VW Phaeton: - drei Bussysteme (Antrieb, Komfort, Info), ein optischer

Bild 2.7_1
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Quelle: VW
Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_2
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Quelle: Automobilelektronik 03/2004, VW
VW Phaeton:
- drei Bussysteme (Antrieb, Komfort, Info), ein optischer Bus und Sub-Busse
- 61 vernetzte Steuergeräte
- 250 CAN-Botschaften
- 2500 Signale
- 3860 m Kabel
CAN
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild 2.7_3
Quelle: Audi
TSG
Motor
LM-Scheinwerfer
UGDO
Frischluftgebläse
Advanced Key
AAS
RDK
Headunit(MMI)
LWR
EPB
E-Rücksitz
Multifunktion
Sitzmemory
Airbag
Gateway
ILM hinten
Anhänger
CDC
ILM BF
FZH
APS
BEM
PTCHeizung
AFS - CAN
LIN - Klima
ACC
Klima
ESP - CAN
EZS
Kombi
LIN - RDK
FBS-Bus
LM-Scheinwerfer
ESP
DAB
Standheizung
WWS
Antenne RDK
MFL
SMLS
ILMFahrer
ELV
K-Box
Telefon/
Telematik
TSG
CAN - Antrieb
CAN - Kombi
LIN
CAN - Komfort
CAN - Abstandsregelung
MOST
DSP
Duosensor(ESP)
Navi
Antenne RDK
TV-Tuner
Subbussysteme
C6 - Vernetzung
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_4
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Quelle: Audi
CAN Architektur 1
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild 2.7_5
Quelle: Bosch
CAN Architektur 2
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_6
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Quelle: Infineon
Aufbau Mikrocomputer
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild 2.7_7
Quelle: Bosch
Controller Area Network (CAN) ist ein serielles Bussystem,
welches von Intel und Bosch ursprünglich für den Einsatz in
Automobilen entwickelt wurde. CAN findet seinen Einsatz nicht
nur in der Automobilindustrie, auch in der Automatisierungstechnik erfreut sich CAN großer Beliebtheit.
Lineare Busstruktur
Konventionelle Datenübertragung
Controller Area Network (CAN)
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_8
Quelle: Bosch
Automobil
Automatisierung
• Medizintechnik
• PKW
• LKW
• Gebäudetechnik
• Roboter
20%
80%
Stand: 10.2000
Einsatzgebiete CAN
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_9
Personen- und Lastkraftwagen
- Motorsteuerungen
- Sensoren
- Aktoren
- Entertainment
Öffentliches Verkehrs- und Transportwesen
Industrie und Automatisierung
- Maschinensteuerung
- Robotersteuerung
- Überwachungssysteme
Haus- und Energietechnik
- Personenbeförderung und Güterverkehr
- Signalüberwachung und Signalsteuerung
- Fahrgast - Informations - Systeme
- Fahrstuhl - Kontrollsysteme
- Markisensteuerung bei Sonneneinstrahlung
- Klimatisierungsautomatik
- Raum/Temperatur - Regelung
- Lichtanlagen - Regelung
Embedded Systems
- Haushaltsgeräte
- Kassensysteme
- Spielautomaten
- Büromaschinen
Einsatzgebiete CAN
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_10
- Low Speed - CAN (ISO11519-2) mit Bitraten < 125 kBit/s
- High Speed - CAN (ISO11898) mit Bitraten > 125 kBit/s
- Minimale Datenrate = 10 kBit/s
- Maximale Datenrate = 1 MBit/s (max. 40 m Leitungslänge)
- Zweidrahtleitung
- Terminierung mit 120 Ω Abschlusswiderstand
- Maximale 32 Busteilnehmer
- Standard CAN Format (CAN 2.0 A)
- Extended CAN Format (CAN 2.0 B)
Fakten und Eigenschaften CAN
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_11
Low-Speed CAN
Low
Low-Speed
CAN (ISO
(ISO 11898)
11898)
High-Speed CAN
-1)
High
