Что такое кан-шина: возможности и инструкция подключения к автосигнализации своими руками

Автор:Иван Баранов

CAN шина представляет собой интерфейс, использующийся для более упрощенного управления транспортным средством. Это обеспечивается благодаря обмену данными между разными системами, передача информации производится в зашифрованном виде.

[ Скрыть]

Где находится CAN-шина?

Модуль CAN в машине являет собой сеть датчиков и контроллеров, которые предназначены для объединения всех управляющих устройств в одну систему.

Эта автомобильная технология используется как колодка, с которой можно соединять следующие управляющие блоки:

• «сигналки» — к противоугонной системе может подключаться модуль автоматического запуска двигателя;
• антиблокировочной системы «АБС»;
• механизмов безопасности, в частности, подушек и их датчиков;
• системы управления силовым агрегатом автомобиля;
• приборной комбинации;
• системы круиз-контроля;
• кондиционера и отопительного узла;
• системы управления автоматической трансмиссией и т. д.

CAN-модуль — это устройство, место монтажа которого может отличаться производителем транспортного средства.

Если неизвестно, где расположен интерфейс, этот момент уточняется в сервисной документации к авто, он обычно устанавливается:

• под капотом автомобиля;
• в салоне транспортного средства;
• под контрольной комбинацией.

Назначение и функции кан-шины

Если правильно устанавливать и выполнять подсоединение проводов к интерфейсу, то можно обеспечить следующие опции:

• уменьшение параметра воздействия внешних помех на функционирование основных и дополнительных механизмов и узлов;
• возможность выполнить соединение и настраивать любые электронные приборы, в том числе охранные комплексы;
• простой принцип подключения и функционирования дополнительных электронных устройств и приборов, которые имеются в авто;
• более быстрая процедура передачи информации на определенное оборудование и механизмы авто;
• возможность отправки и получения цифровых данных одновременно, а также анализ информации;
• оперативная настройка и подключение опции дистанционного пуска ДВС.

Подробнее о назначении и общих характеристиках CAN-модуля рассказал канал «Crossover 159».

Неисправности

Отказы шины обычно сводятся к нескольким типовым случаям:

• пропадание питания отдельных устройств;
• повреждения проводки и разъёмов;
• отказ контроллеров.

Базой всей сетевой периферии является современная микроэлектроника и большие интегральные контроллеры серийного производства, поэтому надёжность оборудования в целом достаточно высока. Но поиски проблемного блока иногда бывают долгими из-за параллельного их подключения и размещения по всему автомобилю.

Устройство и принцип работы

По конструкции данный интерфейс выполнен в виде модуля в пластмассовом корпусе или колодки для подсоединения проводников. Цифровая шина включает в себя несколько кабелей CAN. Подключение этого устройства к бортовой сети осуществляется посредством одного проводника.

Шина работает по принципу отправки данных в закодированном виде. Каждое передающееся сообщение обладает специальным уникальным идентификаторов. Может быть информация: «скорость передвижения авто составляет 50 км/ч», «температура охлаждающей жидкости 90 градусов Цельсия» и т. д. При отправке сообщений все электронные блоки получают данные, проверяющиеся идентификаторами. Если информация имеет отношение к определенному модулю, то она обрабатывается, если нет — то игнорируется.

В зависимости от модели, длина идентификатора интерфейса может быть 11 или 29 бит.

Каждое устройство производит считывание информации, передающейся в шину. Передатчик, обладающий более низким приоритетом, должен отпустить шину, так как доминантный уровень искажает его передачу. Если приоритет передающихся пакетов будет более высоким, то он не трогается. Устройство, которое при отправке сообщений потеряло связь, через определенный временной интервал восстановит ее автоматически.

Работа CAN-шины возможна в нескольких режимах:

1. Автономный, фоновый или спящий. При включении данного режима все основные агрегаты и узлы выключены и двигатель не заведен. На шину все равно подается напряжение от бортовой сети. Его значение небольшое, что дает возможность не допустить разряда АКБ.
2. Пробуждение или запуск интерфейса. В данном режиме устройство начинает работу, это происходит при включении системы зажигания. Если автомобиль оснащен клавише Старт/Стоп, то CAN-шина начинает работу при ее нажатии. Производится включение функции стабилизации напряжения, в результате чего питание начинает поступать на контроллеры и датчики.
3. Включение активного режима приводит к началу процесса обмена информацией между исполнительными механизмами и регуляторами. Величина напряжения в сети возрастает, так как шина может потреблять до 85 мА тока.
4. Режим отключения или засыпания. При остановке двигателя автомобиля все агрегаты и механизмы, подключенные по CAN-интерфейсу, выключаются. Питание на них перестает подаваться.

