Magistrala danych CAN cz. 3.

• Generalnie magistralę CAN dzieli się na magistralę systemów napędu, komfortu oraz systemu infotainment
• Magistrala CAN systemu napędu odpowiada za transmisję danych pomiędzy najważniejszymi sterownikami pojazdu
• Weryfikację sygnału CAN low i CAN high ze względu na dużą prędkość transmisji danych należy wykonać za pomocą dwukanałowego oscyloskopu
• Jeśli chcesz być na bieżąco z najważniejszymi wiadomościami z branży – zapisz się na nasz newsletter.

Proces wymiany informacji pomiędzy poszczególnymi sterownikami pojazdu musi przebiegać bezzakłóceniowo i charakteryzować się jak najwyższym współczynnikiem bezpieczeństwa. Aby w pełni sprostać przedstawionym wymogom, przesył danych realizowany za pośrednictwem magistrali CAN oparty jest na transmisji różnicowej w której sygnały są wysyłane symetrycznie względem siebie parą skręconych przewodów – CAN low i CAN high. Taki schemat wymiany danych pozwala osiągnąć wysoki poziom niezawodności i znakomicie sprawdza się w instalacji elektrycznej samochodów osobowych jaki i pojazdów ciężarowych.

Generalnie magistralę CAN dzieli się na magistralę systemów napędu, komfortu oraz systemu infotainment. Poszczególne magistrale różnią się pomiędzy sobą prędkością transmisji, priorytetem przesyłu danych oraz pojemnością bufora informacji. Magistrala CAN systemu napędu odpowiada za transmisję danych pomiędzy najważniejszymi sterownikami pojazdu, czyli sterownikami: silnika, skrzyni biegów, centralnej elektroniki, ABS/ESP, elektronicznej przekładni kierowniczej, poduszek bezpieczeństwa, elektroniki napędu 4X4, zestawu wskaźników, systemu ADAS itd.

Na ilustracji 1 został przedstawiony wzorcowy zapis sygnału transmisji różnicowej magistrali CAN napędu (A) wraz z przebiegiem zarejestrowanym przez oscyloskop (B). Zdolność poprawnej weryfikacji przebiegu pozwala na wychwycenie wszelkich nieprawidłowości. Zauważmy, iż wartość napięcia przewodu sygnałowego CAN high magistrali napędu w stanie spoczynku odpowiada poziomowi napięcia jak osiąga przewód CAN low – i w tych dwóch stanach wynosi 2,5 V. W stanie dominującym (ilustracja 1), poziomy napięcia na przewodach CAN high i CAN low wzrosną o wartość 1 V, i będą odpowiednio wynosić: dla CAN high 3,5 V dla CAN low 1,5 V. Tego typu strategia dotycząca doboru poziomów napięcia w stanach spoczynkowym jak i dominującym pozwala zminimalizować wszelkie zakłócenia, gdyż różnice oraz sumy napięć na przewodach CAN high i CAN low pozostają stałe.

Analizując sygnały CAN high i CAN low magistrali komfortu możemy zauważyć, że sygnał poprowadzony przewodem CAN high w stanie dominującym osiąga poziom 3,6 V, w stanie spoczynkowym 0 V (ilustracja 2). Natomiast dla przewodu CAN low, sygnał dominujący wynosi odpowiednio 1,4 V, a w stanie spoczynkowym napięcie utrzymuje się na pułapie 5 V. Jak widać różnice napięć sygnałów CAN high i CAN low przedstawionych magistrali, nie pozwalają na ich wspólną współpracę oraz bezpośrednie połączenie. Rolę bramki, która scala poszczególne magistrale, pełni sterownik Gateway. Sterownik ten pozwala na wymianę danych magistrali CAN o różnych prędkościach transmisji (CAN high/CAN low) obsługując ponadto zaawansowane funkcje diagnostyczne.

W praktycznym ujęciu poszukiwania usterek w obrębie magistrali CAN warto pamiętać, iż wszelkie prace związane z lokalizacją awarii są przeważnie dosyć czasochłonne. Kluczowe staje się więc obranie prawidłowej ścieżki diagnozowania pozwalającej na szybkie zidentyfikowanie problemu. Niemnie jednak warto zastosować się do poniższych wskazówek, które pozwalają na zaplanowanie skutecznej strategii naprawy.

W pierwszej kolejności należy przeprowadzić wywiad z klientem mający na celu zweryfikowanie, które podzespoły funkcjonują poprawne, a które nie. Następnie przystępujemy do odczyt pamięci usterek (ilustracja 3). Błędy z indeksem Uxxxx świadczą wyraźnie o problemach z komunikacją pomiędzy sterownikami lub zakłóceniach w ich zasilaniu. Kolejnym krokiem powinna być diagnoza z wykorzystaniem funkcji sterownika Gateway (ilustracja 4). Procedura tego typu może różnić się zasadniczo w zależności od producenta pojazdu i wymagać odczytu danych z zestawu wskaźników lub dedykowanego złącza do komunikacji ze sterownikiem Gateway.

Weryfikację sygnały CAN low i CAN high ze względu na dużą prędkość transmisji danych należy wykonać za pomocą dwukanałowego oscyloskopu, który cechuje się parametrami pozwalającymi zarejestrować przebieg sygnałów w krótkich przedziałach czasu. Wszelkie zakłócenia transmisji danych są doskonale widoczne na ekranie oscyloskopu i analiza tych przebiegów daje dokładny pogląd na temat potencjalnej usterki przewodów CAN high lub CAN low. Do najczęstszych przypadków uszkodzenia szyny CAN należą sytuacje w których przewody te mogą być zwarte ze sobą, przerwane lub zwarte z masą.

Podczas poszukiwania usterek konieczne jest wzięcie pod uwagę specyfiki magistrali producenta i uwzględnienie obecność rezystorów odciążających zaadoptowanych do sterownika danego układu. Sterownik jednostki napędowej posiada rezystor o wartości: 66 Ω, inne sterowniki rezystory o wartości: 2,6 kΩ (rozwiązanie powszechnie stosowane w grupie Volkswagena). Pomiar rezystancji należy przeprowadzić bezwzględnie na odłączonym sterowniku.

Do prawidłowego działania magistrali CAN wymagany jest odpowiedni poziom napięcia zasilania. Dlatego powinno się sprawdzić stan akumulatora i alternatora, kondycję terminali 15 i 30 oraz połączenia z masą samochodu. Rozpatrując potencjalne przyczyny zakłóceń transmisji warto wziąć pod uwagę zakłócenia spowodowane usterką rozrusznika, alternatora lub układu zapłonowego lub wtryskowego.