انواع پروتکل CAN و ولتاژهای آن

انواع پروتکل CAN کدام است؟ ولتاژ پروتکل CAN در شبکه چند ولت است؟ در این مقاله به یکی از مهم‌ترین بخش‌های مرتبط با مالتی پلکس پرداخته می‌شود. سطح این مقاله تخصصی است و برای استفاده بهتر از آن لازم است با انواع و اجزا و نحوه بررسی در شبکه آشنایی داشته باشید.

دوره آموزشی تعمیرات سیستم مالتی پلکس با مدرک معتبر از دانشگاه صنعتی شریف

چرا مقدار ولتاژ پروتکل CAN مهم است؟

همانطور که در مقاله‌های پیشین اشاره شد، پیام‌ها در شبکه به‌صورت دیجیتال یا همان صفر و یک خواهند بود. اما صفر و یک چگونه منتقل می‌شود؟ آیا می‌توان صفر و یک را به همین صورت به‌صورت کد روی سیم ارسال کرد، قطعاً پاسخ منفی است. برای انتقال این دو کد از تغییرات ولتاژ استفاده می‌شود؛ بنابراین یکی از مشخصات کلیدی در هر پروتکل که از روش سیمی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند مقدار ولتاژ تعیین‌شدن برای صفر و یک خواهد بود. باتوجه‌به اینکه پروتکل CAN از روش زوج سیم به هم تابیده برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند، بنابراین مقدار ولتاژ در این پروتکل از اهمیت فراوانی برخوردار است.

انواع پروتکل CAN

پروتکل‌های مختلفی زیر مجموعه پروتکل CAN وجود دارد، این پروتکل‌ها در شکل 1 دسته بندی شده اند.

شکل 1- انواع دسته بندی پروتکل CAN

همانطور که در شکل 1 مشاهده می‌شود پروتکل CAN به‌صورت کلی به‌صورت تک سیم و زوج سیم وجود دارد. نوع زوج سیم در خودروها بسیار متداول‌تر است.

CAN – Single Wire (ISO 11898-2)

یکی از انواع پروتکل CAN نوع کن تک سیم است، این استاندارد نسبت به سایر استانداردهای مرتبط با پروتکل CAN در خودرو ها، کمتر استفاده می‌شود. شکل 2 هندسه این شبکه را نشان می‌دهد.

1- نود (کنترل یونیت) 2- مقاومت
شکل 2- توپولوژی شبکه با پروتکل CAN تک سیم

بر اساس شکل 2 مقاومت کنترل مدار در این استاندارد به‌صورت موازی با خط شبکه در نظر گرفته می‌شود. سرعت این استاندارد از نظر دسته بندی SAE در کلاس B قرار دارد. (محدوده سرعت بین 10 الی 128 کیلو بیت بر ثانیه) سرعت واقعی آن حدود 33kb/s است. از مزایای آن می‌توان کاهش وزن دسته سیم به دلیل استفاده از یک سیم را نام برد. البته از طرف دیگر عدم وجود زوج سیم باعث بروز مشکل در فرایند پارازیت گیری می‌شود.
شکل 3 منحنی ولتاژ در حالت صفر و یک باینری را نشان می‌دهد.

شکل 3- منحنی ولتاژ CAN از نوع تک سیم

بر اساس شکل 3 هنگامی که ولتاژ 4 ولت است معادل کد باینری صفر (Dominat) و هنگامی ولتاژ صفر ولت است معادل کد باینری 1 (Recessive) خواهد بود.

CAN-B – ISO 11893-3

یکی دیگر از انواع پروتکل CAN ، CAN-B است، این استاندارد با نام CAN استاندارد نیز شناخته می‌شود. نام‌های دیگری که برای این پروتکل استفاده می‌شود Low Speed CAN یا LCAN یا L-CAN نیز است، علاوه‌برآن به CAN 18 بیتی نیز شناخته می‌شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. از نظر SAE این پروتکل هم مانند پرتکل CAN تک سیم در دسته و کلاس B از دید سرعت SAE قرار می‌گیرد این پروتکل از روش زوج سیم به هم تابیده استفاده می‌کند. شکل 4 هندسه شبکه این نوع را نشان می‌دهد.

