Ssp can шина данных

Еще раз о диагностике CAN-шины

В предыдущей статье мы поговорили о проблемах в шине передачи данных CAN, возникших в результате износа аккумуляторной батареи и просадки питающего напряжения при запуске ниже порога работоспособности шины. Сегодня продолжим разговор о CAN-шине, но немного в другом ключе: прежде всего вспомним принцип ее работы, а затем рассмотрим один из случаев топологии шины и разберем осциллограмму дефекта.

Эта шина используется чаще всего как средство обмена данными в системах, для которых критично быстродействие и время принятия решения. Таковыми являются, например, система управления движением, объединяющая между собой блоки управления двигателем, автоматической трансмиссией, антиблокировочной системой тормозов, усилителем руля и т.п.

Конструктивно шина представляет собой неэкранированную витую пару. Провода шины называются CAN High и CAN Low.

Шина может находиться в двух состояниях:

Рассмотрим форму сигнала шины, чтобы обосновать ее помехоустойчивость:

На рисунке показаны доминантный и рецессивный уровни шины, а также воздействие на шину электромагнитной помехи. Особенностью обработки сигналов шины является то, что в расчет берется не сам уровень сигнала, а разница уровней между проводами CAN High и CAN Low. При рецессивном уровне эта разница близка к нулю, при доминантном уровне она максимальна.

В витой паре провода располагаются очень близко друг к другу. Если возникает внешняя электромагнитная помеха X, то она является синфазной и наводит одинаковый всплеск напряжения в обоих проводах шины. В итоге на обоих проводах появляется наведенный помехой импульс, но разница потенциалов между проводами при этом не меняется. Это позволяет эффективно подавлять внешние помехи, что является большим преимуществом CAN-шины.

На самом деле витая пара – давно известный способ борьбы с помехами. В медицине, например, в кардиостимуляторах, где требуется высочайшая помехоустойчивость, она применяется очень широко.

Сигнал шины поступает в блок управления на дифференциальный усилитель и обрабатывается. Иллюстрация поясняет процесс обработки:

Большинство автопроизводителей придерживаются скорости передачи 500 кБд, соответственно, продолжительность одного бита при этом составит 2 мкс.

Поговорим о топологии CAN-шины. Физически у шины нет начала и нет конца, шина – это просто единая сеть. Чаще всего встречаются два типа топологии: линейная топология и топология «пассивная звезда», а также их сочетания.

На современных автомобилях шина CAN очень разветвленная. Чтобы не перегружать линию большим количеством передаваемых данных, шина может состоять из нескольких ветвей, объединенных межсетевым шлюзом, иначе называемым Gateway. В итоге сеть представляет собой несколько ответвлений, в том числе и на диагностический разъем, использующих разную скорость и протоколы обмена.

Поэтому топология шины – вопрос для диагноста очень актуальный и, к сожалению, довольно сложный. Из тех электрических схем, которыми располагает диагност, не всегда можно понять топологию. Но в документации некоторых автопроизводителей приводится полная и подробная информация, в этом случае задача сильно упрощается.

Не зная тонкостей организации шины, найти в ней неисправность бывает достаточно сложно. Например, при наличии окисления контактов в разъеме пропадает связь с целым рядом блоков управления. Наличие под рукой топологии шины позволяет легко находить подобные проблемы, а отсутствие приводит к большой потере времени.

Ну что ж, мы немного освежили в памяти теорию шины, теперь самое время перейти к практике.

Нам повезло – Nissan относится к тому узкому кругу производителей, которые дают диагностам качественную и полноценную информацию. В том числе есть в документации и подробная топология бортовой шины обмена данными. Открываем, смотрим:

Следует сказать, что приведенная блок-схема достаточно общая. В документации имеется гораздо более подробная электрическая схема со всеми проводами и номерами контактов в блоках, но сейчас она нам пока что ни к чему, нам важно понять общую топологию.

Итак, первое, что нужно увидеть, это то, что вся сеть разделена на три большие ветви, обведенные пунктиром:

Первые две цепи связаны между собой посредством CAN gateway (найдите его на иллюстрации). Цепь шасси связана с цепью CAN 2 через блок управления шасси, который также играет роль своеобразного Gateway.

А теперь вновь обратимся к сканеру и посмотрим, какие из блоков управления не выходят на связь. Дилерский сканер предоставляет нам очень удобную функцию: на экран выводятся блоки каждой из цепей по отдельности, а цветом отображается возможность (зеленый) либо невозможность (красный) установить с ними связь. Вот блоки цепи CAN 1 :

Давайте обмерим ее с помощью линеек.

Просто идеальное соответствие теории и практики. Конечно, полосы пропускания нашего прибора явно недостаточно для корректного отображения сигнала, слишком уж широк его спектр. Однако, если закрыть на это глаза, то вполне можно оценить качество сигнала и сделать необходимые выводы.

Для наглядности масштаб осциллограмм на обеих иллюстрациях один и тот же.

То, что вы видите на этой осциллограмме, называется «мусор». Часто диагносты так и говорят: блок мусорит в шину. Вот только как найти блок, который это делает? Методика здесь очень проста и сводится она к поочередному отключению блоков и повторному наблюдению за сигналом шины.

Где именно находится тот или иной блок на автомобиле, в документации, как правило, показано. Например, на этом «финике» блоки расположены так:

Но в нашем случае все проще. Кстати, маленький лайфхак, возьмите на заметку. В автомобилях Nissan и Infiniti чаще всего причиной наличия мусора в CAN-шине является блок ABS. Сняв разъем с блока, сразу получаем нормальный обмен и связь сканера со всеми блоками ветви CAN 2 :

Обратите внимание на то, что связь в цепи CAN 2 есть со всеми блоками, кроме блока ABS, ведь он отключен.

Завершая разговор, хотелось бы обратить ваше внимание еще на один важный нюанс. Частота следования импульсов по CAN-шине составляет 500 кГц. Поэтому при получении осциллограммы необходимо задействовать максимально возможную частоту дискретизации мотортестера, на какую только он способен.

Читайте также:  Как помыть двигатель ваз 2107 инжектор

Если частоту дискретизации вы зададите низкую, то импульсы на осциллограмме будут сильно искажены. В качестве примера посмотрите, как выглядит осциллограмма сигнала CAN-шины при специально сниженной частоте дискретизации прибора:

Источник

Ssp can шина данных

Controller Area Network (шина данных CAN)

Или разговорно: «Шина CAN».

И как оказалось впоследствии, шина данных CAN действительно имела множество преимуществ перед обычными жгутами проводов, причислим некоторые:

Раньше об этом понятии задумывались мало или вообще не задумывались. Потому что автомобилям хватало небольшого пучка проводов и пару-тройку устройств для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания.

Однако технический прогресс идет вперед, вопросы экологии, безопасности дорожного движения и водителя, как участника этого движения, выходят на первое место, что приводит к постоянному увеличению количества электронных устройств на автомобиле.

Что такое «Электромагнитная совместимость на автомобиле»?

Это способность одновременного и стабильного функционирования множества различных электронных устройств на автомобиле без создания электромагнитных помех друг другу .

Шина CAN как раз отвечает этим важным требованиям.

Более конкретно об этом вопросе чуть позже.

Уменьшение количества кабельных соединений

Сначала немного о том, что же такое эта шина и как она выглядит:

Шина данных CAN – это обычная «витая пара», вот как на фото справа. Это специально скрученный двухжильный провод.

К этой витой паре подключены различные блоки управления – их называют «пользователи». Передача данных идет одновременно по двум проводам этой «витой пары». Важно знать, что логические уровни шины имеют зеркальное отображение: если по одному проводу передается уровень логического «нуля», то по другому проводу одновременно передается уровень логической «единицы».

Почему используется двухпроводная схема передачи данных:

Предположим, что пик напряжения возникнет только на одном проводе (например, вследствии проблем по электромагнитной совместимости) .

И тогда блоки-приёмники могут идентифицировать это как ошибку и проигнорировать данный пик напряжения.

Если же произойдет короткое замыкание или обрыв одного из двух проводов, то благодаря интегрированной программно-аппаратной концепции надёжности произойдёт переключение в режим работы по однопроводной схеме, и повреждённая передающая линия использоваться не будет.

Так вот, продолжим о «уменьшении количества соединений между устройствами шины CAN»:

Пакет данных шины CAN

А сейчас давайте посмотрим, что представляет из себя «пакет данных» шины CAN. Он состоит из семи последовательных полей (отрезков).

На приведенном внизу рисунке показано восемь полей, последнее Intermission – « Пауза между пакетами данных» и оно не входит в Data Frame :

Цифры в каждом поле показывают количество битов, используемых в каждом сообщении (пакете данных).

Описание полей пакета данных Start of Frame

Маркирует начало сообщения (стартов, бит) и синхронизирует все модули шины.

Это поле состоит из идентификатора адреса в 11 бит и 1 контрольного бита и запрос (Remote Transmission Request-Bit).

Этот контрольный бит маркирует пакет как Data Frame (фрейм сообщения) или как Remote Frame (фрейм запроса) без байтов данных.

Control Field (управл. биты)

Поле данных может содержать от 0 до 8 байт данных. Сообщение по шине данных CAN длиной 0 байт используется для синхронизации распределённых процессов

CRC Field (контрольное поле)

Поле CRC (Cyclic-Redundancy-Check Field) содержит 16 бит и служит для контрольного распознавания ошибок при передаче данных.

АСК Field (подтверждение приема)

End of Frame (конец фрейма)

Маркирует конец пакета данных

Интервал между двумя пакетами данных. Интервал должен составлять не менее 3 битов. После этого любой блок управления может передавать следующий пакет данных.

Если ни один блок управления не передаёт сообщений, то шина данных CAN остается в режиме покоя до передачи следующего пакета данных.

Прием и передача данных

На приведенном выше рисунке слово Dashboard можно заменить на привычное (разговорное и чаще применяемое) «Шлюз».

К примеру на некоторых автомобилях, шлюзом между быстрой и медленной шиной является панель приборов (Ауди,Фольксваген), у Мерседеса функции шлюза выполняет EZS (замок зажигания), хотя сама панель работает в двух сетях, для отображения как салонной, так и моторной информации.

На следующих поколениях автомобилей с 2002 года начали использовать отдельный блок ZGW (центральный интерфейс), который выполняет функции шлюза, хранит кодировки комплектации авто и через него работает диагностика по CAN шине (именно по «чистому» CAN – без к-линий).

Шины данных CAN существуют с различными скоростями передачи данных и их иногда называют «быстрая шина» (High-Speed-CAN ) и «медленная шина» (Low- Speed-CAN).

Например, High-Speed-CAN – это шина двигателя, АКПП и т.п., имеет скорость передачи данных 500 Кбит

Порядок и формат передачи и приёма сообщений пользователями определён в протоколе обмена данных.

Существенным отличительным признаком шины данных CAN по сравнению с другими шинными системами, базирующимися на принципе абонентской адресации, является соотнесённая с сообщением адресация.

Блок-приёмник обрабатывает только те сообщения (пакеты данных), которые сохранены в его списке принимаемых по шине данных CAN сообщений (контроль назначения сообщения).

Пакеты данных могут передаваться только в том случае, если шина данных CAN свободна (то есть, если после передачи последнего пакета данных последовал интервал в 3 бита, и никакой из блоков управления не начинает передавать сообщение). При этом логический уровень шины данных является рецессивным (логическая «1»)

Шина данных CAN: РАСШИРЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ проведения Диагностики

Так как сигналы с одного датчика (например, датчика температуры, датчика скорости и др.), может использоваться различными системами, то в том случае, если наличие неисправности отображают все использующие данный сигнал системы, неисправным является, как правило, датчик или блок управления, обрабатывающий его сигналы.

Если же сообщение о неисправности поступает только от одной системы, хотя данный сигнал используется и другими системами, то причина неисправности, в большинстве случаев, заключается в обрабатывающем этот сигнал блоке управления или сервомеханизме

Читайте также:  Как самому сделать тюнинг двигателя ваз

Высокий уровень защиты передаваемых данных

Высокий уровень защиты передаваемых данных беспечивается даже при сильных помехах.

