Шина, накачанная электронами
Шина, накачанная электронами
Обычная проводка шаг за шагом сдает позиции, и на замену километровым жгутам приходят электрические цифровые шины данных. Одна из часто встречающихся – CAN (Controller Area Network – сеть контроллеров).
РОЖДЕННАЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Большая часть цифровых шин пришли из компьютерной отрасли, но CAN – исключение. Ее вначале разрабатывали для автомобилей и уж позже стали использовать в других областях.
В процессе эволюции движки отчасти стали «цифровыми». Они разговаривают с другими системами по шинам.
Все началось в 80-х годах прошедшего века в Германии, в недрах инженерного отдела компании «Бош». Уже в 1986 году готовый продукт проявили на выставке SAE в Детройте. Кстати, тогда имя этой шины было Automotive Serial Controller Area Network (авто поочередная сеть контроллеров).
Новинкой заинтересовались автогиганты и производители микропроцессорного обеспечения. Поначалу компания «Интел» еще на стадии разработки CAN предложила свои услуги по выпуску микрочипов для контроллеров. Позже к делу подключились другие производители электроники – «Филипс», «Сименс», «Нек» и «Моторола». Сейчас CAN-компоненты выпускает огромное количество компаний по всему миру.
Достоинства CAN-шины перед традиционной схемой электрического оборудования явны. К примеру, удешевление сборки на конвейере. Не считая того, CAN-шина упрощает диагностику и ремонт вышедших из строя компонент. Универсальная проводка подойдет и для различных комплектаций 1-го автомобиля – дополнительные устройства просто подключаются к необходимым разъемам.
Цифровая передача данных существенно надежнее обыкновенной аналоговой – шина лучше защищена от помех, контакты надежнее изолированы от наружных воздействий. Представьте, чем обернется окислившийся либо просто «слабый» контакт в цепи подушки безопасности либо электроусилителя руля.
В современных автомобилях все почаще встречаются мобильники, которые могут подключаться к цифровой шине.
Под новые эталоны подстраиваются и посторонние производители дополнительного оборудования. К примеру, в напичканной электроникой импортной машине подключить противоугонную систему по старинке, врезавшись в цепь, иногда просто нереально. Потому выпускают особые адаптеры для автомобилей различных марок.
В 2002 году тольяттинская компания «Технополис» вместе со столичной «Альтоникой» попробовали адаптировать CAN-шину для российских моделей, представив вариант интерфейсной системы управления (ИСУ) для «Лады-110». По неким признакам (к примеру, напряжению 42 В) можно представить, что в базе лежит германская разработка и ввезенная элементная база. Но разработка пока не прижилась. Может быть, более современная электрическая внутренность появится на многообещающих моделях.
АРБИТРАЖНЫЙ Трибунал
Цифровые технологии значительно упрощают диагностику узлов и агрегатов.
CAN-шина в электромеханических тормозах БМВ:
1 – блок управления; 2 – электрическая педаль акселератора; 3 – аккумулятор;
4 – исполнительный механизм и датчик вращения колеса;
5 – шина данных; 6 – питающий провод.
CAN-шина относится к типу поочередных шин. Данные передаются бит за битом, из их складываются так именуемые кадры – главные информационные единицы. Для поочередной передачи необходимо малое количество проводников. В большинстве случаев употребляют двухпроводную витую пару либо однопроводное соединение, где функцию второго проводника, как в обыкновенной авто электросхеме, делает кузов («масса»). Проводником могут служить также радиоканал, инфракрасное излучение либо оптоволокно. В итоге запутанная схема с толстенными жгутами и бессчетными подключениями уступает место единственному проводу со стандартными разъемами.
CAN – мультимастерная шина, другими словами без центрального управляющего устройства. Все подключаемые электрические блоки (либо контроллеры) равноправны – хоть какой имеет доступ к передаваемым данным и может сам передавать. Контроллеры выслеживают информацию по принципу «слушаю всех», другими словами каждый читает все проходящие по шине кадры, но воспринимает только адресованные ему данные. К примеру, блок управления климатической установкой пропустит мимо «ушей» ненадобные сигналы от датчика уровня горючего либо Абс, а считает только нужные сведения о температуре забортного воздуха, охлаждающей воды, оборотах мотора и т.д.
Другой принцип общения на шине позаимствован из компьютерных сетей и именуется «один гласит – другие слушают». Единовременно передавать данные может только один контроллер. Если вмешивается еще кто-то, конфликт разрешает служба арбитража. Работает она по такому методу. Любой из контроллеров ассоциирует бит, передаваемый на шину, с битом другого блока управления. Если значения этих битов равны, то оба контроллера перебегают к сличению последующей пары. И так до того времени, пока биты не будут отличаться. Ценность получает тот контроллер, который пробовал передать логический ноль – другой блок управления ожидает, пока шина не освободится.
