20.48
Pengertian
CAN bus (untuk
jaringan area controller) adalah standar
bus kendaraan yang dirancang untuk memungkinkan mikrokontroler dan perangkat untuk berkomunikasi satu sama
lain dalam kendaraan tanpa komputer host.
CAN bus adalah protokol berbasis pesan, yang dirancang khusus untuk aplikasi otomotif tapi sekarang juga digunakan di daerah lain seperti aerospace, maritim, otomasi industri dan peralatan medis.
Pengembangan bus CAN dimulai awalnya pada tahun 1983 di protokol Robert Bosch GmbH.The secara resmi dirilis pada tahun 1986 di Society of Automotive Engineers (SAE) kongres di Detroit, Michigan. Chip BISA kontroler pertama, diproduksi oleh Intel dan Philips, datang di pasar pada tahun 1987.
Bosch menerbitkan beberapa versi spesifikasi BISA dan yang terbaru adalah CAN 2.0 diterbitkan pada tahun 1991 Spesifikasi ini memiliki dua bagian; Bagian A adalah untuk format standar dengan identifier 11-bit, dan bagian B untuk format diperpanjang dengan identifier 29-bit. Sebuah perangkat CAN yang menggunakan pengidentifikasi 11-bit yang biasa disebut BISA 2.0A dan perangkat CAN yang menggunakan pengidentifikasi 29-bit yang biasa disebut BISA 2.0B. Standar-standar ini tersedia dengan gratis dari Bosch bersama dengan spesifikasi lain dan kertas putih.
Pada tahun 1993 Organisasi Internasional untuk Standardisasi merilis BISA standar ISO 11898 yang kemudian direstrukturisasi menjadi dua bagian; ISO 11898-1 yang mencakup lapisan data link, dan ISO 11898-2 yang meliputi BISA lapisan fisik untuk kecepatan tinggi BISA. ISO 11898-3 dirilis kemudian dan mencakup BISA lapisan fisik untuk kecepatan rendah, fault-tolerant BISA yang bukan bagian dari Bosch spesifikasi asli. Standar ini dapat dibeli dari Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO).
BISA di Otomasi (CIA) juga diterbitkan CAN standar; BISA Specification 2.0 bagian A dan bagian B, namun status untuk sekarang usang (diganti oleh ISO 11898-1).
Bosch masih aktif dalam memperluas standar CAN. Pada 2012 Bosch dirilis BISA FD 1.0 atau BISA dengan Fleksibel Data-Rate. Spesifikasi ini menggunakan format frame yang berbeda yang memungkinkan panjang data yang berbeda serta opsional beralih ke bit rate lebih cepat setelah arbitrase yang diputuskan, tapi BISA FD kompatibel dengan CAN 2.0 jaringan yang ada sehingga BISA baru perangkat FD dapat hidup berdampingan pada jaringan yang sama dengan perangkat BISA ada.
CAN bus adalah salah satu dari lima protokol yang digunakan dalam on-board diagnostik (OBD) -II standar diagnostik kendaraan. Standar OBD-II telah wajib untuk semua mobil dan truk ringan yang dijual di Amerika Serikat sejak tahun 1996, dan standar EOBD telah wajib bagi semua kendaraan bensin yang dijual di Uni Eropa sejak tahun 2001 dan semua kendaraan diesel sejak tahun 2004.
CAN bus adalah protokol berbasis pesan, yang dirancang khusus untuk aplikasi otomotif tapi sekarang juga digunakan di daerah lain seperti aerospace, maritim, otomasi industri dan peralatan medis.
Pengembangan bus CAN dimulai awalnya pada tahun 1983 di protokol Robert Bosch GmbH.The secara resmi dirilis pada tahun 1986 di Society of Automotive Engineers (SAE) kongres di Detroit, Michigan. Chip BISA kontroler pertama, diproduksi oleh Intel dan Philips, datang di pasar pada tahun 1987.
Bosch menerbitkan beberapa versi spesifikasi BISA dan yang terbaru adalah CAN 2.0 diterbitkan pada tahun 1991 Spesifikasi ini memiliki dua bagian; Bagian A adalah untuk format standar dengan identifier 11-bit, dan bagian B untuk format diperpanjang dengan identifier 29-bit. Sebuah perangkat CAN yang menggunakan pengidentifikasi 11-bit yang biasa disebut BISA 2.0A dan perangkat CAN yang menggunakan pengidentifikasi 29-bit yang biasa disebut BISA 2.0B. Standar-standar ini tersedia dengan gratis dari Bosch bersama dengan spesifikasi lain dan kertas putih.