При этом обеспечивается высокая скорость передачи данных (до 1 Mbit/s)

За счет чего это достигается:

Помехи при передаче данных могут приводить к возникновению ошибок. Такие ошибки при передаче данных надо распознавать и устранять. Протокол шины данных CAN различает два уровня распознавания ошибок:

на основе передаваемого по шине данных CAN сообщения модуль-передатчик рассчитывает контрольные биты, которые передаются вместе с пакетом данных в поле «CRC Field». Модуль-приёмник заново вычисляет эти контрольные биты на основе принятого по шине данных CAN сообщения и сравнивает их с контрольными битами, полученными вместе с этим сообщением.

Этот механизм проверяет структуру передаваемого фрейма, то есть перепроверяются битовые поля с заданным фиксированным форматом и длина фрейма.

Распознанные функцией Frame Check ошибки обозначаются как ошибки формата.

Механизмы на уровне битов

Каждый модуль при передаче сообщения отслеживает логический уровень шины данных CAN и на основе этого распознаёт различия между переданным и принятым битом. Благодаря этому обеспечивается надёжное распознавание глобальных и возникающих в блоке-передатчике локальных ошибок по битам.

В каждом пакете данных между полем «Start of Frame» и концом поля «CRC Field» должно быть не более 5 последовательных битов с одинаковой полярностью. После каждой последовательности из 5 одинаковых битов блок-передатчик добавляет в поток битов один бит с противоположной полярностью. Блоки- приёмники, в свою очередь, удаляют эти биты после приёма сообщения по шине данных CAN.

Механизм устранения ошибок

Если какой-либо модуль шины данных CAN распознаёт ошибку, то он прерывает текущий процесс передачи данных, отправляя сообщение об ошибке. Сообщение об ошибке состоит из 6 доминантных битов.

Благодаря этому сообщению об ошибке все подключённые к шине данных CAN блоки управления оповещаются о возникшей локальной ошибке и, соответственно, игнорируют переданное сообщение.

После короткой паузы все блоки управления снова смогут передавать сообщения по шине данных CAN, причём первым опять будет отправлено сообщение с наивысшим приоритетом (мотор, АКПП и т.п.).

ПРИОРИТЕТЫ шины данных CAN

Если несколько блоков управления одновременно начинают передавать сообщения, то вступает в силу « принцип приоритетности», согласно которому сообщение по шине данных CAN с наивысшим приоритетом будет передаваться первым без потери времени или битов (арбитраж доступа к шине данных) .

Каждый блок управления, утрачивающий право арбитража, автоматически переключается на приём и повторяет свою попытку отправить сообщение только после того, как шина данных CAN снова освободится.

Кроме пакетов данных существует также пакет запроса определённого сообщения по шине данных CAN. В этом случае блок управления, который может предоставить запрашиваемый пакет данных, реагирует на изданный запрос.

Для обработки данных в режиме реального времени должна быть обеспечена возможность их быстрой передачи. Это предполагает не только наличие линии с высокой физической скоростью передачи данных, но и требует также оперативного предоставления доступа к шине данных CAN, если нескольким блокам управления необходимо одновременно передать сообщения.

Если доминантный бит передаётся как минимум одним модулем шины, то рецессивные биты, передаваемые другими модулями, перезаписываются.

Для примера : Когда несколько блоков управления начинают одновременную передачу данных, то конфликт доступа к шине данных разрешается посредством «побитового арбитража запросов общего ресурса» с помощью соответствующих идентификаторов.

При передаче «поля идентификатора» блок-передатчик после каждого бита проверяет, обладает ли он ещё правом передачи, или уже другой блок управления передаёт по шине данных CAN сообщение с более высоким приоритетом. Если передаваемый первым блоком-передатчиком рецессивный бит перезаписывается доминантным битом другого блока- передатчика, то первый блок-передатчик утрачивает своё право передачи (арбитраж) и становится блоком-приёмником.

Первый блок управления (N 1) утрачивает арбитраж с 3-го бита.

Третий блок управления (N 3) утрачивает арбитраж с 7-го бита.

Второй блок управления (N 2) сохраняет право доступа к шине данных CAN и может передавать свое сообщение.

Другие блоки управления могут передавать свои сообщения по шине данных CAN только после того, как она освободится.

