Járműfedélzeti kommunikáció. Controller Area Network Dr. Aradi Szilárd

Hasonló dokumentumok
Járműfedélzeti rendszerek II. 6. előadás Dr. Bécsi Tamás

I+K technológiák. Buszrendszerek Dr. Aradi Szilárd

Programozható vezérlő rendszerek KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK 2.

Autóipari beágyazott rendszerek CAN Controller Area Network

Járműfedélzeti hálózatok. Fedélzeti diagnosztikai protokollok Dr. Aradi Szilárd

Járműfedélzeti rendszerek II. 8. előadás Dr. Bécsi Tamás

A CAN hálózat alapjai

Rendszertervezés házi feladat

2.5 Soros adatkommunikációs rendszerek CAN (Ötödik rész)

CAN BUSZ ÁLTALÁNOS ISMERTETŐ

1 Járműipari hálózatok

Autóipari kommunikációs protokollok a CAN

A CAN mint ipari kommunikációs protokoll CAN as industrial communication protocol

I+K technológiák. Beágyazott rendszerek 3. előadás Dr. Aradi Szilárd

Autóipari beágyazott rendszerek. Local Interconnection Network

Változó adatátviteli sebesség a gyors kommunikációért

Járműfedélzeti kommunikáció. Dr. Aradi Szilárd

Járműfedélzeti rendszerek II. 6. előadás Dr. Aradi Szilárd

Járműinformatika. 2. Óra. Kőrös Péter

Hálózati ismeretek. Az együttműködés szükségessége:

Számítógépes Hálózatok. 4. gyakorlat

JÁRMŰIPARBAN GYAKRAN ALKALMAZOTT FEDÉLZETI BUSZOK 1. BEVEZETÉS

Beágyazott rendszerek analízise laboratórium

SPECIÁLIS CÉLÚ HÁLÓZATI

Járműinformatika Multimédiás buszrendszerek (MOST, D2B és Bluetooth) 4. Óra

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

Tartalom. Az adatkapcsolati réteg, Ethernet, ARP. Fogalma és feladatai. Adatkapcsolati réteg. A hálókártya képe

Megoldás. Feladat 1. Statikus teszt Specifikáció felülvizsgálat

ARM Cortex magú mikrovezérlők

Adatkapcsolati réteg 1

XII. PÁRHUZAMOS ÉS A SOROS ADATÁTVITEL

Controller Area Network

AUTOSAR CAN KOMMUNIKÁCIÓS MODULOK MEGVALÓSÍTÁSA

Hálózatok. Alapismeretek. A hálózatok célja, építőelemei, alapfogalmak

MAC címek (fizikai címek)

Address Resolution Protocol (ARP)

OSI-ISO modell. Az OSI rétegek feladatai: Adatkapcsolati réteg (data link layer) Hálózati réteg (network layer)

Hálózatok Rétegei. Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök. TCP/IP-Rétegmodell. Az Internet rétegei - TCP/IP-rétegek

I 2 C, RS-232 és USB. Informatikai eszközök fizikai alapjai. Oláh Tamás István

Számítógép hálózatok gyakorlat

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Számítógépes Hálózatok. 5. gyakorlat

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Kommunikáció. 3. előadás

Az adatkapcsolati réteg

Autóipari beágyazott rendszerek CAN hardver

Alacsony fogyasztású IoT rádiós technológiák

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

A hagyományos összeköttetést alkalmazó rendszerekben az egyes eszközök közötti adatcsere közvetlen (dedikált) adatvonalakon keresztül történik, de

Terepi buszok. Dr. Schuster György október / 43. OE-KVK-MAI

Autóipari beágyazott rendszerek. A kommunikáció alapjai

Zigbee: vezeték nélküli komplex szenzorhálózatok gyorsan, olcsón, hatékonyan

loop() Referencia:

10. fejezet Az adatkapcsolati réteg

12/2013. (III. 29.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Az Ethernet példája. Számítógépes Hálózatok Az Ethernet fizikai rétege. Ethernet Vezetékek

ARM Cortex magú mikrovezérlők

The Flooding Time Synchronization Protocol

ARM programozás. Iványi László Szabó Béla

13. KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK

Modbus kommunikáció légkondícionálókhoz

SzIP kompatibilis sávszélesség mérések

Busz... LAN. Intranet. Internet Hálózati terminológia

A Component-Base Architechture for Power-Efficient Media Access Control in Wireless Sensor Networks

