Entwicklung eines CAN-Bus-Adapters für spezielle Anforderungen zur Fahrzeuganbindung

Diplomarbeit von Marco Nolte

Einleitung:

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Adapters, der den nachträglichen Einbau von elektronischen Geräten in Fahrzeugen mit CAN-Bus-Technik ermöglichen soll.

Es entspricht dem Wesen der CAN-Bus-Technik, dass nachträgliche Veränderungen am Fahrzeug nur mit der exakten Kenntnis der Datenstruktur möglich sind. So findet man in vielen aktuellen Fahrzeugen keinen geschalteten Zündstrom mehr, wie er früher in der Fahrzeugelektrik über Klemme 15 oder der Schaltung ACC abgegriffen werden konnte. Vielmehr ist die Stellung des Zündschlüssels bzw. die Information „Zündung an“ lediglich als Dateninformation am CAN-Bus zu finden.

Es ist anzunehmen, dass auch weiterhin ein Markt für Zubehörelektronik existieren wird, wie z.B. Alarmsysteme, Navigationssysteme, Freisprecheinrichtungen oder ähnlichen Geräten. Der Verbau dieser Geräte ist künftig nur dann in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen möglich, wenn entsprechende Adaptionen den Einbau erleichtern. Bei entsprechender Produktgestaltung kann gegenüber dem Ist-Zustand sogar eine Verbesserung eintreten, wenn beim Einbau der direkte Datenabgriff am CAN-Bus aufwändige Eingriffe an unterschiedlichen Kabelsträngen des Fahrzeugs erspart.

Der im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte CAN-Bus-Adapter für spezielle Anforderungen der Fahrzeuganbindung soll neben der einwandfreien technischen Funktionalität auch eine deutliche Reduzierung des derzeitigen Einbauaufwands sicherstellen.

Inhaltsverzeichnis:

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Textprobe:

Kapitel 3.5.1, Arbitrierung: Bei CAN (Multimaster-System) sind alle Netzknoten (Steuergeräte) gleichberechtigt. Sie sind gleichermaßen für Buszugriff, Fehlerbehandlung und Ausfallüberwachung verantwortlich. Jeder Netzknoten ist in der Lage auf die gemeinsamen Datenleitungen ohne Zuhilfenahme eines weiteren Netzknoten zuzugreifen.

Beim Ausfall eines Netzknotens fällt dadurch nicht das Gesamtsystem aus. Bei einem Multimaster-System, man spricht von einem CSMA/CA-System, erfolgt der Buszugriff völlig unkontrolliert. Sobald der Bus frei ist, können mehrere Netzknoten auf den Bus zugreifen. Dies kann natürlich zu Kollisionen führen.

Das bedeutet, mehrere Teilnehmer beginnen gleichzeitig mit dem Senden einer Nachricht und es gäbe ein Chaos. Also muss für Ordnung gesorgt werden. Deshalb gibt es beim CAN-Bus eine klare Hierarchie, wer zuerst senden darf und wer warten muss. So wird bei der Programmierung der Netzknoten die Reihenfolge der Wichtigkeit (Priorität) der einzelnen Daten festgelegt. Eine Nachricht mit hoher Priorität (niedrigere Adresse) setzt sich gegen eine Nachricht mit niedriger Priorität (höhere Adresse) durch.

Ab diesem Moment sind alle anderen Netzknoten automatisch auf Empfang geschaltet. Die Auswahlphase, in der beim gleichzeitigen Zugriff mehrerer Teilnehmer entschieden wird, wer am Bus verbleiben darf, nennt man Arbitrierungsphase. Zum Beispiel wird eine Nachricht, die von einem sicherheitstechnischen Steuergerät kommt, wie z.B. dem ABS-Steuergerät, immer eine höhere Priorität haben, als eine Nachricht von einem Getriebe-Steuergerät. In der Arbitrierungsphase sendet jede Station und beobachtet „Bit für Bit“ den Buspegel. Ein dominantes Bit (logisch 0) einer Station setzt sich gegen ein rezessive Bits (logisch 1) einer anderen Station durch. Stationen, die ein rezessives Bit senden, aber ein dominantes Bit eines anderen Teilnehmers auf dem Bus erkennen, verlieren die Priorität bei der Buszuteilung. Sie werden für diese Botschaftsübertragung automatisch zu Empfängern.