شبکه صنعتی CAN و کاربردهای آن

آموزش شبکه CAN

چکیده :

امروزه، استفاده از لوازم برقی و الکترونیکی در خودرو، روز به روز در حال افزایش بوده و به تدریج جایگاه ویژه اي در میان قطعات خودرو می یابند. افزایش این قطعات و واحد ها باعث ایجاد و توسعه روش هاي استاندارد ارتباطات در
CAN و غیره شد. در این میان، شبکه CAN ،ABUS ،VAN خودرو همانند با استقبال بیشتري روبرو شده است. این مقاله در ابتدا به بررسی چگونگی توسعه شبکه کن باس و معرفی و کاربرد آن پرداخته و در ادامه به جزئیات تبادل داده ها
در شبکه و تجهیزات مورد نیاز آن می پردازد. از آنجایی که بیشترین کاربرد این شبکه در خودروها می باشد در این
مقاله نیز بر این کاربرد ، تاکید بیشتری شده است.

مقدمه

در اوایل دهه 1980 شرکت Bosch شبکه کنترل کننده خود را توسعه داد وآنرا در مجمع مهندسین خودرو با نام Automotive Serial Controller Area Network معرفی کرد. بطوریکه اجزا کنترلی یک ماشین( چراغهاي خطر , کیسه هوا , چراغها , شیشه برقی و قفلهاي درب) همگی به یک کانال ارتباطی مشترك متصل می شوند. کارخانه هاي اتوماتیک دریافته بودند که در حالت عادي و بدون شبکه اگر سیم کشی یک قسمت دچار مشکل شود دورانداختن ماشین شاید ارزانترین راه حل باشد تا رفع عیب آن.

در اصل پروتکل CAN توسط شرکت بوش ابداع و با همکاری اینتل بازسازی و تکمیل شد. در سال 1987 شرکت اینتل اولین تراشه CAN موسوم به تراشه 82526 را ساخت که بعدها در تراشه 82527 تکمیل شد. در همان زمان کارخانه نیمه هادی فیلیپس نیز اقدام به ساخت تراشه 82C200 برای کنترلر CAN نمود. پس از آن شرکت های موتورولا و NEC نیز اقدام به ساخت تراشه CAN نمودند. در سال 1992 گروه CAN in Automation(CiA) تشکیل شد و در سال بعد استاندارد ISO11898 جهت تعریف CAN برای استفاده های صنعتی انتشار یافت.

در سال 1992 کارخانه بنز جهت ارتباطات الکتریکی داخل خودروهایش از شبکه CAN استفاده کرد که منجر به کاهش حدود یکصد کیلوگرم از وزن ماشین شد. این موضوع مورد استقبال سایر خودروسازان نیز قرار گرفت. شرکت ولوو نیز با بهره گیری از این تکنیک در مدل خودروی سواری S80 خود توانست به میزان یک کیلومتر از طول دسته سیم این خودرو بکاهد. 

امروزه تعداد زیادي شبکه مخصوص خودرو طراحی و از طرف شرکت هاي مطرح دنیا معرفی شده اند. از جمله این شبکه ها می توان به گذرگاه هاي IDB 1349 ،MOST ،TTP/C ،LIN ،VAN2 ،CAN اشاره کرد. کشورهای مختلف استانداردها و نام هاي خاصی را براي کاربرد این سیستم ها به کار می برند که از جمله معروفترین آنها میتوان به :

استاندارد CAN : ساخت آلمان که در خودرو هاي بنز ب.ام.و و فیات و ولوو به کار می رود.

استاندارد VAN : ساخت کشور فرانسه و روي محصولات رنو و پژو این کشور مورد استفاده است.

استاندارد J1850: ساخت کشور آمریکا که بر روي محصولات تولید کرایسلر فورد و جی ام مورد استفاده می باشد

استاندارد Proprietary : تولید کشور ژاپن که بر روي محصولات این کشور مورد استفاده می باشد

استاندارد Abus: محصول آلمان و مورد استفاده بر روي محصولات گروه فولکس واگن است

در میان استاندارد هاي بالا CAN از موفق ترین آنها به حساب می آید و بیشتر خودروسازان از این استاندارد بر روی محصولاتشان استفاده می کنند. در خودروهای تولیدی کشور ما ایران دو گذرگاه CAN و VAN بیشتر از بقیه مورد توجه هستند. مطمئنا نقش ارتباطات در یک ماشین می تواند بیانگر تفاوت بین مرگ و زندگی باشد. CAN یک شبکه پایدار در برابر شرایط سخت کاری است و امکان بروز خطا در آن بسیار پایین است.

CAN مخفف شبکه محلی میکروکنترلر است. اساسا این شبکه برای محیطهای پر نویز صنعتی طراحی شده است.

CAN-BUS رابط دو سیمه تفاضلی است که روی جفت سیم بهم پیچیده شده محافظ دار (STP) یا بدون محافظ (UTP) یا کابل تخت به همراه سیم زمین اجرا می شود و به این سیم ها CAN-L و CAN-H گفته می شود. تعداد وسایل قابل اتصال 110 وسیله است. توپولوژی بصورت باس است که دو طرف آن ترمیناتور نیاز دارد.

برای هر گره از یک کانکتور نوع 9pin d male استفاده می شود. نحوه رمزگذاری بیتی برای گذرگاه دیفرانسیلی دو سیمه بصورت بدون بازگشت به صفر است.استفاده از رمز گذاري بدون بازگشت به صفر ارسال پیغامهاي ترکیبی را با حداقل تعداد انتقال و اطمینان بالا براي اغتشاشهاي خارجی، تضمین می کند.

فهرست مطالب

معرفی شبکه CAN

مدل مرجع OSI

کاربرد CAN در خودروها

فریمهای فرمت CAN

کارایی تخصیص باس

شناسایی خطا

پیاده سازی پروتکل CAN

واحد کنترل الکترونیکی (ECU)

استفاده از CHIP های مجتمع

سازمانهای استاندارد سازی کن باس

نتیجه گیری