Ушли сте у ауто, притиснули дугме за покретање и мотор је зачас оживео, али како је ваш аутомобил одлучио да ли треба да се покрене или не?
Па, да би се аутомобил покренуо, неколико антена и електронских контролних јединица комуницирало је са привезком за кључеве. Протокол Цонтроллер Ареа Нетворк (ЦАН) обезбеђује да се комуникација између вашег привезка за кључеве, антена и ЕЦУ-а одвија на одговарајући начин унутар вашег аутомобила.
Дакле, шта је ЦАН протокол и како он помаже да уређаји на системима вашег возила раде заједно? Па, хајде да сазнамо.
Шта је ЦАН протокол и зашто је потребан?
У то време, аутомобили нису имали много електронике. У ствари, ако сте желели да покренете своје возило раних 1900-их, морали сте да изађете из свог возила и ручно покренете мотор.
Данашњи аутомобили, напротив, имају неколико електронских сензора, а електронски уређаји прате све од температуре у кабини до обртаја радилице.
Међутим, подаци примљени од ових сензора немају никакву вредност док се не обрађују. Ову обраду података обављају рачунарски уређаји познати као електронске контролне јединице (ЕЦУ).
За разлику од рачунара са једним ЦПУ-ом, аутомобил има неколико ЕЦУ-а, од којих је сваки одговоран за обављање одређеног задатка. Иако ови ЕЦУ могу ефикасно да обављају један задатак, они морају да раде заједно да би обезбедили функције као што су АБС и ИЗАЋИ ради правилно.
Због тога, сви ЕЦУ-ови на аутомобилу морају бити повезани. Могла би се користити топологија тачка-тачка да би се направиле ове везе, где је свака ЕЦУ директно повезана са сваком другом ЕЦУ. Међутим, ова архитектура би систем учинила сложеним. У ствари, модерно возило има преко 70 ЕЦУ-а, а њихово повезивање на један на један начин би повећало тежину ожичења експоненцијално.
Да би решио овај проблем, Босцх је, заједно са Мерцедес-Бензом и Интелом, направио протокол Цонтроллер Ареа Нетворк 1986. године. Овај протокол је омогућио ЕЦУ-овима да комуницирају једни са другима користећи заједничку сабирницу података познату као ЦАН магистрала.
Како МОЖЕ да ради?
ЦАН протокол је комуникациона методологија заснована на порукама која се ослања на скуп каблова са упреденим парицама за пренос података. Ове жице су познате као ЦАН хигх и ЦАН лов.
Да би се омогућио пренос података на овим жицама, њихови напонски нивои се мењају. Ове промене у нивоима напона се затим преводе на логичке нивое који омогућавају ЕЦУ-овима на аутомобилу да комуницирају једни са другима.
За пренос логичке један на ЦАН магистрали, напон обе линије је подешен на 2,5 волти. Ово стање је такође познато као рецесивно стање, што значи да је ЦАН магистрала доступна за употребу било којој ЕЦУ.
Напротив, логичка 0 се преноси на ЦАН магистралу када је ЦАН високи вод на напону од 3,5 волти, а ниски ЦАН на 1,5 волти. Ово стање магистрале је такође познато као доминантно стање, које сваком ЕЦУ у систему говори да је друга ЕЦУ емитује, тако да би требало да сачекају док се пренос не заврши пре него што почну да емитују своју поруку.
Да би се омогућиле ове промене напона, ЕЦУ-ови аутомобила су повезани на ЦАН магистралу преко ЦАН примопредајника и ЦАН контролера. Примопредајник је одговоран за претварање нивоа напона на ЦАН магистрали у нивое које ЕЦУ може да разуме. Контролор се, с друге стране, користи за управљање примљеним подацима и обезбеђивање испуњења захтева протокола.
Сви ови ЕЦУ повезани на ЦАН магистралу могу да преносе податке преко упреденог кабла, али постоји квака, само порука са највишим приоритетом може се пренети на ЦАН магистралу. Да бисмо разумели како ЕЦУ преноси податке на ЦАН магистралу, морамо разумети структуру поруке ЦАН протокола.
Разумевање структуре поруке ЦАН протокола
Кад год две ЕЦУ желе да комуницирају, поруке са доле наведеном структуром се преносе на ЦАН магистралу.
Ове поруке се преносе променом нивоа напона на ЦАН магистрали, а дизајн уврнутих пара ЦАН жица спречава оштећење података током преноса.
- СОФ: Скраћено за почетак оквира, СОФ бит је оквир података једног доминантног бита. Овај бит се преноси од стране чвора када жели да пошаље податке на ЦАН магистралу.
- идентификатор: Идентификатор на ЦАН протоколу може бити величине 11 или 29 бита. Величина идентификатора је заснована на верзији ЦАН протокола који се користи. Ако се користи проширена верзија ЦАН-а, тада је величина идентификатора 29 бита, ау другим случајевима величина идентификатора је 11 бита. Главни циљ идентификатора је да идентификује приоритет поруке.
- РТР: Ремоте Трансмиссион Рекуест или РТР користи чвор када треба затражити податке од другог чвора. Да би то урадио, чвор који жели податке шаље поруку са рецесивним битом у РТР оквиру до предвиђеног чвора.
- ДЛЦ: Код дужине података дефинише величину података који се преносе у пољу података.
