Разработка датчика давления воздуха в контурах тормозной системы - Транспорт дипломная работа
Главная
Транспорт
Разработка датчика давления воздуха в контурах тормозной системы
Анализ протоколов обмена электронных систем, применяемых на автомобилях. Разработка модулей микроконтроллера и индикатора, схемы питания. Подключение драйвера CAN интерфейса. Программное обеспечение датчика давления. Алгоритм работы основной программы.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Современный автомобиль состоит из четырех основных агрегатов: двигателя внутреннего сгорания (ДВС), кузова, шасси и ходовой части. Эти агрегаты состоят из различных функциональных систем, которые обеспечивают выполнение главной функции автомобиля - перевозку грузов и пассажиров. Для того, чтобы перевозки были безопасными, а для пассажиров и комфортными, чтобы агрегаты, узлы, блоки, системы работали безотказно, на автомобиле широко используются электротехнические устройства и средства электронной автоматики.
Грузовые автомобили, выпускаемые Минским автозаводом, в настоящее время уже оснащаются различными интеллектуальными агрегатами и системами с микропроцессорным управлением с целью повышения безопасности, эффективности, комфортности, экологичности.
В серийных моделях уже применяются электронные системы управления двигателем, пневмоподвеской, антиблокировочной и противобуксовочной системой, коробкой переключения передач. Диагностика неисправностей и отображение информации о работе электронных систем автомобиля является необходимым условием для профилактики и предупреждения аварийности электронных систем и машины в целом. Актуальной также является внедрение автоматического управления микроклиматом кабины автомобиля.
В перспективных моделях МАЗ класса ЕВРО-4 предполагается дальнейшее расширение применения микроконтроллеров для повышения уровня «интеллекта» и эффективности различных систем автомобиля, а также интеграция отдельных электронных узлов в единую информационно-управляющую сеть. Внедрение интегрированных решений напрямую определяет конкурентоспособность нового семейства МАЗ, так как в автомобилях ведущих зарубежных производителей подобные системы уже применяются.
Целью дипломного проекта является разработка датчика давления воздуха в контурах тормозной системы, являющегося частью бортовой мультиплексированной электронной системы, управления и коммутации на основе интерфейса CAN для автомобилей МАЗ.
1. Обзор датчиков давления различных производителей
Компания Measurement Specialties занимается разработкой и производством датчиков и сенсорных систем для точного измерения физических величин, таких как давление, температура, положение, усилие, ускорения. Компания использует самые передовые технологии: пьезорезистивные, электрооптические, электромагнитные, емкостные; применяет специальные интегральные схемы (ASICs), микроэлектромеханические системы (MEMS), пьезоэлектронные полимеры и тензоэлемен-ты для обеспечения качественной работы приборов и снижения стоимости. В данной статье будет дан краткий обзор датчиков давления, выпускаемых компанией Measurement Specialties.
Всю номенклатуру датчиков давления можно разделить на пять категорий:
– датчики для монтажа на печатную плату;
– серия кремниевых тензодатчиков Microfused;
Датчики предназначены для измерения абсолютного, относительного и дифференциального давления. Область применения включает в себя: медицинское оборудование, системы охлаждения, системы нагрева, вентиляции и кондиционирования воздуха, гидравлические и пневматические системы, промышленное оборудование и другие области, где необходимо точное измерение давления.
Датчики для монтажа на печатную плату
Все датчики данной категории имеют кремниевый чувствительный элемент, выполненный по MEMS-тех-нологии. Кристалл представляет собой кремниевую рамку с мембраной, полученной при помощи глубинного анизотропного травления (рисунок 1.1). Кристалл расположен на подложке из боросиликатного стекла. Можно выделить два различных конструктивных подхода к определению давления:
а)в подложке имеется протравленное отверстие для подачи давления с двух сторон мембраны;
б)без отверстия, измеряется разность давления между внешним давлением Р1 и фиксированным давлением с обратной стороны мембраны.