Pada tahun 1993 Organisasi Internasional untuk Standardisasi merilis BISA standar ISO 11898 yang kemudian direstrukturisasi menjadi dua bagian; ISO 11898-1 yang mencakup lapisan data link, dan ISO 11898-2 yang meliputi BISA lapisan fisik untuk kecepatan tinggi BISA. ISO 11898-3 dirilis kemudian dan mencakup BISA lapisan fisik untuk kecepatan rendah, fault-tolerant BISA yang bukan bagian dari Bosch spesifikasi asli. Standar ini dapat dibeli dari Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO).
BISA di Otomasi (CIA) juga diterbitkan CAN standar; BISA Specification 2.0 bagian A dan bagian B, namun status untuk sekarang usang (diganti oleh ISO 11898-1).
Bosch masih aktif dalam memperluas standar CAN. Pada 2012 Bosch dirilis BISA FD 1.0 atau BISA dengan Fleksibel Data-Rate. Spesifikasi ini menggunakan format frame yang berbeda yang memungkinkan panjang data yang berbeda serta opsional beralih ke bit rate lebih cepat setelah arbitrase yang diputuskan, tapi BISA FD kompatibel dengan CAN 2.0 jaringan yang ada sehingga BISA baru perangkat FD dapat hidup berdampingan pada jaringan yang sama dengan perangkat BISA ada.
CAN bus adalah salah satu dari lima protokol yang digunakan dalam on-board diagnostik (OBD) -II standar diagnostik kendaraan. Standar OBD-II telah wajib untuk semua mobil dan truk ringan yang dijual di Amerika Serikat sejak tahun 1996, dan standar EOBD telah wajib bagi semua kendaraan bensin yang dijual di Uni Eropa sejak tahun 2001 dan semua kendaraan diesel sejak tahun 2004.
Aplikasi
Automotive
Mobil modern mungkin memiliki sebanyak 70 unit kontrol elektronik (ECU) untuk berbagai subsystems.Typically prosesor terbesar adalah unit kontrol mesin. Lain digunakan untuk transmisi, airbag, antilock braking / ABS, cruise control, power steering listrik, sistem audio, power window, pintu, penyesuaian cermin, baterai dan sistem untuk hybrid / mobil listrik, dll Beberapa subsistem independen ini berupa pengisian, tetapi komunikasi antara lain sangat penting. Subsistem A mungkin perlu untuk mengontrol aktuator atau menerima umpan balik dari sensor. Standar CAN telah dibuat untuk memenuhi kebutuhan ini.
Industri
Hari ini bus CAN juga digunakan sebagai fieldbus dalam lingkungan otomasi umum, terutama karena biaya rendah beberapa pengendali BISA dan prosesor.
Automotive
Mobil modern mungkin memiliki sebanyak 70 unit kontrol elektronik (ECU) untuk berbagai subsystems.Typically prosesor terbesar adalah unit kontrol mesin. Lain digunakan untuk transmisi, airbag, antilock braking / ABS, cruise control, power steering listrik, sistem audio, power window, pintu, penyesuaian cermin, baterai dan sistem untuk hybrid / mobil listrik, dll Beberapa subsistem independen ini berupa pengisian, tetapi komunikasi antara lain sangat penting. Subsistem A mungkin perlu untuk mengontrol aktuator atau menerima umpan balik dari sensor. Standar CAN telah dibuat untuk memenuhi kebutuhan ini.
Industri
Hari ini bus CAN juga digunakan sebagai fieldbus dalam lingkungan otomasi umum, terutama karena biaya rendah beberapa pengendali BISA dan prosesor.
Arsitektur
CAN adalah multi-master standar bus serial untuk menghubungkan ECU.
Setiap node membutuhkan
Central processing unit atau prosesor host
Prosesor host memutuskan apa pesan yang diterima berarti dan pesan mana yang ingin mengirimkan sendiri.
Sensor, aktuator dan perangkat kontrol dapat dihubungkan ke prosesor host.
CAN controller; hardware dengan jam sinkron.
Menerima: toko controller BISA menerima bit serial dari bus sampai seluruh pesan tersedia, yang kemudian dapat diambil oleh prosesor host (biasanya setelah controller CAN telah memicu interrupt).
