Что такое can шина в автомобиле?

Получение данных с CAN-шины автомобиля

16.05.2015

Когда заходит речь о мониторинге таких параметров, как скорость транспортного средства и расход топлива, надежным и отработанным решением является установка автотрекера и датчика уровня топлива. Если же необходим доступ к такой информации, как обороты двигателя, пробег, температура охлаждающей жидкости и другим данным с бортового компьютера – эта задача уже больше похожа на творческую.

Инновации или уже реальность?

Задача: Получить доступ к показаниям штатных датчиков автомобиля без установки дополнительных.

Решение: Считывание данных с CAN-шины автомобиля.

Когда заходит речь о мониторинге таких параметров, как скорость транспортного средства и расход топлива, надежным и отработанным решением является установка автотрекера и датчика уровня топлива.

Если же необходим доступ к такой информации, как обороты двигателя, пробег, температура охлаждающей жидкости и другим данным с бортового компьютера – эта задача уже больше похожа на творческую.

Вопрос состоит только в том, как получить доступ к этой информации. Долгое время эта задача оставалась нерешенной. Но сейчас на рынке спутникового мониторинга работает все больше высококвалифицированных инженеров, которым все-таки под силу найти решение задачи корректного получения таких данных, как:

• обороты двигателя;
• уровень топлива в баке;
• пробег автомобиля;
• температура охлаждающей жидкости двигателя ТС;
• и т.д.

Решение, о котором мы будем говорить в данной статье, состоит в считывании данных с CAN-шины автомобиля.

• Что такое CAN-шина?

CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — популярный стандарт промышленной сети, ориентированный на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков, широко используемый в автомобильной автоматике. На сегодняшний день практически все современные автомобили оснащены так называемой цифровой проводкой – автомобильной CAN-шиной.

• Откуда появилась задача считывания данных с CAN-шины?

Задача считывания данных с CAN-шины появилась как следствие задачи оптимизации расходов на эксплуатацию автотранспорта.

В соответствии с типовыми запросами заказчиков, автомобили и спецтехника оснащаются системой спутникового ГЛОНАСС или GPS мониторинга и системой контроля оборота топлива (на базе погружных либо ультразвуковых датчиков уровня топлива).

Но практика показала, что заказчики все чаще интересуются более экономичными способами получения данных, а также такими, которые не требовали бы серьезного вмешательства в конструкцию, а также электрику автомобиля.

Именно таким решением стало получение информации с CAN-шины. Ведь оно имеет целый ряд характерных преимуществ:

1. Экономия на дополнительных устройствах

Не нужно нести значительных расходов на приобретение и установку различных датчиков и устройств.

3. Получение доступа к информации со штатно установленных электронных устройств и датчиков.

В зависимости от электронной системы в автомобиле может быть штатно реализован определенный набор функций. Ко всем этим функциям, теоретически, мы можем получить доступ через CAN-шину. Это может быть пробег, уровень топлива в бензобаке, датчики открытия/закрытия дверей, температура за бортом и в салоне, обороты двигателя, скорость движения, и т.д.

Техническими специалистами компании для тестирования данного решения был выбран прибор Galileo ГЛОНАСС. Он имеет встроенный дешифратор FMS и может считывать информацию напрямую с CAN-шины автомобиля.

• Какие достоинства и недостатки влечет за собой решение со считыванием данных с CAN-шины?

Достоинства:

• Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.
• Простота реализации и минимальные затраты на использование.
• Высокая устойчивость к помехам.
• Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.
• Широкий диапазон скоростей работы.
• Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Недостатки:

• Максимальная длина сети обратно пропорциональна скорости передачи.
• Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).
• Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня.

Стандарт сети предоставляет широкие возможности для практически безошибочной передачи данных между узлами, оставляя разработчику возможность вложить в этот стандарт всё, что туда сможет поместиться. В этом отношении CAN-шина подобна простому электрическому проводу. Туда можно «затолкать» любой поток информации, который сможет выдержать пропускная способность шины.

Известны примеры передачи звука и изображения по шине CAN. Известен случай создания системы аварийной связи вдоль автодороги длиной несколько десятков километров (Германия). (В первом случае нужна была большая скорость передачи и небольшая длина линии, во втором случае — наоборот).