Принцип действия основан на пьезорезистивном эффекте, то есть изменении сопротивления чувствительного элемента при деформации, вызванной внешним воздействием, -давлением. Для этого на мембране n-типа располагаются четыре тензоре-зистора р-типа, полученных диффузией бора через маску (рисунок 1.1 б). Для создания точного профиля тензорезистора в маске формируется рисунок посредством фотолитографии. Соединение между тензорезисторами осуществляется посредством низкоомного р+-диффузионного слоя. Это позволяет уменьшить эффект теплового гистерезиса. Электрическую изоляцию и внешнюю защиту мембраны выполняет тонкий слой оксида кремния. Датчики данного класса предназначены для использования в некоррозийной окружающей среде. Диапазон измеряемых давлений от 1 до 500 psi (psi - фунт на квадратный дюйм, 1 psi = 0,07 атм.). Выпускаются в пяти разновидностях корпусов: TO-5, TO-8, 8 pin 0,600" DIP, 6 pin 0,600" DIP и корпус для поверхностного монтажа (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Общий вид датчиков давления для монтажа на печатную плату
В данной категории можно выделить несколько серий специального назначения. Серия 1620 разрабатывалась для измерения кровяного давления. Чувствительный элемент представляет собой кремниевый пьезорезистивный элемент на керамической подложке. Толстоплёночный резистор с лазерной подгонкой, расположенный на керамической подложке, предназначен для термокомпенсации. Данная серия имеет удобный пластиковый корпус. Давление от внешней мембраны к чувствительному элементу передаётся посредством диэлектрического геля, который также обеспечивает электрическую и механическую защиту. Общий вид и конструкция приведены на рисунке 1.3. Диапазон давления от -50 до 300 мм. рт. ст. Общая ошибка составляет 1%. Все параметры данной серии соответствуют требованиям AAMI (Ассоциации по развитию медицинского оборудования).
Серия ARES предназначена для измерения низкого давления. Можно выделить четыре диапазона: от 0 до 5 мм. рт. ст.; от 0 до 10 мм. рт. ст.; от 0 до 15 мм. рт. ст.; от 0 до 1 psi. Датчик имеет малый пластиковый корпус, удобный для монтажа на печатную плату (рисунок 1.4). Высокая чувствительность к низкому давлению в совокупности с малым размером датчика делают его идеальным для использования в системах контроля окружающей среды, медицине, расходомерах. В датчике реализована система цифровой коррекции ошибки и система усиления сигнала, поддерживающая аналоговый сигнал.
Рисунок 1.3 - Общий вид и конструкция серии 1620
Рисунок 1.4 - Общий вид датчика серии ARES
Основные характеристики некоторых серий датчиков данной категории приведены в обобщённой таблице.
Чувствительный элемент датчиков для жёстких условий располагается на Т-образной головке, защищённой нержавеющей сталью марки AISI 316. Для дополнительной защиты применяется вторая мембрана, выполненная из того же металла, что
*с низким диапазоном давления от 0 до 5 psi;
*ультрастабильные с высоким диапазоном давления от 0 до 5000 psi. Общий вид датчиков данного класса представлен на рисунке 1.5. Основные характеристики некоторых серий датчиков данной категории приведены в обобщённой таблице.
Рисунок 1.5 - Внешний вид датчиков давления для жёстких условий
Серия кремниевых тензодатчиков Microfused
Компания Measurement Specialties является общепризнанным мировым лидером в области кремниевой технологии тензодатчиков давления со стеклянным соединением, получившей название Microfused™ (см. рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 - Устройство преобразователя давления Microfused
Датчики, изготовленные по данной технологии, имеют внешнюю металлическую мембрану, на обратной стороне которой размещается тензоэлемент (см. рисунок 1.7), впаянный в стекло при высокой температуре. В результате датчик имеет высокую надёжность и стабильность продолжительный период времени. Датчики Microfused™ успешно прошли жёсткие испытания - 10 млн. циклов в течение нескольких лет.