Mengirim: prosesor host menyimpan pesan mengirimkan ke controller CAN, yang mentransmisikan bit serial ke bus.
transceiver
Menerima: menyesuaikan tingkat sinyal dari bus ke tingkat bahwa kontroler CAN mengharapkan dan memiliki sirkuit pelindung yang melindungi controller CAN.
Mengirimkan: mengkonversi sinyal pancar-bit yang diterima dari controller CAN menjadi sinyal yang dikirim ke bus.
Setiap node dapat mengirim dan menerima pesan, tapi tidak secara bersamaan. Sebuah pesan utamanya terdiri dari ID (identifier), yang merupakan prioritas pesan, dan sampai delapan byte data. Ditingkatkan CAN FD meluas panjang bagian data hingga 64 byte per frame. Hal ini ditularkan secara serial ke bus. Pola sinyal ini dikodekan dalam non-Return to zero (NRZ) Format dan dapat diterima oleh semua node.
Perangkat yang terhubung dengan jaringan CAN biasanya sensor, aktuator, dan perangkat kontrol lainnya. Perangkat ini tidak terhubung langsung ke bus, tetapi melalui prosesor host dan controller CAN.
CAN adalah multi-master standar bus serial untuk menghubungkan ECU.
Setiap node membutuhkan
Central processing unit atau prosesor host
Prosesor host memutuskan apa pesan yang diterima berarti dan pesan mana yang ingin mengirimkan sendiri.
Sensor, aktuator dan perangkat kontrol dapat dihubungkan ke prosesor host.
CAN controller; hardware dengan jam sinkron.
Menerima: toko controller BISA menerima bit serial dari bus sampai seluruh pesan tersedia, yang kemudian dapat diambil oleh prosesor host (biasanya setelah controller CAN telah memicu interrupt).
Mengirim: prosesor host menyimpan pesan mengirimkan ke controller CAN, yang mentransmisikan bit serial ke bus.
transceiver
Menerima: menyesuaikan tingkat sinyal dari bus ke tingkat bahwa kontroler CAN mengharapkan dan memiliki sirkuit pelindung yang melindungi controller CAN.
Mengirimkan: mengkonversi sinyal pancar-bit yang diterima dari controller CAN menjadi sinyal yang dikirim ke bus.
Setiap node dapat mengirim dan menerima pesan, tapi tidak secara bersamaan. Sebuah pesan utamanya terdiri dari ID (identifier), yang merupakan prioritas pesan, dan sampai delapan byte data. Ditingkatkan CAN FD meluas panjang bagian data hingga 64 byte per frame. Hal ini ditularkan secara serial ke bus. Pola sinyal ini dikodekan dalam non-Return to zero (NRZ) Format dan dapat diterima oleh semua node.
Perangkat yang terhubung dengan jaringan CAN biasanya sensor, aktuator, dan perangkat kontrol lainnya. Perangkat ini tidak terhubung langsung ke bus, tetapi melalui prosesor host dan controller CAN.
Transmisi
data
CAN transmisi data menggunakan metode arbitrase bit-wise lossless resolusi pertentangan. Metode arbitrase ini mengharuskan semua node pada jaringan CAN yang akan disinkronisasi untuk sampel setiap bit pada jaringan CAN pada saat yang sama. Inilah sebabnya mengapa beberapa panggilan CAN sinkron. Sayangnya sinkron istilah tepat karena data yang ditransmisikan tanpa sinyal clock dalam format asynchronous.
Tegangan yang tepat untuk logika 0 atau 1 tergantung pada lapisan fisik yang digunakan, tetapi prinsip dasar CAN mengharuskan setiap node mendengarkan data pada jaringan CAN termasuk data yang node transmisi transmisi. Jika logika 1 ditransmisikan oleh semua node transmisi pada saat yang sama logis 1 dilihat oleh semua node, termasuk kedua node transmisi (s) dan menerima node (s). Jika logika 0 ditularkan oleh semua transmisi simpul (s) pada saat yang sama maka logis 0 dilihat oleh semua node. Jika logika 0 sedang dikirim oleh satu atau lebih node, dan logis 1 sedang dikirim oleh satu atau lebih node, maka logis 0 dilihat oleh semua node termasuk node (s) transmisi logis 1 Ketika mentransmisikan simpul logika 1 tapi melihat logika 0, ia menyadari bahwa ada pertentangan dan itu berhenti transmisi. Dengan menggunakan proses ini, setiap node yang mengirimkan logis 1 ketika node lain mengirimkan logis 0 "turun" atau kehilangan arbitrase. Sebuah node yang kehilangan arbitrase ulang antrian pesan untuk transmisi kemudian dan bingkai CAN bit-stream berlanjut tanpa kesalahan sampai hanya satu node yang tersisa transmisi. Ini berarti bahwa node yang mentransmisikan pertama 1 kehilangan arbitrase. Sejak 11 (atau 29 untuk CAN 2.0B) identifier bit ditransmisikan oleh semua node pada awal frame CAN, node dengan identifier terendah mentransmisikan lebih nol pada awal frame, dan itu adalah simpul yang memenangkan arbitrase atau memiliki prioritas tertinggi.