Изготовители, как правило, не афишируют, как именно они используют полезные байты в пакете. Поэтому FMS прибор не всегда может расшифровать данные, которые «отдает» CAN-шина. Кроме того, не все марки автомобилей имеют CAN-шину. И даже не все автомобили одной марки и модели могут выдавать одинаковую информацию.

Пример реализации решения:

Большой проект по мониторингу автотранспорта. В парке были различные грузовые автомобили иностранного производства. В частности, грузовые автомобили Scania p340.

Для того, чтобы проанализировать процесс получения данных с CAN-шины мы, по солгасованию с заказчиком, провели соответствующие исследования на трех автомобилях Scania p340: один 2008 года выпуска, второй начала 2009 и третий конца 2009 года.

Результаты оказались следующими:

• с первого данные получены так и не были;
• со второго был получен только пробег;
• с третьего были получены все интересующие данные (уровень топлива, температура охлаждающей жидкости, обороты двигателя, общий расход, общий пробег).

На рисунке отображен фрагмент сообщения из информационной системы Wialon, где:Fuel_level – уровень топлива в баке в %;Temp_aqua – Температура охлаждающей жидкости в градусах Цельсия;

Taho — Данные с тахометра (об/мин).

Регламент реализации решения был следующий:

1. Навигационный прибор Galileo ГЛОНАСС/GPS был подключен к CAN-шине грузовиков.
Данная модель автотрекера была выбрана из-за оптимального сочетания функционала, надежности и стоимости. Кроме того, она поддерживает FMS (Fuel Monitoring System) — систему, которая позволяет регистрировать и контролировать основные параметры использования транспортного средства, т.е. подходит для подключения к CAN-шине.

Схему подключения к CAN-шине со стороны прибора Galileo можно найти в руководстве пользователя. Для подключения со стороны автомобиля необходимо, в первую очередь, найти свитую пару проводов, подходящую к диагностическому разъёму. Диагностический разъем всегда в доступности и располагается вблизи от рулевой колонки. В 16 контактном разъёме по стандарту OBD II это 6-CAN high, 14-CAN low. Обратите внимание, что у проводов High напряжение примерно 2,6-2,7В, у проводов Low оно, как правило на 0,2В меньше.

Еще одним уникальным решением, которое было использовано для снятия данных с CAN-шины, стал бесконтактный считыватель данных CAN Crocodile (производство СП Технотон, г. Минск). Он отлично подходит для работы с приборами Galileo.

Преимущества технологии CAN Crocodile:

• CAN Crocodile позволяет получать данные о работе автомобиля из шины CAN без вмешательства в целостность самой шины.
• Считывание данных происходит без механического и электрического контакта с проводами.
• CAN Crocodile применяется для подключения к шине CAN систем GPS/ГЛОНАСС мониторинга, которые получают информацию о режимах работы двигателя, состоянии датчиков, наличии неисправностей и т.д.
• CAN Crocodile не нарушает изоляцию проводов CAN и «слушает» обмен по шине с помощью специального беспроводного приемника.
• Применение CAN Crocodile абсолютно безопасно для автомобиля, незаметно для работы бортового компьютера, диагностического сканера и других электронных систем. Особенно актуально применение CAN Crocodile для гарантийных автомобилей, в которых подключение каких-либо электронных устройств к шине CAN часто служит поводом для снятия с гарантии.

2.

Если провода обнаружены и идентифицированы верно, можно приступать к запуску CAN-сканера в приборе Galileo.

3. Выбирается стандарт FMS, скорость для большинства автомобилей 250 000.

4. Запускается сканирование.

5. После окончания сканирования совершается переход на главную страницу конфигуратора. Если сканирование завершено успешно, мы получаем доступ к расшифрованным данным.

6. Если ничего, кроме «end scan» Вы не увидели, тут есть несколько вариантов. Либо было неправильно осуществлено подключение, либо автомобиль по каким-то причинам не выдает данные, либо прибору неизвестен шифр данной CAN-шины. Как уже было сказано, такое случается довольно часто, поскольку пока не существует единого стандарта для передачи данных и их обработки по CAN. К сожалению, как показывает практика, получить полные данные с CAN-шины не всегда удается.

Именно поэтому не каждый запрос на считывание данных с CAN-шины может быть в полной мере реализован. Мы рекомендуем своим партнерам-интеграторам предупреждать об этом заказчиков заранее, для того чтобы в дальнейшем избежать неоправданных ожиданий.

Но есть еще один момент, который важно затронуть.

Чаще всего основной целью клиентов является контроль уровня и расхода топлива.

•  Даже если данные со штатных датчиков будут успешно получены с CAN-шины, какова их практическая ценность?

Дело в том, что основное назначение штатных датчиков уровня топлива – дать оценку с той степенью точности, которая кажется правильной производителю ТС. Эта точность не может быть ставнима с точностью, которую дает погружной датчик уровня топлива (ДУТ) производства Омникомм или, например, Технотон.

Одна из главных задач, которую решает штатный ДУТ, это чтобы топливо внезапно не закончилось, и водитель понимал общую ситуацию с уровнем топлива в баке. От простого по своему устройству штатного поплавкового датчика сложно ожидать большой точности. Кроме того, бывают случаи, когда штатный датчик искажает данные (например, когда транспорт располагается на склоне).

Выводы

По ряду вышеназванных причин, мы рекомендуем не полагаться полносьтю на показания штатных датчиков уровня топлива, а рассматривать каждую ситуацию индивидуально. Как правило, подходящее решение может быть найдено только совместно с техническими специалистами. У разных производителей ТС разная точность показаний.

У всех заказчиков также разные задачи. И только под конкретную задачу целесообразно подбирать средства решения. Кому-то вполне подойдет решение с получением данных с CAN-шины, так как оно в разы дешевле и не требует никаких изменений топливной системы ТС.

А вот заказчикам с высокими требованиями по точности разумно рассматривать вариант с погружным ДУТом.

Источник: https://radioterminal.ru/resheniya/glonassgps-monitoring-transporta/poluchenie-dannyh-s-can-shiny-avtomobilya

Зачем нужна CAN-шина в автомобиле

В современном автомобиле большинство систем управления автоматизировано. Каждая система контроля, как то, двигателем, ABS, коробкой переключения передач, кузова представляет, по сути, отдельный микрокомпьютер с микропроцессорным управлением. Для организации взаимодействия отдельных систем, обмена информации в автомобиле имеется специальная сеть, которая называется CAN-шиной.

История разработки

Концерн BOSCH еще в конце 70-х годов прошлого века, производя унификацию процессов автоматизации, предложил концепцию обмена информации посредством «витой пары». Она представляла два свитых проводника, по которым передавалась информация между вычислительными системами в кодированном виде. Эта концепция оказалась настолько удачной, что ее до сих пор используют в промышленных устройствах контроля, системах «умный дом» и других областях.

В машиностроении стандарт CAN предполагает шину, которая организуется при помощи пары свитых изолированных проводников. По симметричным каналам следуют сигналы противоположной полярности, что значительно увеличивает помехозащищенность. Данный стандарт имеет сертификацию ISO 11898. Один пакет информации имеет 11 или 29-битную длину.

В принципе, организация связи по CAN-каналу может быть перестроена на оптоволоконный или радиоканал. Со временем, особенно после широкого распространения беспилотных автомобилей, CAN-шина может объединить целый транспортный комплекс, организовать управление по мобильному каналу. Тогда с одного места оператора можно контролировать техническое состояние и движение всего автопарка самомобилей.

Принцип работы

Непосредственно CAN-шина большинства автомобилей не представляет ничего сверхсложного. На физическом уровне это два сплетенных проводника разного цвета, по которым распространяются сигналы различных уровней (H и L). За формирование сигналов отвечает CAN-контроллер. В большинстве автомобилей устанавливается CAN-трансивер (приемопередатчик), который отвечает за:

• усиление уровней;
• увеличение скорости приемопередачи;
• обеспечение защиты от помех;
• защиты CAN-контроллеров на случай замыкания электропроводки.

В автомобилях применяют два типа трансмиттеров: Fault Toleran и High Speed. Первый тип имеет относительно невысокую скорость (120 кб/сек), но за счет потерь скорости увеличена надежность связи – он толерантен к сбоям. Второй тип имеет скорость до 1 мегабита/секунду, но меньшую помехозащищенность.

