CAN Bus Workshop_Version 03__ 06_2008_DE.pdf - 第36页
1 - 10 S tudent Guide CAN BUS Wor kshop 2 Kommu nikation und S teuerung Ausg abe 06/2 008 10 Im folgende m Beisp iel ist die Arbitrie rung dur ch bitweise s Abtaste n der Iden tifier von 2 T eilneh- mern dargeste llt. Ab…
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Ausgabe 06/2008 2 Kommunikation und Steuerung
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2.2.1.3 CAN-Bus-Arbitrierung
Arbitrierung (engl. Arbitration bedeutet übersetzt Entscheidung)
Bei CAN erfolgt der Buszugriff durch die TN völlig unkoordiniert nach dem Prinzip des dezentralen
Buszugriffs. Es ist grundsätzlich möglich, dass mehrere TN gleichzeitig mit dem Senden einer
Nachricht (Kommando oder Meldung) beginnen. Generell gilt, dass ein TN nur dann den Bus be-
legen kann, wenn dieser frei ist. Die Busteilnehmer erkennen den Belegungszustand des Busses
über eine festgelegte Zeitspanne, innerhalb welcher der Bus auf Ruhepotential sein muss.
Immer dann, wenn mehrere TN gleichzeitig mit dem Senden einer Nachricht beginnen, wird im
Rahmen einer Auswahlphase (Arbitrierungsphase) entschieden, welcher TN am Bus verbleiben
darf.
Ein solcher Buszugriffskonflikt wird durch bitweises Aufschalten des Nachrichtenarbitrierungsfel-
des (Standard ist ein 11-Bit-Identifier) aufgelöst.
Grundlage der bitweisen Arbitrierung ist die Unterscheidung von 2 physikalischen Buspegeln, ei-
nem dominanten (low) und einem rezessiven Bit (high).
Ein freier Bus befindet sich auf rezessivem Pegel. Ein TN, der den Bus belegt, signalisiert dies
durch Aufschalten eines dominanten Bits (SoF, Start of Frame). Während der Arbitrierungsphase
vergleicht jeder sendende TN den von ihm aufgeschalteten Buspegel mit dem tatsächlich auf dem
Bus vorhandenen Pegel.
Jeder TN, der ein rezessives Bit gesendet hat und ein dominantes beobachtet, stellt seinen Arbi-
trierungsversuch sofort ein und wird zum möglichen Empfänger der Nachricht. Am Ende der Ar-
bitrierung bleibt nur derjenige TN am Bus, dessen Nachricht den niedrigsten Identifierwert besitzt
(logische Null wird durch dominanten Pegel abgebildet). Die Priorität einer Nachricht ist also hö-
her, je niedriger der Wert des Identifier dieser Nachricht.
Dadurch wird sichergestellt, das bei gleichzeitiger Belegung des Busses durch mehrere TN immer
nur ein TN am Bus bleibt. Die von diesem TN gesendete Nachricht wird hier nicht zerstört, so dass
wir von einer verlustlosen Arbitrierung sprechen.
Abb. 2.2 - 7 Zustandsdiagramm Arbitrierung
Warten auf freien Bus
Aufschalten Bit SoF
Empfangszustand
Aufschalten des
1. Arbitrierungsbits
Vergleich Buspegel mit
aufgeschaltetem Bit
Fehlerzustand
Arbitrierung verloren
rezessives Bit auf dominanten Bus aufgeschalten
i d ll A bit i bit f h lt
Aufschalten
weiterer Bits
Start: ein TN sendet
eine Nachricht
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Im folgendem Beispiel ist die Arbitrierung durch bitweises Abtasten der Identifier von 2 Teilneh-
mern dargestellt.
Abb. 2.2 - 8 CAN-Bus Arbitrierung mit 2 Teilnehmern
Haben Busteilnehmer A und B einen Sendewunsch, so beginnen sie nach Start-of-frame Bit zu
senden und vergleichen jeweils gesendetes und empfangenes Bit. Da "0" auf dem Bus dominiert,
erkennt Busteilnehmer B hier beim vierten Bit einen Unterschied zum gesendeten Bit und zieht
sich vom Bus bis zum nächsten Start-of-frame zurück. Busteilnehmer A erkennt keinen Unter-
schied und sendet weiter. Nachrichten mit hoher Priorität haben also einen Identifier, der mit vie-
len "0" beginnt.
Es existieren zwei Buszustände während der Arbitrierung: dominant und rezessiv.
2.2.1.4 Fehler auf dem CAN-Bus
Error Frames
Was sind Error Frames?
Error Frames werden von den einzelnen Subsystemen gesendet, wenn ein Kommando nicht der
Kodiervorschrift entspricht oder physikalisch zerstört wurde. D. h. wenn in einem CAN-Telegramm
6 oder mehr Bits hintereinander den gleichen Pegel High oder Low aufweisen.
Wird so ein Kommando von einem Teilnehmer erkannt informiert er sofort die anderen Teilnehmer
und den Absender des Telegramms, indem er einen Error Frame sendet.
Durch den Empfang eines Error Frames verwerfen alle Teilnehmer die empfangene Nachricht und
beginnen ebenfalls einen Error Frame zu senden.
Wenn der Bus wieder frei ist, wird das Kommando erneut gesendet.
Eine Häufung von Error Frames deutet auf physikalische Busfehler hin. Werden zu viele Error Fra-
mes während des Betriebes erkannt, ist eine detaillierte Analyse der CAN-Signale notwendig.
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2.2.2 CAN-Bus Struktur SiplaceX4
Hinweis: Bei SIPLACE X-Maschinen ist der Maschinencontroller ein Box PC. In diesem befindet
sich die COM-Baugruppe.
Bei Maschinen ab ca. 2008 entfällt die Beleuchtungsteuerung, da diese in die stationären Kame-
ras ab Version 04 integriert ist. Die Ansteuerung des PPWs und die Überwachung der Sensoren
erfolgt über den CAN-Knoten. Somit ist der PPW wieder im CAN-Bus eingebunden.
Der Bestückautomat SIPLACE X4 verwendet ein Bussystem mit einer Datenübertragungsge-
schwindigkeit von 1 Mbit/s. Das CAN-Bus-System beginnt an der Kommunikationsbaugruppe und
ist in 2 Pfade unterteilt. Jeder Pfad endet mit einem 120 Ohm Abschlusswiderstand an der Kopf-
platine des jeweiligen Bestückkopfes.
Abb. 2.2 - 1 Gesamtübersicht CAN-Bus Struktur X4