CAN BUS - A-Car

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ELEXBO Elektro-Experimentier-Box

Can-Bus-Schulungslehrgang

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CAN BUS

Inhalt

Sie können ……………

das Prinzip der Fahrzeug-Bussysteme anhand eines Schemas erklären

Signalspiegelung eines Zweileiter-CAN Bus beschreiben

Den USB-Serial-Bus mit dem Oszilloskop diagnostizieren

Was ist ein CAN-BUS?

Wenn Steuergeräte Informationen

austauschen und einander Befehle

geben sollen, braucht es dazu viele

Kabel.

Jedes Kabel hat nur einen Auftrag!

Bei mehreren Steuergeräten wird der

Aufwand entsprechend grösser.

Mit dem CAN-Bus können alle

Informationen und Befehle über

nur 2 Leitungen durchgeführt

werden.

Und es können beliebig viele

Steuergeräte

zusammengeschaltet werden.




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Grundprinzip des CAN (Controller Area Network)

Alle Steuergeräte sind mit 2 verdrillten Leitungen miteinander verbunden (Serielle Datenübertragung)

Sie können miteinander kommunizieren. (Bidirektional = senden und empfangen)

Jedes Steuergerät ist gleichberechtigt.

Für eine sichere Datenübertragung müssen die Datenbus-Leitungen beidseitig mit 2 Abschlusswiderständen (120

Ohm) abgeschlossen sein.

Jede Information wird verschlüsselt. (Datenprotokoll)

Aufbau des CAN Bus




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Komponenten

In jedem Steuergerät hat es einen

separaten kleinen Computer, der die

Kommunikation zwischen Steuergerät und

CAN-Bus herstellt. Er heisst Controller

Der Controller stellt die Verbindung zum

Transceiver her

Transmitter = sendet

Receiver = empfängt

Mit 2 verdrillten Leitungen, auch (Twisted-

Pair) genannt, werden alle Steuergeräte

miteinander verbunden.

CAN-High-Leitung

CAN-Low-Leitung




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Warum sind die CAN Leitungen verdrillt?

Die Verdrillung verhindert Störungen durch Magnetismus

Um die Kommunikation sicher zu machen werden auf den beiden Leitungen die Signale

spannungsumgekehrt gesendet.

Das Oszilloskop-Bild zeigt die

Signalübertragung.

Wenn CAN-High 3.5V ist,

dann ist CAN Low 1.5 V

Die mittlere Spannung ist 2.5V

Die mittlere Spannung ist 2.5V

Somit ergibt die Summe immer 0 Volt.

Bei Ungleichheit wird erneut gesendet bis es

stimmt.

Bei längerer Ungleichheit wird ein Fehlercode

gesetzt.




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Datenübertragung auf dem CAN-Bus

Ein Datenpaket ist wie folgt aufgebaut:

Der Aufbau des Datenpaketes ist genormt. Es folgt einem strengen Protokoll, welches auch die zeitlichen Aspekte

berücksichtigt. Im Fahrzeug sind die OBD-Codes (OBD-Protokoll) weltweit frei erhältlich (Bsp J1939).

Das Datenfeld überträgt dann die effektive Botschaft (Information oder Befehl).

Dies ist ein Datenpaket

So viel Zeit benötigt ein Datenpaket für die Uebertragung




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Can-Bus USB-Serial-Bus

Ein weitverbreiteter CAN-Bus ist der USB-Bus, mit dem Computer miteinander kommunizieren.

Die Signal-Kabel können nun ans Oszilloskop angeschlossen werden.

Dieses Signal kann mit dem Oszilloskop

dargestellt werden.

Hierzu ist eine Messplatte mit

Labormessbuchsen (2mm) nötig.

1.Kabel rot von Messplatte D- zu Signal Kanal 2

am Oszilloskop

2.Kabel rot von Messplatte D+ zu Signal Kanal 1

am Oszilloskop

2.Kabel schwarz von Messplatte Minus zu Minus

am Oszilloskop




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Oszilloskop-Bild

Schalten Sie wenn nötig den Computer ein. Nun sollte ein Oszilloskop-Bild mit dünnen Nadeln sichtbar sein

(Wenn vorhanden, Autoset-Knopf drücken, das Oszilloskop stellt selbständig ein gutes Bild ein).

Drehen Sie nun am Drehknopf „horizontal“ oder Zeitablenkungsdrehknopf bis ein Signal wie auf der Foto sichtbar

ist.

Bewegen Sie nun die Mouse und es erscheint dieses Bild

Zusammenfassung.

In jedem Stuergerät hat es CAN-ICs. Die Information steckt im Datenpaket, welches aus vielen Nullen (Low) und

Einsen (High) besteht. Zwei Signale machen die Uebertragung sicherer (redundant).

Fällt ein Signal aus, funktioniert die Informationsübertragung nicht mehr!!

Eine Nadel entspricht einem Datenpaket.

(Der zeitliche Nadelabstand ist die Sendefrequenz:

Das Oszilloskop kann nicht alle Nadeln darstellen da es

schlicht zu langsam ist).

Nun ist das gelbe D+ (Can-High) Signal sichtbar

Hier das blaue D- (Can-Low) Signal

Sobald die Maus bewegt wird, wird das Datenpaket

mit den Positionsdaten der Maus ergänzt.

