CAN-шина

CAN – стандарт обмена информации промышленной автоматики, призванный объединить в единое сообщество все многообразие электронного оборудования.

Протокол разработан на основе стандартов ISO передачи данных.

В середине 80-х годов прошлого столетия компании Intel и Robert Bosch GmbH разработали цифровое устройство для обмена данных, которое стало стандартом автомобильной

электроники.

Подобно тому, как собираются в единую сеть несколько компьютеров, CAN собирает в цепь все электронные блоки автомобиля. Это делает управление более надежным, быстрым и эффективным. Кроме того, через кабель CAN происходит обмен данными между ЭБУ и сторонними электроприборами, что делает диагностику автомобиля максимально точной и быстрой.

• 1 Особенности устройства CAN-шины
• 2 Передача данных по Кан-шине
• 3 Обзор возможностей протокола CAN
• 4 Скорость передачи данных CAN-шины
• 5 Протоколы высокого уровня
• 6 Достоинства и недостатки протокола CAN

Особенности устройства CAN-шины

Передаются данные, со скоростью 1Мбит/сек, по радиоканалам или на оптоволоконном уровне. Биты данных одномоментно превращаются в кадры (подобие ограниченных порций). Есть сложная схема разделения кадров на доминантные и рецессивные и приоритетов формирования очереди передачи, с применением арбитража. Однако в эти области высоких технологий, простому автолюбителю заглядывать нет никакой нужды.

На физическом уровне CAN-сеть – это непрерывная «шина» дифференциальной пары, в роли проводника информации, прописанной стандартом ISO. Доступ к ней осуществляется посредством драйвера CAN-шины.

Во всех системах современного автомобиля применяется протокол CAN для взаимодействия электронного блока управления с контрольными блоками систем, исполнительными устройствами, датчиками, и в целом всей совокупности периферийного оборудования. Устройство столь умного прибора, на удивление, очень простое (можно сказать примитивное) – два провода и чип. Вот и все!

Первые поколения прибора были снабжены множеством выходов, по каждому их которых передавался лишь один сигнал. Сейчас, по каждому проводу проходят сотни импульсов.

В последних выпусках есть функции подключения к смартфонам.

Есть заложенная функция предвидения и устранения некоторых неполадок электрооборудования автомобиля. Даже электробрелки зажигания, подключаясь через CAN, получают необходимые данные от ЭБУ автомобиля.

CAN – шина, практически, абсолютно нечувствительна к радиопомехам, с высокой степени изолированными контактами.

Передача данных по Кан-шине

Сигналы с электронных приборов, параллельно соединенных в цепь Кан-шины, по двум сплетенным проводам (витой паре), поступает на полосы шины. При этом, на каждом проводе будет свое напряжение, отличное от напряжения во втором проводе.

Другие участники считывают эту информацию. Путем проставления фильтров и идентификаторов, зашифрованных в самом послании, определяется адресат сообщения.

Тот, получив наказ на какое-либо действие, спешит его выполнить.

В покое, напряжение в проводах витой пары одинаковое и составляет 2,5В. Это, так называемое, рецессивное положение. Во время начала сеанса, провода приводятся в возбуждение участником, посылающим сообщение. Напряжение на одном из проводов (CAN High) начинает возрастать, достигая 3,5В. На другом (CAN low) – убывать, до достижения отметки 1В.

Каждое звено общей цепи подключается к CAN кабелю посредством трансивера, в котором разность двух напряжений преобразуется в одно, выходное (2В). Его и получают участники процесса. Таким образом, исключается влияние на обмен информации, непостоянство напряжения электрической сети автомобиля.