Lokális hálózatok. A lokális hálózat felépítése. Logikai felépítés

Vezetéknélküli technológia

Hibakódkiolvasó mszer OPEL típusokhoz, MAGYAR nyelven Kizárólagos hivatalos magyarországi forgalmazó:

7. Adatkapcsolati réteg

Hálózatok I. (MIN3E0IN-L) ELŐADÁS CÍME. Segédlet a gyakorlati órákhoz. 2.Gyakorlat. Göcs László

AGSMHÁLÓZATA TOVÁBBFEJLESZTÉSE A NAGYOBB

Hálózatok I. A tárgy célkitűzése

Számítógép Architektúrák

Járműfedélzeti hálózatok. Digitális adatátviteli alapfogalmak Aradi Szilárd

Számítógép-hálózatok zárthelyi feladat. Mik az ISO-OSI hálózati referenciamodell hálózati rétegének főbb feladatai? (1 pont)

A közúti járművek elektromos rendszerei, kommunikációs hálózatai

Adatkapcsolati réteg (Data Link Layer) Számítógépes Hálózatok Az adatkapcsolati réteg lehetséges szolgáltatásai

Az IEC61850 szabvány. Csipke György fejlesztőmérnök november 17. 1

Számítógépes Hálózatok 2013

(1) 10/100/1000Base-T auto-sensing Ethernet port (2) 1000Base-X SFP port (3) Konzol port (4) Port LED-ek (5) Power LED (Power)

Hálózati alapismeretek

Szenzorhálózatok III.

Bevezetés a számítástechnikába

Tartalom. Hálózati kapcsolatok felépítése és tesztelése. Rétegek használata az adatok továbbításának leírására. OSI modell. Az OSI modell rétegei

Számítógépes Hálózatok ősz Adatkapcsolati réteg Hibafelismerés és javítás, Hamming távolság, blokk kódok

Az adatkapcsolati réteg

A digitális átviteltechnika második generációja. Szinkron Digitális Hierarchia

Autóipari beágyazott rendszerek. FlexRay

Billentyűzet. Csatlakozók: A billentyűzetet kétféle csatlakozóval szerelhetik. 5 pólusú DIN (AT vagy XT billentyűzet csatlakozó),

SWARCO TRAFFIC HUNGARIA KFT. Vilati, Signelit együtt. MID-8C Felhasználói leírás Verzió 1.3. SWARCO First in Traffic Solution.

I+K technológiák. Digitális adatátviteli alapfogalmak Aradi Szilárd

Hálózati Architektúrák és Protokollok GI BSc. 3. laborgyakorlat

Tartalomjegyzék. Előszó... xi. 1. Bevezetés Mechanikai, elektromos és logikai jellemzők... 13

Járműinformatika bevezetés. 1. Óra

Számítógépes Hálózatok 2012

Bevezetés. Számítógép-hálózatok. Dr. Lencse Gábor. egyetemi docens Széchenyi István Egyetem, Távközlési Tanszék

Roger UT-2. Kommunikációs interfész V3.0

Ethernet OAM a szolgáltatói hálózatokban

Helyi hálózatok. (LAN technológiák, közös médium hálózatok)

Programozó- készülék Kezelőkozol RT óra (pl. PC) Digitális bemenetek ROM memória Digitális kimenetek RAM memória Analóg bemenet Analóg kimenet

Számítógépes Hálózatok

Átírás:

Járműfedélzeti kommunikáció Controller Area Network Dr. Aradi Szilárd

A CAN hálózat Az első szabványos autóipari kommunikációs hálózat Bosch fejlesztés, 1986 SAE (Society of Automotive Engineers) congress 1991: CAN 2.0 specification 1992: megalakult a CAN in Automation (CiA) felhasználói és gyártói csoport Vezeték, csatlakozó, transceiver ajánlások CAN Application Layer (CAL) 1993: ISO 11898, fizikai réteg és standard üzenetformátum 1995: kiegészítették a szabványt a 2.0-ás specifikációval ISO 11898-1: adatkapcsolati réteg ISO 11898-2: nagysebességű fizikai réteg, ISO 11898-3: alacsony sebességű, hibatűrő fizikai réteg 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 2

A CAN hálózat A CAN hálózatot leíró szabványok a fizikai és az adatkapcsolati réteget írják le, erős hangsúlyt fektetve ez utóbbira, melyet további alrétegekre bontanak: MAC (Media Access Control: Közeg hozzáférés vezérlés) LLC (Logical Link Control: Logikai kapcsolatvezérlés) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 3