При этом право передачи опять будет предоставляться в соответствии с приоритетностью сообщения по шине данных CAN.

То есть, при использовании этого принципа «приоритетности», на шине данных CAN не должно происходить конфликта, если одновременно несколько устройств выставили различные логические уровни.

Виды существующих шин

(на примере VW, Audi, Opel, Mercedes)

Шина CAN силового агрегата (быстрая шина), позволяющая передавать информацию со скоростью 500 кбит/с. Она служит для связи между блоками управления на линии двигателя и трансмиссии.

Шина CAN системы «Комфорт» (медленная шина), позволяющая передавать информацию со скоростью 100 кбит/с. Она служит для связи между блоками управления, входящими в систему «Комфорт».

Виды шин по классификации Mercedes:

Шина CAN-С – «быстрая» шина силового агрегата.

Шина CAN-B – «медленная», салонная шина «комфорт».

Шина CAN-D – диагностическая шина (используется для диагностики).

В автомобилях, имеющих диагностику по CAN шине, в качестве шлюза всех трёх шин установлен блок ZGW (центральный интерфейс). Это на более современных Мерседесах с 2002 года выпуска.

Цветовая маркировка шин на Mercedes

«Быстрая» шина силового агрегата (500 кб/сек) – зелёный и зелёный с белой полосой.

На рисунках в различного рода руководствах и справочниках, провода шин CAN, для наглядности, могут быть обозначены приблизительно таким образом:

Общими для всех систем является следующее:

Области применения шины данных CAN

(применительно к Mercedes)

Для моторного отсека и салона применяются различные шинные системы CAN, которые отличаются друг от друга скоростью передачи данных.

Обмен данными между обеими шинными системами осуществляется через так называемые «межсетевые шлюзы», т.е. блоки управления, подключенные к обеим шинам данных.

CAN-C (шина данных CAN моторного отсека)

Читайте также:  Какое масло заливать в двигатель для bmw e39

В оконечном блоке управления с каждой стороны установлен так называемый согласующий резистор шины данных с сопротивлением 120 Ком, подключённый между обеими проводами шины данных.

Шина данных CAN моторного отсека активирована только при включенном зажигании.

CAN-B (шина данных CAN салона)

Некоторые блоки управления, подключённые к шине данных CAN салона, активируются независимо от включения зажигания (например, система центральной блокировки).

Поэтому шина данных салона должна находиться в режиме функциональной готовности даже при выключенном зажигании (то есть, возможность передачи пакетов данных должна быть обеспечена и при выключенном зажигании).

Для максимально возможного снижения энергопотребления в состоянии покоя шина данных CAN переходит в режим «пассивного ожидания» при отсутствии передаваемых пакетов данных и активируется снова только при последующем доступе к ней.

Если в режиме «пассивного ожидания» шины данных CAN салона какой-либо блок управления (например, потолочная блок-панель управления (N70) передаёт сообщение по шине данных CAN, то его принимает только ведущий системный модуль (например, блок управления EZS (N73)

Соответствующий ведущий блок управления сохраняет это сообщение в памяти и посылает сигнал активации («Wake-up») на все блоки управления, подключённые к шине данных CAN салона.

При выполнении активации блок управления (N73) проверяет наличие всех абонентов шины данных CAN, после чего передаёт сохранённое ранее в памяти сообщение.

Топология шины CAN

Схема соединения шины CAN называется «топологией».

Или: «набор определенных правил, по которым к шине подключаются различные устройства».

Она зависит от модели конкретного автомобиля и Производителя.

Например, звездообразная топология запатентованная фирмой Daimler-Benz. Эта топология позволяет уменьшить резонансные проблемы в линии.

Наиболее широкое распространение получили два типа приемоперадатчиков (трансиверов):

Трансиверы, выполненные в соответствии со стандартом

«High-Speed» (ISO11898-2), наиболее просты, дешевы и дают возможность передавать данные со скоростью до 1 Мбит/c.

«Fault-Tolerant» приемопередатчики (не чувствительные к повреждениям на шине) позволяют построить высоконадежную малопотребляющую сеть со скоростями передачи данных не выше 125 кбит/c.