Обзор возможностей протокола CAN

1. Продукты — микросхема, инструменты разработки, модули, инструменты проектирования;
2. Распределение посланий — каждый участник будет иметь возможность выбирать к просмотру сообщения, касающиеся только его. Для этого предусмотрены фильтры;
3. Широковещательный характер – если участник не выбрал только свои сообщения, то он имеет возможность просмотра всего потока информации;
4. Контентная адресация – нет явного адресата. Выбираются адреса контента по идентификатору в самом сообщении;
5. Виды сообщений – кадр данных, удаленный, ошибки, перезагрузки;
6. СтандартныйCANи его расширенная версия – отличаются длиной установленного идентификатора. Если в станд. варианте он равен 11битам, то в его «толстом» собрате – 29 бит;
7. Конфликтное разрешение и определение приоритета – чтобы избежать одновременной передачи данных несколькими участниками, выработан арбитражный механизм. Все пакеты поделены на доминантный и рецессивный. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что всегда приоритет на стороне доминантного сообщения.
8. Физические уровни:

— сигнальная сбалансированная двухпроводная схема high–speed CAN представляет вторую часть стандарта ISO 11898;

— третья часть ISO 11898 составляет следующий уровень вышеназванной схемы;

— однопроводной уровень, описываемый стандартом SAE J2411. Шины этого уровня установлены, например, на автомобилях линейки Дженерал Моторс.

1. Прерывание конца – CAN-шина должна содержать на конце резисторное сопротивление (120ОМ), для гашения отражения сигнала, создания уровня постоянного тока.
2. Кабель – сопротивление должно укладываться в интервал 108 – 132ОМ.
3. Разъем – нет стандартов для разъемов CAN. Каждый протокол описывает свои предпочтения. Однако есть фактический стандарт для автопромышленности.
4. Ошибка – контролер найдет ее и отметит флажком, разрушая передачу. Эти флажки станут знаком для всех участников цепи на ее сброс.
5. Сбои в передачи – при различных сбоях дается возможность дальнейшего функционирования. Сбои могут быть разного характера: прерывание, короткое замыкание в разных частях, разъединение с оконечным сопротивлением.

Скорость передачи данных CAN-шины

Все составляющие сети CAN должны иметь единую скорость передачи информации. Однако данный стандарт не задает одного определенного параметра, ограничиваясь лишь максимальным пределом – 1Мбит/с. Изменения объема передаваемого кадра должно успеть распространиться по всей длине сети, что ставит в обратную зависимость скорости от протяженности – чем длиннее провод, тем ниже скорость. Для передачи 1Мбита за 1секунду нужная длина должна составлять не менее 40 метров. Добавьте к этому объективные факторы, снижающие скорость – защита от помех и разветвленная сеть, где происходят множественные отражения сигнала.

В угоду ускорения процесса, разработчики уменьшают протяженность проводов, одновременно увеличивая число цепей, с возможностью подключения большего количества приборов. Например, общая длина шины, составляющая 10 метров, способна пропускать через себя кадры, со скоростью 2 Мбит/c, с 64 подключенными приборами. Если автомобиль снабжен большим числом электрооборудования, то добавляется одна, две, и т. д. цепи.

Протоколы высокого уровня

CAN всего лишь решает проблему доставки информации из одного пункта в другой, малыми пакетами (всего 8 байт). Многие аспекты обмена данных, остаются вне его компетенции. Ввиду большого спроса на рынке, незамедлительно, появились разработки усовершенствованных протоколов – так называемые, протоколы высокого уровня. Они взялись оказывать более расширенный пакет услуг. Ими пользуются, когда нужно:

• Задать стандарты запуска, в т.ч. скорости обмена;
• Распределение, предварительно распознанных, адресов взаимодействующих элементов и видов сообщений;
• Точная разметка послания;
• Порядок разбора ошибок.

Достоинства и недостатки протокола CAN

Протокол CAN вошел в состав стандартного протокола OBD-II.

К несомненным преимуществам CAN относятся:

1. Передача информации в реальном времени;
2. Простота и дешевизна использования;
3. Помехоустойчивость;
4. Обеспечение доступа, путем арбитража, без снижения пропускных характеристик сети;
5. Контроль всех ошибок обмена данных;
6. Большой интервал рабочих скоростей;
7. Широкое его применение, большое разнообразие ассортимента от разных поставщиков.

