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Ein Controller Area Network (CAN)-Busgerät ist ein elektronisches Steuergerät (ECU), ein Sensor oder eine andere mikroprozessorgestützte Steuerung, die in einem CAN-Netzwerk auch als Knotenpunkt bezeichnet wird. Diese Geräte ermöglichen einen schnellen und akkuraten Informationsaustausch (Kommunikation), um die Funktion und Leistung von Systemen und Teilsystemen in einem Fahrzeug ohne komplexe Verkabelung zu verbessern.
ABC der CAN-Bus-Geräte
CAN-Bus-Geräte verfügen über eine extrem robuste und selbstverwaltende Nachrichtenarchitektur. Die Architektur eines Standard-CAN-Frames (oder einer Standard-CAN-Nachricht) besteht aus acht Elementen:
- Start-of-Frame-Bit (SOF) – Benachrichtigung über eine eingehende Nachricht.
- Standard-Identifier-(ID)-Bit – Unterscheidet zwischen Standard- und erweiterten Frames.
- RTR-Bit (Remote Transmission Request) – Ermöglicht es den Steuergeräten, über den CAN-Bus Informationen voneinander anzufordern, um so einen reibungslosen Datenfluss zwischen den Systemen zu ermöglichen.
- Data Length Code (DLC) – Gibt die Anzahl der Bytes an, die in der Datenfeldkomponente des CAN-Frames enthalten sind.
- Datenfeld – Die im Frame enthaltenen Daten, von 0-8 Bytes.
- Cyclic Redundancy Check (CRC) – Feld, das zur Fehlererkennung verwendet wird. Stellt eine von vielen Verteidigungsschichten gegen fehlerhafte Übertragungen zwischen ECUs dar. Ein CAN-Frame, der diese Prüfung nicht besteht, wird ignoriert, und das betreffende Steuergerät wird benachrichtigt, um unnötigen Busverkehr zu vermeiden.
- Acknowledgement-(ACK)-Bit – Benachrichtigt das Steuergerät, dass eine Nachricht empfangen wurde.
- End-of-Frame-(EOF)-Bit – Markiert das Ende der Nachricht.
CAN-Systeme sind aufgrund ihrer Effizienz und Robustheit im Vergleich zu anderen Systemen weit verbreitet. Es gibt fünf Fehlererkennungsmechanismen, die zur Effizienz des CAN-Bus-Protokolls beitragen:
- Bit-Überwachung
- Bit-Stuffing
- Frame-Prüfung
- Quittungsprüfung
- Zyklische Redundanzprüfung (CRC)
Wenn ein Steuergerät zu viele fehlerhafte Nachrichten erzeugt, veranlasst ein interner Fehlerzähler die Abschaltung des betreffenden Steuergeräts vom Bus, wodurch verhindert wird, dass weitere fehlerhafte Nachrichten an das gesamte System weitergegeben werden. Die CAN-Frame-Architektur in Verbindung mit den vielen Prozessen, die darauf ausgelegt sind, fehlerhafte Nachrichten abzufangen und zu korrigieren oder zu beenden, macht das CAN-Protokoll zu einem außerordentlich robusten System, dessen Ausfall sehr unwahrscheinlich ist.
Es gibt viele Arten von CAN-Bus-Geräten, und alle haben ähnliche Vorteile. Innerhalb eines CAN-Busses benötigt jedes Steuergerät nur zwei Drähte, was sowohl Gewicht als auch Kosten reduziert. Darüber hinaus führt die zentrale Koordinierung der Informationen zu einer besseren Fehlererkennung, einer hohen Zuverlässigkeit der Integrität der Informationen und einem geringeren Wartungs- und Eingabeaufwand. Obwohl diese Vorteile allen CAN-Protokollsystemen gemein sind, haben das CAN-Protokoll SAE J1939, CANopen und NMEA 2000 jeweils unterschiedliche Vorteile.
J1939
SAE J1939 verwendet für längere Nachrichten erweiterte Frames. Dieses CAN-Protokoll ist äußerst nützlich für große Fahrzeuge, die im Transportwesen, in der Landwirtschaft und in der Industrie zum Einsatz kommen. J1939-CAN-Bus-Geräte bieten Hochgeschwindigkeitskommunikation für eine schnellere Ausführung wichtiger Prozesse und eine schnellere Analyse von Nachrichten der Mikroprozessoreinheit.
CANopen
CANopen wird weithin eingesetzt, um die Automatisierung in Fertigungsumgebungen zu erleichtern, und bietet eine hochgradig konfigurierbare Schnittstelle für beliebige industrielle Anwendungen. Diese Systeme sind resistent gegen raue Umgebungsbedingungen und erfordern nur sehr wenig Wartung.
NMEA 2000
NMEA 2000-CAN-Bus-Geräte sind bei maritimen Anwendungen sehr beliebt. Diese Systeme ermöglichen die Übertragung von Daten und Strom über ein einziges Kabel und bieten Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Mikroprozessoreinheiten mit bis zu 500 Kilobyte pro Sekunde.
Industrielle CAN-Bus-Geräte von SMP Trombetta
SMP Trombetta bietet eine breite Palette von Gateway-Modulen, E/A-Modulen, Sensormodulen, Adaptern und Splittern für diverse CAN-Protokollsysteme. Zu unseren industriellen Anwendungen gehören u.a. Stromverteilungs- und E/A-Systeme für die Landwirtschaft, das Baugewerbe, schwere LKWs, Rasen- und Gartengeräte sowie maritime Vehikel. CAN-Geräte von SMP Trombetta sind robust und zuverlässig und für den Einsatz in J1939-, CANopen- und NMEA2000-CAN-Systemen konzipiert.
In unserem Blogbeitrag erfahren Sie alles Wissenswerte über CAN-Bus-Geräte. Wenn Sie wissen möchten, wie wir Ihre Anforderungen erfüllen können, nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf.