شبکه CAN چیست و چه کاربردی دارد؟

شبکه CAN چیست و برای چه مواردی استفاده می شود؟ شبکه کنترلر (CAN) یک گذرگاه ارتباطی سریالی است که برای عملکرد قوی و انعطاف پذیر در محیط های سخت و به ویژه برای کاربردهای صنعتی و خودرویی طراحی شده است.

تاریخچه CAN چیست

در ابتدا توسط بوش اختراع شد و بعداً در استاندارد ISO11898-1 کدگذاری شد، CAN پیوند داده و لایه فیزیکی مدل اتصال سیستم های باز (OSI) را تعریف کرده و یک راه حل شبکه سطح پایین برای ارتباطات پرسرعت درون خودرو ارائه می دهد. به طور خاص، CAN  برای کاهش سیم کشی توسعه داده شد، بنابراین واحدهای کنترل الکترونیکی جداگانه (ECU) در داخل یک وسیله نقلیه می توانند فقط با یک جفت سیم ارتباط برقرار کنند. شکل 1 ECU ها را در اتومبیل متصل به باس CAN نشان می دهد.
Onboard Diagnostics (OBD)  سیستم تشخیصی و گزارش دهنده وسیله نقلیه شما است که به شما یا یک تکنسین اجازه می دهد تا از طریق کدهای تشخیصی تشخیص (DTC) مشکلات را عیب یابی کنید. هنگامی که چراغ “موتور چک” روشن می شود، یک تکنسین اغلب از یک دستگاه دستی برای خواندن کدهای موتور خارج از خودرو استفاده می کند. در پایین ترین سطح، این داده ها از طریق یک پروتکل سیگنالینگ منتقل می شوند، که در بیشتر موارد CAN است.

پروتکل DeviceNet

DeviceNet  یک پروتکل شبکه سطح بالا است که در برنامه های کاربردی صنعتی استفاده می شود. سیم کشی مورد نیاز بین سیستم کنترل و دستگاه های ورودی / خروجی را به میزان زیادی کاهش می دهد. به جای اتصال هر دستگاه به ورودی / خروجی جداگانه در ماژول های ورودی و خروجی PLC، دستگاه ها می توانند از طریق یک اتصال چهار سیمه به یکدیگر متصل شوند و به یک اسکنر شبکه در PLC متصل شوند. در پایین ترین سطح، می توانیم CAN را در پروتکل DeviceNet جادویی کنیم. شکل 2 یک PLC را نشان می دهد که شبکه ای از دستگاه های صنعتی را که از طریق DeviceNet ارتباط برقرار می کنند اسکن می کند.

مزایای CAN

کم هزینه، شبکه سبک

جهت اینکه بدانیم دلیل استفاده از از CAN چیست ، باید مزایای آن را بدانیم. CAN یک شبکه ارزان و بادوام فراهم می کند که به چندین دستگاه CAN در برقراری ارتباط با یکدیگر کمک می کند. یک مزیت در این مورد این است که واحدهای کنترل الکترونیکی (ECU) می توانند به جای ورودی های آنالوگ و دیجیتال به هر دستگاه در سیستم، از یک رابط CAN استفاده کنند. این باعث کاهش هزینه و وزن کلی در خودروها می شود.

ارتباطات پخش

هر یک از دستگاه های موجود در شبکه دارای تراشه کنترل کننده CAN هستند و بنابراین هوشمند هستند. همه دستگاه های موجود در شبکه همه پیام های ارسالی را مشاهده می کنند. هر دستگاهی می تواند تصمیم بگیرد که آیا پیامی مرتبط است یا باید فیلتر شود. این ساختار امکان تغییر در شبکه های CAN را با کمترین تأثیر فراهم می کند. گره های غیر انتقال دهنده اضافی را می توان بدون تغییر در شبکه اضافه کرد.

اولویت

هر پیام دارای اولویت است، بنابراین اگر دو گره سعی در ارسال پیام همزمان داشته باشند، پیام با اولویت بالاتر منتقل می شود و پیام با اولویت پایین به تعویق می افتد. این داوری تخریبی نیست و منجر به انتقال بدون وقفه پیام با بالاترین اولویت می شود. این همچنین به شبکه ها اجازه می دهد تا محدودیت های زمان قطعی را برآورده کنند.

قابلیت های خطا

مشخصات CAN شامل یک کد اضافی چرخشی (CRC) برای انجام بررسی خطا در محتوای هر فریم است. فریم های دارای خطا توسط همه گره ها نادیده گرفته می شوند و می توان یک قاب خطا را انتقال داد تا خطا را به شبکه نشان دهد. خطاهای جهانی و محلی توسط کنترل کننده متمایز می شوند و در صورت شناسایی تعداد زیادی خطا، گره های منفرد می توانند انتقال خطاها را متوقف کرده یا خود را کاملاً از شبکه جدا کنند.

انواع برنامه های CAN

حال که متوجه شدید CAN چیست ، در مورد برنامه های آن صحبت می کنیم. CAN برای اولین بار برای استفاده در خودرو ایجاد شد، بنابراین معمول ترین کاربرد آن شبکه الکترونیکی درون خودرو است. با این حال، همانطور که سایر صنایع در 20 سال گذشته به قابلیت اطمینان و مزایای CAN پی برده اند، آنها اتوبوس را برای کاربردهای بسیار متنوعی پذیرفته اند.

برنامه های راه آهن مانند اتومبیل های خیابانی، تراموا، زیر زمین، راه آهن سبک و قطارهای مسافت طولانی CAN را شامل می شود. می توانید CAN را در سطوح مختلف شبکه های متعدد درون این وسایل نقلیه پیدا کنید – به عنوان مثال، در اتصال واحدهای درب یا کنترل کننده های ترمز، واحدهای شمارش مسافر و موارد دیگر. CAN همچنین در هواپیماهای دارای سنسور حالت پرواز، سیستم های ناوبری و رایانه های شخصی تحقیقاتی در کابین خلبان کاربرد دارد. علاوه بر این، شما می توانید اتوبوس های CAN را در بسیاری از برنامه های هوافضا پیدا کنید، از تجزیه و تحلیل داده ها در پرواز گرفته تا سیستم های کنترل موتور هواپیما مانند سیستم های سوخت، پمپ ها و محرک های خطی.

CAN و تجهیزات پزشکی

تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی از CAN به عنوان شبکه ای جاسازی شده در دستگاه های پزشکی استفاده می کنند. در حقیقت، برخی بیمارستان ها از CAN برای مدیریت اتاق های عمل کامل استفاده می کنند. بیمارستان ها اجزای اتاق عمل مانند چراغ ها، میزها، دوربین ها، دستگاه های اشعه ایکس و تخت های بیمار را با سیستم های مبتنی بر CAN کنترل می کنند.

آسانسورها و پله برقی ها از شبکه های CAN تعبیه شده استفاده می کنند و بیمارستان ها از پروتکل CANopen برای اتصال دستگاه های بالابر، مانند پانل ها، کنترل کننده ها، درها و موانع نوری، به یکدیگر و کنترل آنها استفاده می کنند. CANopen همچنین در کاربردهای غیرصنعتی مانند تجهیزات آزمایشگاهی، دوربین های ورزشی، تلسکوپ، درب های اتوماتیک و حتی دستگاه های قهوه استفاده می شود.

منبع