Схемы CAN-шины

Обобщенно схема подключения:

Такая схема подключения устройств называется параллельной схемой подключения. Для достижения максимальной скорости волновые сопротивления блоков должны согласовываться. Если выходит из строя один из блоков (трансмиттеров), этот блок может «завалить» всю шину. Такая же неисправность возникает и в случае КЗ шины.

Каждый автомобиль реагирует на неисправность CAN-шины по-разному. Обычно автомобиль входит в аварийный режим, на нем еще можно ехать. Но и в этом случае автоматическая коробка передач также входит в аварийный режим (например, работает только до 2-й передачи). Большинство индикаторных лампочек на приборной панели начинает сигнализировать о неисправности. Хуже всего, если произойдет блокировка двигателя иммобилайзером. Тогда без услуг эвакуатора не обойтись.

В некоторых авто для улучшения связи по КАН-каналу применяют дополнительный блок интерфейса.

В случае его отказа проблемы по шине неизбежны.

Все сообщения, которые передаются по шине, имеют определенный цифровой код. Это позволяет производить компьютерную диагностику при помощи опроса блоков по шине. Диагностическое устройство преобразует цифровые коды и сигнал в абсолютные значения либо коды ошибок.

Режимы обмена информации шины:

• зажигание ВКЛ — активный;
• зажигание ВЫКЛ – «спящий»;
• пробуждение и засыпание.

В спящем режиме CAN-шина полностью не бездействует. Большинство автомобилей используют шину для организации сбора информации дла системы сигнализации и охраны, собирая информацию по шине о датчиках проникновения, контактных устройствах.

Кан-шина подключена к диагностическому разъему автомобиля. Этот факт может существенно помочь при проведении ремонтных работ, связанных с CAN-шиной. Во-первых, можно посмотреть и отследить цвет проводников шины. Во-вторых, легко проверить напряжения на шине, посмотреть сигнал на осциллографе.

Преимущества и недостатки

Основной недостаток CAN-шины: трудность поиска конкретного места обрыва или нарушения связи. Дело в том, что при неисправности шины автомобиль, как правило, перестает диагностироваться или диагностируется частично. Обрыв линии связи, особенно в случаях ремонта, связанных с ДТП, приходится обнаруживать «на ощупь».

Несомненно, CAN-шина в современном автомобиле не роскошь, а необходимое устройство. Одно время некоторые производители пошли по пути объединения всех блоков управления автомобиля в единый «суперблок». В такой блок поступала информация со всех датчиков и систем авто, он производил управление всеми устройствами – от форсунок до лампочек подсветки номера. В этом случае взаимосвязь отдельных блоков управления не нужна (их просто нет), потребность в CAN-шине отпадала. Попытка внедрить такие авто в серию показала ненадежность таких суперблоков. Возможно, со временем к такой модели еще вернутся.

Преимущества CAN-шины:

• оперативность;
• простота канала передачи информации;
• совместимость с диагностическими устройствами;
• упрощение схемы подключения автосигнализаций с контролем по CAN-шине.

Признаки неисправности CAN-шины

Основные признаки неисправности шины:

• одновременная внезапная индикация нескольких лампочек на приборной панели (ABS, «CHECK ENGINE» др.);
• пропадание показателей скорости, уровня топлива и других указателей на приборном щитке;
• значок «восклицательный знак».

В первую очередь следует выполнить компьютерную диагностику всех систем автомобиля. Если она показывает на отказ шины, необходимо выполнить следующие работы:

1. Найти CAN-шину. Проще посмотреть цвета проводников на диагностическом разъеме (6 и 14 соответственно Н и L).
2. Измерить напряжение на L и H выводе мультиметром (обычно близко к 4-м Вольтам).
3. С помощью осциллографа посмотреть форму сигнала на шине при включенном зажигании.
4. Если сигнал отсутствует или соответствует напряжению бортовой сети, необходимо искать обрыв или к КЗ.
5. Возможно, шину «коротит» один из блоков (часто ABS). В этом случае можно попробовать последовательно снимать разъемы с блоков

Проблемы с CAN-соединением считаются сложным случаем, особенно если она обустроена по последовательной схеме. Для их решения лучше обратиться к автоэлектрикам.

Источник: https://autoburum.com/blog/916-zachem-nuzhna-can-shina-v-avtomobile