CAN bus Tutorial

Warum gibt es den CAN-Bus?

Um ein technisches und wirtschaftliches Problem durch Kabel zu lösen. Am Anfang bestand das elektrische und elektronische System eines Fahrzeugs nur aus zwei Hauptsteuergeräten: dem Motorsteuergerät und dem Body-Computer für die elektrische Steuerung des Innenraums. Diese Steuergeräte waren direkt mit Sensoren und Aktoren verbunden, als wären es getrennte Systeme. Mit zunehmenden Fahrzeugfunktionen stieg die Anzahl der Steuergeräte, Sensoren und Aktoren – und damit auch die Zahl der Kabel. Irgendwann wurde die Kabelmenge problematisch: höhere Kosten, schwierigerer Einbau und aufwändige Fehlersuche bei Defekten. Es brauchte ein System, das die Kabel effizienter nutzt, sie als „Datenautobahnen“ verwendet und mehreren Steuergeräten die gemeinsame Nutzung ermöglicht. So entstand CAN – um mehr Funktionen im Fahrzeug auf nachhaltige Weise zu ermöglichen.

Was sind die Hauptmerkmale des CAN-Bus?

Es handelt sich um ein relativ einfaches System, kostengünstig, robust und gleichzeitig flexibel. Seine große Verbreitung hat den Wettbewerb gefördert und dadurch die Kosten für Geräte und Materialien gesenkt. Das Kabel besteht aus zwei verdrillten Leitungen, und jedes Steuergerät verfügt über einen Sender und Empfänger, der Informationen auf dem CAN-Bus codieren und decodieren kann. Einige CAN-Bus-Versionen funktionieren sogar weiter, wenn eine der beiden Leitungen unterbrochen oder kurzgeschlossen wird. Steuergeräte können ins Netzwerk eingefügt oder entfernt werden, ohne das gesamte System zu stören. Jedes Steuergerät entscheidet selbst, ob eine Nachricht für es relevant ist oder nicht. Auch die Wartung ist einfacher geworden. Kurz gesagt: Der CAN-Bus ist ein robustes, effizientes und flexibles System.

Warum ist der CAN-Bus so robust?

Der CAN-Bus ist sehr effizient: Es wird nur das wirklich Notwendige übertragen. Er kann elektrische Störungen und elektromagnetische Interferenzen herausfiltern. Ein CAN-Frame ist so aufgebaut, dass er eine Kennung (wie ein Nummernschild), verschiedene Kontroll-Bits, die eigentlichen Nutzdaten und eine robuste Prüfsumme enthält. Das CAN-Netzwerk kann so eingestellt werden, dass es mit relativ hoher Geschwindigkeit arbeitet – oder mit deutlich niedrigerer Geschwindigkeit im „Fault Tolerant“-Modus. In diesem Fall bleibt die Kommunikation auch dann bestehen, wenn eine Leitung unterbrochen wird.

Wie verwaltet die CAN-Technologie Fehler und Nachrichtenprioritäten?

Der CAN-Bus kann auch Fehler verwalten, indem er den Steuergeräten ermöglicht, sich sogar über Fehlermeldungen auszutauschen. Er kann Prioritäten steuern: Die wichtigsten Nachrichten werden zuerst übertragen. Die Priorität wird während der Arbitrierung festgelegt, wenn Nachrichten, die gleichzeitig im Netzwerk erscheinen, gegeneinander „antreten“. Gewinner ist die Nachricht mit der niedrigsten Kennzahl (Identifier). Die Präzision ist absolut – sogar innerhalb eines einzelnen Bits. Das Signal wird in einem exakt festgelegten Moment abgetastet, um die Wahrscheinlichkeit einer falschen Lesung zu minimieren.

Nur CAN? LIN, Flexray, MOST und Ethernet

Die Wahl hängt von den Anforderungen ab – und natürlich auch von den Kosten. Es gibt das LIN-Netzwerk, günstiger und weniger leistungsstark, oft als Unternetz in einem System verwendet. FlexRay und MOST sind teurer, bieten aber eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit und -qualität. MOST wird besonders im Infotainment-Bereich eingesetzt, um eine hervorragende Audio- und Videoqualität zu gewährleisten. Ethernet wird in Fahrzeugen für Anwendungen mit hoher Bandbreite wie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) verwendet, um große Datenmengen von Sensoren, Kameras und anderen ECUs zu verarbeiten.

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