TechCodeview

ЦАН је скраћеница за Мрежа контролера протокола. То је протокол који је развио Роберт Босцх око 1986. ЦАН протокол је стандард дизајниран да омогући микроконтролеру и другим уређајима да међусобно комуницирају без икаквог главног рачунара. Карактеристика која ЦАН протокол чини јединственим међу осталим комуникационим протоколима је тип магистрале за емитовање. Овде емитовање значи да се информација преноси на све чворове. Чвор може бити сензор, микроконтролер или мрежни пролаз који омогућава рачунару да комуницира преко мреже преко УСБ кабла или етернет порта. ЦАН је протокол заснован на поруци, што значи да порука носи идентификатор поруке и на основу идентификатора се одређује приоритет. Нема потребе за идентификацијом чвора у ЦАН мрежи, тако да постаје веома лако убацити или избрисати из мреже. То је серијски полудуплексни и асинхрони тип комуникационог протокола. ЦАН је двожични комуникациони протокол пошто је ЦАН мрежа повезана преко двожичне магистрале. Жице су упредена парица са импедансом карактеристика 120Ω спојене на сваком крају. У почетку је углавном био дизајниран за комуникацију унутар возила, али се сада користи у многим другим контекстима. Као УДС и КВП 2000, МОЖЕ се користити и за дијагностику на возилу.

Зашто МОЖЕ?

Потреба за централизованим стандардним комуникационим протоколом настала је због повећања броја електронских уређаја. На пример, може бити више од 7 ТЦУ за различите подсистеме као што су контролна табла, контрола мењача, контролна јединица мотора и још много тога у модерном возилу. Ако су сви чворови повезани један на један, онда би брзина комуникације била веома висока, али би сложеност и цена жица била веома висока. У горњем примеру, за једну контролну таблу је потребно 8 конектора, тако да је овај проблем превазиђен, ЦАН је представљен као централизовано решење које захтева две жице, тј. ЦАН хигх и ЦАН лов. Решење коришћења ЦАН протокола је прилично ефикасно због приоритета порука и флексибилно јер се чвор може убацити или уклонити без утицаја на мрежу.

Примене ЦАН протокола

У почетку, ЦАН протокол је дизајниран да циља на проблем комуникације који се јавља у возилима. Али касније, због карактеристика које нуди, користи се у разним другим областима. Следеће су примене ЦАН протокола:

• Аутомобилска (путничка возила, камиони, аутобуси)
• Електронска опрема за ваздухопловство и навигацију
• Индустријска аутоматизација и механичко управљање
• Лифт и покретне степенице
• Аутоматизација зграда
• Медицински инструменти и опрема
• Морски, медицински, индустријски, медицински

ЦАН слојевита архитектура

Као што знамо да је ОСИ модел дели комуникациони систем на 7 различитих слојева. Али ЦАН слојевита архитектура се састоји од два слоја, тј.

Хајде да разумемо оба слоја.

• Слој везе података: Овај слој је одговоран за пренос података од чвора до чвора. Омогућава вам да успоставите и прекинете везу. Такође је одговоран за откривање и исправљање грешака које се могу појавити на физичком слоју. Слој везе за податке је подељен на два подслоја:
  МАЦ:МАЦ је скраћеница за контролу приступа медијима. Дефинише како уређаји у мрежи добијају приступ медијуму. Обезбеђује инкапсулацију и декапсулацију података, откривање грешака и сигнализацију.
ЛЛЦ:ЛЛЦ је скраћеница од логичке контроле везе. Одговоран је за филтрирање прихватања оквира, обавештења о преоптерећењу и управљање опоравком.
• Физички слој: Физички слој је одговоран за пренос необрађених података. Он дефинише спецификације за параметре као што су ниво напона, тајминг, брзина преноса података и конектор.

ЦАН спецификације дефинишу ЦАН протокол и ЦАН физички слој, који су дефинисани у ЦАН стандарду ИСО 11898. ИСО 11898 има три дела:

шта је цонст у Јави

• ИСО 11898-1: Овај део садржи спецификацију слоја везе за податке и физичке сигналне везе.
• ИСО 11898-2: Овај део долази под физичким слојем ЦАН-а за ЦАН велике брзине. Брзи ЦАН омогућава брзину преноса података до 1 Мбпс који се користи у погонском систему и области пуњења возила.
• ИСО 11898-3: Овај део такође долази под физички слој ЦАН за ЦАН ниске брзине. Омогућава брзину преноса података до 125 кбпс, а ниска брзина ЦАН се користи тамо где брзина комуникације није критичан фактор.