11519
High-Speed
CAN (ISO
(ISO 1151911519-1)
••-- Datenrate
/s
kBit
Datenrate bis
bis 125
125 kBit/s
kBit/s
••-- Maximale
änge ist
ängig von
Busl
abh
Maximale Buslä
Buslänge
ist abhä
abhängig
von der
der
•• Datenrate
Datenrate
••-- Maximal
Maximal 20
20 Knoten
Knoten pro
pro Netzwerk
Netzwerk
••-- Kurzschlussfestigkeit
Kurzschlussfestigkeit im
im
•• Spannungsbereich
6V und
Spannungsbereich zwischen
zwischen --6V
und 16V
16V
••-- Sendeausgangsstrom
>
1mA
Sendeausgangsstrom > 1mA
••-- 5V
5V Spannungsversorgung
Spannungsversorgung
Netzknoten 1
Netzknoten 20
••-- Datenrate
/s -- 11 MBit/s
kBit
Datenrate 125
125 kBit/s
kBit/s
MBit/s
••-- Maximale
änge 40m
Busl
Maximale Buslä
Buslänge
40m bei
bei 11 MBit/s
MBit/s
••-- Maximal
Maximal 30
30 Knoten
Knoten pro
pro Netzwerk
Netzwerk
••-- Kurzschlussfestigkeit
im
Kurzschlussfestigkeit im
Spannungsbereich
6V und
Spannungsbereich zwischen
zwischen --6V
und 16V
16V
••-- Sendeausgangsstrom
Sendeausgangsstrom >> 25mA
25mA
••-- Typische
Leitungsimpendanz
Typische Leitungsimpendanz 120
120 Ω
Ω
••-- 5V
5V Spannungsversorgung
Spannungsversorgung
Netzknoten 1
CAN-H
CAN-L
Netzknoten 30
CAN-H
CAN - Busleitung
CAN-L
LowLow- und HighHigh-Speed CAN
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_12
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Quelle: Bosch
CAN - Buspegel
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_13
Quelle: Bosch
Historie der CAN Entwicklung
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_14
Quelle: VW
CAN Datenbus
Datenübertragung
Steuergerät 1
Daten
übernehmen
Steuergerät 2
Daten
bereitstellen
Daten prüfen
Daten
empfangen
Daten senden
Steuergerät 3
Steuergerät 4
Daten löschen
Daten
übernehmen
Daten prüfen
Daten prüfen
Daten
empfangen
Daten
empfangen
Akzeptanzprüfung
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Bild 2.7_15
Quelle: VW
Grundlagen
CAN Bus
ABS/EDS-Steuergerät
ABS/EDS-Steuergerät
AutomatikgetriebeAutomatikgetriebeSteuergerät
Steuergerät
11
Motor-Steuergerät
Motor-Steuergerät
33
22
CAN Bus Prioritätenfolge
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Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_16
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Quelle: Braess
Standard CAN Format (CAN 2.0 A)
Extended CAN Format (CAN 2.0 B)
Botschaftsrahmen
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_17
Quelle: VW
Start of Frame
Idientifier
Dateninhalt
Kontrolle
Kontrollbit:
Kontrollbit:
Datafield o.
Datafield o.
Remotefield.
Remotefield.
Startfeld:
Startfeld:
Markiert den
Markiert den
Anfang einer
Anfang einer
Botschaft.
Botschaft.
Checksumme
Datenfeld:
Datenfeld:
Infodaten
Infodaten
Ende
Bestätigungsfeld:
Bestätigungsfeld:
Bestätigt ob Botschaft
Bestätigt ob Botschaft
fehlerfrei empfangen wurde.
fehlerfrei empfangen wurde.
00-64
64bit
bit
11bit
bit
Empfangstempel
22bit
bit
11bit
bit
001 011 011 01
001 011 011 01
001 011
001 001 011 11 001 011 011 01 001 011 011 01
Statusfeld:
Statusfeld:
Inhalt
Inhaltder
derBotschaft
Botschaftfür
fürdie
die
Akzeptanzprüfung.
Akzeptanzprüfung.
11
11bit
bit
01
011 110 011 11
1
0
001 011 0
001 011
Sicherheitsfeld:
Sicherheitsfeld:
Kontrollfeld:
Kontrollfeld:
Code
Codefür
fürdie
dieAnzahl
Anzahl
der
Datenbytes
der Datenbytesim
im
Datenfeld.
Datenfeld.
66bit
bit
Endefeld:
Endefeld:
Markiert das Ende einer
Markiert das Ende einer
Botschaft.
Botschaft.