Spesifikasi CAN menggunakan istilah "dominan" bit dan "resesif" bit mana yang dominan adalah logis 0 (aktif didorong untuk tegangan oleh pemancar) dan resesif adalah logis 1 (pasif kembali ke tegangan oleh resistor). Keadaan idle diwakili oleh tingkat resesif (Logical 1). Jika satu node mengirimkan sedikit dominan dan node lain mengirimkan sedikit resesif maka dominan bit "menang" (logika AND antara dua).
CAN transmisi data menggunakan metode arbitrase bit-wise lossless resolusi pertentangan. Metode arbitrase ini mengharuskan semua node pada jaringan CAN yang akan disinkronisasi untuk sampel setiap bit pada jaringan CAN pada saat yang sama. Inilah sebabnya mengapa beberapa panggilan CAN sinkron. Sayangnya sinkron istilah tepat karena data yang ditransmisikan tanpa sinyal clock dalam format asynchronous.
Tegangan yang tepat untuk logika 0 atau 1 tergantung pada lapisan fisik yang digunakan, tetapi prinsip dasar CAN mengharuskan setiap node mendengarkan data pada jaringan CAN termasuk data yang node transmisi transmisi. Jika logika 1 ditransmisikan oleh semua node transmisi pada saat yang sama logis 1 dilihat oleh semua node, termasuk kedua node transmisi (s) dan menerima node (s). Jika logika 0 ditularkan oleh semua transmisi simpul (s) pada saat yang sama maka logis 0 dilihat oleh semua node. Jika logika 0 sedang dikirim oleh satu atau lebih node, dan logis 1 sedang dikirim oleh satu atau lebih node, maka logis 0 dilihat oleh semua node termasuk node (s) transmisi logis 1 Ketika mentransmisikan simpul logika 1 tapi melihat logika 0, ia menyadari bahwa ada pertentangan dan itu berhenti transmisi. Dengan menggunakan proses ini, setiap node yang mengirimkan logis 1 ketika node lain mengirimkan logis 0 "turun" atau kehilangan arbitrase. Sebuah node yang kehilangan arbitrase ulang antrian pesan untuk transmisi kemudian dan bingkai CAN bit-stream berlanjut tanpa kesalahan sampai hanya satu node yang tersisa transmisi. Ini berarti bahwa node yang mentransmisikan pertama 1 kehilangan arbitrase. Sejak 11 (atau 29 untuk CAN 2.0B) identifier bit ditransmisikan oleh semua node pada awal frame CAN, node dengan identifier terendah mentransmisikan lebih nol pada awal frame, dan itu adalah simpul yang memenangkan arbitrase atau memiliki prioritas tertinggi.
Spesifikasi CAN menggunakan istilah "dominan" bit dan "resesif" bit mana yang dominan adalah logis 0 (aktif didorong untuk tegangan oleh pemancar) dan resesif adalah logis 1 (pasif kembali ke tegangan oleh resistor). Keadaan idle diwakili oleh tingkat resesif (Logical 1). Jika satu node mengirimkan sedikit dominan dan node lain mengirimkan sedikit resesif maka dominan bit "menang" (logika AND antara dua).
|
Tabel kebenaran untuk dominan /
resesif, logis atau, dan logis dan (untuk
perbandingan)
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jadi, jika sedikit resesif sedang dikirim sementara
sedikit dominan dikirim, bit dominan ditampilkan,
bukti tabrakan. (Semua
tabrakan lainnya tidak
terlihat.) Sedikit dominan
ditegaskan dengan menciptakan tegangan kabel sementara
sedikit resesif sama sekali tidak
menegaskan di bus. Jika setiap node menetapkan
perbedaan tegangan, semua node akan melihatnya. Jadi tidak ada penundaan untuk pesan prioritas
yang lebih tinggi, dan simpul transmisi
pesan prioritas yang lebih rendah
otomatis mencoba untuk mengirimkan
kembali enam jam
bit setelah akhir pesan yang dominan. Hal
ini membuat CAN sangat cocok
sebagai sistem komunikasi real time diprioritaskan.