Пользователь Valentin Belyaev подробно рассказал о принципе действия цифрового интерфейса.

Как передается информация

Итак, CAN-шина представляет собой сеть, по которой происходит обмен информацией между устройствами. Возьмем для примера блок управления двигателем – он имеет не только основной микроконтроллер, но и CAN-устройство, которое формирует и рассылает импульсы по шинам H (CAN-высокий) и L (CAN-низкий), которые называются витая пара.

Каждый подключенный к CAN-шине блок имеет определенное входное сопротивление, в результате образуется общая нагрузка шины CAN.

Общее сопротивление нагрузки зависит от числа подключенных к шине электронных блоков управления и исполнительных механизмов.

Рис. 2. Фрагмент CAN-шины с распределением нагрузки в проводах: CAN High CAN Low

Системы и блоки управления автомобиля имеют не только различные нагрузочные сопротивления, но и скорости передачи данных, все это может препятствовать обработке разнотипных сигналов.Для решения данной технической проблемы используется преобразователь для связи между шинами.Такой преобразователь принято называть межсетевым интерфейсом, это устройство в автомобиле чаще всего встроено в конструкцию блока управления, комбинацию приборов, а также может быть выполнено в виде отдельного блока.

Рис. 3. Блок-схема межсетевого интерфейса

Признаки и причины

Преимущества и недостатки

Если автомобиль оснащен цифровым интерфейсом, это обеспечивает следующие плюсы:

1. Простота монтажа сигнализации на транспортное средство. Наличие CAN-шины в авто позволяет обеспечить более быстрый и упрощенный алгоритм подключения охранной системы.
2. Высокая скорость отправки информации между агрегатами и системами, что обеспечивает быстродействие узлов.
3. Хорошая устойчивость к воздействию помех.
4. Все цифровые интерфейсы имеют многоуровневую систему контроля. Благодаря этому можно не допустить образования ошибок при отправке и приеме информации.
5. Цифровой интерфейс, работая в активном режиме, выполняет разброс скорости по различным каналам самостоятельно. Благодаря этому все системы работают максимально оперативно.
6. Безопасность CAN-шины. При попытке получения несанкционированного доступа к автомобилю система может произвести блокировку узлов и агрегатов.

Минусы:

1. Некоторые системы обладают ограничениями по объему передающейся информации. Если автомобиль сравнительно новый и оборудован разными электронными устройствами, это приводит к росту нагрузки на канал передачи данных. В результате время отклика увеличивается.
2. Большинство передающейся информации по цифровому интерфейсу имеет определенное назначение. На полезные данные в системе предусмотрена небольшая часть трафика.
3. Возможна проблема отсутствия стандартизации. Это часто происходит при применении протоколов высших уровней.

Функциональность системы

Чтобы понять, что такое CAN-шина, следует разобраться в ее функциональном назначении.

Она призвана передавать фреймы в реальном времени, которые содержат информацию о значении (например, перемена скорости) или о возникновении события от одного узла-передатчика к приемникам программы.

Команда состоит из 3 разделов: имени, значения события, времени наблюдения за переменной величиной.

Ключевое значение придается переменной показателя. Если в сообщении нет данных о времени, тогда это сообщение принимается системой по факту его получения.

Когда компьютер коммуникационной системы запрашивает показатель состояния параметра, он посылается в приоритетной очередности.

Разновидности и маркировка

По типу идентификаторов такие устройства делятся на два вида:

1. CAN2, 0A. Это маркировка интерфейсов, которые могут работать в 11-битном формате передачи информации. Данная разновидность устройств не в состоянии определять ошибки импульсов от блоков, которые работают с 29 бит.
2. CAN2, 0B. Это маркировка шин, работающих в формате 11 бит. Основная особенность заключается в возможности передачи информации на блоки управления при выявлении 29-битного идентификатора.

В зависимости от области применения, шины разделяются на три класса:

1. Для двигателя транспортного средства. При подключении шины обеспечивается максимальная скорость передачи данных и связи между управляющими устройствами. Отправка информации осуществляется по дополнительному каналу. Основное назначение состоит в синхронизации работы микропроцессорного модуля с другими системами. К примеру, антиблокировочным узлом колес, трансмиссией и т. д.
2. Цифровые интерфейсы класса Комфорт. Этот класс шин предназначен для взаимодействия с любыми устройствами данного типа. Интерфейс используется для работы с системами электронного изменения положения электрозеркал, узла обогрева кресел, управления люком и т. д.
3. Информационно-командные устройства. Они характеризуются аналогичной скоростью при отправке данных. Такие шины обычно применяются для связи между системами, которые требуются для обслуживания автомобиля.

Канал «Diyordie» рассказал о назначении цифрового интерфейса, а также о его разновидностях в автомобиле.

Подключение сигнализации своими руками

Чтобы подключить охранный комплекс к цифровому интерфейсу, надо знать место установки микропроцессорного модуля управления сигнализаций. Это устройство устанавливается под приборной комбинацией машины. Возможен монтаж блока за вещевым ящиком или аудиосистемой.

Необходимые приборы и инструменты

Предварительно надо подготовить:

• тестер для проверки напряжения — мультиметр;
• нож;
• изоленту;
• отвертку с крестовым наконечником.

Пошаговая инструкция

Установка выполняется так:

1. Приступая к задаче, надо убедиться в работоспособности противоугонного комплекса. В случае, когда монтаж системы не был выполнен, надо подключить все устройства к блоку управления, а его — к аккумулятору.
2. Производится поиск основного кабеля, который идет на цифровой интерфейс. Этот провод всегда толстый и обычно имеет оранжевую оболочку.
3. Микропроцессорный модуль противоугонной системы надо подключить к этому проводнику. Для осуществления задачи применяется колодка цифровой шины.
4. Если блок управления охранной системы не был установлен, производится его монтаж. Он должен быть размещен в скрытом месте, не подверженном воздействию влаги. При монтаже модуль надежно фиксируется с помощью пластиковых стяжек или саморезов.
5. Все места соединения проводов надо заизолировать с применением термоусадочных трубок либо изоленты. После подключения производится диагностика выполненных действий. Если возникли проблемы, надо воспользоваться мультиметром для поиска поврежденного участка.
6. На последнем этапе необходимо произвести проверку и настройку всех каналов передачи данных. Если имеются дополнительные каналы, они также настраиваются.

Канал «Гаражный любитель» подробно рассказал об установке и подключении противоугонного комплекса Старлайн с CAN-шиной.

Сложности установления охранных комплектов

Установка любой подобной системы является большим вмешательством в функции автомобиля. Правильность проведения этого мероприятия очень часто зависит от степени знаний того специалиста, который будет осуществлять монтаж этого оборудования. Надежность (как и корректность) такого дела потом скажется и на работе самого автотранспорта. В противном случае это грозит неприятными моментами, как, например, когда на зимней дороге в степи может просто заглохнуть двигатель.

Однако с Can-модулем подобных проблем не возникнет. Легко выделить его главные плюсы:

• отсутствие вмешательства во внутреннюю структуру автомобиля;
• согласование любого охранного устройства с цифровой штатной проводкой машины;
• исключение появления ошибок на бортовом компьютере;
• доступность установки на любые автомобили.

Современная сигнализация имеет CAN-драйвер и поддержку самих протоколов типа CAN автомобилей, что является идеальным вариантом охранной системы.

Can-крокодил

Работа с терминалом

Перед эксплуатацией надо учесть рекомендации по использованию, которые указываются в сервисном руководстве. Предварительно производится настройка устройства.

Варианты настройки

Если используется терминал, есть два варианта настроить работу интерфейса:

1. С помощью специальной программы «Конфигуратор» для компьютера. При запуске утилиты надо перейти во вкладку «Настройки» и выбрать пункт CAN. В открывшемся окне указываются необходимые параметры.
2. Используя команды «CanRegime». Обычно этот вариант применяется для дистанционной настройки с использованием СМС-сообщений. Могут применяться команды, которые отправляются из программного обеспечения для мониторинга.

Подробнее о командах, которые указываются после CanRegime:

1. Mode — определяет режим функционирования. Если показана цифра 0 — то цифровой интерфейс отключен, если 1 — используется стандартный фильтр. Цифры 2 и 3 указывают на принадлежность пакетов к 29- либо 11-битному классу.
2. BaudRate. Команда предназначена для определения скорости работы цифрового интерфейса. Важно, чтобы этот параметр соответствовал скорости передачи информации в авто.
3. TimeOut — определяет время ожидания для каждого сообщения. Если полученная величина слишком низкая, то цифровой интерфейс сможет отловить не все передающиеся сообщения.

