• ارسال کننده: سمیه مظفری
  • تاریخ انتشار: ۱۳۹۳ / ۱۲ / ۲۱

آشنایی با باس CAN و نقش آن در خودروهای امروزی

با نفوذ روز افزون صنعت الکترونیک به صنعت خودرو سازی و به خاطر سخت گیری هایی که دولت ها در زمینه کنترل آلودگی خودرو ها و ایمنی سرنشینان انجام می دهند تجهیزات الکترونیکی و کامپیوتر های متعددی در یک خودروی مدرن وجود دارد به همین دلیل ارتباط بین این همه سنسور و کامپیوتر ها به شکل سنتی امکان پذیر نیست و سیستم کارآمدتری جایگزین آن شده است. امروزه عموماً معماری الکترونیک خودرو ها به شبکه ای از کامپیوتر ها که مزایای زیر را دارند وابسته است:

  • کاهش تعداد مدار های سیم کشی
  • کمتر شدن وزن خودرو
  • افزایش قابلیت اطمینان سیستم های الکتریکی به خاطر کمتر شدن تعداد اتصالات فیزیکی
  • نیاز کمتر به استفاده از سنسور های ریداندانت (سنسور هایی که به خاطر افزایش ضریب اطمینان به صورت مشترک و همزمان یک کمیت را سنس می کنند.)

این مقاله به اختصار به بررسی سیستم CAN که در بیشتر خودرو های امروزی متداول است می پردازد به گونه ای که پس از خواندن آن درک بهتری از عیب یابی و اساس کارکرد آنها داشته باشید.

معماری باس CAN

باس CAN که مخفف Controller Area Network است به معنای شبکه حوزه کنترلر می باشد. و اما این شبکه کنترلی چه نقشی در خودرو دارد؟

با گسترش و توسعه صنعت خودرو از کامپیوتر ها برای کنترل و حفاظت سیستم های موتوری و ایمنی استفاده شد و به مرور کامپیوتر ها یا ECU های بیشتری در خودرو ها مورد استفاده قرار گرفت ECU که مخفف Electronic Control Unit است و به معنای واحد کنترل الکترونیکی می باشد. همانطور که گفته شد تعداد ECU هایی که در خودرو ها استفاده شد روز به روز بیشتر شد و لازم بود که بین این واحد های کنترلی یا کامپیوتر ها ارتباطی برقرار شود. و برای این منظور بهترین کار استفاده از یک شبکه کامپیوتری بود و یکی از شبکه ها یا معماری های شبکه ای که برای این منظور مناسب بود شبکه کامپیوتری CAN بوده است. شکل زیر یک نمای ساده از این معماری شبکه را که در بیشتر خودرو های امروزی استفاده می شود را به نمایش می گذارد.

معماری کن باس

 

باس CAN یک سیستم ارتباطی است که در آن هر ECU قبل از ارسال اطلاعات باید مطمئن شود که باس اشغال نیست. این فرایند به

 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access, Collision Detect)

 معروف است. به سادگی یک سیم به ECU ها متصل می شود و همه ECU ها با یکدیگر در رقابت هستند تا از طریق این سیم به تبادل اطلاعات بپردازند و از آن به صورت مشترک استفاده می کنند. و زمانیکه ECU ای می خواهد اطلاعاتی را روی باس ارسال کند و باس اشغال باشد منتظر می ماند تا باس خالی شود آنگاه اطلاعات خود را ارسال می کند.

در سیستم باس CAN اگر چند ECU بخواهند همزمان به تبادل اطلاعات بپردازند تلاقی این اطلاعات سبب از بین رفتن دیتا می شود بنابراین یک سیستم تعیین الویت مشخص می کند که اطلاعاتی که مهمتر هستند و در الویت هستند اول ارسال شوند آنگاه اجازه می دهد بقیه اطلاعات به نوبت ارسال شوند به عنوان مثال سرعت چرخ ها در درجه الویت بالایی است چون به ایمنی خودرو مربوط می شود و در مقایسه با آن دمای موتور از الویت پایین تری برخوردار است. این فناوری شباهت زیادی به شبکه های کامپیوتری خانگی و اترنت دارد.

به این ترتیب برخی از اطلاعات که پایین ترین الویت را دارند ممکن است با تاخیر بالایی ارسال شوند. برای جلوگیری از چنین معضلی که به هم ریختگی اطلاعات منجر می شود اطلاعاتی که الویت پایینی دارند از طریق یک باس CAN جداگانه ارسال می شوند و این باس به کمک یک گذرگاه یا Gateway به باس با الویت بالاتر متصل می شود. گذرگاه مانند یک فیلتر عمل می کند تا اطلاعاتی را که بین باس الویت پایین یا Body Control Can Bus و باس الویت بالا یا Powertrain Control Can Bus را فیلتر کند. در شکل بالا این معماری و نحوه اتصال دو باس به یکدیگر را می توانید به خوبی مشاهده نمایید.

