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