77bit
bit
66bit
bit
Aufbau Datenprotokoll
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
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Bild 2.7_18
rezessiv
S
O
F
Identifier
0
1
2
3
4 5
6 7
8
9 10
R
T Control
R Field
Netzknoten 1
Data
Field
listen
dominant
Netzknoten 2
listen
Netzknoten 3
Buspegel
Arbitrierung/Buszustände
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_19
Quelle: Etschberger
Ablauf der Busarbitrierung
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_20
Quelle: VW
Steuergerät
CAN Controller
Tx =
Sendemodul
Transceiver
TX
RX
Rx =
Empfangsmodul
CAN Komponenten
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_21
Quelle: VW
CAN Bus Datenleitung
Antrieb
CAN Low
orange/braun
CAN High
orange/schwarz
orange/braun
Komfort
orange/grün
orange/braun
Infotainment
CAN Diagnose
orange/violett
orange/braun
orange/rot
orange/braun
Kombi
orange/blau
CAN Farbcodierungen
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Bild 2.7_22
Quelle: VW
Strang
Stern
Ring
Lichtwellenleiter
CAN Bus Versionen
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
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Bild 2.7_23
Verknüpfung mit D3 Richtungsblinken.exe.lnk
Blinkeransteuerung via CAN
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Bild 2.7_24
Heute
Quelle: Audi
Car Funktionen
Luftfahrwerk
Lichtsysteme
Sprachbedienung
Telematik/Dienste
Telefon
DVD
TV
Gestern
Früher
CD
Sound
Radio
Sprachbedienung
Telematik
Telefon
TV
Navigation
CD
Sound
Radio
DVD Navigation
MP3
Minidisc
CD
Surround Sound
Satellite Radio
DAB
Radio
Systemumfänge und Funktionen
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Bild 2.7_25
Quelle: Audi
Heute:
Früher:
Display MMI High
Headunit
MOST
Datenbus
Gerät mit
Tuner,
Verstärker,
Bedienteil
und Anzeige
Bedienteil
K-Box
DSPVerstärker
Lautsprecher
Antennenmodul
Lautsprecher
Verteilte Systeme
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
Kapitel 2: CAN
Bild 2.7_26
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Quelle: Audi
!
T
H
C
I
N
So
Neues Bedienkonzept
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Bild 2.7_27
Quelle: Audi
Multi Media Interface (MMI)
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
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Bild 2.7_28
Quelle: Audi
Darstellungsmöglichkeiten:
Display High - Variante
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Bild 2.7_29
Quelle: Audi
Schalter für EPB
EIN/AUS
Lautstärke
Information
Entertainment
Steuerung
Kommunikation
Hauptfunktionstasten
MMI - Bedienteil
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Bild 2.7_30
Quelle: Audi
RADIO
NAV
INFO
CD/TV
CAR
NAME
SETUP
<
RETURN
>
TEL
Softkeys
Mechatronische Systemtechnik im KFZ
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Bild 2.7_31
Quelle: Audi
Menüstruktur
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Bild 2.7_32
Quelle: Audi
Datenübertragung mit Hilfe von modulierten Lichtwellen
•
•
•
•
•
•
•
geringerer Leitungsbedarf
geringeres Gewicht
feste Taktfrequenz (44,1kHz wie bei digitalen Audiogeräten)
ermöglicht die Übertragung synchroner Daten
dadurch höhere Datenübertragungsrate (bis zu 21 Mbit / Sekunde)
mit Hilfe der Signalcodierung können verschiedene Anwendungen in
einem Datenring zusammengeschlossen werden
keine Probleme durch elektromagnetische Einflüsse
TV-Tuner
ebenso keine elektromagnetische Störquelle
MOST
Ton
Sound System
Bedieneinheit
CAN
Video
Display
MOST Datenbus
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Bild 2.7_33
Quelle: Audi
Radius < 25mm
Radius > 25mm
Totalreflexion
Optisch dichteres Medium
Totalreflexion von optisch dichterem zu
optisch dünnerem Medium!
Optisch dünneres Medium
Optische Datenübertragung
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Kapitel 2: CAN
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Bild 2.7_34
Quelle: Audi
CD-Wechsler
• Jedes Steuergerät besitzt einen eigenen
binären Adresscode (Identifier)
• Jedes Steuergerät sendet die Daten in
einer Richtung zum nächsten Steuergerät
• Dieses Weitersenden wird solange
fortgesetzt, bis das „Autoren“-Steuergerät
die Nachricht wieder empfängt
→ geschlossener Ring
Steuergerät für
Information vorn
Telematik
Display
TV-Tuner
Bedieneinheit
Diagnose Interface
für Datenbus
(Gateway)
Radio-Tuner
Sprachbedienung
Kartenleser
Navigation
Verstärker
DiagnoseAnschluss
Aufbau und Ringstruktur
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Kapitel 2: CAN
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