- Поље података: Ово поље садржи корисне податке. Величина овог корисног оптерећења је 8 бајтова, али новији протоколи као што је ЦАН ФД повећавају величину овог корисног оптерећења на 64 бајта.
- ЦРЦ: Скраћеница за Цицлиц Редунданци Цхецк, ЦРЦ поље је оквир за проверу грешке. Исти је величине 15 бита и израчунавају га и пријемник и предајник. Чвор за пренос креира ЦРЦ за податке када се преносе. По пријему података, пријемник израчунава ЦРЦ за примљене податке. Ако се оба ЦРЦ-а поклапају, потврђује се интегритет података. Ако не, подаци имају грешке.
- Поље за потврду: Када су подаци примљени и без грешака, пријемни чвор уноси доминантни бит у оквир потврде и шаље га назад предајнику. Ово говори предајнику да су подаци примљени и да нема грешака.
- Крај кадра: Када је пренос података завршен, преноси се седам узастопних рецесивних битова. Ово осигурава да сви чворови знају да је чвор завршио пренос података и да могу да преносе податке на магистралу.
Поред горњих битова, ЦАН протокол има неколико битова резервисаних за будућу употребу.
Поједностављивање ЦАН-а кроз пример
Сада када имамо основно разумевање како изгледа порука на ЦАН магистрали, можемо разумети како се подаци преносе између различитих ЕЦУ-а.
Ради једноставности, рецимо да наш аутомобил има 3 ЕЦУ-а: чвор 1, чвор 2 и чвор 3. Од 3 ЕЦУ-а, чвор 1 и чвор 2 желе да комуницирају са чвором 3.
Хајде да видимо како ЦАН протокол помаже да се обезбеди комуникација у таквом сценарију.
- Откривање стања аутобуса: Сви ЕЦУ у аутомобилу су повезани на ЦАН магистралу. У случају нашег примера, чвор 1 и чвор 2 желе да пошаљу податке другој ЕЦУ; пре него што то ураде, оба ЕЦУ-а треба да провере стање ЦАН магистрале. Ако је магистрала у доминантном стању, тада ЕЦУ-ови не могу да преносе податке док је магистрала у употреби. С друге стране, ако је магистрала у рецесивном стању, ЕЦУ-ови могу да преносе податке.
- Слање почетка оквира: Ако је диференцијални напон на ЦАН магистрали нула, и чвор 1 и чвор 2 мењају стање магистрале у доминантно. Да би се то урадило, напон ЦАН хигх се подиже на 3,5 волти, а напон ЦАН лов се смањује на 1,5 волти.
- Одлучивање који чвор може да приступи магистрали: Када се СОФ пошаље, оба чвора се такмиче за приступ ЦАН магистрали. ЦАН магистрала користи протокол Царриер Сенсе Мултипле Аццесс/Цоллисион Детецтион (ЦСМА/ЦД) да одлучи који чвор добија приступ. Овај протокол упоређује идентификаторе које преносе оба чвора и даје приступ оном са вишим приоритетом.
- Слање података: Када чвор има приступ магистрали, поље података, заједно са ЦРЦ, шаље се пријемнику.
- Провера и завршетак комуникације: По пријему података, Чвор 3 проверава ЦРЦ примљених података. Ако нема грешака, чвор 3 шаље ЦАН поруку предајном чвору са доминантним битом у оквиру потврде заједно са ЕОФ-ом да прекине комуникацију.
Различите врсте ЦАН-а
Иако структура поруке коју користи ЦАН протокол остаје иста, брзина преноса података и величина битова података се мењају да би се преносили већи пропусни опсег података.
Због ових разлика, ЦАН протокол има различите верзије, а преглед истих је дат у наставку:
- Брзи ЦАН: Подаци на ЦАН жицама се преносе серијски, а овај пренос се може вршити различитим брзинама. За ЦАН велике брзине, ова брзина је 1 Мбпс. Због ове велике брзине преноса података, велика брзина се користи за ЕЦУ-ове, који контролишу погонски систем и безбедносне системе.
- ЦАН мале брзине: У случају ЦАН ниске брзине, брзина преноса података је смањена на 125 кбпс. Како мала брзина може да понуди ниже брзине преноса података, користи се за повезивање ЕЦУ-а који управљају удобношћу путника, као што су клима уређај или инфотаинмент систем.
- Може ли ФД: Скраћено за ЦАН флексибилну брзину преноса података, ЦАН ФД је најновија верзија ЦАН протокола. Повећава величину оквира података на 64 бајта и омогућава ЕЦУ-овима да преносе податке брзинама у распону од 1 Мбпс до 8 Мбпс. Овом брзином преноса података ЕЦУ-ови могу управљати у реалном времену на основу системских захтева, омогућавајући пренос података већим брзинама.
Каква је будућност аутомобилске комуникације?
ЦАН протокол омогућава да неколико ЕЦУ-а комуницирају једна са другом. Ова комуникација омогућава безбедносне функције као што су електронска контрола стабилности и напредни системи помоћи возачу као што су детекција мртвог угла и прилагодљиви темпомат.
Међутим, са појавом напредних функција попут аутономне вожње, количина података које преноси ЦАН магистрала експоненцијално расте. Да би се омогућиле ове функције, новије верзије ЦАН протокола, као што је ЦАН ФД, улазе на тржиште.
