Заочные электронные конференции
 
     
Использование CAN технологии в бортовых системах управления транспортными средствами
Песельник М.Г.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

Использование CAN технологии в бортовых системах управления транспортными средствами.

Песельник М.Г. Московский Государственный Университет Леса

В настоящее время эксплуатация современного автомобиля невозможна без использования бортовой системы управления. Сложность создания бортовой системы управления определяется большим объемом сбора, обработки и передачи информации между различными узлами и агрегатами автомобиля и окружающей средой. Эти потоки информации могут иметь различное происхождение (например, сигналы с датчиков, от приборов управления, от вычислительных устройств) и различное назначение (информационное, управляющее, вспомогательное). С возрастанием информационных потоков решение задачи сбора и обработки информации в режиме реального времени при применении традиционных средств становится невозможным.

Технология CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую систему различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи в шине CAN - последовательный, широковещательный, пакетный [1]. Технология CAN считается стандартом в автомобильной автоматике и применяется на подавляющем большинстве современных автомобилей. Преимущества шины CAN очевидны: [2]

  • Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.

  • Простота реализации и минимальные затраты на использование.

  • Высокая устойчивость к помехам.

  • Арбитраж доступа к сети без потерь пропускной способности.

  • Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.

  • Широкий диапазон скоростей работы.

  • Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных производителей.

В связи с этим всё большее распрстранение при проектировании современных бортовых систем управление получает CAN технология.

В данной статье рассматривается только бортовая часть большой системы сбора и обработки информации с транспортного средства, отличительными особенностями которой являются наличие сервера сбора и обработки данных в Интернете, интеграция с бортовой CAN шиной, а также нацеленность на конечного пользователя. Предлагается использовать микроконтроллер NXP LPC2109 на базе ядра ARM7 и со встроенным CAN модулем. Небольшие размеры LPC2109 (10 х 10 х 1.4) позволяют разместить его компактно на печатной плате и уменьшить размеры конечного устройства.

Обобщенная структура системы представлена на рис. 1.

Рис. 1. Обобщенная структура системы сбора и обработки информации с транспортного средства.

Шина CAN – это сигнальный (физический) уровень передачи информации. Поверх этого уровня могут быть реализованы самые различные протоколы передачи информации. Очень широкое применение технологии CAN нашлось в диагностической и информационной системе автомобиля.

Бортовая диагностика, или OBD – это общее понятие, относящееся к возможностям транспортного средства по самодиагностированию и информированию [3]. OBD предоставляет владельцу машину или техническому специалисту доступ к информации о состоянии «здоровья» различных подсистем автомобиля. Система OBD предоставляет стандартизированный список диагностических кодов неисправностей (diagnostic trouble codes, DTC), позволяющих быстро идентифицировать и устранить неисправности транспортного средства. Также OBD предоставляет список параметров, описывающих рабочий процесс двигателя, функционирование различных узлов и систем автомобиля. Ко всем этим параметрам предоставляется стандартизированный доступ в соответствии с международным стандартом SAE J1979 [4].

Таким образом, владелец автомобиля или специалист в техническом центре имеют доступ к подробной информации о состоянии автомобиля, если обладают достаточным набором инструментов для того, чтобы её получить и обработать.

Информация о режимах работы автомобиля, двигателя, неисправностях в системе, а также местоположении транспортного средства (GPS) передается посредством канала GSM/GPRS на специализированный сервер, где осуществляется её обработка, хранение и выдача по требованию определенного лица (например, владельца, страховой компании, автосервиса и других). Информационные, диагностические, охранные функции такой системы огромны и выходят за рамки описания данной статьи.

Рассматривая бортовую часть этой системы, а именно ту часть, которая ответственна за сбор и обработку информации из шины CAN, сразу видим необходимость ввести ранжирование информационных потоков.

Ниже представлен неполный список параметров, которые доступны по OBD [4]:

  • Цикловая подача воздуха

  • Температура охлаждающей жидкости

  • Отсечки топлива (по цилиндрам)

  • Давление топлива

  • Абсолютное давление на впуске

  • Частота вращения коленчатого вала

  • Скорость автомобиля

  • Угол опережения зажигания

  • Температура воздуха на впуске

  • Расход воздуха

  • Положение дросселя

  • Диагностика лямбда зонда

  • Стандарты OBD, которым соответствует автомобиль

  • Время с запуска двигателя

  • Расстояние (время), пройденное с горящей лампочкой MIL

  • Состояние системы рециркуляции отработавших газов

  • Уровень топлива

  • Атмосферное давление

  • Температура внешней среды

  • Положение педали акселератора

  • Тип топлива

  • VIN номер

Список DTC гораздо больше, и эти параметры не ограничиваются только двигателем – существуют коды неисправностей и параметры других систем автомобиля - кузова, трансмиссии, шасси.

Ранжирование информации позволяет определить, какие из параметров, в каком режиме работы представляют интерес, и в каком случае их требуется передавать на сервер сбора и обработки данных.

Пример ранжирования информации по уровням приведен в Табл. 1.

Уровни событий

Частота посылки данных

Данные

Информационный

При изменении направления движения (азимута) на заданный угол. При изменении скорости движения на заданную величину.

Координаты и скорость по GPS

Охранный

При срабатывании охранной системы

Координаты и скорость по GPS, источник срабатывания

Аварийный

В случае срабатывания подушки безопасности, ABS, резкого изменения скорости, оборотов двигателя

Координаты и скорость по GPS, скорость, педаль акселератора, обороты, дроссель, педаль тормоза (по OBD)

Диагностический

При изменении отслеживаемого параметра (например, обороты или скорость выше порога) или появлении/исчезновении ошибки DTC

Координаты и скорость по GPS, скорость, педаль акселератора, обороты, дроссель, код DTC, значения отслеживаемых параметров в момент появления ошибки (по OBD)

Оперативный

Сохранение в ПЗУ в случае аварии, при выключении системы

Координаты и скорость по GPS, скорость, педаль акселератора, обороты, дроссель, педаль тормоза (по OBD)

Таблица 1. Ранжирование событий в бортовой системе управления

Таким образом, бортовая система управления транспортным средством предоставляет огромные возможности при использовании CAN технологии.

Библиографические ссылки:

  1. CAN in Automation [Электронный ресурс]. — Режим доступа: свободный.

URL: http://www.canopen.org (дата обращения: 22.10.2009).

  1. Controller area network [Электронный ресурс]. — Режим доступа: свободный.

URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Controller–area_network (дата обращения: 22.10.2009).

  1. Bosch. Системы управления дизельными двигателями. Перевод с немецкого. Первое русское издание. — М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. — 480 с: ил. ISBN 5-85907-348-8.

  2. Updated SAE Standards (J2012, J1979, J1930, J1699). – Режим доступа: платный.

URL: http://store.sae.org (дата обращения: 22.10.2009).

Библиографическая ссылка

Песельник М.Г. Использование CAN технологии в бортовых системах управления транспортными средствами // III Международная научная конференция «Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях».
URL: http://econf.rae.ru/article/4840 (дата обращения: 21.10.2021).



Сертификат Получить сертификат