Adatkapcsolati réteg MAC (korábban Transfer Layer) Keretek előállítása Arbitráció Hibaérzékelés és jelzés Üzenetek ellenőrzése és nyugtázása Hibás csomópontok elszigetelése (fault confinement) Átviteli sebesség, időzítés LLC (korábban Object Layer) Üzenetek szűrése Üzenetek és státuszuk kezelése 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 4

Fizikai réteg általános jellemzői I. Kétvezetékes, differenciális jelátvitelt alkalmazó busz A vezeték sodort érpár, mely lehet árnyékolt vagy árnyékolatlan is A CAN kontrollert egy adóvevő (transceiver) áramkör illeszti a buszra, mely a kontroller TTL szintű jeleit alakítja át a busz differenciális jeleire A buszon lévő állomások között huzalozott ÉS kapcsolat áll fent 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 5

Fizikai réteg általános jellemzői II. A busz impedancia-illesztéséről lezárásokkal kell gondoskodni Ennek szabványos értéke R L =120Ω Ez a fizikai felépítés legfeljebb 1Mbit/s adatátviteli sebességet tesz lehetővé Az adott rendszer sebességét természetesen korlátozza a busz hossza és a transceiverek késleltetése ISO11898 specifikálja 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 6

Fizikai réteg (Architektúra) Kábelhossz (m) Adatátviteli sebesség (kbit/s) 30 1000 100 500 250 250 500 125 1000 62,5 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 7

Fizikai réteg (Logikai ÉS megvalósítás) A buszvonal recesszív szintje 1 Ez bármelyik állomás által átírható a domináns 0-ra 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 8

Fizikai réteg (Jelszintek) Domináns (0) jelszint CAN High = 3,5 V CAN Low = 1,5 V Recesszív (1) jelszint CAN High = 2,5 V CAN Low = 2,5 V 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 9

Kódolás és bitbeszúrás Non-return to Zero kódolás, a jel teljes tartamában a megadott szinten van Nincs jelenkénti él, ami a szinkronizációt nehezíti Öt azonos jelszintenként egy ellentétes jel beszúrása (stuffing) A vevő ezt kiveszi (destuffing) Teljes üzenetre érvényes (kivéve EOF) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 11

Üzenetformák és működés BUS Idle SOF Start of Frame Arbitration Field Control Field Data Field CRC Field ACK Field EOF End of Frame Interframe Space 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 12

SOF Start of Frame A busz alaphelyzetben magas (1) szinten van Amennyiben valamelyik résztvevő használni kívánja, a vonalat alacsony szintre húzza Erre a többiek elkezdik figyelni az adást, és szinkronizálják az órájukat a lefutó élre. (Az órajelet mindenki magának állítja elő, az üzenet olvasás közben folyamatos szinkronizálás folyik) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 13

Arbitration Field Mivel a buszon ütközésfigyeléses, osztott közeghozzáférés vezérlés van előfordulhat, hogy egyszerre több szereplő próbál kommunikálni. Prioritása nem a résztvevőknek, hanem az üzeneteknek van. A hozzáférés eldöntésére szolgál az arbitrációs mező 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 14

Arbitration Field 11+1 bit (CAN 2.0A), vagy 11+2+18+1 bit (CAN 2.0B) értéke dönti el a jogosultságot, minél kisebb ez a számérték, annál nagyobb a buszhasználati prioritás RTR - Remote Transmission Request IDE - Identifier Extension r0,r1 - Reserved (0,1) SRR Substitute Remote request 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 15

Az arbitráció folyamata Három egyidejűleg adni kívánó kontroller esetén A legkisebb azonosító nyer (korábban megjelenő domináns jelszint) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 16

Control Field 6 bit [IDE, r0, 4*DLC], vagy [r0,r1,4*dlc] Az első bit alapján eldönthető, hogy extended, vagy standard mező. A DLC (Data Length Counter) megmondja, hogy milyen hosszú adatmező követi. Szerepe van a hibafelismerésben. 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 17

Data Field, CRC, EOF, Interframe Adatok 0-8 byte CRC 15 (15 bit+1 bit lezáró) 6 Hamming távolság 5 bit hibát észlel Nem hibajavító EOF 7 recesszív bit (bitstuffing nélkül) Interframe Space (legalább 3 bit) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 18

Keret Típusok Data Frame Remote Frame Error Frame Overload frame 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 19

Data Frame/Remote frame 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 20

Data Frame/Remote Frame Az üzenetek adat keretekben közlekednek, de előfordulhat, hogy az egyik fél adatokat kér egy másiktól, ekkor ún. Remote Frame-et küld, aminek azonosítója megegyezik a Data Frame-el. Az ütközést ilyenkor az RTR bit küszöböli ki: 0 domináns data frame-ben 1 recesszív remote frame-ben Ütközés esetén tehát a remote frame küldő csomópont érzékeli, hogy azonos dataframe jön. 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 21

