Co je sběrnice CAN (Controller Area Network)?

gps navigation autonomous driverless transportation

Obsah

⁠Jak fungují systémy CANbus?

⁠Co je rámec CAN?

⁠Historie a vývoj sběrnice CAN

⁠Budoucnost a vývoj sběrnice CAN

⁠Typické použití dat CAN

⁠Webfleet a sběrnice CANbus

⁠Jaký je rozdíl mezi technologií CAN a dalšími síťovými protokoly vozidel, například LIN, MOST nebo FlexRay?

⁠Používá se sběrnice CAN jen v automobilech, nebo i v jiných odvětvích?

⁠Jaké jsou nejnovější standardy a co čeká technologii CAN v budoucnosti (např. CAN FD)?

⁠Jak mohu systémy CAN ochránit před neoprávněným přístupem a hackerskými útoky?

⁠Jaké nástroje nebo vybavení potřebuji ke čtení a interpretaci údajů ze sběrnic CAN ve vozovém parku?

CAN (Controller Area Network) je standard sběrnice vozidel, který umožňuje komunikaci mezi několika elektronickými řídicími jednotkami (ECU) vozidel bez centrálního počítače. Jednotky ECU jsou elektronické součásti vozidel, které monitorují, spravují a sdílejí data z různých systémů, jako jsou motor, brzdy, airbagy a převodovka.

Kde je sběrnice CAN standardem: Všechna moderní vozidla, což zahrnuje osobní vozy, nákladní vozy, autobusy, lodě, baterie elektromobilů (EV), stavební vybavení, zemědělské vybavení a průmyslové automatizační systémy.

Jak fungují systémy CANbus?

Systémy CANbus fungují jako nervová soustava v lidském těle. Jednotky ECU slouží jako části těla a v rámci vozidla jsou propojené. Různé jednotky ECU mohou mít informace, které je nutné sdílet s dalšími částmi sítě. To umožňuje každé jednotce ECU, například motoru, protiblokovacímu brzdovému systému / ABS, airbagům, tempomatu, elektronickému vstřikování paliva, automatické převodovce a systémům akumulátorů, vzájemnou komunikaci bez centrálního počítače.

V zásadě tyto systémy připravují a odesílají informace, například data ze senzorů, pomocí sítě CANbus. Data pak obdrží všechny jednotky ECU, které se potom rozhodnou, jestli je přijmout nebo ignorovat.

Co je rámec CAN?

Komunikace mezi jednotkami ECU v síti CAN probíhá prostřednictvím rámců CAN. Existují čtyři typy rámců CAN:

datový rámec – jediný rámec určený k vlastnímu přenosu dat
chybový rámec – obsahuje uzly detekující chyby
rámec přetížení – vstupuje v případě prodlevy mezi daty a vzdáleným rámcem
vzdálený rámec – rámec, který vyžaduje informace od specifického identifikátoru

Historie a vývoj sběrnice CAN

Protokol Controller Area Network byl původně vyvinut společností Bosch v roce 1983 a oficiálně uveden roku 1986 na kongresu SAE (Society of Automotive Engineers) v Detroitu. V sériově vyráběných vozech tuto technologii poprvé zavedla společnost Mercedes-Benz roku 1991. Od té doby se sběrnice CAN stala základem komunikace s vozidlem, přičemž tento standard se průběžně zdokonaluje prostřednictvím specifikací normy ISO 11898. Zavedení protokolu CAN FD (s flexibilní přenosovou rychlostí) v roce 2012 znamenalo významný krok vpřed, protože umožnilo rychlejší přenos dat a větší kapacitu přenosu. Zároveň byla zachována zpětná kompatibilita s klasickou sběrnicí CAN.

Budoucnost a vývoj sběrnice CAN

Při pohledu do budoucna by měla technologie CAN hrát ještě zásadnější roli, protože vozidla jsou stále více propojená a autonomní. Protokol bude v rámci dalšího vývoje plně integrován s ethernetovými architekturami, což umožní sofistikovanější komunikaci vozidlo–vše (V2X). Jelikož elektrická vozidla a systémy autonomního řízení vyžadují rychlejší přenos a složitější výměnu dat, vznikají vylepšené verze sběrnice CAN, které budou vyhovovat novějším protokolům a zároveň si zachovají spolehlivost a hospodárnost, díky kterým se stala oborovým standardem. Vedle použití v automobilovém průmyslu se sběrnice CAN šíří do průmyslové automatizace, zdravotnického vybavení, a dokonce i letectví, což vypovídá o její všestrannosti a stálé relevanci ve stále více propojeném světě.

Typické použití dat CAN

Datové rámce CAN lze využít různě. Například pro správce vozového parku je protokolování údajů o vozidle nezbytné k informovanému rozhodování nutnému ke snížení nákladů na pohonné hmoty a zlepšení výkonu řidičů. Stavební firmy, které využívají telematiku těžkého vozového parku, mohou na základě analýzy dat z tahačů nebo nákladních vozů zlepšit bezpečnost a snížit náklady. V případě profesionálních služeb s mnoha dodávkami za den je možné předvídat poruchy a vyhnout se jim díky nahrávání dat CAN do cloudu. To je jen několik příkladů protokolování dat CAN.

Webfleet a sběrnice CANbus

Používání sběrnice CAN ve správě vozového parku

Ve společnosti Webfleet – firmě zaměřené na správu vozových parků – víme, jaký přínos mohou mít data při optimalizaci provozu a nákladů vozového parku. Proto nabízíme řešení vybavená připojením ke sběrnici CAN, se kterou povýšíte správu vozového parku za pomoci telematiky a telemetrie na vyšší úroveň.