ЦиА ДС-102: Пун облик ЦиА је ЦАН у аутоматизацији, који дефинише спецификације за ЦАН конектор.

Што се имплементације тиче, ЦАН контролер и ЦАН примопредајник су имплементирани у софтвер уз помоћ функција апликације, оперативног система и управљања мрежом.

ЦАН Фраминг

Хајде да разумемо структуру ЦАН оквира.

СОФ:СОФ означава почетак оквира, што означава да је нови оквир унет у мрежу. Има 1 бит.идентификатор:Стандардни формат података дефинисан у спецификацији ЦАН 2.0 А користи 11-битни идентификатор поруке за арбитражу. У основи, овај идентификатор поруке поставља приоритет оквира података.РТР:РТР је скраћеница од Ремоте Трансмиссион Рекуест, који дефинише тип оквира, било да је оквир података или удаљени оквир. 1-битни је.Контролно поље:Има функције које дефинише корисник.
ИДИ:ИДЕ бит у контролном пољу означава проширење идентификатора. Доминантни ИДЕ бит дефинише 11-битни стандардни идентификатор, док рецесивни ИДЕ бит дефинише 29-битни проширени идентификатор.ДЛЦ:ДЛЦ је скраћеница од Дата Ленгтх Цоде, која дефинише дужину података у пољу података. Има 4 бита.Поље података:Поље података може да садржи до 8 бајтова.
ЦРЦ поље:Оквир података такође садржи поље за проверу цикличне редундансе од 15 бита, које се користи за откривање оштећења ако се догоди током времена преноса. Пошиљалац ће израчунати ЦРЦ пре слања оквира података, а прималац такође израчунава ЦРЦ и затим упоређује израчунати ЦРЦ са ЦРЦ примљеним од пошиљаоца. Ако се ЦРЦ не подудара, онда ће пријемник генерисати грешку.АЦК поље:Ово је потврда примаоца. У другим протоколима, посебан пакет за потврду се шаље након пријема свих пакета, али у случају ЦАН протокола, не шаље се посебан пакет за потврду.ЕОФ:ЕОФ означава крај оквира. Садржи 7 узастопних рецесивних битова познатих Крај оквира.

Сада ћемо видети како се подаци преносе преко ЦАН мреже.

ЦАН мрежа се састоји од више ЦАН чворова. У горњем случају, размотрили смо три ЦАН чвора и назвали их као чвор А, чвор Б и чвор Ц. ЦАН чвор се састоји од три елемента који су дати у наставку:

• Домаћин
  Хост је микроконтролер или микропроцесор који покреће неку апликацију за обављање одређеног посла. Домаћин одлучује шта значи примљена порука и коју поруку треба да пошаље.
• ЦАН контролер
  ЦАН контролер се бави комуникацијским функцијама описаним ЦАН протоколом. Такође покреће пренос или пријем ЦАН порука.
• ЦАН Трансцеивер
  ЦАН примопредајник је одговоран за пренос или пријем података на ЦАН магистрали. Он претвара сигнал података у ток података прикупљених са ЦАН магистрале које ЦАН контролер може да разуме.

У горњем дијаграму, неоклопљени кабл са упреденом парицом се користи за пренос или пријем података. Такође је позната као ЦАН магистрала, а ЦАН магистрала се састоји од две линије, односно ЦАН ниске и ЦАН високе линије, које су такође познате као ЦАНХ и ЦАНЛ, респективно. Пренос се дешава због диференцијалног напона који се примењује на ове водове. ЦАН користи кабл са упреденим парицама и диференцијални напон због свог окружења. На пример, у аутомобилу, мотор, систем за паљење и многи други уређаји могу проузроковати губитак података и оштећење података услед буке. Увртање две линије такође смањује магнетно поље. Сабирница се завршава са отпором од 120Ω на сваком крају.

