KFZ-Elektronik

1. KFZ-Elektronik Teil 1 – Was bedeutet CAN? Teil 2 – Die CAN-Bus-Lösung von E-blocks Teil 3 – Anschauungsmaterial für den CAN-Bus Teil 4 – Der LIN-Bus

2. Teil 1 – Was bedeutet CAN?

3. Was bedeutet CAN? • Controller Area Network • 1Mb/s Datentransferrate • Bus mit hoher Zuverlässigkeit • Wird zur Steuerung von industriellen und KFZ-Applikationen verwendet • CAN ist ein offener Standard mit vielen Varianten

4. Ersatz für das Drahtgeflächt

5. Vorteile von CAN im KFZ-Einsatz • Kosteneinsparung bei der Autoentwicklung • Gesteigerte Flexibilität und Wiederverwendbarkeit des Designs • Kürzere Entwicklungszeiten • Drive-by-wire-Funktionen sind einfacher zu realisieren, dadurch weitere Kosteneinsparungen • Neue Funktionen lassen sich einfacher in ein Auto integrieren • Vereinfacht die Fehlersuche in der Werkstatt

6. Definitionen im CAN-Protokoll • Definiert den tatsächlichen Layer • Bit für Bit Vermittlung auf dem Bus • Nachrichtenstruktur – ID und Daten • Fehlerbehandlung • Technik der Fehlererkennung

7. Protokolle der höheren Layer (PhL) • Startabläufe (i.A.: Sind alle Knoten betriebsbereit?) • Addressen einzelner Knoten und bestimmter Meldungen • Nachrichten im Datenstrom • Fehlerbehandlung auf Systemebene Ein Problem – jede CAN-Bus-Implementierung ist unterschiedlich und individuell

8. Wege für den CAN-Unterricht • Möglichkeit 1: Wählen Sie einen Hersteller, z. B. Audi und vermitteln Sie die Möglich-keiten dessen CAN-Systems im Zusam-menspiel mit den Diagnose-Tools des Herstellers, etc. • Möglichkeit 2: Behandeln Sie ein allge-meines CAN-System und entwickeln Sie ihre eigenen „Mikro-PhLs”

9. Eine CAN-Einheit • Eine CAN-Einheit /-Knoten besteht aus einem Mikrocon-troller, einem CAN-Controller, Leitungstreiber und I/O-Port • Sie kann mit E-blocks nach-gebildet werden • Sie lässt sich mit Flowcode steuern E-blocks-Board: CAN-Controller und Leitungstreiber

10. Technische Ebene • CAN arbeitet differenzial – um das Rauschen zu unterdrücken • Die Polarität des Signals hängt davon ab, ob man mit CAN_H oder CAN _L arbeitet • Bis zu 1Mbit/s (hier 125kHz) • Der CAN-Bus muss terminiert werden

11. Die Paketstruktur von CAN • Es gibt 4 Nachrichten-Typen: • Den Daten-Frame, Remote-Frame, Error-Frame, Overload- Frame • Wir benutzen den Daten-Frame und den Remote-Frame; die anderen dienen dem Bus-management • Die Länge des Datenfeldes ist einstellbar • Das Meiste wird vom CAN-Stack auf den E-blocks-Boards überwacht

12. Der vereinfachte CAN-Bus • Jedes Bauteil oder jede Bauteilgruppe verfügt über eine CAN-Einheit • Zum Beispiel der Gruppenthermistor, die Instrumentenan-zeige, die Fußbremse und die Beleuchtungs-gruppen, jede besitzt eine CAN-Einheit • Diese Einheiten senden und empfan-gen Nachrichten über den CAN-Bus

13. CAN-Nachrichten • Jede Nachricht hat einen ID- und einen Datenbereich – Größe bis zu 8 Byte • CAN-Einheiten sind programmiert, um Nachrichten mit einer festen ID zu versenden und/oder Nachrichten mit einer festen ID zu empfangen ID Data

14. Ein Beispiel für die Nachrichtenübermittung ID Daten 400 401 076 • Die Einheit der Instrumentenanzeige fragt: Kann mir jemand etwas über die Blocktemperatur sagen? • Die Einheit des Blocks liest die Nachricht und veranlasst die Meldung: Die Blocktemperatur beträgt 76° Celsius. • Die Einheit der Instrumentenanzeige liest die Meldung über die Blocktemperatur und zeigt sie in der Konsole an. • In der Praxis ist der Vorgang komplexer.

15. Einzelheiten über den CAN-Bus • Das Protokoll wurde entwickelt, um die Systemsicherheit zu erhöhen • Es gibt keine Hierarchie • Der CAN-Bus dient der Steuerung und nicht der Übertragung von großen Datenmengen • Auf der Ausgangsebene ist das Protokoll sehr einfach, die Details sind allerdings komplex

16. Teil 2 – die CAN-Bus-Lösung mit E-blocks

17. Hardware – Knoten 1 und 2

18. Hardware – Knoten 3 und 4

19. CAN-Diagnosegerät

20. Anmerkungen für Lehrer • 50 Seiten Anmerkungen für Lehrer sollen helfen, Sie mit dem System vertraut zu machen und Ihnen zu zeigen, wie es in einer Klasse einge-setzt werden kann

21. CAN-Software Flowcode • High-Level-Software mit Flussdiagrammen • Wird den unterschied-lichen Anforderungen der Anwender gerecht • Macht CAN-Abläufe verständlich • Kann vom KFZ-Techniker aufwärts benutzt werden Die grundlegenden Einstellungen

22. CAN-Software Flowcode Die Sende-Einstellungen Die Empfangs-Einstellungen

23. Flowcode • Erfahrene Anwender können die Ebenen-einstellungen verän-dern und so Zugriff auf weitere Funk-tionen erhalten

24. CAN für Auszubildende im KFZ-Bereich • Die Schüler/Auszubildenden verstehen die Eigenschaften einer CAN-Einheit • Sie verstehen, dass die Program-mierung der Einheiten verändert werden kann und Hard- sowie Softwarefehler auftreten • Die Schüler können grundlegende CAN-Systeme aufbauen – mit bereits geschriebenen Programmen • Die Schüler können einfache CAN-Systeme konstruieren

25. Über KFZ-Technik hinaus • Die Grundlagen von CAN werden verstanden • Die Soft- und Hardware wird benutzt, um einen voll funktionsfähigen CAN-Bus zu konstruieren und dies in unterschiedlich komplexen Ebenen • Die grundlegende Paketstruktur wird erkannt und verstanden • Die Programmierung erfolgt mit Flowcode oder C

26. Teil 3 – Eine Demonstration des CAN-Systems Node 1 – ID100, data 85.

27. Teil 4 – Der LIN-Bus Node 1 – ID100, data 85.

28. LIN status report • Wir haben mit LIN gerade begonnen • Wir wissen, was wir wollen und wie wir es erreichen können – wir sind allerdings noch nicht fertig • Eine Übersicht von dem, was wir bisher erreicht haben:

29. LIN-Bus • Bus mit 3 Leitungen: GND, +12V und LIN • Niedrigere Datentrans-ferrate, geringere Zuverlässigkeit • Spart 0,50 € pro Knoten im Vergleich zu CAN • Eine Erweiterung der CAN-Lösung wird auch LIN abdecken

30. LIN-Bus-Ergänzung • Ergänzt die CAN-Lösung um 3 programmierbare LIN-Knoten • High-Level-Makros für Flowcode – zurzeit noch nicht verfügbar