Dies ist je nach CAN-Bus-System variabel!




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Prüfung des Datenbusses in der Praxis

Am Datenbus ist es sinnlos, die Information aus den Datenpaketen lesen zu wollen oder können.

Viel wichtiger ist die Diagnose der Spannungspegel und der Abschlusswiderstände. Da es sehr unterschiedliche

CAN-Busse (A, B,C, Flexray etc.) gibt, sind die Spannungswerte aus den technischen Daten zu ermitteln.

Die Abschlusswiderstände können wie folgt geprüft werden:

CAN-Bus Prüfung mit dem Multimeter

Widerstandsprüfungen

Messung am CAN-Bus mit Abschluss-Widerständen zwischen CAN-H und CAN-L

Wichtig: Das Netz muss zwingend im stromlosen Zustand ausgemessen werden.

Klemmen Sie die Fahrzeugbatterie ab und warten Sie ca. 5 Minuten bis sich alle Kondensatoren entladen haben oder halten Sie die beiden Anschlussklemmen zusammen um den Entladungsvorgang zu beschleunigen.

Klären Sie vorgängig mit dem Fahrzeughersteller ab, ob die zweite Methode erlaubt ist!

Wie auf dem Ohmmeter ersichtlich wird bei komplett verbundenem Netz ungefähr 60 Ohm gemessen. Dies entspricht dem Wert, wenn zwei 120 Ohm-Widerstände parallel geschaltet sind.

R= R1 x R2 = 120 Ohm x 120 Ohm = 60 Ohm R1 + R2 120 Ohm + 120 Ohm

Welche Schlussfolgerung können Sie machen, wenn das Ohmmeter 120 Ohm anzeigt?




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Messung des CAN-Bus Widerstandes ohne Abschlusswiderstände

Um hohe Leitungsverluste zwischen CAN-H und CAN-L zu vermeiden, sind die Eingänge der CAN-Bus Treiber hochohmig.

Da nur 2 Steuergeräte mit einem Abschlusswiderstand abgeschlossen werden, nimmt man in Kauf, dass an den nicht abgeschlossenen Steuergeräten Leitungsreflexionen auftreten.

Messanordnung zur Bestimmung des Widerstandes zwischen CAN-L und CAN-H aller

angeschlossenen Steuergeräte ohne Abschlusswiderstände

Bei abgetrennten Abschlusswiderständen (2 x 120 Ohm) werden die hochohmigen Eingangswerte gemessen.

Messen Sie zunächst den Widerstand mit allen angeschlossenen Steuergeräten und trennen Sie danach ein Steuergerät nach dem anderen vom Netz ab um die Eingangswiderstände der Steuergeräte zu prüfen.




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Signal-Diagnose in der Praxis

-Fahrzeuge ab ca. Jahrgang 2001 haben eine Onboard-Steckdose zum Kommunizieren mit

Steuergeräten.

Einige Anschlüsse sind genormt:

4 = Fahrzeug-Masse

5 = Sensor-Masse

7 = K= direkte Verbindung zu Motorsteuergerät

16= Dauerplus (ev. Versorgung Diagnsoegerät)

Nicht genormt aber meist angewendet

6 = CAN High

14= CAN Low

Ueber Pin 7 kann direkt mit dem Motorsteuergerät

kommuniziert werden (OBD-Gesetz). Damit können

aber nur abgasrelevante Werte ermittelt werden.

Viele Diagnosegeräte können über den CAN-Bus mit allen

Steuergeräten kommunizieren (softwareabhängig)

Prüfung mit Oszilloskop

Die Signal-Information, also was berichtet das Steuergerät ist nicht nötig, da dies mit dem Diagnosegerät

angesprochen werden kann.

Wichtig ist einzig die Kontrolle auf die Signalqualität!

Anschliessen des Oszilloskopes

1. Schwarzes Minuskabel an Pin 4 oder direkt an

Fahrzeug-Masse

2. Rotes Signalkabel an Pin 6 und Pin 14

3. Oszilloskop einschalten und Zündung ein

4. Am Oszilloskop den Autoset-Knopf drücken

Wichtig:

Nur eine Minusleitung anschliessen da die

Kanäle im Oszilloskop masseseitig intern

verbunden sind.




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Am horizontalen Drehknopf die Zeit verändern bis dieses Bild entsteht:

Kontrolle von:

1. Sind beide Signale vorhanden? Wenn nicht, beteiligte Steuergeräte nacheinander abhängen und

kontrollieren, ob jetzt das Signal erscheint. Dann Kabel ohmisch ausmessen.

2. Signalpegel prüfen. Bei Fehlern müssen die Kabel und Stecker ohmisch geprüft werden.

3. Wenn die Signale in Ordnung sind, muss mit dem Diagnosegerät softwaremässig weiter geprüft

werden (Steuergeräte einzeln abfragen, welches Steuergerät funktioniert)

4. Achtung: Moderne Systeme können so nur bis zum Gateway geprüft werden da mehrere

Netzwerke vorhanden sind

Sind die

Spannungspegel

auf Null? Stimmt die

Spannungshöhe?

Gateway

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