ЦАН карактеристике

Уз помоћ диференцијалног напона одредићемо како се 0 и 1 преносе преко ЦАН магистрале. Горња слика је график напона који показује ниво напона ЦАН ниског и ЦАН високог. У ЦАН терминологији, за логику 1 се каже да је рецесивна, док је логика 0 доминантна. Када се ЦАН хигх лине и ЦАН лов лине примењују са 2,5 волти, онда би стварни диференцијални напон био нула волти. Нулта волта на ЦАН магистрали се чита од стране ЦАН примопредајника као рецесивна или логичка 1. Нула волта на ЦАН магистрали је идеално стање магистрале. Када се ЦАН висока линија повуче до 3,5 волти, а ЦАН ниска линија повуче на 1,5 волта, тада би стварни диференцијални напон магистрале био 2 волта. ЦАН примопредајник га третира као доминантни бит или логичку 0. Ако се стање магистрале достигне доминантно или логичко 0, тада би било немогуће прећи у рецесивно стање било којим другим чвором.

Кључне тачке научене из карактеристика ЦАН-а

• Логика 1 је рецесивно стање. За пренос 1 на ЦАН магистрали, и ЦАН хигх и ЦАН лов треба применити са 2.5В.
• Логика 0 је доминантно стање. За пренос 0 на ЦАН магистрали, ЦАН хигх треба применити на 3.5В и ЦАН лов треба применити на 1.5В.
• Идеално стање аутобуса је рецесивно.
• Ако чвор достигне доминантно стање, не може се вратити у рецесивно стање било којим другим чвором.

Логика ЦАН магистрале

Из горњег сценарија сазнајемо да доминантно стање замењује рецесивно стање. Када чвор истовремено шаље доминантни и рецесивни бит, тада магистрала остаје доминантна. Рецесивни ниво се јавља само када сви чворови пошаљу рецесивни бит. Таква логика је позната као АНД логика, а физички је имплементирана као коло отвореног колектора.

миливецрицкет

Принцип ЦАН комуникације

Као што знамо да се порука шаље на основу приоритета постављеног у пољу за арбитражу. За стандардни оквир, идентификатор поруке је 11 бита, док је за проширени оквир, идентификатор поруке 29 бита. Омогућава дизајнеру система да дизајнира идентификатор поруке у самом дизајну. Што је мањи идентификатор поруке, то би приоритет поруке био већи.

Хајде да разумемо како арбитража функционише кроз дијаграм тока.

Пошиљалац жели да пошаље поруку и чека да ЦАН магистрала постане неактивна. Ако је ЦАН магистрала неактивна, онда пошиљалац шаље СОФ или доминантни бит за приступ магистрали. Затим шаље бит идентификатора поруке у најзначајнијем биту. Ако чвор детектује доминантни бит на магистрали док је пренео рецесивни бит, то значи да је чвор изгубио арбитражу и престао да преноси даље битове. Пошиљалац ће сачекати и поново послати поруку када се аутобус ослободи.

Пример арбитраже ЦАН

Ако узмемо у обзир три чвора, тј. чвор 1, чвор 2 и чвор 3, идентификатори порука ових чворова су 0к7Ф3, 0к6Б3 и 0к6Д9, респективно.

Пренос сва три чвора са најзначајнијим битом приказан је на горњем дијаграму.

Једанаест^тхбит: Како су сва три бита чворова рецесивна, тако ће бит магистрале такође остати рецесиван.

10^тхбит: Сви чворови имају 10. бит као рецесиван, тако да ће магистрала такође остати рецесивна.

9^тхбит: Чвор 1 има рецесивни бит док други чворови имају доминантни бит, тако да ће магистрала такође остати доминантна. У овом случају, чвор 1 је изгубио арбитражу, па престаје да шаље битове.

гигабајт против мегабајта

8^тхбит: И чвор 2 и чвор 3 шаљу рецесиван бит, тако да ће стање магистрале остати рецесивно.

7^тхбит: Чвор 2 шаље доминантни бит док је чвор 3 послао рецесивни бит, тако да ће стање магистрале остати доминантно. У овом случају, чвор 3 је изгубио арбитражу, тако да престаје да шаље поруку док је чвор 2 победио у арбитражи значи да ће наставити да држи магистралу док се порука не прими.