Selama arbitrase, setiap node transmisi monitor keadaan bus dan membandingkan bit yang diterima dengan bit ditransmisikan. Jika sedikit dominan diterima ketika sedikit resesif ditransmisikan maka node berhenti transmisi (yaitu, kehilangan arbitrase). Arbitrase dilakukan selama transmisi bidang identifier. Setiap node mulai mengirimkan pada saat yang sama mengirimkan ID dengan dominan sebagai biner 0, mulai dari agak tinggi. Begitu ID mereka jumlah yang lebih besar (prioritas yang lebih rendah) mereka akan mengirimkan 1 (resesif) dan melihat 0 (dominan), sehingga mereka mundur. Pada akhir ID transmisi, semua node kecuali satu telah mundur, dan pesan prioritas tertinggi akan melalui tanpa hambatan.
Sebagai contoh, perhatikan ID 11-bit CAN jaringan, dengan dua node dengan ID dari 15 (representasi biner, 00000001111) dan 16 (representasi biner, 00000010000). Jika kedua node mengirimkan pada saat yang sama, masing-masing akan mengirimkan enam pertama nol dari ID mereka dengan keputusan arbitrase yang dibuat. Ketika bit 7 ditransmisikan, node dengan ID dari 16 mengirimkan 1 (resesif) untuk ID-nya, dan node dengan ID dari 15 mentransmisikan 0 (dominan) untuk ID-nya. Ketika ini terjadi, node dengan ID dari 16 akan menyadari bahwa itu hilang arbitrase, dan memungkinkan node dengan ID dari 15 untuk melanjutkan transmisi. Hal ini memastikan bahwa node dengan nilai yang lebih rendah bit akan selalu menang arbitrase. ID dengan jumlah yang lebih kecil akan memenangkan hak untuk menggunakan.
Bit rate hingga 1 Mbit / s adalah mungkin pada panjang jaringan di bawah 40 m. Penurunan kecepatan bit memungkinkan jarak jaringan lama (misalnya, 500 m pada 125 kbit / s). Ditingkatkan CAN FD memperluas kecepatan data bagian dengan faktor hingga 8 dari bit rate arbitrase.
Selama arbitrase, setiap node transmisi monitor keadaan bus dan membandingkan bit yang diterima dengan bit ditransmisikan. Jika sedikit dominan diterima ketika sedikit resesif ditransmisikan maka node berhenti transmisi (yaitu, kehilangan arbitrase). Arbitrase dilakukan selama transmisi bidang identifier. Setiap node mulai mengirimkan pada saat yang sama mengirimkan ID dengan dominan sebagai biner 0, mulai dari agak tinggi. Begitu ID mereka jumlah yang lebih besar (prioritas yang lebih rendah) mereka akan mengirimkan 1 (resesif) dan melihat 0 (dominan), sehingga mereka mundur. Pada akhir ID transmisi, semua node kecuali satu telah mundur, dan pesan prioritas tertinggi akan melalui tanpa hambatan.
Sebagai contoh, perhatikan ID 11-bit CAN jaringan, dengan dua node dengan ID dari 15 (representasi biner, 00000001111) dan 16 (representasi biner, 00000010000). Jika kedua node mengirimkan pada saat yang sama, masing-masing akan mengirimkan enam pertama nol dari ID mereka dengan keputusan arbitrase yang dibuat. Ketika bit 7 ditransmisikan, node dengan ID dari 16 mengirimkan 1 (resesif) untuk ID-nya, dan node dengan ID dari 15 mentransmisikan 0 (dominan) untuk ID-nya. Ketika ini terjadi, node dengan ID dari 16 akan menyadari bahwa itu hilang arbitrase, dan memungkinkan node dengan ID dari 15 untuk melanjutkan transmisi. Hal ini memastikan bahwa node dengan nilai yang lebih rendah bit akan selalu menang arbitrase. ID dengan jumlah yang lebih kecil akan memenangkan hak untuk menggunakan.
Bit rate hingga 1 Mbit / s adalah mungkin pada panjang jaringan di bawah 40 m. Penurunan kecepatan bit memungkinkan jarak jaringan lama (misalnya, 500 m pada 125 kbit / s). Ditingkatkan CAN FD memperluas kecepatan data bagian dengan faktor hingga 8 dari bit rate arbitrase.
Terimakasih sharing ilmunya...
BalasHapus