CAN-шина: что это такое и для чего используется в автомобиле? Расшифровка обозначения
Количество установленных датчиков на современных моделях автомобилей зачастую позволяет называть их «компьютерами на колесах». Дабы привести в порядок управление многочисленными электронными системами, была создана CAN-шина. Что это и каковы принципы ее работы, рассмотрим в данной статье.
Историческая справка
Однако постепенно машины все больше опутывались проводами, и в 1970-м году по степени напичканности различными датчиками они соперничали с самолетами. И чем больше приборов размещалось в автомобиле, тем очевиднее становилась необходимость рационализации цепей электропроводки.
Решение проблемы стало возможным с микропроцессорной революцией и проходило в несколько этапов:
- В 1983 году немецкий концерн «Bosch» начал разработку нового протокола передачи данных для применения в автомобилестроительной отрасли;
- Три года спустя на конференции в Детройте данный протокол был официально представлен широкой публике под названием «Сеть пространства датчиков» (Controller Area Network), или сокращенно по-английски CAN;
- Практической реализацией германского изобретения занялись компании «Интел» и «Филипс». Первые прототипы датируются 1987 годом;
- В 1988 году автомобиль БМВ 8-й серии стал первой сошедшей с конвейера машиной, на котором все датчики были организованы по технологии «КАН»;
- Через три года «Бош» обновила стандарт и добавила новые характеристики;
- В 1993 году стандарт «КАН» стал международным и получил классификатор ИСО;
- В 2001 году каждое четырехколесное средство передвижения в Европе в обязательном порядке стало оснащаться КАН-шиной;
- В 2012 году вышла новая версия шины: была повышена скорость передачи информации, а также организована совместимость с рядом новых устройств.
CAN-шина: принцип работы
Шина включает в себя лишь пару проводов, подсоединенных к единственному микрочипу. По каждому кабелю передаются несколько сотен сигналов одновременно на различные контроллеры автомобиля. Скорость передачи данных сравнима с широкополосным интернетом. Кроме того, в случае необходимости сигнал будет усилен до необходимого уровня.
Работу технологии можно разбить на несколько этапов:
- Фоновый режим – все узлы системы выключены, но на КАН-микрочип продолжает поступать электропитание. Уровень потребления энергии крайне мал и составляет крошечные доли миллиампер;
- Запуск – как только водитель поворачивает ключ зажигания (или нажимает на кнопку «Старт» для запуска двигателя – на некоторых моделях автомобилей), система буквально «просыпается». Включается режим стабилизации питания, поступающего на датчики;
- Активная работа – все контроллеры обмениваются необходимой (как диагностической, так и текущей) информацией. Уровень потребления электроэнергии возрастает на пиковых нагрузках до рекордных 85 миллиампер;
- Засыпание – как только выключается двигатель машины, датчики «КАН» мгновенно перестают работать. Каждый из узлов системы самостоятельно отключается от электрической сети и переходит в режим сна.
Что такое CAN-шина в автомобиле?
В современных автомобилях в единую сеть объединены датчики со следующих устройств:
- Мотор;
- Коробка переключения передач;
- Эирбэги (подушки безопасности);
- Антиблокировочная система;
- Усилитель рулевого управления;
- Зажигание;
- Приборная панель;
- Шины (контроллеры, определяющие уровень давления);
- «Дворники» на лобовом стекле;
- Мультимедийная система;
- Навигация (ГЛОНАСС, GPS);
- Бортовой компьютер.
Применение в других отраслях
Легкость и простота технологии «CAN» раскрывают возможности ее применения не только для «железных коней». Шина используется также в таких областях:
- Производство велосипедов. Японская марка «Симано» анонсировала в 2009 году велосипед с многоуровневой системой управления механизма переключения скоростей на базе CAN. Эффективность этого шага была настолько очевидной, что по стопам «Симано» решили пойти и другие фирмы – «Маранц» и «Байон-икс». Последний производитель использует шину для системы прямого привода;
- Известна реализация так называемого «умного дома» по принципу CAN-шины. Множество устройств, которые могут решать определенные задачи без участия людей (автоматический полив травы на газоне, термостат, система видеонаблюдения, управление освещением, климат-контроль и т. д.) объединены в единую систему передачи данных. Правда, специалисты находят применение сугубо автомобильной технологии в человеческом жилище достаточно сомнительным. В числе слабых сторон такого шага – отсутствие единого международного стандарта КАН для «умных домов».
Преимущества и недостатки
«КАН-шина» ценится в машиностроении за такие положительные качества:
- Быстродействие: система приспособлена к работе в условиях жесткого цейтнота;
- Относительная простота встраивания в машину и небольшой уровень затрат на проведение монтажных работ;
- Повышенная толерантность к помехам;
- Многоуровневая система контроля, позволяющая избежать многих ошибок в процессе выхода-входа данных;
- Разброс скоростей работы позволяет приспособиться к практически любой ситуации;
- Повышенный уровень безопасности: блокировка неавторизованного доступа извне;
- Многообразие стандартов, а также компаний-производителей. Палитра имеющихся на рынке шин позволяет найти вариант даже для самой дешевой машины.
Несмотря на обилие преимуществ, технология CAN не лишена и ряда слабых сторон:
- Объем информации, который доступен для одновременной передачи в «пакете данных», достаточно ограничен для современных требований;
- Значительная часть передаваемых данных имеет служебное и техническое назначение. На собственно полезные данные приходится мизерная часть трафика в сети;
- Протокол высшего уровня совершенно не стандартизирован.
Компания «Бош» изобрела не только свечу зажигания и топливный фильтр, но и своеобразный «интернет» для датчиков автомобиля под названием CAN-шина. Что это за стандарт в области связывания воедино всех контроллеров в единую нейросеть, стало известно около 30 лет назад.
Видео: как работает can-шина в авто
В данном ролике механик Артур Камалян расскажет, для чего используется can-шина в автомобиле и как к ней подключиться: