrali (zwarcie obu do masy) lub te" z�y kontakt na
�d"czach.
2. Szyna uk�adu pracuje w trybie awaryjnym: informuje o przejóciu szyny CAN-Bus do pracy
w trybie awaryjnym. Przyczynd" takiej sytuacji mo"e by! przerwa w jednym z przewod�w magistrali,
lub przerwa w pod�d"czeniu.
24
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
Funkcja 08: Wczytanie danych pomiarowych
Read table of measurement values 12
Bus OK Cond+acomp T. I.+ T. DR. Memory
Strefa 1 2 3 4
wyówietlacza
Na ekranie wydzielono cztery strefy wyówietlania danych (patrz rysunek) przez g��wny sterownik.
1. Strefa 1: Sprawd� szyn0 - wskazuje czy w obwodzie elektrycznym magistrali (przewody L i H) nie
wystd"pi�a przerwa.
2. Strefa 2: Wyposa"enie umieszczone w przedniej cz0 óci pojazdu. Wskazuje dane z uk�ad�w
sterowania przesy�ajd"cych dane z przedniej cz0 óci samochodu.
3. Strefa 3: Wyposa"enie umieszczone w tylnej cz0 óci pojazdu. Wskazuje dane z uk�ad�w stero-
wania przesy�ajd"cych dane z tylniej cz0 óci samochodu.
4. Strefa 4: Wyposa"enie dodatkowe, wskazuje pod�d"czenie element�w wyposa"enia dodatkowe-
go pojazdu, jak np. elektryczna regulacja po�o"enia foteli z zapami0 taniem po�o"enia fotela i lusterek.
6.2. SAMODIAGNOZA SZYNY CAN-Bus UKśADU NAP"DOWO-JEZDNEGO
Tak jak w poprzednim przypadku diagnostyk0 uk�adu mo"na prowadzi! w wykorzystaniem nast0 -
pujd"cych czytnik�w VAG 1551 i 1552 oraz VAS 5051.
Dost0 pne sd" funkcje:
01 - elektronika silnika
02 - elektronika skrzyni bieg�w
03 - elektronika uk�adu ABS
Poniewa" wszystkie te uk�ady wymieniajd" informacje mi0 dzy sobd" nale"y je traktowa! jako jeden,
z�o"ony system.
Jeóli po zg�oszeniu przes�ania danych magistrald" CAN-Bus po 500 ms nie nastd"pi odpowied�, to
zostanie to zarejestrowane jako b�d"d komunikacji (�no communicationŁ).
W momencie, gdy uk�ad sterowania wykryje b�d"d, przekazuje t0 informacj0 do magistrali CAN-Bus
i zapami0 tuje kod powsta�ego b�0 du. Pozosta�e uk�ady sterujd"ce przechodzd" w tryb awaryjny i po
pod�d"czeniu czytnika wyówietlany jest komunikat �control unit xxxx, please read the fault memoryŁ
czyli � �b�d"d w sterowniku xxxx, prosz0 sprawdzi! pami0 ! b�0 d�wŁ, gdzie xxxx oznacza kod
sterownika, w kt�rym zapami0 tano usterk0 .
W ramach opracowanego rozwid"zania diagnostycznego dost0 pne jest funkcja 02: Sprawd� pami0 !
b�0 d�w.
Awaria jest zapami0 tywana w systemie w razie wystd"pienia jednego z warunk�w:
- jeden lub kilka przewod�w zostanie przerwanych
- przewody zosta�y zwarte ze sobd"
- jeden z przewod�w zosta� uziemiony (zwarty z masd")
- co najmniej jeden sterownik jest uszkodzony.
25
7. WERYFIKACJA Bś"D�W I NAPRAWA
7.1. MO�LIWO�CI WERYFIKACJI
Jak przedstawiono to we wczeóniejszych rozdzia�ach, transmisja danych w magistrali CAN-Bus
systemu nap0 dowo-jezdnego odbywa si0 z wysokd" cz0 stotliwoócid" i dlatego te" du"e znaczenie
w transmisji majd" zjawiska falowe; sd" one nawet wa"niejsze od zjawisk zwid"zanych z przep�ywem
prd"du. Dlatego te", ka"dorazowo przed przystd"pieniem do naprawy systemu, nale"y pami0 ta! , "e
wi0 kszoó! tradycyjnych urzd"dze� i narz0 dzi warsztatowych mo"e by! nieprzydatna.
Czynnoóci wst0 pne obejmujd" sprawdzenie pami0 ci b�0 d�w uk�ad�w sterowania pod�d"czonych do
magistrali CAN-Bus oraz sprawdzenie jakoóci poszczeg�lnych przewod�w szyny i skontrolowanie
oporu elektrycznego terminator�w w poszczeg�lnych sterownikach (tylko w przypadku magistrali
uk�adu nap0 dowo-jezdnego).
Pozosta�e czynnoóci diagnostyczne wymagajd" bardziej zaawansowanej wiedzy technicznej oraz
skomplikowanych i wyrafinowanych urzd"dze�, dlatego te" nie sd" one wykonywane w typowym
warsztacie naprawczym. Do niezb0 dnych do tego typu napraw urzd"dze� nale"y mi0 dzy innymi
oscyloskop (co najmniej dwukana�owy o cz0 stotliwoóci pr�bkowania 20 MHz i uk�adem pami0 ci)
oraz specjalnie opracowany CANAlyzer (analizator-tester magistrali CAN-Bus). Poni"szy schemat
przedstawia wszystkie mo"liwoóci sprawdzania magistrali, chocia" � jak wspomniano � przedsta-
wione urzd"dzenia nie sd" dost0 pne w typowym punkcie serwisowym.