Рисунок 1.7 - Общий вид тензоэлемента
Таблица 1.1 - Параметры некоторых серий датчиков давления фирмы Measurement Specialties
Одной из последних серий данного класса, анонсированной компанией Measurement Specialties, являются преобразователи давления М5100. В корпусе данного класса расположена специальная интегральная схема (ASIC), обеспечивающая дополнительную термокомпенсацию. Благодаря этому диапазон термокомпенсации возрастает до -40...+125°С. Диапазон измеряемых давлений от 0 до 10 000 psi. M5100 имеет защиту выхода от перегрузки по напряжению до 30 Vdc (standard outputs) или 16 Vdc (ratiometric output). Общая ошибка, включающая линейность, гистерезис и дополнительную температурную погрешность, составляет ±1%. Основные характеристики некоторых серий датчиков данной категории приведены в обобщённой таблице.
Преобразователи давления, выпускаемые под маркой Schaevitz, имеют чувствительный элемент, выполненный по технологии BFSG (тензоэле-мент, жёстко скрепленный с поверхностью фольги). Преобразователи данного класса специально разрабатывались для применения в экстремальных условиях:
Ключевой особенностью Schaevitz BFSG преобразователей давления является специальная защита внешней мембраны и чувствительного элемента - OTS (overtravel stop). Защита позволяет использовать данные преобразователи на больших давлениях без повреждения. Она также позволяет достигать максимального разрешения в заданном диапазоне давления с минимальными помехами.
Принцип преобразователя - суммирующая внешняя мембрана, соединённая посредством стержней, работающих на сжатие, с двойным кантилевером, входящим в четырёх-плечный мост Уинстона. Такая конструктивная особенность позволяет создавать преобразователи давления для жёстких условий с долговременной стабильностью. Кроме того, данная конструкция обеспечивает превосходную термоизоляцию и защиту от вибрации и ударов. Данный факт позволяет использовать эти преобразователи давления в военной и аэрокосмической областях. Общий вид датчиков представлен на рисунке 2.8. Основные характеристики некоторых серий датчиков данной категории приведены в обобщённой таблице.
Рисунок 1.8 - Общий вид датчиков Schaevitz
Миниатюрные датчики разработаны для областей применения, где размер и масса критичны. Датчики данного класса имеют корпус из нержавеющей стали. Работают по такому же принципу, что и датчики для жёстких условий, то есть имеется внешняя мембрана, защищающая чувствительный элемент от повреждений. Одним из основных достоинств данной категории является улучшенная защита от вибраций и ударов. Минимальные размеры и отличные характеристики обусловливают применение в таких специфических системах, как аэрокосмические системы, системы с особыми требованиями по безопасности.
Наиболее ярким представителем данной категории является серия EPXT. Диапазон давления составляет от 0 до 15 000 psi. Рабочие температуры -55...+255°С, при этом температурная компенсация осуществляется в диапазоне -40...+ 150°С. Ошибка составляет всего 0,2...0,5% всей температурной шкалы. Общий вид серии EPXT продемонстрирован на рисунке 1.9. Основные характеристики некоторых серий датчиков данной категории приведены в обобщённой таблице.
Протокол CAN был разработан инженерами фирмы R.Bosch GmbH для применения на автомобилях [4]. Протокол соответствует международным стандартам ISO 11898 [5] и ISO 11519 [6], практически используется несколькими производителями электронного оборудования. Протокол CAN признан автомобильными производителями США и Европы, используется на современных легковых автомобилях, грузовиках, автобусах, сельскохозяйственном транспорте, в морском оборудовании, для автоматизации производства [7].
Протокол CAN поддерживает метод доступа CSMA/CD-A к сети с равноранговыми узлами. Пакет данных имеет размер не более 8 байт и передается по последовательной шине. 15-битовый циклический контроль избыточности обеспечивает высокий уровень целостности данных.
