Magistrala CAN: sieć łącząca sterowniki w samochodzie
Magistrala CAN (Controller Area Network) to szeregowa sieć, w której sterowniki silnika, ABS, skrzyni biegów czy nadwozia wymieniają dane po dwóch skręconych przewodach. Zamiast osobnego kabla dla każdego sygnału wszystkie moduły korzystają ze wspólnego łącza.
Skąd się wzięła
Standard opracowała firma Bosch, a publicznie zaprezentowała go w lutym 1986 roku na kongresie Society of Automotive Engineers. Pierwsze kontrolery CAN wypuścił rok później Intel, potem Philips. Dziś zapis i parametry elektryczne opisują normy ISO 11898: część 1 dotyczy warstwy łącza danych, część 2 szybkiej warstwy fizycznej, a część 3 wolnej, odpornej na uszkodzenia wersji.
Dwa przewody i różnica napięć
Przewody nazywają się CAN High i CAN Low. Są skręcone ze sobą, żeby zakłócenia elektromagnetyczne działały na oba jednakowo. Informację niesie różnica napięć, a nie poziom względem masy. W spoczynku oba przewody mają około 2,5 V. Gdy sterownik nadaje bit dominujący, podnosi CAN High do około 3,5 V i obniża CAN Low do około 1,5 V, więc różnica wynosi 2 V.
Na obu końcach szybkiej magistrali stoją rezystory terminujące po 120 Ω. Zmierzony omomierzem przy wyłączonym zapłonie opór między przewodami powinien wynosić około 60 Ω, bo oba rezystory łączą się równolegle. Odczyt znacznie od tego odbiegający wskazuje na przerwę, zwarcie albo brakujący rezystor.
Prędkości i długość łącza
Szybka wersja z ISO 11898-2 osiąga do 1 Mbit/s na odcinku do 40 m, a odmiana CAN FD do 5 Mbit/s. Wolna, odporna na uszkodzenia wersja z ISO 11898-3 pracuje do 125 kbit/s i może działać nawet po utracie jednego z przewodów. W samochodach napęd zwykle obsługuje obwód o prędkości 500 kbit/s, a nadwozie, czyli szyby, lusterka i klimatyzację, obwód 125 albo 250 kbit/s.
Wspólne łącze zamiast pęku kabli
Każdy sterownik jest węzłem tej samej sieci, więc dane o prędkości kół, obrotach silnika czy położeniu pedału są dostępne dla wszystkich modułów naraz. Ogranicza to liczbę przewodów w wiązce, a nowy moduł dołącza się do istniejącego łącza.
Z sieci korzysta też diagnostyka. Do złącza OBD2 trafia komunikacja z modułami, m.in. z sterownikiem silnika, a odczytane kody opisuje poradnik o kodach błędów.
Objawy zakłóceń
Przerwa albo zwarcie w skrętce dotyka wszystkich modułów podłączonych do danego obwodu, więc usterka objawia się kilkoma niezwiązanymi ze sobą komunikatami naraz, a nie jednym zepsutym odbiornikiem. Podobne zamieszanie wprowadza zbyt niskie napięcie zasilania; wiedzę o nim daje tekst o prawidłowym napięciu akumulatora.
Od awarii samego sterownika silnika uszkodzenie łącza odróżnia dopiero pomiar rezystancji i przebiegów oscyloskopem.
Pomiary i naprawę instalacji CAN wykonuje warsztat. Prowizoryczne łączenie przewodów skrętki, rozcinanie ich albo montaż nieoryginalnych urządzeń podpiętych do magistrali zakłóca transmisję i może wyłączyć układy bezpieczeństwa.