МЕТРЫ И БИТЫ
На теоретическом уровне шину можно сделать хоть какой длины и расположить на ней сколько угодно контроллеров. Но на практике ограничивают и то, и другое. 1-ое связано с тем, что скорость распространения сигналов не нескончаема, а все электрические блоки должны получать информацию сразу. Потому быстродействующие шины делают маленькими – длиной менее 10 м, чтоб получить предельную скорость 2 Мбит/с.
Заместо ключа зажигания все почаще употребляют электрический брелок, который «общается» с блоком управления движком через цифровую шину.
Нет смысла и вешать на одну шину много контроллеров (обычно менее 64). Целесообразнее проложить несколько независящих цепей, ведь не все системы требуют наибольшего быстродействия CAN. К примеру, в новеньком «Опеле-Вектра» установлены три шины, работающие с различными скоростями. Актуально принципиальные устройства и системы (Абс, ESP и блок управления движком) подключаются к высокоскоростной магистрали с пропускной способностью 500 кбит/с. Наименее резвые и принципиальные приборы (радио, монитор на центральной консоли, система навигации и кондиционирования) завязаны на другую шину со скоростью 95,2 кбит/с. Для других «медленных» устройств (дверных замков, систем освещения, стеклоподъемников) отвели третью шину с «модемной» скоростью – 33,3 кбит/с.
Для связи с мультимедийными устройствами CAN время от времени нуждается в быстродействующих ассистентах: такая оптоволоконная шина MOST.
Электроника быстро дешевеет – скоро цифровые устройства и шины появятся на всех автомобилях. Рядовая проводка будет встречаться лишь на олдтаймерах. А если в общении повстречается слово «шина», наверняка, пригодится уточнение – заполненная воздухом либо электронами?
Каждый денек в мире делается более 100 000 блоков Абс и практически половина из их с CAN-интерфейсом.
В 1999 году компания «Бош» выпустила миллионный модуль ESP с CAN-интерфейсом.
В 1999 году на автомобиле «Мерседес-Бенц» S-класса появилась 1-ая в мире система запуска мотора без ключа Keyless Go, которая использовала CAN-интерфейс для связи с блоком управления.
В том же году компания «Хелла» встроила в свою продукцию более 15 миллионов CAN-чипов. Кстати, стоп-сигнал, изменяющий яркость зависимо от нажатия на педаль, просит надежной связи с тормозной системой и Абс – ее совершенно обеспечит CAN-шина.
Обычная проводка шаг за шагом сдает позиции, и на замену километровым жгутам приходят электрические цифровые шины данных. Одна из часто встречающихся – CAN (Controller Area Network – сеть контроллеров).
РОЖДЕННАЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Большая часть цифровых шин пришли из компьютерной отрасли, но CAN – исключение. Ее вначале разрабатывали для автомобилей и уж позже стали использовать в других областях.
В процессе эволюции движки отчасти стали «цифровыми». Они разговаривают с другими системами по шинам.
Все началось в 80-х годах прошедшего века в Германии, в недрах инженерного отдела компании «Бош». Уже в 1986 году готовый продукт проявили на выставке SAE в Детройте. Кстати, тогда имя этой шины было Automotive Serial Controller Area Network (авто поочередная сеть контроллеров).
Новинкой заинтересовались автогиганты и производители микропроцессорного обеспечения. Поначалу компания «Интел» еще на стадии разработки CAN предложила свои услуги по выпуску микрочипов для контроллеров. Позже к делу подключились другие производители электроники – «Филипс», «Сименс», «Нек» и «Моторола». Сейчас CAN-компоненты выпускает огромное количество компаний по всему миру.
Достоинства CAN-шины перед традиционной схемой электрического оборудования явны. К примеру, удешевление сборки на конвейере. Не считая того, CAN-шина упрощает диагностику и ремонт вышедших из строя компонент. Универсальная проводка подойдет и для различных комплектаций 1-го автомобиля – дополнительные устройства просто подключаются к необходимым разъемам.
Цифровая передача данных существенно надежнее обыкновенной аналоговой – шина лучше защищена от помех, контакты надежнее изолированы от наружных воздействий. Представьте, чем обернется окислившийся либо просто «слабый» контакт в цепи подушки безопасности либо электроусилителя руля.
В современных автомобилях все почаще встречаются мобильники, которые могут подключаться к цифровой шине.
Под новые эталоны подстраиваются и посторонние производители дополнительного оборудования. К примеру, в напичканной электроникой импортной машине подключить противоугонную систему по старинке, врезавшись в цепь, иногда просто нереально. Потому выпускают особые адаптеры для автомобилей различных марок.