Analizator szyny CAN- Oscyloskop
Bus (CANAlyzer)
Szyna CAN-Bus
Multimetr cyfrowy
VAG 1526B
Czytnik kod�w b�0 du
Opierajd"c si0 na za�o"eniu, "e nie jest mo"liwe opracowanie jednej, uniwersalnej metody znale-
zienia b�0 du, technik powinien wybra! najodpowiedniejszd" w danym momencie metod0 , w zale"no-
óci od typu usterki i stanu og�lnego pojazdu i systemu.
W wielu wypadkach konieczne mo"e okaza! si0 jednoczesne zastosowanie kilku metod diagno-
stycznych. Post0 pujd"c w logicznym porzd"dku, pierwszd" rzeczd" jakiej nale"y dokona! przy poszu-
kiwaniu awarii jest sprawdzenie pami0 ci b�0 d�w poszczeg�lnych sterownik�w pod�d"czonych do
magistrali CAN-Bus.
26
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
Nast0 pnie, po dokonaniu sprawdzenia pami0 ci b�0 d�w poszczeg�lnych uk�ad�w sterownia nale"y
sprawdzi! rezystancj0 wszystkich terminator�w i przewod�w magistrali. Nale"y pami0 ta! , aby korzy-
sta! przy tym z multimetru VAG 1526B lub VAG 1715, gdy" w przeciwnym razie nieodpowiednie
napi0 cie zasilania innych miernik�w mo"e uszkodzi! uk�ady elektroniczne systemu CAN-Bus.
Nast0 pnie mo"na dokona! sprawdzenia stanu technicznego przewod�w CAN-L i CAN-H. Nale"y
zwr�ci! uwag0 , czy nie ma uszkodze� zewn0 trznej izolacji, czy gdzieó nie wyst0 puje zwarcie itp.
W czasie tego testu nale"y od�d"czy! zasilanie, jednak"e wszystkie sterowniki powinny by! nadal
pod�d"czone do magistrali. W czasie sprawdzania rezystancji terminator�w nale"y pami0 ta! , "e
cz0 ó! uk�ad�w oporowych jest �d"czona do systemu r�wnolegle, cz0 ó! szeregowo.
Kolejny punkt procedury polega na sprawdzeniu przesy�anych sygna��w specjalnym uk�adem
CANAlyzer, opracowanym przez firm0 Vector Informatik GmBH. Jest to skomputeryzowany tester
s�u"d"cy do obserwacji przep�ywu danych przez magistral0 CAN-Bus. Podstawowymi funkcjami
uk�adu sd" rejestrowanie przep�ywu informacji, wskazywanie treóci poszczeg�lnych pakiet�w
danych, statystyka przes�anych informacji wydajnoóci ca�ego systemu oraz b�0 d�w w magistrali
CAN-Bus.
Poszczeg�lne informacje z programu testera sd" wyówietlane w oknach dialogowych na ekranie.
Treó! wiadomoóci
Statystyka wydajnoóci
Przep�yw danych
Statystyka wiadomoóci
79006-17
27
Mo"liwe jest tak"e graficzne przedstawienie przesy�anych sygna��w na ekranie oscyloskopu.
Zapis ten umo"liwia fizycznd" analiz0 b�0 d�w magistrali. Przez por�wnanie rzeczywistych
przebieg�w modulacji napi0 cia z przebiegami teoretycznymi mo"na �atwo okreóli! usterki
w systemie.
Metoda ta pozwala na analiz0 dzia�ania uk�adu przy w�d"czonym zap�onie. Potrzebny jest do tego
celu oscyloskop dwukana�owy, o cz0 stotliwoóci pr�bkowania 20 MHz i dodatkowym modu�em
pami0 ci, wystarczajd"cym do zapami0 tania co najmniej jednego pakietu danych � odpowiednim
urzd"dzeniem jest np. Scopometer 123 f-my Fluke).
79006-18
7.2. USUWANIE Bś"D�W
Mo"liwoóci naprawy systemu w typowych
VAS 1978
warunkach warsztatowych ograniczajd" si0 do
wymiany ca�ego uk�adu sterowania (wewnd"trz
znajduje si0 wi0 kszoó! element�w systemu)
lub te" wymiany poszczeg�lnych przewod�w
magistrali.
Dokonujd"c napraw nale"y pami0 ta! , "e
transmisja danych w magistrali jest oparta na
zjawiskach falowych i dlatego pod "adnym
pozorem nie wolno zmienia! przebiegu
przewod�w. R�wnie" miejsca pod�d"cze�
poszczeg�lnych sterownik�w sd" precyzyjnie
wyznaczone.
Im wi0 ksza cz0 stotliwoó! przekazu, tym
wi0 ksza czu�oó! systemu na jakiekolwiek
zmiany konfiguracji.
Przy wymianie przewod�w nale"y pami0 ta! ,
"e nowa instalacja powinna mie! identycznd"
d�ugoó! i jednakowy splot jak oryginalna.
79006-19
Napraw nale"y dokonywa! z pomocd"
zestawu naprawczego VAS 1978.
28
Szyna CAN-Bus � Materia�y szkoleniowe
UWAGI:
29
29
OBSśUGA KLIENTA
Dzia� Obs�ugi