К недостаткам относятся:

1. Маленький объем одного пакета данных, который составляет не более 8 байт;
2. Служебные данные занимают больше объема, чем передаваемые, что значительно влияет на скорость (разработчикам есть куда расширяться);
3. Нет общего стандарта на протоколы повышенного уровня. В CAN можно прописать любой протокол, если его исполнение помещается в рамках пропускной способности CAN.

Применяется этот протокол не только в автомобильной промышленности. В некоторых отраслях промышленности, дорожного строительства, при строительстве высокотехнологичных объектов (так называемые, умные дома), в велосипедном производстве.

Защита CAN-шины автомобиля от угона – преимущества и недостатки

Практически в любом современном автомобиле электронные блоки «общаются» между собой посредством цифровой шины CAN. К этому модулю может быть подключен двигатель, руль, тормоза и другие электронные компоненты. Злоумышленник может прописать ключ, подключить «заводилку» (устройство для запуска двигателя без ключа), обойти КАН-блокировку – спокойно завести машину и уехать. Защита CAN-шины автомобиля от угона – одно из действий, направленное на сохранение своего имущества. Блокировка модуля не влияет на работу транспортного средства, «невидима» (угонщик не в состоянии определить причину блокировки визуально), снимается только с помощью пин-кода или брелока.

Практически в любом современном автомобиле электронные блоки «общаются» между собой посредством цифровой шины CAN. К этому модулю может быть подключен двигатель, руль, тормоза и другие электронные компоненты. Злоумышленник может прописать ключ, подключить «заводилку» (устройство для запуска двигателя без ключа), обойти КАН-блокировку – спокойно завести машину и уехать. Защита CAN-шины автомобиля от угона – одно из действий, направленное на сохранение своего имущества. Блокировка модуля не влияет на работу транспортного средства, «невидима» (угонщик не в состоянии определить причину блокировки визуально), снимается только с помощью пин-кода или брелока.

Что такое КАН-модуль

Чтобы понять, что такое CAN-шина и как она обеспечивает защиту автомобиля от угона, стоит изучить принцип действия модуля, его настройки. Разберемся, почему злоумышленники не могут воспользоваться транспортным средством.

Принцип действия КАН-модуля

Шина – это интерфейсный блок, который взаимодействует с охранной системой авто и позволяет управлять транспортным средством с помощью заданных программ. Все узлы машины подчиняются установленным правилам, передающимся через прошивку.

Устройство системы CAN

При активации сигнализации на шину отправляется соответствующая команда. То, что происходит дальше, записано в программном обеспечении этого модуля. Заносится туда информация с помощью прошивки.

Настройка CAN-модуля

Принципы настройки модуля на машине зависят от установленной сигнализации. Для Starline требуется взаимодействовать с сервисной кнопкой, но перед этим активируется режим программирования. Информация о звуковых сигналах указана в инструкции к охранной системе.

Как настроить параметры модуля:

1. Нажмите на сервисную кнопку, чтобы запустить программирование.
2. Откройте нужный раздел, выбор будет подтвержден с помощью звукового сигнала.
3. Выберите параметр тем же способом.
4. Дождитесь звука, сообщающего о возможности изменения состояния выбранного раздела.
5. Если прозвучит один сигнал, значит параметр активирован, два – деактивирован.

Если автолюбитель решит изменить и другие параметры, то ему придется повторить пункт 2 и последующие.

Как взламывают автомобили через CAN-шину

Первый способ взлома автомобиля – присоединение «жучка» к проводке транспортного средства. Место не так важно, главное – добраться до него. Это может быть фара, задние огни, поворотники. Нужно это только для питания и передачи команд в общую сеть. После этого один или несколько узлов выполняют команду, заданную в новом элементе сети.

Взлом авто для угона

Другой вариант – внешние сети. Иногда используется даже смартфон, если та же мультимедийная система автомобиля не имеет выхода в интернет. Достаточно связи с магнитолой через Bluetooth. Единственный недостаток этого способа – отсутствие мобильного устройства в авто, когда в нем нет водителя.