Протоколы высокого уровня

CAN всего лишь решает проблему доставки информации из одного пункта в другой, малыми пакетами (всего 8 байт). Многие аспекты обмена данных, остаются вне его компетенции. Ввиду большого спроса на рынке, незамедлительно, появились разработки усовершенствованных протоколов – так называемые, протоколы высокого уровня. Они взялись оказывать более расширенный пакет услуг. Ими пользуются, когда нужно:

• Задать стандарты запуска, в т.ч. скорости обмена;
• Распределение, предварительно распознанных, адресов взаимодействующих элементов и видов сообщений;
• Точная разметка послания;
• Порядок разбора ошибок.

Режимы работы

Существует несколько режимов функционирования терминала:

1. FMS — в нем автовладелец может узнать общий расход горючего, обороты, пробег транспортного средства, нагрузку на оси, температуру силового агрегата. Допускается получение данные об объеме горючего в баке. Для работы в данном режиме выполняется вход в меню выбора типа фильтров программы «Конфигуратор». Указывается тип режима FMS, скорость цифрового интерфейса, после чего нажимается кнопка «Применить».
2. Режим прослушки используется для получения сообщений, передающий через цифровой интерфейс. Чтобы работать с ним, надо зайти в программе в настройки шины CAN и выбрать один из рабочих параметров. Это может быть скорость интерфейса или время ожидания, тип фильтра в данном случае не играет роли. После указания параметров «кликается» клавиша «Прослушать».
3. Для привязки информации, полученной посредством прослушивания цифрового интерфейса, используются пользовательские фильтры. После прослушки данных надо выбрать тип фильтрующей технологии (для 11 или 29 бит). Расшифровка данных производится в соответствии с технической документацией.
4. Режим тестирования OBD2 используется для сканирования скорости отправки информации, а также класса идентификатора. Чтобы запустить эту функцию, автовладельцу надо подключиться напрямую к цифровому интерфейсу или диагностическому разъему. Включение режима осуществляется посредством входа в меню «Настройка» и выбора опции «Тест OBD2». В результате терминалом начнется отправка запросов с конкретными идентификаторами на различных скоростях интерфейса. Во вкладке «Устройство» можно ознакомиться с извлеченной и расшифрованной информацией.

Можно ли сделать анализатор своими руками?

Для выполнения этой задачи автовладелец должен иметь профессиональные навыки в области электроники:

1. Сборка устройства производится по схеме, представленной на первом фото в галерее. Предварительно нужно купить все детали, необходимые для изготовления. Основным компонентов является плата STM32F103С8Т6, оснащенная контроллером. Также потребуется электрическая схема стабилизатора и CAN-трнасивер. Можно использовать устройство МСР2551 или другой аналог.
2. Если требуется сделать анализатор более технологичным, в него можно добавить модуль Bluetooth. Благодаря этому автовладелец может сохранять важную информацию в память смартфона.
3. Для программирования анализатора используется любое подходящее для этого программное обеспечение. Согласно отзывам, оптимальный вариант — утилиты Arduino или CANHacker. Во второй утилите есть больше опций и имеется функция фильтрации информации.
4. Чтобы произвести прошивку, понадобится преобразователь USB-TTL. Это устройство требуется для отладки, при его отсутствии можно использовать ST-Link.
5. После загрузки утилиты на компьютер основной файл с расширением ЕХЕ прошивается в блок с применением программатора. Если процедура выполнена успешно, то надо дополнительно установить перемычку на Bootloader. Собранное устройство надо синхронизировать с компьютером, используя USB-провод.
6. Следующим этапом будет добавление прошивки в анализатор. Для выполнения задачи потребуется утилита MPHIDFlash.
7. После успешного обновления программы кабель от компьютера отключается и снимается перемычка. Выполняется установка драйверов. Если сборка выполнена корректно, то при подключении к ПК анализатор будет определяться в качестве СОМ-порта.

Фотогалерея

Фото схем для самостоятельного изготовления анализатора приведены в этом разделе.

Общая схема для сборки анализаторного устройства

Плата, использующаяся в качестве основы

Схема проекта

Схема проекта для связи между двумя платами Arduino с помощью протокола CAN и модулей MCP2515 представлена на следующем рисунке.

Соединения на передающей стороне:

Соединения на приемной стороне:

Соединения между двумя CAN модулями MCP2515:

H – CAN High L – CAN Low

После сборки всей схемы на макетных платах у нас получилась следующая конструкция.