Всё о CAN-шине, преимущества и недостатки, диагностика
Знаете ли вы, что в современных и не очень современных автомобилях содержится больше десятка килограммов электропроводки, общей протяженностью несколько километров?
И чем автомобиль сложнее технически, тем больше проводов содержится в его конструкции.
Проводами опутано буквально все, начиная от двигателя, до салона. Провода необходимы для соединения различных датчиков, блоков, исполнительных механизмов контрольных ламп и приборов. Ведь только для одного датчика нужно провести как минимум, три провода: два для питания и один для передачи данных.
По мере развития и совершенствования автомобильной электроники проводки в автомобилях становилось все больше и больше. Это значительно увеличивает себестоимость изготовления автомобиля, утяжеляет и усложняет конструкцию, а также уменьшает его внутреннее пространство. Для решения ряда производственных и конструктивных задач специалистами немецкой компании Bosch был разработан принципиально новый метод подключения и передачи данных в автомобильной системе электронного управления, получивший название CAN – Conrtoller’s Area Network.
Преимущества CAN шины
В буквальном переводе это звучит как «пространство для связи контроллеров».
Благодаря своим многим преимуществам система CAN получила широкое распространение в конструкции автомобилей многих мировых производителей. Ключевым преимуществом стало то, что для связи всех блоков, систем и контроллеров достаточно всего одной лишь линии из двух проводов вместо массивных пучков проводки.
Кроме того, шина CAN обладает гораздо более высокой скоростью передачи данных с максимальной устойчивостью к различным электронным помехам и ошибкам. Это достигается благодаря применению витой пары проводов, по которым передаются данные в виде электронных импульсов различной напряженности. Все данные стекаются в общий канал. Каждый электронный блок, имеющий соединение по CAN шине, передает и принимает лишь данные, адресованные только ему.
Например, блок управления двигателем передает зашифрованные данные о температуре двигателя в блок комфорта для интеллектуального управления нагрузкой на двигатель, а иммобилайзер передает данные об успешном считывании кода с чипа ключа в электронный блок управления для разрешения запуска двигателя.
Сама CAN шина выполнена по двухпроводной схеме с двумя каналами с высокой и низкой скоростью передачи данных: CAN-high (H) и CAN-low (L).
Между этими каналами ми постоянно включены резисторы, сопротивлением порядка 120 Ом. Это сделано для сглаживания помех и быстрого определения неисправностей проводки самой шины, поcкольку в ней кроме обмена текущими информационными данными проходят и жизненно важные, например, от блока ABS и трансмиссии.
На сегодняшний день известно много вариантов включения блоков и контроллеров по CAN шине. Однако, основной принцип – параллельного подключения остается в любой марке и модели автомобиля. Скорость передачи данных зависит от количества включенных в шину блоков и интенсивности обмена данными между ними. Передача всех сигналов на двух каналах CAN-H и CAN-L происходит симметрично. Это означает, что если на канале H передается импульс логической единицы, то на канале L в этот момент будет транслироваться логический ноль. Логическая единица равна импульсному напряжению, равному 2,5 В. Если передача данных отсутствует на обоих каналах постоянно «висит» напряжение логической единицы. Амплитуда изменения импульсов на канале H соответствует 3,5 В, а на канале L – 1,5 В. Это является напряжением логического нуля.
Проще говоря, передача цифровых данных колеблется между двумя каналами в пределах 2 В. Передача данных от блоков представляет собой довольно сложный процесс. Дело в том, что все блоки и контроллеры, несмотря на то, что включены в CAN шину параллельно, имеют четкую последовательность передачи и приема данных. При этом, электронные блоки как бы постоянно обмениваются сообщениями по очереди. Посылая пакеты данных, каждый блок как бы помечает его соответствующим кодом, в котором указывается, для какого блока эти данные адресованы.
Кроме вышеперечисленных, шина CAN имеет ряд других несомненных преимуществ. В частности, при подключении охранной системы не требуется установка проводки для штатных концевиков, выключателей и других органов управления. Достаточно лишь подключения к информационной шине и последующей аппаратной настройки. Аналогично подключаются и другие дополнительные системы. Благодаря системе передачи данных CAN, подключение любого устройства сводится лишь к соединению с проводами питания устройства и сопряжению с шиной. CAN шина также играет немаловажную роль и в поиске неисправностей различных блоков и систем.
В современных автомобилях, оснащенных диагностическим разъемом типа OBD II, обмен данными с диагностическим оборудованием происходит по протоколам связи по шине CAN. Кроме определения ошибок, считывания и анализа текущих данных, включая напряжение питания, обороты двигателя, при помощи специального оборудования можно производить множество ремонтно-диагностических операций.
Например, при помощи связи по шина CAN можно производить тестирование работоспособности отдельных узлов и устройств, определять неисправности, в .т.ч. и самой шины, а также считывать коды и программировать новые транспондерные ключи. Также посредством шины передачи данных имеется возможность проводить сервисные записи, кодировку и адаптацию новых узлов, агрегатов и дополнительного оборудования, вносить изменения в программы работы многих устройств.
Недостатки CAN шины
- К сожалению, наряду с неоспоримыми преимуществами, у системы CAN имеется также несколько существенных недостатков. Если какой –либо блок, включенный в шину, вышел из строя, он может заблокировать передачу данных, вследствие чего у автомобиля могут отключиться многие функции, а поиск неисправного блока может занять продолжительное время.
- Другой, не менее серьезный недостаток CAN шины – это открытость для злоумышленников. Дело в том, что все «высокотехнологичные» угоны автомобилей в наше время происходят через доступ к разъему OBD II. При доступе злоумышленников к CAN шине, автомобиль становится довольно легким объектом для угона. Особенно это касается автомобилей бизнес-класса.
Чтобы обезопасить свой автомобиль рекомендуется перенести диагностический разъем в труднодоступное место и дополнительно оградить CAN шину от любого несанкционированного доступа.
Диагностика неисправностей CAN шины
В заключение следует рассказать и о наиболее часто встречающихся неисправностях CAN шины. Как было уже сказано выше, любой неисправный блок, включенный в шину, может заблокировать передачу информации от исправных блоков.
Самый простой способ устранения этой неисправности – поочередное отключение всех блоков от шины и последующая диагностика её работоспособности.
Другая, не менее менее часто встречающаяся неисправность – обрыв или короткое замыкание. Поскольку CAN шина является частью электропроводки автомобиля, для нее также характерны аналогичные неисправности в виде обрыва, перетирания проводов, окисления разъемов, замыкания проводки на массу и т.д. В этом случае, придется искать причину, осматривая внешнее состояние шины.
Источником еще одной неисправности, препятствующей нормальной работе CAN шины, являются различные электроимпульсные помехи и наводки. Причиной возникновения этих помех могут являться система зажигания, мультимедийная система. Несмотря на то, то провода шины максимально защищены от помех при помощи скрутки в один жгут, если они близко расположены с источником мощных импульсных помех, например, рядом с катушкой или модулями зажигания, электронными топливными форсунками, генератором или жидкокристаллическим экраном мультимедийной системы, существует большая вероятность перебоев в работе блоков, подключенных к CAN шине из-за помех.
Дело в том, что в проводах шины могут возникать различные наводки, которые искажают или полностью блокируют передачу данных. Очень часто это происходит на участках CAN шины, не скрученных меду собой или при неправильно проложенной проводке после ремонта или установки дополнительного оборудования.
Чтобы избежать возникновения помех и наводок, следует производить укладку и трассировку CAN шины в местах, расположенных как можно дальше от источников помех и не допускать раскручивания жгута шины.