Por que existem vários ônibus CAN nos veículos?

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Existem várias perguntas no barramento CAN, mas nenhuma (até onde sei) explica por que existem vários barramentos CAN em um veículo. Pelo que entendi, muitos nós diferentes podem ser conectados a um único barramento CAN, por isso não sei por que você precisaria de mais de um. Meus únicos pensamentos são:

R. existe um limite bastante pequeno para quantos nós podem ser conectados a um único barramento CAN. Mas se for esse o caso, eu imagino que deve haver alguma conexão entre CAN, para que a arbitragem e a verificação de erros possam ocorrer (CAN SPEC 2.0).

- ou -

B. Os nós são priorizados como sistemas primário, secundário e terciário e cada nível possui seu próprio barramento CAN e esses níveis contêm apenas dispositivos que são independentes entre si em termos de funcionalidade. IE freios, controle do motor, luzes exteriores, travas estão no barramento principal. Rádio, CA, controle de assento, estão no barramento secundário, etc.

Se alguém pudesse explicar / esclarecer, eu realmente aprecio isso. Desde já, obrigado.

Moeman69
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Eu admito que não sei muito sobre isso, mas pensei que havia apenas um barramento, uma vez que há apenas uma conexão - a porta OBDII. Como os ônibus separados são abordados? O que os separa?
JPhi1618
@ JPhi1618 Honestamente, eu mesmo não sei muito, é por isso que estou perguntando por aí. Eu estava discutindo com a segurança de um veículo par através do ônibus CAN depois que ele voltou de um evento de Hackathon, onde foi criado, e encontramos várias pessoas mencionando que a maioria dos veículos tinha vários ônibus CAN. Concordo que a única conexão que conheço é a porta OBDII. Existem várias postagens aqui onde as pessoas mencionaram que são múltiplas. ( mechanics.stackexchange.com/questions/8559/obd2-and-can-bus - o am6sigma menciona isso na resposta).
21816 Moeman69
Foi encontrada esta discussão que diz: Para solicitar dados, é necessário fazer um handshake com o Gateway CAN, negociar configurações de conexão, solicitar um conjunto de dados de um dispositivo CAN específico e ler os dados retornados. Com os pedidos certos, você pode acessar dados de qualquer um dos 3 ônibus do uma ligação - para que o seu CBT pode solicitar RPM a partir do controlador do motor, odómetro do Cluster Instrumento, Janela Posição da porta dianteira direita controlador etc. Portanto, parece que um "gateway" é a chave.
21416 JPH1618
@ JPhi1618 Ahh obrigado. Eu nunca vi essa página. Também parece que meu pensamento B estava correto, pois os instrumentos estão conectados em grupos a diferentes barramentos. No entanto, o gateway CAN parece ser exclusivo dos veículos VW e não necessariamente um padrão. Só posso imaginar que outros veículos tenham um dispositivo e configuração semelhantes, mas isso é pura especulação. Eu gostaria de poder gerenciar as pessoas, já que existem pessoas como eu que mencionei que parecem ter conhecimento em primeira mão de vários ônibus.
Moeman69

Respostas:

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Os barramentos CAN são principalmente separados para

  • gerenciar congestionamento
  • reduzir as preocupações regulatórias sobre sistemas críticos de segurança
  • exercer mais controle sobre quem pode acessar os vários ônibus

Os veículos simples terão dois barramentos CAN, um para o motor e os sistemas de segurança e outro para os controles da carroceria (iluminação, experiência do usuário, etc.).

Os veículos complexos terão um ônibus separado para sistemas que afetam o movimento do veículo, por exemplo, controle de cruzeiro assistido por radar, sistemas de estacionamento, orientação de faixa, etc., além de sistemas adicionais para os recursos do usuário, além dos controles simples da carroceria, como nos sistemas de entretenimento de veículos.

Embora os ônibus possam ser compartilhados, existem alguns motivos para não fazer isso:

Congestionamento

Mesmo os barramentos CAN de alta velocidade não têm largura de banda ilimitada e, de fato, comparados aos sistemas de comunicações modernos, eles são muito lentos. No entanto, ainda há muitos dados que eles devem transportar, e a maioria é de tempo crítico, portanto, manter uma baixa utilização permite que as mensagens sejam entregues mais rapidamente (menos colisões), o que significa que as mensagens em tempo real chegam a tempo, em vez de atrasadas .

