Устройства не имеют отдельных «своих» проводов — все подключены к одному и тому же. Не стоит путать с 1-wire где питание идет по той же шине. Здесь питание к модулям подается отдельно.

Как устройства «говорят» по проводу?

Каждое сообщение — это последовательность 0 и 1, как в компьютере.

Но в CAN-шине:

• Логический 0 = доминантный уровень → провод «тянет» напряжение в одну сторону (например, 3,5 В на CAN-H и 2,5 В на CAN-L). Это как громкий голос.

• Логическая 1 = рецессивный уровень → провод «отпускает» напряжение (2,5 В на обоих). Это как тишина.

Если одно устройство передаёт 0, а другое — 1 (молчит), то на шине будет 0. Потому что 0 — «сильнее».

Это как если несколько человек договорились отвечая «ДА» или «НЕТ» произносить ответ в слух только если ответ «ДА». Тогда если ответы будут разными все услышат только тех кто сказал «ДА!». Так передается бинарный код состоящий из комбинации нулей и единиц, либо «ДА» или «НЕТ».

Что такое арбитраж?

Арбитраж — это процесс, когда два устройства начинают говорить одновременно, но одно из них само замолкает, не мешая другому.

Это не прерывание, не «столкновение» и не «ошибка». Это мирное соревнование.

Как это работает? Пример с номерами

Каждое сообщение в CAN начинается с идентификатора — это как номер важности.

• Чем меньше номер — тем важнее сообщение.

• Например:

  • 001 — очень важно (например, «тормози!»)

  • 110 — не очень (например, «температура масла 80°C»)

• Чем больше нулей в начале — тем важнее.

Реальный пример: два устройства начинают говорить одновременно

Допустим:

• Устройство A хочет сказать: 001... (очень важное)

• Устройство B хочет сказать: 110... (менее важное)

Оба начинают передавать в один и тот же момент.

Шаг 1: Первый бит

• A передаёт 0

• B передаёт 1

На шине будет 0 (потому что 0 доминирует).

Устройства слушают шину одновременно с передачей!

• Устройство A: «Я передал 0 — на шине 0 → всё ок»

• Устройство B: «Я передал 1 — на шине 0 → кто-то сказал 0! Я проиграл!»

B замолкает и переходит в режим приёма.

Шаг 2: Второй и третий биты

• A продолжает: 0, 1, ...

• B молчит, но слушает и принимает сообщение от A.

А что если идентификаторы одинаковые?

Тогда оба продолжают — потому что они передают одно и то же. Это нормально: одинаковые сообщения не конфликтуют.

CAN-шина (Controller Area Network) изначально разрабатывалась для автомобилей, но её надёжность, простота и устойчивость к помехам сделали её популярной вне автопрома.

Заводы и конвейеры: датчики, двигатели, ПЛК (программируемые контроллеры) общаются по CAN.

Медицинское оборудование: МРТ, УЗИ, операционные столы, инвалидные коляски с электроприводом.

Лифты и эскалаторы: датчики дверей, этажей, двигатель, панель управления — всё на CAN.

Сельскохозяйственная техника, морской и речной транспорт, железные дороги и поезда, авиация (малые самолёты, дроны), умные здания и автоматизация и многое другое.

Никаких ссылок на каналы или что-то ещё — просто попытался простым языком объяснить, как это устроено, для тех, кто, возможно, задумывался, но не решался спросить у поисковиков. Если где-то ошибся — поправьте, пожалуйста, и я обновлю пост.

Материал подготовлен автором проекта АвтобурУм. Источник https://autoburum.com/blog/916-zachem-nuzhna-can-shina-v-avt.... Для тех, кому интересна автоэлектрика, рекомендую почитать блог автора https://autoburum.com/user/stas90/blog/

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.