В 2002 году тольяттинская компания «Технополис» вместе со столичной «Альтоникой» попробовали адаптировать CAN-шину для российских моделей, представив вариант интерфейсной системы управления (ИСУ) для «Лады-110». По неким признакам (к примеру, напряжению 42 В) можно представить, что в базе лежит германская разработка и ввезенная элементная база. Но разработка пока не прижилась. Может быть, более современная электрическая внутренность появится на многообещающих моделях.
АРБИТРАЖНЫЙ Трибунал
Цифровые технологии значительно упрощают диагностику узлов и агрегатов.
CAN-шина в электромеханических тормозах БМВ: 1 – блок управления; 2 – электрическая педаль акселератора; 3 – аккумулятор;
4 – исполнительный механизм и датчик вращения колеса;
5 – шина данных; 6 – питающий провод.
CAN-шина относится к типу поочередных шин. Данные передаются бит за битом, из их складываются так именуемые кадры – главные информационные единицы. Для поочередной передачи необходимо малое количество проводников. В большинстве случаев употребляют двухпроводную витую пару либо однопроводное соединение, где функцию второго проводника, как в обыкновенной авто электросхеме, делает кузов («масса»). Проводником могут служить также радиоканал, инфракрасное излучение либо оптоволокно. В итоге запутанная схема с толстенными жгутами и бессчетными подключениями уступает место единственному проводу со стандартными разъемами.
CAN – мультимастерная шина, другими словами без центрального управляющего устройства. Все подключаемые электрические блоки (либо контроллеры) равноправны – хоть какой имеет доступ к передаваемым данным и может сам передавать. Контроллеры выслеживают информацию по принципу «слушаю всех», другими словами каждый читает все проходящие по шине кадры, но воспринимает только адресованные ему данные. К примеру, блок управления климатической установкой пропустит мимо «ушей» ненадобные сигналы от датчика уровня горючего либо Абс, а считает только нужные сведения о температуре забортного воздуха, охлаждающей воды, оборотах мотора и т.д.
Другой принцип общения на шине позаимствован из компьютерных сетей и именуется «один гласит – другие слушают». Единовременно передавать данные может только один контроллер. Если вмешивается еще кто-то, конфликт разрешает служба арбитража. Работает она по такому методу. Любой из контроллеров ассоциирует бит, передаваемый на шину, с битом другого блока управления. Если значения этих битов равны, то оба контроллера перебегают к сличению последующей пары. И так до того времени, пока биты не будут отличаться. Ценность получает тот контроллер, который пробовал передать логический ноль – другой блок управления ожидает, пока шина не освободится.
МЕТРЫ И БИТЫ
На теоретическом уровне шину можно сделать хоть какой длины и расположить на ней сколько угодно контроллеров. Но на практике ограничивают и то, и другое. 1-ое связано с тем, что скорость распространения сигналов не нескончаема, а все электрические блоки должны получать информацию сразу. Потому быстродействующие шины делают маленькими – длиной менее 10 м, чтоб получить предельную скорость 2 Мбит/с.
Заместо ключа зажигания все почаще употребляют электрический брелок, который «общается» с блоком управления движком через цифровую шину.
Нет смысла и вешать на одну шину много контроллеров (обычно менее 64). Целесообразнее проложить несколько независящих цепей, ведь не все системы требуют наибольшего быстродействия CAN. К примеру, в новеньком «Опеле-Вектра» установлены три шины, работающие с различными скоростями. Актуально принципиальные устройства и системы (Абс, ESP и блок управления движком) подключаются к высокоскоростной магистрали с пропускной способностью 500 кбит/с. Наименее резвые и принципиальные приборы (радио, монитор на центральной консоли, система навигации и кондиционирования) завязаны на другую шину со скоростью 95,2 кбит/с. Для других «медленных» устройств (дверных замков, систем освещения, стеклоподъемников) отвели третью шину с «модемной» скоростью – 33,3 кбит/с.
Для связи с мультимедийными устройствами CAN время от времени нуждается в быстродействующих ассистентах: такая оптоволоконная шина MOST.
Электроника быстро дешевеет – скоро цифровые устройства и шины появятся на всех автомобилях. Рядовая проводка будет встречаться лишь на олдтаймерах. А если в общении повстречается слово «шина», наверняка, пригодится уточнение – заполненная воздухом либо электронами?
Каждый денек в мире делается более 100 000 блоков Абс и практически половина из их с CAN-интерфейсом.
В 1999 году компания «Бош» выпустила миллионный модуль ESP с CAN-интерфейсом.
В 1999 году на автомобиле «Мерседес-Бенц» S-класса появилась 1-ая в мире система запуска мотора без ключа Keyless Go, которая использовала CAN-интерфейс для связи с блоком управления.
В том же году компания «Хелла» встроила в свою продукцию более 15 миллионов CAN-чипов. Кстати, стоп-сигнал, изменяющий яркость зависимо от нажатия на педаль, просит надежной связи с тормозной системой и Абс – ее совершенно обеспечит CAN-шина.