Teste

Sistemas críticos de segurança geralmente são separados de outros sistemas, para que os testes sejam reduzidos. Todos os dispositivos conectados ao barramento crítico de segurança devem ter um padrão de operação mais alto e, portanto, testar para garantir que não causem problemas em um barramento crítico de segurança. Com um barramento de carroceria separado, você pode ter padrões um pouco mais baixos, pois uma interrupção não causará problemas de segurança; portanto, os testes são reduzidos.

Em vez de combinar tudo em um barramento e garantir que tudo esteja de acordo com os padrões mais altos, os barramentos separados permitem que os projetistas segmentem o barramento e reduzam os custos.

As regulamentações do setor são difíceis, principalmente devido a problemas de aceleração e outros problemas de movimentação por fio que o setor enfrentou no passado. Ao manter os sistemas críticos separados dos sistemas não críticos, descobrir o que deu errado após o fato e resolvê-lo se torna muito mais fácil e menos provável, pois há menos dispositivos que podem interferir na operação correta do sistema de segurança.

Ao controle

Depois que os modders descobriram que podiam alterar o gerenciamento do motor e outros computadores por meio de uma única interface, os fabricantes de veículos trabalharam para separar o conector de diagnóstico e seu barramento do restante dos ônibus, e usar um gateway para passar apenas as mensagens que eles permitirem acesso de usuário e garagem a. Eles geralmente possuem recursos adicionais que permitem o acesso de seu próprio técnico e muitos até adicionam outro barramento ao conector de diagnóstico, mas sem publicar detalhes da mensagem, para que eles possam ter acesso a velocidade mais alta e, ao mesmo tempo, manter a compatibilidade com os regulamentos de emissões de diagnóstico.

A separação dos barramentos, no entanto, permite que eles exerçam um pouco mais de controle sobre quem tem acesso fácil aos computadores de bordo usando o conector de diagnóstico simples.

Complexidade Adicional

A complexidade introduzida por barramentos adicionais é tratada por um controlador de gateway. Em alguns veículos, esse é o controlador da carroceria e geralmente possui outras conexões de barramento, como o LIN. Isso passa mensagens entre os ônibus para que, quando um dispositivo de diagnóstico esteja conectado, por exemplo, o dispositivo possa acessar todas as informações de diagnóstico relevantes em todo o veículo.

Adam Davis
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Concordo com os seus pontos de vista, mas enfatizaria mais a "Segurança" do que o "Teste". Os controladores críticos de segurança são isolados dos outros pelo gateway que filtra e restringe a comunicação entre os barramentos para um subconjunto definido. O DVD player não deve poder controlar as quebras ou os airbags (depois que você o seqüestrar com um pendrive bem fabricado) ou comprometer acidentalmente o barramento CAN, lógica ou eletricamente. A estratégia é a mesma que para qualquer LAN com servidores de missão crítica que você não exporia à Internet. O teste só vai tão longe; isolamento é à prova de idiotas.
Peter - Restabelece Monica
@ PeterA.Schneider Não discordo de você, mas trabalhei no módulo da carroceria para veículos ford grandes do ano modelo 09 e, embora o resultado desejado possa ter sido aumentado ou verificável, as evidências foram testadas e, no caso, deste módulo, reduzindo o tempo de teste. A realidade é que testar um único módulo complexo por si só pode levar meses em todas as suas permutações internas e testar um único ano completo de ônibus. Isso pode ser paralelo a um grau com custo significativo, mas mesmo algumas semanas são inaceitáveis. A separação dos barramentos permite testes mais simples e rápidos.
Adam Davis
@ PeterA.Schneider Isso permite que os módulos e barramentos sejam mais completamente testados, o que aumenta a segurança, mas o objetivo principal era reduzir o tempo de desenvolvimento enquanto mantinha um certo padrão de segurança - não para aumentar a segurança. A maneira como os módulos são projetados e a passagem de mensagens é projetada, há poucas possibilidades de que um reprodutor de DVD re-flasheado no barramento do motor possa causar um problema. O hardware que conecta o barramento impede o ataque do DOS no nível do silício, e os microcontroladores que se conectam a esse hardware não são programáveis ​​via software.
Adam Davis
@ PeterA.Schneider Talvez isso possa ser semântica ou uma distinção sem diferença, mas se o fabricante exigisse um único barramento, os sistemas podem ser projetados com o mesmo nível de segurança existente em barramentos separados. O tempo de desenvolvimento é a única coisa que realmente sofreria. Felizmente, o custo adicional de ônibus separados é baixo, caso contrário, estaríamos projetando um ônibus único se o custo de ônibus separados fosse muito alto.
Adam Davis
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Ao falar especificamente sobre CAN, a resposta não é nenhuma das opções acima.

Em um sistema CAN, os nós não se comunicam diretamente, mas o sistema é baseado em mensagens. Toda mensagem tem uma prioridade com base em seu endereço e isso determina quem começa a falar. Quem tem a mensagem prioritária transmite a mensagem para todos e quem precisa, lê-a.

Existem alguns limites para a quantidade de nós, mas esse limite é elétrico e não é uma função do barramento real.

O motivo é que o CAN de alta velocidade é eletricamente muito complicado devido à sua velocidade. (Eu posso continuar falando sobre linhas de transmissão, integridade do sinal, stubs e terminação, mas isso está muito além do que esta resposta precisa) Isso dificulta o design e os módulos que o usam mais caro. Além disso, nem tudo precisa da velocidade do pescoço de ruptura da CAN de alta velocidade. O sistema de barramento CAN geralmente é dividido em três barramentos, baixa velocidade, velocidade média e alta velocidade.

  • O CAN de alta velocidade conecta todos os sistemas importantes. Motor, ABS, Air Bag, Transmissão, Corpo. O computador do corpo serve como gateway entre os outros barramentos.
  • O CAN de velocidade média é geralmente usado para funções de carro, como iluminação externa, travas elétricas, espelhos elétricos etc.
  • O CAN de baixa velocidade pega o restante dos sistemas não críticos. Estes podem incluir iluminação interior, entretenimento, etc.

Como mencionado anteriormente, o barramento CAN usa endereços de mensagem em vez de endereços de nó. Por exemplo, a velocidade do veículo seria uma mensagem. Esta mensagem é transmitida pela unidade ABS e tem uma prioridade bastante alta. O motor, o airbag, a transmissão e a carroceria estão todos interessados ​​na mensagem e a leem. Depois de receber a mensagem, a carroceria retransmite a mensagem pelos outros barramentos. Os ônibus de baixa velocidade geralmente não precisam de atualizações tão frequentes quanto os de alta velocidade, de modo que o Corpo os atualiza apenas ocasionalmente.

Se um módulo precisar de informações que normalmente não são transmitidas, ele poderá solicitar informações. O design do barramento é tal que, quando os dados são solicitados, o módulo que possui as informações sabe apenas que as informações são necessárias e não quem precisa das informações.

O gateway não precisa ser o Corpo, pode ser o Cluster de Instrumentos ou outro computador.

vini_i
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Obrigado pela resposta sólida. Estou bastante familiarizado com as mensagens CAN e a arbitragem de mensagens. Acho que a pergunta que realmente estou procurando é: as mensagens em um CAN (digamos o CAN não crítico de baixa velocidade) são vistas pelos nós conectados em outro CAN (como os sistemas críticos de alta velocidade CAN)? Eu imaginaria que o sistema poderia funcionar perfeitamente bem se todos os dispositivos estivessem conectados a uma única CAN, pois o sistema de arbitragem trataria inerentemente a prioridade da mensagem. Ou mesmo se os diferentes CANs estiverem conectados. É apenas uma questão de necessidade e despesa que eles estejam separados?
21416 Mohaman69
@ Moeman69 Sim. Pode haver mais de cem nós diferentes em um carro. Equipar todos eles com CAN de alta velocidade seria um custo proibitivo. Também congestionaria o barramento e daria muito mais pontos de falha no sistema crítico.
vini_i 16/02
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Uma das razões é bem resumida neste desenho animado de 2003:

insira a descrição da imagem aqui

("Novo dispositivo encontrado: Airbus A310. Iniciar configuração automática? [Iniciar] [Cancelar]")

Ataques semelhantes foram de fato relatados recentemente. Ter os componentes críticos de segurança em um barramento separado, acessível apenas através de um gateway bem configurado, reduz bastante a probabilidade de problemas inadvertidos, como o descrito acima, e dificulta os hackers.

Peter - Restabelecer Monica
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