Используемый в настоящее время протокол CAN версии v2.0 состоит из двух частей: версия v2.0A со стандартным форматом кадра и v2.0B с расширенным форматом кадра. Версия v2.0A идентична предыдущей версии v 1.2 и использует 11-битовое поле идентификатора. В версии v2.0B ноле идентификатора -- 29 бит. Расширенный формат кадра необходим для совместимости с существующим коммуникационным протоколом J1850. Функции протокола CAN реализуются в микропроцессоре со встроенным контроллером CAN. Первыми на рынке появились контроллеры CAN с внешними драйверами для шины. В настоящее время производятся несколько типов CAN-контроллеров, которые можно разделить на три группы в зависимости от поддержки ими расширенного формата кадра:
- контроллеры v2.0A. Поддерживают только стандартный формат, не могут работать в сети, где передаются и кадры расширенного формата;
- контроллеры v2.0B, пассивные. Поддерживают только стандартный формат, но могут работать в сети, где передаются и кадры расширенного формата;
- контроллеры v2.0B, активные. Поддерживают операции с кадрами стандартного и расширенного форматов.
Контроллеры CAN классифицируются также как полные или базовые, в зависимости от организации буферизации данных.
Полный CAN-контроллер имеет некоторое количество (обычно 14) специализированных буферов для временного хранения сообщений. При инициализации CAN-контроллера можно сконфигурировать его, указать, какой кадр будет поступать в какой буфер.
В стандартах Международной организации стандартизации для протоколов CAN ISO 11898 (высокая скорость обмена) и ISO 11519 (низкая скорость обмена) регламентируется уровневая структура в соответствии со стандартами LAN (локальные сети) ISO8802-2 и 8802-3. Протокол CAN относится к двум нижним уровням модели ВОС, как показано на рисунке 1.10.
На физическом уровне определяются электрические характеристики соединителей, шинных адаптеров, двоичное кодирование, синхронизация. Физический уровень разделен на три подуровня:
Рисунок 1.10 - Уровневая архитектура CAN
1) MDI (medium dependent interface) -- подуровень интерфейса, зависимого от физического носителя (передающая среда);
2) РМА (physical medium attachment) -- подуровень подсоединения к физической среде;
3) PLS (physical signaling) -- сигналы на физическом уровне.
На канальном уровне определяется формат кадра, обнаружение и передача ошибок во время трансляции, автоматическая ретрансляция данных, фильтрация. Канальный уровень разделен на два подуровня:
1) MAC (medium access control) -- управление доступом к среде;
2) LLC (logic link control) -- управление логическим каналом. Физический уровень контролируется функцией супервизора «контроль шины», например, выявляются короткие замыкания или обрывы на линии.
Канальный уровень контролируется функцией супервизора «ограничение распространения последствий неисправности», например, различаются кратковременные сбои и долговременные неисправности.
Протокол CAN главным образом предназначен для сетей с шинной топологией и электрическими проводами в качестве канала связи (передающей среды). Могут применяться и другие передающие среды, способные поддерживать состояния высокого/низкого уровней, что необходимо для осуществления побитового арбитража.
Международная организация стандартизации определила стандарт ISO 11519-2 для шин CAN со скоростью обмена до 125 Кбит/сек и ISO 11898 для скорости обмена выше 125 Кбит/сек. Эти стандарты различаются только спецификациями нижних подуровней MDI и РМА физического уровня протокола САК в вопросах подключения к передающей среде (шине).
Подуровни MDI и РМА иногда называют блоком MAU -- medium access unit (блоком доступа к среде передачи данных). На рисунке 1.11 показано подключение к шине CAN в соответствии с этими стандартами.
Скоростной канал связи образован двухпроводной линией (рисунок 1.11, а), к обоим концам которой подключены характеристические сопротивления для подавления отражений. Это дифференциальная линия с подавлением синфазных помех. За счет низкого характеристического сопротивления линия имеет хорошую помехоустойчивость, особенно если использована витая пара.
Медленный канал связи также выполнен двухпроводным (рисунок 1.11, б). Концы линии через сопротивления R = 2,2 кОм подключены к источникам напряжения различной величины. Преимущество такой линии заключается в некоторой информационной избыточности, т. к. данные, по сути, дублируются и передаются независимо по двум проводам. В случае повреждения одного провода сетевые адаптеры могут быть реконфигурированы для работы в однопроводной линии, помехозащищенность при этом ухудшится. За счет паразитной связи между проводами линия более чувствительна к искажениям и не может быть использована для высокоскоростного режима.
Рисунок 1.11 - Подключение к шине CAN
Рисунок 1.12 - Уровни напряжений в шине CAN
Подуровень РМА (подключение к физической среде) определяет характеристики шинных драйверов и приемников.
При этом линии шины CAN могут находиться в одном из двух состояний: доминирующего уровня (dominant) и недоминирующего уровня (recessive). Если один из узлов устанавливает шину в состояние доминирующего уровня, оно будет установлено, независимо от состояний остальных узлов. Эти состояния определяются дифференциальным напряжением между проводниками шины, называемыми CAN_H и CAN_L (рисунок 1.12). Величина дифференциального напряжения для состояния доминирующего уровня составляет 1,5...3 В, для состояния недоминирующего уровня 0,5...+0,05 В.
Характеристики шинных драйверов задаются стандартом ISO 11898, где указаны все электрические спецификации. Например, максимальное число подключаемых к шине узлов не должно превышать 30.
На рисунке 1.13 схематично показано подключение линейного драйвера к скоростной шине.
Рисунок 1.13 - Подключение драйвера к шине
Когда логический уровень сигнала на входе Тх равен «1», оба транзистора в выходном каскаде закрыты, и выход драйвера находится в высокоимпедансном состоянии. Шина находится в состоянии недоминирующего уровня, дифференциальное напряжение примерно равно нулю, напряжение смещения около 2,5 В.
При подаче сигнала «0» на вход Тх оба транзистора отпираются, дифференциальное напряжение становится равным около 2,5 В, шина переходит в состояние доминирующего уровня.
Наличие цепи смещающего напряжения гарантирует смену полярностей сигналов на входах компаратора «К» при переходе шины от одного состояния к другому.
На подуровне PLS реализуются двоичное кодирование и синхронизация, определяется время передачи бита.
Протокол CAN использует двоичное кодирование (NRZ-код), то есть во время передачи бита не может быть никаких переключений уровня, которые могли бы использоваться для синхронизации. Это предъявляет высокие требования к стабильности частоты генераторов (используются кварцевые). Приходится вводить разделительные сигналы в последовательности одноименных битов для облегчения синхронизации.
Время передачи одного бита схематично представлено на рисунке 1.14. В течение этого времени выполняются функции по управлению шиной, такие как синхронизация ЭБУ, компенсация запаздывания в линии, позиционирование момента опроса (стробирование).
Рисунок 1.14 - Время передачи одного бита
Длительность отдельных сегментов в квантах программируется времязадающей логикой адаптеров CAN. Длительность кванта связана с разрешающей способностью подуровня PLS.
Сегмент SYNC_SEG используется для синхронизации различных ЭБУ, подключенных к шине. Изменение уровня сигнала (например, с «О» на «1») предполагается в этом сегменте. Его длительность всегда равна одному кванту.
Сегмент PROP_SEG служит для компенсации временных задержек при распространении сигнала в линии и прохождении его через адаптеры.
Сегменты PHASE_SEG1 и PHASE_SEG2 компенсируют ошибки фазы, они могут быть удлинены или укорочены при ресинхронизации.
Момент опроса -- точка времени, когда состояние шины интерпретируется как значение соответствующего бита.
Синхронизация производится в момент перехода шины из состояния недоминирующего уровня в состояние доминирующего уровня. Этот переход всегда должен совершаться в течение сегмента SYNC_SEG. Для компенсации различных сбоев или задержки в линии используется сокращение длительности сегмента PHASE_SEG2 по отношению к номинальному значению или увеличение длительности сегмента PHASE_SEG1. Изменение длительности сегментов программируется в пределах 1...4 квантов, но не более значения PHASE_SEG1.
На рисунке 1.15 номинальные значения длительностей сегментов составляют: PROP_SEG -- 6 квантов, PHASE_SEG1 и PHASE_SEG2 по 7 квантов. При нулевой фазовой ошибке (е = 0) фронт сигнала поступает в течение сегмента SYNC_SEG без всякой компенсации длительности.
Рисунок 1.15 - Синхронизация передачи бита
При отрицательной фазовой ошибке (е < 0), при ее накоплении, фронт сигнала может прийти после стробирования. Для предотвращения этого сокращена длительность сегмента PHASE_SEG2 предыдущего бита с 7 до 6 квантов.
При положительной фазовой ошибке (е > 0) фронт сигнала может пройти до момента стробирования при ее накоплении. Для предотвращения этого увеличена длительность сегмента PHASE_SEG1 с 7 до 8 квантов.
На подуровне MAC осуществляется упаковка данных в кадры формата CAN с различными управляющими битами, сериализация, добавление разделительных битов, арбитраж, обнаружение ошибок и перегрузки, проверка подтверждений.
Передача информации в сети CAN осуществляется кадрами четырех форматов:
?кадры данных, служат для передачи информации от узла к узлу;
? кадры запроса, для запроса данных одним узлом у другого;
? кадры ошибки, передаются узлом, обнаружившим какую-либо ошибку;
? кадры перегрузки (переполнения), используются передатчиком для приостановки выдачи кадров в сеть.
Между кадрами вводится междукадровое пространство, и при передаче кадров используются пять процедур управления:
? вставка дополнительных битов для синхронизации;
? контроль цикличности избыточным кодом;
Кадр данных служит для передачи сообщений по шине и состоит из семи основных полей (таблица 1.2).
Таблица 1.2 - Кадр стандартного формата
Стандартный формат начинается со стартового бита SOF (start of frame -- начало кадра). Далее следует арбитражное поле с 11-битовым идентификатором, затем индикатор запроса. Индикатор показывает, какой это кадр -- информационный или кадр запроса. В последнем случае в кадре отсутствует поле данных.
Управляющее поле содержит один бит идентификатора расширения, указывающий, расширенный это формат или стандартный; один бит зарезервирован за будущими возможными расширениями, оставшиеся четыре бита несут информацию о количестве байтов данных в кадре в поле данных.
В поле данных может быть от 0 до 8 байтов (64 бит).
За полем данных следует 15-битовое поле контроля циклически избыточным кодом (CRC), используемое для обнаружения ошибок, и разделитель CRC.
За разделителем CRC следует поле подтверждения АСК и разделитель АСК. Передатчик устанавливает бит АСК в состояние недоминирующего уровня («1»). Этот бит переписывается в состояние доминирующего уровня («О») тем приемником, который принял сообщение правильно. Передающий узел этим извещается, что хотя бы одним узлом его данные приняты. Сообщение подтверждается приемником независимо от того, ему оно адресовано или нет.
Поле конца кадра является концом сообщения. Между двумя соседними кадрами обязательно вставляется поле разделителя. Если это последний кадр в сообщении, шина переходит в режим ожидания.
В таблице 1.3 представлена начальная часть кадра данных расширенного формата с 29-битовым идентификатором. Биты индикатора запроса и индикатора расширенного формата находятся в состоянии недоминирующего уровня. Это значит, что кадр стандартного формата имеет более высокий приоритет по отношению к кадру расширенного формата при одинаковом содержании первых 11-битов поля идентификатора
Таблица 1.3 - Начальная часть кадра данных расширенного формата
Кадр запроса отличается от кадра данных отсутствием поля данных (таблица 1.4). Бит поля запроса находится в состоянии недоминирующего уровня.
Кадр запроса используется для запроса данных одним узлом от другого. В ответ узел-адресат посылает кадр данных с таким же идентификатором.