Последний вариант из используемых – перепрошивка штатного блока сигнализации. Это самый трудоемкий способ, но вредоносный код точно передастся по шине до нужного узла, а тот выполнит команду угонщиков. Так прописывается открытие дверей, запуск двигателя, включение фар. Строки из ПО удаляются, когда злоумышленники завершают свое дело. Ни один эксперт не найдет их при проверке автомобиля, когда его будут продавать на вторичном рынке по поддельным документам.

Блокировка двигателя по CAN-шине

Защита CAN-шины автомобиля для страховки от угона – один из способов обезопасить свое имущество. Но некоторые водители ограничиваются блокировкой силового агрегата, рассчитывая на то, что угонщики не будут перепрошивать сигнализацию, а просто попробуют подключиться к ней и отправить нужный сигнал.

Как подключить сигнализацию по CAN-шине

Защита CAN-шины автомобиля от угона подразумевает ее подключение к сигнализации. Инструкция:

1. Установите сигнализацию и подключите ее ко всем узлам.
2. Найдите оранжевый кабель, он самый крупный, по нему обнаруживается CAN-шина.
3. Присоедините к ней адаптер системы защиты.
4. Установите девайс так, чтобы он был изолирован и зафиксирован.
5. Проведите настройку каналов связи с узлами для полноценной защиты автомобиля.

Если достаточных для этого знаний у автолюбителя нет, то лучше обратиться в специализированный сервис.

Преимущества сигнализации с CAN-шиной

Основные «плюсы» установки шины для сигнализации:

1. Справиться с установкой и программированием сможет любой автолюбитель, прочитавший инструкцию от производителя сигнализации.
2. Узлы обмениваются данными между собой так быстро, что злоумышленники не смогут завладеть автомобилем.
3. Внешние помехи не влияют на работоспособность системы.
4. Доступны многоуровневые системы мониторинга и контроля. Это убережет сигнализацию от появления ошибок при передаче данных.
5. Эффективная работа модуля обеспечивается его способностью распределять скорость по всем установленным каналам.
6. Большой выбор. Автолюбитель сможет выбрать любую охранную систему с шиной и установить ее на свой автомобиль. В продаже присутствуют элементы защиты авто даже для старых отечественных машин.

Схема расположения элементов CAN

«Плюсов» у такой сигнализации много, но главный – противодействие угонщикам.

Недостатки сигнализации с CAN шиной

При всех положительных сторонах таких охранных систем есть и отрицательные:

1. Ограничения на передачу данных. Количество узлов и приборов в современных автомобилях только увеличивается. И все это подключается к шине, что серьезно повышает нагрузку на этот элемент. Как итог такого воздействия – существенно изменяется время отклика.
2. Не все данные, передающиеся по шине, полезны. Некоторые из них имеют только одно значение, которое не увеличивает безопасность движимой собственности.
3. Нет стандартизации. Производители выпускают разную продукцию и от этого зависит сложность ее настройки.

«Минусов» существенно меньше, что объясняет высокую востребованность подобных систем.

Защита шины CAN

Защита CAN-шины автомобиля от угона подразумевает установку диодных сборок. Они предотвращают воздействие электростатических разрядов и выбросов напряжения. С ними исключено также перенапряжение при работе определенных процессов.

Одна из таких сборок – SM24 CANA. Ее главное предназначение – рассеивание повторяющихся электростатических разрядов, если их уровень выше, чем записан в международном стандарте.

Подобные сборки выпускаются разными производителями, но главное требование к ним – прохождение сертификации. Причина такой строгости в возможности подключения к элементам управления «коробкой», двигателем и системами безопасности.

Главные преимущества описываемой защиты:

• защита от электростатического разряда повышенного уровня – до 30 кВ;
• сниженное динамическое сопротивление – до 0,7 ОМ;
• минимизированный риск утраты данных;
• пониженный показатель утечки тока;
• возможность установки даже на старые отечественные автомобили.

Защита CAN-шины не обязательна, но она позволяет исключить стороннее воздействие на систему, а значит повышает сохранность движимого имущества. Поэтому ее установка все же рекомендуется.

https://elm327.club/diagnostika-avto/can-shina.html
https://avtoshark.com/article/repairs/electronics-repairs/zaschita-can-shiny-avtomobilya-ot-ugona/