Hibakezelés Fault confinement, hibás csomópontok elszigetelése Hiba aktív állapot: részt vehet a buszon történő kommunikációban, hiba esetén aktív hibajelzést küld. Hiba passzív állapot: részt vehet a kommunikációban, de csak passzív hibajelzést küldhet a buszra. Bus off : nem vehet részt a kommunikációban Vételi és küldési hibaszámlálók alapján vált állapotot A számlálok mindkét irányban változhatnak, így az átmeneti hibák megszűnése után nullázódhatnak. 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 22

Aktív hibakeret (active error frame) Hiba észlelése esetén az érzékelő csomópont 6 domináns bitet küld a hálózatra (bit stuffing nélkül) Ezt a vevők érzékelik, így tovább 0-6 bitnyi (domináns) error flag keletkezik a hálózaton Ezt 8 bitnyi recesszív hiba lezáró bit követi 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 23

Passzív hibakeret (passive error frame) A hiba passzív állapotban lévő csomópont nem küldhet aktív hibakeretet. Hiba észlelése esetén a passzív hibakeretet küld 6 recesszív bit, így nem zavarja az esetleges kommunikációt Ki kell várnia, hogy a 6 recesszív bit érvényre jusson Ezt 8 bitnyi recesszív hiba lezáró bit követi 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 24

Hibafajták BERR: Bit error a kiküldött bit nem egyezik a visszaolvasottal Kivétel: Arbitráció, error frame SERR: Stuff Error Több mint 5 azonos bit észlelése CERR: CRC Error (RX) FERR: Form error (CRC del., ACK del., EOF, Error del., overload del.) AERR: Acknowledgment error 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 25

Túlterheléses keret (overload frame) Megegyezik az error frame-el, de csak az Interframe space-ben küldhető Késlelteti a következő üzenetet túlterhelés esetén Valamelyik vevő nem tudta elég gyorsan feldolgozni az üzenetet, ezért időt kér. Valamelyik az interframe space-ben domináns bitet érzékel. 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 26

A DBC file rövid ismertetése (Data Base for CAN) Általánosan használt CAN hálózat leíró Üzenetek leírása négyféle sortípussal: BO_ - Message/Üzenet leíró, SG_ - Signal/Jel leíró és CM_ Comment leíró sorok. SIG_VALTYPE_ - speciális signal Teljesség igénye nélkül egyéb sortípusok: BU_ - Hálózati csomópontok felsorolása, VAL_ - Értéktábla BA Attribútum sor 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 27

Csomópontok definiálása A Hálózati csomópontok definiálása a BU_ sorral történhet meg, a csomópontok neveinek felsorolásával: BU_: #Node1 #Node2. #Noden Például: BU_ Node1 Node2 Az egyes elemek tartalma a következő: Elem Formátum Tartalom #NodeX String Csomópont azonosító 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 28

Üzenet definiálása Egy Message leíró sor formátuma a következő: BO_ #Canid #Name: #DLC #Node Például: BO_ 2298429457New_Message_7: 7 Vector XXX Az egyes elemek tartalma a következő: Elem Formátum Tartalom #Canid U32 CAN ID azonosító #Name String Az üzenet neve #DLC U8 DLC #Node String Csomópont azonosítója ( Vector XXX - unassigned) 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 29

Jelek definiálása A message leíró sor után következnek az üzenethez tartozó Signalok felsorolása. Egy Signal formátuma a következő: SG_ #Name : #Startbit #Length@#Byteorder#Valuetype (#Factor,#Offset) [#Min #Max] "#Unit" Vector XXX Például SG_ New_Signal_13 : 32 1@1- (1.1,0.1) [-1 0] "" Vector XXX Az egyes elemek tartalma a következő: Elem Formátum Tartalom #Name String A Signal neve #Startbit U8 A Signal Kezdő bit pozíciója #Length U8 A Signal hossza bitben #Byteorder (0/1) Endianness (1-Intel, 0-Motorola) #Valuetype (+-) Előjel (+ előjel nélküli, - előjeles) #Factor Float Erősítés #Offset Float Eltolás #Min Float Minimumérték #Max Float Maximumérték #Unit String Mértékegység 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 30

Vége Köszönöm a figyelmet! 2018. 05. 08. Dr. Aradi Szilárd: Járműfedélzeti kommunikáció 31