ارتباط ECU با باس CAN

در خودرو های امروزی بیشتر ECU ها از طریق باس کن به دیگر قسمت های شبکه متصل می شوند. در شکل زیر ساختار ECU را می بینید که شامل یک میکروکنترل و یک رابط شبکه است که خود شامل کنترل باس کن و فرستنده/گیرنده کن می باشد. میکروکنترلر در حقیقت بخش اصلی این کنترل است که شامل برنامه کنترل به عنوان مثال موتور یا سیستم تعلیق است. و کنترلر کن ارتباط با شبکه را کنترل می کند تا اطلاعاتی را که باید ارسال شوند از میکروکنترلر گرفته و به ECU دیگر ارسال نماید و همچنین اطلاعات را به شکل استانداردی مطابق با باس کن در آورد. و Transceiver یا فرستنده/گیرنده سیگنال های الکتریکی که باید روی باس ارسال شوند را تولید یا دریافت می کند. اتصال یک کنترل باس کن به یک میکروکنترلر مشابه اتصال یک رابط اترنت به یک کامپیوتر است.

canb2

 

قالب CAN و فیلد اطلاعات آن

وقتی که قرار است اطلاعات کنترلی به ECU دیگری ارسال شود میکروکنترلر این اطلاعات را به کنترلر کن ارسال می کند و در آنجا این اطلاعات در قالب مشخصی قرار می گیرد به گونه ای که مشخص شود مقصد این اطلاعات کجاست و همچنین اطلاعات را به شکلی در می آورد که برای مقصد قابل درک باشد. در شکل زیر یک ساختار ساده از این قالب را می بینید که Header دربرگیرنده شناسه و سایز اطلاعات است. شناسه  به بقیه قسمت های سیستم می گوید که این اطلاعات چیست و به کجا می خواهد برود به عنوان مثال مشخص می کند که یکی از پارامتر های مربوط به موتور خودرو است. فیلد یا بخش داده از این قالب حاوی مقادیر واقعی پارامترها از قبیل سرعت، درجه حرارت، فشار روغن و… است. و بخش Trailer حاوی اطلاعاتی مانند خطاها و مشخص کننده انتهای قالب است.

canb3

به عنوان مثال فرض کنید که ECU کنترل موتور باید سرعت موتور را به ECU گیربکس ارسال کند تا نشان دهد که زمان تعویض دنده است و در بازگشت ECU گیربکس باید اطلاعات تعویض دنده را به ECU موتور ارسال نماید تا به این ترتیب از تعویض دنده ای نرم و بدون مشکل اطمینان حاصل شود. دو ECU اطلاعات را به کمک قالب ها و از طریق یک جفت سیم باس کن رد و بدل می کنند.

باس CAN از نظر فیزیکی و سیگنال های الکتریکی

همانطور که در شکل ما قبل دیدید باس کن در حقیقت دو سیم به دور هم تابیده است تا از نویز های الکتریکی مصون باشد. زمانیکه باید اطلاعاتی ارسال شود فرستنده کن موجود در ECU سیگنالی به شکل قطاری از پالس و تفاضلی تولید می کند که مجموع آنها معادل سیگنال نهایی یا همان قالب کن است. شکل ظاهری یک قالب کن را از نظر سیگنال الکتریکی می توانید در تصویر زیر مشاهده کنید. اگر دقت کنید متوجه خواهید شد که CAN_H و CAN_L در حقیقت یک سیگنال هستند با پلاریته معکوس. و به همین دلیل به آنها تفاضلی می گویند. تصویر زیر از آنچه در اسیلوسکوپ نمایش داده شده است تهیه شده است.

canb4

همانظور که در تصویر می بینید وقتی که باس خالی است CAN_H و CAN_L دارای اندازه ولتاژ برابری هستند برابر 2.5 ولت ولی در خلاف جهت هم. یعنی برایند آنها می شود صفر و زمانی که قالبی ارسال می شود CAN_H مقدارش افزایش می یابد و CAN_L مقدارش کاهش می یابد. و به این ترتیب در سمت گیرنده قالب تشخیص داده می شود چون برایند سیگنال دیگر صفر نیست. ارسال اطلاعات به این روش حذف نویز را ساده می کند چون هر نویزی که روی CAN_H داشته باشیم همان را در جهت مخالف در CAN_L داریم بنابراین مجموع آنها تغییری نمی کند و به این ترتیب عملاً نویز حذف می شود.

آشنایی با باس CAN و نقش آن در خودروهای امروزی
امتیاز 4.7 از 12 رای

صفحه بعد >>



 

به اشتراک بگذارید :       فیس بوک کلوب

 

برچسب ها:
این مقاله اختصاصاً برای یاد بگیر دات کام تهیه شده است استفاده از آن با ذکر منبع همراه با لینک آن و نام نویسنده یا مترجم مجاز است

 

در یاد بگیر دات کام مشترک شوید و آخرین مطالب و مقالات را در ایمیل خود دریافت نمایید
برای عضویت، ایمیل خود را وارد کرده و بروی اشتراک کلیک کنید

نظر شما چیست؟

پرسش های خود را در بخش پرسش و پاسخ مطرح کنید

*

code



تبلیغات اینترنتی در یاد بگیر دات کام

بسته های تبلیغاتی ارزان قیمت

 
بستن تبلیغات

Useful Websites Directory

گردنبند اسم
طراحی سایت
طراحی سایت شرکتی
دستگاه جوجه کشی ارزان
المنت صنعتی



صفحه ما را در فیس بوک دنبال کنید صفحه ما را در توییتر دنبال کنید صفحه ما را در گوگل پلاس دنبال کنید صفحه ما را در  تلگرام دنبال کنید صفحه ما را در  اینستاگرام دنبال کنید صفحه ما را در لینکداین دنبال کنید