Zajímá vás, jak zůstat ve spojení s firmou díky cenným informacím, které vám pomohou zvýšit produktivitu a efektivitu? Kontaktujte ještě dnes jednoho z našich odborníků nebo se podívejte na software Webfleet pro správu vozového parku.

Nízké náklady a jednoduchost

Protože jednotky ECU mohou komunikovat v rámci jednoho systému CAN bez složité speciální kabeláže, snižuje se hmotnost, chybovost a náklady.

Centralizace

Umožňuje centrální diagnostiku, konfiguraci a protokolování dat na jednom vstupním místě ze sítě CAN.

Robustní

Nehrozí snadné narušení elektrickými výkyvy nebo elektromagnetickým rušením. Standard CANbus je ideální pro aplikace, kde je bezpečnost zásadní (např. u řidičů v dopravě).

Výkonnost

Data mají prioritu bez narušení ostatních rámců.

Jaký je rozdíl mezi technologií CAN a dalšími síťovými protokoly vozidel, například LIN, MOST nebo FlexRay?

Sběrnice CAN je určená k robustní komunikaci v reálném čase mezi zásadními systémy vozidla a jde o nejčastěji používaný protokol v automobilovém odvětví. LIN (Local Interconnect Network) je jednodušší, levnější protokol používaný u nekritických systémů, jako je ovládání oken nebo nastavení sedadel. Protokol MOST (Media Oriented Systems Transport) je optimalizovaný na multimediální aplikace s vysokým objemem přenosu, například informačně-zábavní systémy. Technologie FlexRay nabízí vyšší přenosové rychlosti a deterministické časování, takže je vhodná na vyspělé bezpečnostní systémy a systémy elektronického řízení (drive-by-wire). Pro účely správy vozového parku zůstává CAN primárním protokolem, protože poskytuje základní údaje o vozidle potřebné pro telematiku, diagnostiku a sledování výkonu.

Používá se sběrnice CAN jen v automobilech, nebo i v jiných odvětvích?

Sběrnice CAN vznikla v automobilovém průmyslu, ovšem rozšířila se daleko nad rámec osobních vozů. V současnosti je sběrnice CAN standardem u užitkových vozidel, autobusů, stavebního vybavení, zemědělských strojů, námořních plavidel a průmyslových automatizačních systémů. Používá se také ve zdravotnických zařízeních, automatizaci ve stavebnictví, a dokonce i v letectví. Správcům vozových parků s různými typy vozidel – od lehkých užitkových vozidel přes těžké nákladní vozy po specializované stroje – nabízí sběrnice CAN univerzální standard pro přístup ke klíčovým údajům o provozu v celém vozovém parku.

Jaké jsou nejnovější standardy a co čeká technologii CAN v budoucnosti (např. CAN FD)?

Protokol CAN FD (flexibilní přenosová rychlost) zavedený v roce 2012 a standardizovaný podle normy ISO 11898-1:2015 představuje nejnovější vývoj technologie CAN. Nabízí přenosovou rychlost až 5 Mb/s (v porovnání s 1 Mb/s u klasické sběrnice CAN) a podporuje větší objemy přenosu (až 64 bajtů na rámec). Tyto vylepšené funkce jsou zvláště cenné pro moderní aplikace správy vozového parku, které vyžadují rychlejší záznam dat a podrobnější diagnostiku vozidel. Vývoj se do budoucnosti bude zaměřovat na integraci technologie CAN s ethernetovými architekturami kvůli podpoře komunikace vozidlo–vše (V2X) a autonomních systémů vozidla. Řešení společnosti Webfleet jsou navržená tak, aby využívala data CAN i CAN FD. Váš systém pro správu vozového parku tak zůstane připravený na budoucnost i s dalším vývojem technologie vozidel.

Jak mohu systémy CAN ochránit před neoprávněným přístupem a hackerskými útoky?

Zabezpečení systémů CAN vyžaduje komplexní přístup. První obrannou linií je fyzické zabezpečení – omezení přístupu k portům OBD-II vozidla a zajištění, aby mohl diagnostické vybavení připojit pouze autorizovaný personál. Nasazujte zabezpečená telematická zařízení se šifrovanými komunikačními kanály a ověřovacími protokoly. Pravidelné aktualizace firmwaru ve vozidlech i telematickém hardwaru pomáhají opravovat známé chyby zabezpečení. Ke správě vozového parku zvažte nástroje, které nabízejí zabezpečené cloudové připojení a kontrolu přístupu. Telematická řešení Webfleet obsahují bezpečnostní opatření na úrovni oborového standardu včetně šifrovaného přenosu dat a bezpečného ověření, která pomáhají chránit údaje na sběrnici CAN před neoprávněným přístupem a zároveň udržují bezproblémové připojení kvůli běžné činnosti v rámci správy vozového parku.

Jaké nástroje nebo vybavení potřebuji ke čtení a interpretaci údajů ze sběrnic CAN ve vozovém parku?

K přístupu k údajům ze sběrnice CAN a jejich interpretaci budete potřebovat zařízení na propojení se sběrnicí CAN (například adaptér OBD-II nebo vyhrazenou telematickou jednotku), příslušný software nebo cloudovou platformu k dekódování a vizualizaci dat a znalost konkrétní databáze CAN (soubory DBC) pro značky a modely vašich vozidel. V profesionální správě vozového parku eliminují integrovaná telematická řešení složitou manuální interpretaci dat CAN. Společnost Webfleet nabízí telematická zařízení s rychlým zapojením a integrovanou konektivitou pro sběrnici CAN, která automaticky zaznamenávají, dekódují a prezentují údaje o vozidle v intuitivním formátu na řídicím panelu. Nejsou tak nutné specializované technické znalosti a správci vozových parků se mohou soustředit na užitečné poznatky například o spotřebě paliva, stylu jízdy nebo prediktivní údržbě namísto interpretace surových dat CAN.