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© Mixed Mode GmbHwww.mixed-mode.de
Einführung in den CAN Bus
CAN auf ErfolgskursWas macht CAN so interessant?
• Idee, Anwendungsgebiete, Leistungsmerkmale• Eigenschaften von CAN• Einführung in die Funktionsweise• Fehlererkennung und -Behandlung
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Anforderungen an Bussysteme
hoher Datendurchsatz
geringer Aufwandfür Schaltung und Leitungen
hohe Verfügbarkeit
geringer Aufwandfür Implementierung
Echtzeit-Fähigkeit
hohe Sicherheit
geringe Störanfälligkeitgroße Entfernung
vielfältigeEinsatzmöglichkeiten
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NachrichtenJeder Empfänger prüft aufFehler und entscheidet überBedeutung der Nachricht
Merkmale des CAN-Bus
BroadcastJeder Knoten empfängt alle Nachrichten Multimaster
Jeder Knoten darf senden
FlexibilitätKnoten können leichtentfernt oder hinzugefügtwerden
EchtzeitGarantierte Latenzzeiten
Fehlererkennung1 von 4,7*1011 fehler-haften Nachrichten wird nicht erkannt.
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CAN-Applikationen
Automotive
AutomatisierungMedizintechnik
Massenverkehr
EmbeddedNetworks
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Verkauf an CAN-Bauteilen
0
20
40
60
80
100
120
140
-1995 1996 1997 1998 1999 2000Quelle: CIA
Anzahl verkaufter CAN-Bauteile in Mio.
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CAN im Automobil
Motorsteuerung
Beleuchtung
Fensterheber
Tankfüllstand
Fahrdynamik Karosserie und Komfort Diagnose
ZV
ABS
Armaturen
Temperatur
Buskoppeleinheit
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CAN Bus im OSI-Modell
Physical
OSI: Open System Interconnectionoffenes Standardmodell für Netzwerke
Data Link
Network
Transport
Session
Presentation
Application
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 4
Layer 5
Layer 6
Layer 7
CAN Bus
ISO 11898
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Verdrahtung
Serieller Bus mit externer Versorgungund optionaler Schirmung
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9-PinD-SUB
Verbindung
Optional mit Erdung und Abschirmung
CAN-Verbindung mit Twisted Pair Leitungund D-SUB Steckern
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Logische Zustände
3,5V
1,5V
Pegel auf CAN_H
Pegel auf CAN_L
2,5V
1„rezessiv“
0„dominant“
Differenzsignalezur Störunterdrückung
t
∆U = 2V
U
0V
1„rezessiv“
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Dominante und rezessive Bits
CSMA/CACarrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance
Gewinnersendet dominantGewinnersendet dominant
Verlierersenden rezessivVerlierersenden rezessiv
Knoten 1
Knoten 2
Knoten 3
Bus
© M
ixed Mode G
mbH
ww
w.m
ixed-mode.de
Aufbau eines C
AN
-Telegram
ms
A C K -B eg r en zu n g s b i tA C K -S lo tC R C -B eg r en zu n g s b i t
r 0 -B i t (rese rv ie rt)ID E -B i t (extended ID )R TR -B i t (rem ote request)
S tar t -o f -F r am e-B i t
A c k n o w led g e-Fe ld
In ter f ram e-S p ac e
E n d ek en n u n g
D aten s ic h eru n g s fe ld
D a ten fe ld
S teu er fe ld
A r b i t r ie r u n g s fe ld
00
11
11
Identifier (11 Bit)Längen-
code0 - 8 Datenbytes
15 Bit CRC7 rezessive Bits
3 rezessiveB
its
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0 0 0 0 1
Interframe Space SOF Identifier
0 0 1 1 1
0 0 0 1 1
0 0 0 0 1
Arbitrierung
Priorisierung von Nachrichten
Arbitrierungohne Zeitverlust
Gewinnersendet weiter
Verliererbeendet Senden
Knoten 1
Knoten 2
Knoten 3
Bus
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Frame-Typen
Remote Frame
Data Frame
Data Frame
Overload Frame
Daten senden
Daten anfordern
Daten senden
Empfängerüberlastet
Data Frame
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Fehlerbehandlung
Busfehler erkannt
Busfehler erkannt
Errorframe
Errorframe
6 dominante Bits= Verletzung des Protokolls
0 0 0 0 0 0
Bit-Codierung (NRZ): 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0Stuffing-Bit nach 5 gleichen Bits
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0
250
500
750
1000
Dat
enü
ber
trag
un
gsr
ate
Leitungslänge
kBit/s 1000 800 500 250 125 50 20 10
25 50 100 250 500 1000 2500 5000
Übertragungsrate
Ab 200m Optokoppler
*20kBit/s wird von allen Knoten unterstützt
Ab 1000m Bridges
Meter
kBit/s
*
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Quellenwww.can-cia.deCiA Draft Standard 201...207
CAN Application Layer for Industrial Applications
Hanser-VerlagKonrad Etschenberger
CAN Controller Area NetworkGrundlagen, Protokolle, Bausteine, Anwendungen
Hüthig-VerlagWolfhard Lawrenz
CAN Controller Area NetworkGrundlagen und Praxis
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Lochhamer Schlag 1782166 Gräfelfing
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Kurt Veit
Kurt Veit