Теперь, когда мы немного ознакомились с понятием «шина данных CAN», можно коротко рассказать о том, как проводилась практическая работа по обнаружению и устранению неисправности шины данных CAN на автомобиле Mercedes ML350 рейстанлинговой модели.

Этот автомобиль попал в Россию из Америки, был привезен на продажу, дефект оказался непонятным и «плавающим»: «автомобиль может 15-20 минут работать нормально, а потом на панели загорается значок BAS ESP и отключается вся шина данных» .

Эти практические занятия проводились по учебному плану «Мастер-класс Mercedes» в компании BrainStorm, занятия проводил Дереновский Максим Васильевич (на фото вверху он слева: снимает разъем моторного блока) .

До этого момента автомобиль уже пытались ремонтировать в другой мастерской. Там поменяли «по показаниям» (?) блок BAS ESP, что не помогло устранить неисправность.

Тогда им посоветовали «прокинуть» два провода шины CAN минуя крыло автомобиля.

(Эта неисправность – гниение проводов на этом крыле и выход их из строя, является конструктивно-технологической недоработкой фирмы).

Тоже не помогло. И тогда автомобиль был доставлен на эти практические занятия с целью найти и устранить неисправность.

Для поиска неисправности применили два рекомендуемых метода:

Проверка по сопротивлениям

Шина представляет собой два провода витой пары.

Образно: «имеет начало и конец», которыми являются какие-либо два блока. В этих конечных блоках находятся согласующие сопротивления («терминаторы»,- разг.), номиналом 120 Ом.

Подключенные в параллель блоки мультиметром (по сопротивлению) не контролируются.

В ML350 один из конечных блоков будет моторный, второй, в зависимости от года выпуска, вероятнее всего AAM, EAM или EZS.

Определение КЗ (короткого замыкания) в шине данных CAN – определенно сложная задача. Как можно поступить:

Одним из обучаемых было предложено начать проверку с отключения стеклоподъемников: «Он же на CAN «висит».

Неправильно. Стеклоподъемники «висят» на «медленной» шине и даже «если сильно захотят», все-равно «не положат «быструю» шину».

Начали отключать другие блоки по «быстрой» шине. Их достаточно много…

На блоке EGS (управление коробкой) , расположеный справа в ногах у водителя, было, как обычно, обнаружено масло.

Именно масло иногда является причиной неисправности этого блока.

Эта ошибка конструктивная: некачественные уплотнения жгута проводов к соленоидам в коробке АКПП. По жгуту оно и поднимается в электронный блок.

Блок ААМ – тоже оказался исправным.

Кстати, если уж заговорили о нем:

Но сама шина такой «слёт» не вызовет. Максимум сигнал разрешения запуска от блока ААМ не дойдёт до моторного и не будет включен даже стартер.

Отключение блоков тоже ничего не дало.

Проверили номера блока, которого заменили – все нормально, хотя тут тоже может быть путаница, так как существуют три варианта спецификаций для заказа:

— номер фирмы Mercedes

Это достаточно важный момент, который нельзя упускать при проведении Диагностики.

Что такое «кодировки» для автомобиля:

Если просто, то это «единый язык, на котором блоки управления могут «разговаривать» между собой.

И так как автомобиль пришел из другой мастерской, а нам вообще неизвестна его история «жизни и ремонта», то проверять пришлось все кодировки.

И узнали, что в приборном щитке было прописано, что «BAS не интегрирован в ESP» .

Сделали наоборот – «BAS интегрирован в ESP», перезапустили систему управления и ошибка С1020 перестала появляться.

Какой можно сделать вывод : причиной неисправности С1020 на данном автомобиле явилась неправильно закодированная комплектация автомобиля.

Однако не стоит считать, что «ошибка по CAN» является простой и её можно быстро найти и быстро устранить.

Как говорят специалисты: «Это «головняк» и разобраться с ним можно только при отличном знании «психологии Mercedes».

Это на бумаге и в этой статье вся работа по определению неисправности уложилась в несколько строчек.

В жизни все намного труднее, сложнее и длиннее…

Информационный центр компании BrainStorm

Источник

Ответы на самые частые вопросы пользователей рунета
Добавить комментарий

Adblock
detector