Кадр ошибки передается узлом, обнаружившим какую-либо неисправность. Кадр ошибки поступает на все узлы и состоит из двух полей -- поля флага ошибки и поля разделителя. Флаг ошибки может быть активным или пассивным. Активный флаг состоит из шести последовательных битов в состоянии доминирующего уровня (рисунок 1.16), пассивный -- из шести битов недоминирующего уровня. Разделитель ошибок состоит из восьми битов в состоянии недоминирующего уровня.
После обнаружения флага ошибки узлы начинают выдавать на шину биты недоминирующего уровня, формируя разделитель. При обнаружении ошибки кадр ошибки может быть послан поверх других данных. Кадр перегрузки (переполнения) посылается на шину подуровнями MAC или LLC при обнаружении перегрузки или некоторых ошибок. При получении кадра перегрузки узел задерживает передачу очередного кадра данных на шину, давая приемнику время выполнить его задание.
Кадр перегрузки (рисунок 1.17) содержит два поля -- флаг перегрузки и разделитель. По структуре кадр перегрузки совпадает с кадром ошибки, но отличается временем передачи. Кадр ошибки передается немедленно после ее обнаружения одним из узлов, а кадр перегрузки передается после окончания текущего кадра, игнорируя междукадровое пространство.
Появление кадра ошибки в современных сетях CAN -- событие маловероятное. Эта опция сохранена для совместимости с более медленными CAN -- контроллерами прежних разработок.
На подуровне MAC между окончанием предыдущего и началом последующего кадра обязательно проходит некоторое время, которое называется междукадровым пространством. Перед кадрами ошибок и перегрузки междукадрового пространства нет.
Пространство между кадрами может содержать поля: «междукадровое пространство», «холостой ход шины», «задержка передачи» ( рисунок 1.18). Для узлов в активном режиме междукадровое пространство содержит паузу и холостой ход. Если узел находится в пассивном режиме и является передатчиком последнего кадра по мультиплексной шине данных, он добавляет 8 бит недоминирующего уровня («задержка передачи») в междукадровое пространство. Если другой узел начнет передачу данных в это время, то узел в режиме пассивной ошибки станет приемником следующего кадра, вместо того чтобы продолжить передачу. В этом случае узел в режиме пассивной ошибки присвоит всем передаваемым им кадрам более низкий приоритет, чем у кадров, передаваемых узлами в режиме активной ошибки.
Рисунок 1.18 - Междукадровое пространство
В протоколе CAN используется NRZ-код (non-return-to-zero). При этом эффективно используется частотная полоса линии связи, но если в последовательности много битов одного значения, возможно нарушение синхронизации. Для предотвращения этого в последовательность, состоящую из 5 и более одинаковых битов, вставляются дополнительные синхронизирующие биты (рисунок 1.19). В приемнике эти вспомогательные биты автоматически убираются.
Кадр всегда передается начиная со стартового бита (SOF). В пределах ноля первыми идут биты, несущие наиболее важную информацию.
Побитовый арбитраж является особенностью протокола CAN.
Мультиплексная система, подчиняющаяся CAN-протоколу, является равно-ранговой. Любой узел имеет право на доступ к шине, когда она свободна. Признаком этого является обнаружение узлом междукадрового пространства.
Рисунок 1.19 - Введение дополнительных битов для синхронизации
Приоритет сообщения определяется 11-битовым идентификатором и следующим за ним битом индикатора запроса. Идентификатор, содержащий меньшее двоичное число, имеет более высокий приоритет. Приоритеты устанавливаются за различными событиями на этапе проектирования и не могут быть изменены динамически. Конфликт при попытке доступа нескольких узлов к шине разрешается побитовым арбитражем идентификаторов кадров, передаваемых конфликтующими узлами.
На рисунке 1.20 показаны три узла, пытающиеся одновременно получить доступ к сети CAN. Для первого узла идентификатор 0111111..., для второго -- 0100110..., для третьего -- 0100111... Первые две цифры в идентификаторах совпадают, все три узла продолжают передавать информацию (в данном случае свои идентификаторы) на шину до прихода третьей цифры, при этом шина будет установлена в доминирующее состояние «О». Далее узел 1 прекратит передачу, так как передаваемая им цифра недо-минирующего уровня «1» отличается от пулевого состояния шины. Узлы 2 и 3 продолжат передачу до седьмого бита. В этот момент времени, передаваемый узлом 3 бит «1» не совпадает с состоянием шины «О», и узел 3 отключится, передачу продолжит только узел 2.
При таком побитовом арбитраже сохраняется первая часть сообщения и наиболее важная информация с более высоким приоритетом передается без перерыва, «проигравшие» узлы автоматически становятся приемниками для сообщений с более высокими приоритетами. При побитовом арбитраже даже при сильной загрузке коммуникационной шины и невозможности отправить все сообщения в данное время отправляются наиболее важные. Неразрешимые конфликты могут возникнуть на шине, если в кадрах запроса совпадают идентификаторы, но указано разное число битов в требуемых данных. Для избежания конфликтов в пределах системы эти числа должны быть одинаковыми.
Протокол CAN, в отличие от других, не использует квитирование сообщений. Вместо этого CAN сигнализирует об обнаруженных ошибках. В протоколе имеется пять способов обнаружения ошибок:
? контроль циклически избыточным кодом (CRC). Передатчик добавляет в кадр дополнительные биты в поле CRC, используя образующий полином и содержимое кадра. На принимающей стороне определяется код CRC и сравнивается с переданным. Отсутствие совпадения определяется как ошибка CRC;
? проверка кадра. Проверяются форматы полей кадра. Обнаруженные ошибки называются ошибками кадра;
? определение ошибки АСК. Приемник, получивший информацию, устанавливает бит АСК в доминантное состояние. Передатчик, не получивший подтверждения в такой форме, уведомляется об ошибке в кадре или отсутствии приемников.
? мониторинг шины. Узел может контролировать собственное сообщение при передаче и может обнаружить несоответствие между тем, что он передает, и тем, что приходит к приемнику. Исключением является посылка недоминантных битов при арбитраже или бита АСК. Это позволяет отличать глобаль
Разработка датчика давления воздуха в контурах тормозной системы дипломная работа. Транспорт.
Контрольная работа: Правовое регулирование общественных отношений в области охраны окружающей среды и природопользования
Учебное Пособие На Тему Программа Элективных Курсов По "Общей Теории Статистики"
Эссе На Тему Горизонты Казахстана
Эссе О Развитии Системы
Правоотношения Индии В Средние Века Реферат
Мини Сочинение Когда Я Читаю Николая Рубцова
Реферат по теме Поэзия серебряного века: В.С. Соловьев, Д.С. Мережковский, Ф.К. Сологуба и А. Белый
Курсовая работа по теме Налогообложение сельскохозяйственных товаропроизводителей
Реферат по теме Государство франков
Доклад по теме Формирование ответственного правительства в Англии в XVIIIв.
Реферат На Тему Условия Сохранения Здоровья
Реферат по теме Наближене обчислення визначених інтегралів, що не беруться через елементарні функції /Укр./
Реферат по теме Налоги в дореволюционной России
Контрольная Работа Квадратные Корни 8 Класс Никольский
Реферат На Тему Методы Психологии
Демократия Худшая Форма Правления Эссе
Реферат: Центральные органы управления горнозаводской промышленностью России во второй половине XYIII века
Реферат по теме Рак легкого
Реферат: Серебряный карась
Курсовая работа по теме Медицинская сестра в профилактике гриппа и ОРВИ
Защита населения в чрезвычайных ситуациях - Военное дело и гражданская оборона реферат
Морфологические изменения эритроцитов при различных анемиях - Медицина презентация
Формирование психологической готовности к школьному обучению у детей старшего дошкольного возраста - Педагогика курсовая работа