CAN Bus Workshop_Version 03__ 06_2008_DE.pdf - 第33页
1 - 7 S tudent Guid e CAN BU S Wor kshop Ausgabe 0 6/2008 2 Komm unikation un d S teuerung 7 2.2.1 Allgemei ner Aufbau Der CAN-Bu s ist ei n dezentr aler Multi -Master B us. Über die Differenzspannu ng der z wei Leitun -…
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2.2 CAN-Bus
Die Entwicklung von Controller Area Network begann als moderne Fahrzeuge mehr und mehr
elektronisch gesteuert, überwacht und mit ’elektronischem Komfort’ ausgestattet wurden. Bei-
spiele sind Motormanagement, aktive Regelung wie z. Bsp. ABS, Schaltkontrolle, Beleuchtungs-
steuerung, Lüftung, Klimaanlage und Zentralverriegelung.
Abb. 2.2 - 1 Kommunikation über Kabelverbindungen
Um das Fahrzeugverhalten weiterzuentwickeln war es nötig, dass die verschiedenen Steuerungs-
systeme und deren Sensoren Informationen austauschen. Dies wurde ursprünglich mit einer
Punkt zu Punkt Verdrahtung der Einzelkomponenten ausgeführt. Diese Notwendigkeit erhöhte
Kabelbaumlängen auf Kilometer und ebenfalls die Steckerzahlen. Außerdem erhöhte sich die
Produktionszeit bei gleichzeitiger Verringerung der Zuverlässigkeit.
Die Lösung dieses Problems ist die serielle Busverbindung der Einzelkomponenten. Dieses
Bussystem muss verschiedene, speziell aus der Fahrzeugtechnik stammende Notwendigkeiten
erfüllen. Die Punkt zu Punkt Verdrahtung wird durch den weniger aufwendigen CAN-Bus ersetzt.
Jedes Modul erhält eine CAN Bus Anschaltung. Diese stellt alle Busprotokoll- und Übertragungs-
regeln sicher.
Abb. 2.2 - 2 Kommunikation über den CAN-Bus
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2.2.1 Allgemeiner Aufbau
Der CAN-Bus ist ein dezentraler Multi-Master Bus. Über die Differenzspannung der zwei Leitun-
gen CAN_High und CAN_Low, welche jeweils mit einem Abschlusswiderstand von 120 Ohm ver-
sehen sind, werden die Daten übertragen.
Abb. 2.2 - 3 CAN Bus Struktur
Abb. 2.2 - 4 CAN Bus Controller und Mikricontroller
Legende
– Mikrocontroller: Tauscht mit dem CAN-Controller Daten aus
– CAN-Controller: Fügt den Datenrahmen hinzu, baut die Verbindung auf, erledigt die Fehler-
behandlung.
– Sender/Empfänger: Pegelanpassung (Treiberstufen)
Jeder Busteilnehmer besitzt einen CAN-Controller, welcher Daten senden und empfangen kann,
wenn der Bus frei ist.
Dieser CAN-Controller kommuniziert mit einem Mikrocontroller. Der Mikrocontroller steuert und
kontrolliert den entsprechenden CAN-Bus-Teilnehmer.
Ein CAN-Bus-Teilnehmer kann nur senden, wenn der Bus frei ist, d. h. keine Kommunikation zu
anderen Teilnehmern stattfindet. Der Zugriff auf den CAN-BUS wird im CAN-Protokoll (Identifier)
festgelegt. Damit ergeben sich unterschiedliche Prioritäten der CAN-Bus-Teilnehmer.
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2.2.1.1 CAN-Bus-Protokoll
Abb. 2.2 - 5 CAN-Bus-Protokoll
Start: Dieses Bit kennzeichnet den Beginn eines Telegramms und besteht aus einem dominanten
Bit. Ein Teilnehmer (TN) kann mit der Arbitrierung nur beginnen, solange sich der Bus im Ruhe-
zustand befindet.
Adressenfeld (11-Bit-Identifier): Der Wert des 11-Bit-Identifier entscheidet über den Buszugriff.
Der niedrigere Wert besitzt die höhere Priorität.
Steuerfeld: Die 4 niedrigsten Bit des 6-Bit-Feldes geben die Datenlänge des nachfolgenden Da-
tenfeldes in Bytes an (DLC: data length code).
Datenfeld: Enthält die eigentliche Nutzinformation und kann 0 bis 8 Byte umfassen. Die Übertra-
gung eines Bytes beginnt mit dem höchstwertigen Bit.
Datensicherungsfeld CRC: Besteht aus einer 15-Bit Prüfsequenz (CRC Sequence + CRC Deli-
miter = CRC Field - Cyclic Redundancy Check), sowie einem rezessiv übertragenem Begren-
zungsbit. Mit der in der Prüfsequenz enthaltenen redundanten Information kann der Empfänger
nachprüfen, ob die empfangene Nachricht durch Störeinwirkungen verfälscht wurde.
Ende: Jedes Datentelegramm wird durch eine Bitsequenz von 7 rezessiven Bits abgeschlossen.
2.2.1.2 11-Bit Identifier
Abb. 2.2 - 6 11-Bit-Identifier
Das CAN-Bussystem verwendet den 11-Bit-Identifier zur Adressierung der versch. CAN-Objekte.
Ein 11 Bit langer Identifier (Adresse) identifiziert die Nachricht bzgl. Art, Priorität, Quelle und/oder
Ziel.
Durch den Identifier wird auch der Buszugriff gesteuert (Arbitrierung).
Start
Adresse
(11 bit Kennung)
Steuer-
information.
Daten (0-8 Bytes
Benutzerinformation)
CRC
Ende