1- نود (کنترل یونیت) 2- مقاومت
شکل 4- توپولوژی شبکه با پروتکل CAN زوج سیم از نوع LCAN

همانطور که در شکل 4 مشاهده می‌شود در این پروتکل از مقاومت دو سر ابتدایی و انتهایی سیم خبری نیست بلکه در خط سیم (CAN- H) و (CAN-L) به‌صورت موازی روی هر نود دارای یک مقاومت هستند. عدد این مقاومت باید حدود 100 اهم باشد.
شکل 5 منحنی ولتاژ در این نوع پروتکل را نشان می‌دهد.

شکل 5- منحنی ولتاژ CAN-B

همانطور که در شکل نیز قابل‌مشاهده است. یکی از سیم‌ها با نام CAN-H و سیم دیگر با نام CAN-L معرفی شده است. ولتاژ در CAN-H بین 5 الی 1 ولت در حال نوسان است (با کمی تولرانس خطا) . ولتاژ در CAN-L بین صفر و 4 ولت نوسان می‌کند. کد باینری یک و صفر حاصل تفاضل دو عدد خواهد بود.

0-5= -5 V
3.6-1.4= 2.2 V

به‌عبارت‌دیگر قدرمطلق ولتاژ (-5) یعنی همان عدد 5 ولت نشانه کد باینری یک و عدد 2.2 ولت نشانه کد باینری صفر خواهد بود. شکل 6 نمونه ای از این پیام را نشان می‌دهد.

شکل 6- نمونه پیام در CAN-B

CAN-C – ISO 11893-2

یکی دیگر از انواع پروتکل CAN ، CAN Extended یا CAN توسعه‌یافته است. این پروتکل با نام‌های CAN-C یا CAN High Speed یا H-CAN (HCAN) یا CAN از نوع 29 بیتی نیز شناخته می‌شود. همانطور که از نام آن بر میاید این پروتکل در کلاس C بر اساس دسته بندی SAE قرار گرفته است. شکل 7 هندسه این پروتکل رانشان می‌دهد.

1- نود (کنترل یونیت) 2- مقاومت دو سر آزاد مدار
شکل 7- توپولوژی شبکه با پروتکل CAN زوج سیم از نوع LCAN

همانطور که در این شکل مشاهده می‌شود در این مدل هندسه فقط دو مقاومت در ابتدا و انتهای سیم‌کشی شبکه قرار داده شده است. البته این مقاومت‌های انتهایی می‌تواند در دسته سیم قرار بگیرد و یا در نود ابتدایی یا انتهایی. عدد این مقاومت معادل 120 اهم است.
شکل 8 منحنی ولتاژ در این پروتکل را نشان می‌دهد.

شکل 8- منحنی ولتاژ CAN-C

ولتاژ در CAN-H بین 3.5 الی 2.5 ولت در حال نوسان است (با کمی تولرانس خطا) . ولتاژ در CAN-L بین 1.5 و 2.5 ولت نوسان می‌کند. کد باینری یک و صفر حاصل تفاضل دو عدد خواهد بود.

2.5-2.5= 0 V
3.5-1.5=2 V

یعنی در حالت تفاضل: ولتاژ صفر معادل کد باینری 1 و ولتاژ 2 برابر کد باینری صفر خواهد بود. شکل 9 نمونه ای از این یام را نشان می‌دهد.

شکل 9- نمونه پیام در پروتکل CAN-C

از نسخه CAN-C به‌عنوان پروتکل ارتباط با دستگاه دیاگ نیز در بیشتر خودرو های امروزی استفاده شده است.

FD CAN

آخرین نسل در انواع پروتکل CAN، نوع FD CAN است. این ورژن یا استاندارد از سال 2011 معرفی و از سال 2012 در خودرو ها استفاده شد. این نسخه از نظر نوع توپولوژی و ولتاژ تفاوتی با نوع CAN-C ندارد. تفاوت مهم این نسخه سرعت بالاتر آن است که آن را در کلاس C+ قرار می‌دهد. حداکثر سرعت در FD CAN به 5 مگابیت بر ثانیه می‌رسد که در نسخه CAN-C این عدد حداکثر تا یک مگابیت بر ثانیه بود.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی