معرفی شبکه CAN و پروتکل‌های مورداستفاده

در مقاله سیستم مالتی پلکس خودرو در مورد مفهوم مالتی پلکسینگ در خودرو و دلیل استفاده از آن در خودرو مطالبی ارائه شد. در این مقاله در مورد انواع شبکه‌های موجود در خودرو و کاربرد آنها نکاتی ارائه خواهد شد. فراموش نکنید عنوان یا کلمه مالتی پلکس فقط بخشی از مفهوم کلی شبکه را بیان می‌کند. البته شبکه‌های مورداستفاده در خودرو به دلیل استفاده از روش اتصال سری در انتقال پیام‌ها از مالتی پلکس کردن روی زمان (TDM- Time Division Multiplexing) استفاده می‌کنند. معروف‌ترین پروتکل مورداستفاده در خودروها، پروتکل CAN است که آن را در بازار به شبکه CAN نیز می‌شناسند. در ادامه با تشریح مفهوم پروتکل به‌صورت ساده به معرفی پروتکل‌های معروف در خودرو می‌پردازیم.

پروتکل چیست؟

به‌صورت بسیار ساده مجموعه قوانین نرم‌افزاری و سخت‌افزاری مورداستفاده در یک شبکه را پروتکل می‌نامند. امروزه ما از پروتکل‌های بسیار زیادی استفاده می‌کنیم که ممکن است حتی خود از آن‌ها آگاه نباشیم. شکل 1 برخی از پروتکل‌ها معروف را نشان می‌دهد.

شکل 1- برخی پروتکل‌های معروف

برخی از پروتکل‌های ذکر شده در خودرو نیز کاربرد دارد به‌عنوان‌مثال پروتکل GPS برای اتصال به سیستم ناوبری (Navigation) که برای مسیریابی در خودروها به‌صورت یک سیستم مستقل یا جزئی از یک سیستم بزرگ‌تر استفاده می‌شود. اما هیچ یک از پروتکل‌های ذکر شده به‌عنوان پروتکل اصلی در خودروها مورداستفاده قرار نمی‌گیرند.

پروتکل‌های شبکه‌ها در خودرو

همانطور که در بالا ذکر شد با اینکه پروتکل‌های عمومی در خودروها هم استفاده می‌شوند اما این پروتکل‌ها نقش اصلی در خودروها ندارند. شکل 2 انواع پروتکل‌های اصلی مورداستفاده در خودروها را نشان می‌دهد.

شکل 2- برخی پروتکل‌های متداول در خودروها

هرکدام از این پروتکل‌ها باتوجه‌به شرایط نرم‌افزاری و سخت‌افزاری‌شان کاربرد خاص خود را دارند.

شکل 3- استفاده ترکیبی از پروتکل‌ها در خودرو

در ایران گاهی پروتکل CAN (و گاهی حتی پروتکل VAN) به‌عنوان تنها پروتکل‌های موجود در خودروها توسط تعمیرکاران یا کاربران معرفی می‌شود البته پروتکل CAN (که به شبکه CAN نیز معروف است) نسبت به سایرین متداول‌تر است. در واقع کمتر خودرویی را می‌توان یافت که دارای شبکه مالتی پلکس باشد اما از پروتکل کن (CAN) در آن استفاده نشده باشد. در مورد پروتکل VAN هم به دلیل محبوبیت خودرو پژو 206 در ایران (به‌صورت کلی محصولات فرانسوی) در ایران شناخته شده است. اگرچه در بازار دنیا خودروهای زیادی از پروتکل VAN استفاده نمی‌کنند. اما بهر حال تعداد پروتکل‌های مورداستفاده در خودروها به این دو مدل محدود نمی‌شود.

روش دسته‌بندی پروتکل‌ها

همانطور که در تمامی مقاله‌های گذشته آمده است، سیستم‌ها را می‌توان به روش‌های مختلف دسته‌بندی کرد. برخی از روش‌های دسته‌بندی شبکه‌ها در شکل 4 آمده است.

شکل 4- روش دسته‌بندی پروتکل‌ها

تقریباً بیشتر موارد معرفی شده در خودروها نیز استفاده دارای مثال هستند که به‌تدریج به‌عنوان هر پرتکل در مورد آن صحبت خواهد شد.

پروتکل CAN (شبکه CAN – CAN Bus) (Controller Aria Network)

همانطور که اشاره شد معروف‌ترین پروتکل مورداستفاده در خودروها، این پروتکل است. طراحی این پروتکل در سال 1983 توسط شرکت Bosch معرفی شد. در سال 1991 میلادی اولین خودرویی که از این پروتکل استفاده کرد مرسدس‌بنز W-140 بود. هم‌زمان با این استفاده شرکت بوش نسخه CAN2.0 را به بازار معرفی کرد. خصوصیات عالی این پروتکل شرکت‌های خودروسازی را مجاب کرد که از این پروتکل در شبکه خودروهای خود استفاده کنند. تقریباً تمامی خودروهای امروزی حداقل یک خط شبکه با پروتکل can را دارا هستند. در برخی خودروها تعدد استفاده از پروتکل‌های can طوری است که اصطلاحاً به این خودروها فول کن (Full CAN) می‌گویند. در جدول شکل 5 دسته‌بندی‌های این پروتکل از دیدگاه ISO را نشان می‌دهد.

شکل 5- انواع دسته‌بندی‌های پروتکل CAN از دید ISO

باتوجه‌به اهمیت پروتکل CAN در شبکه در خودروها در یک مقاله مجزا به‌صورت کامل به معرفی این پروتکل و اجزا آن و نحوه عیب‌یابی در آن پرداخته می‌شود.

پروتکل C(Vehicle Aria Network) VAN

یک پروتکل آشنا برای ایرانیان است. وجود این پروتکل در خودرو پژو 206 فول ماکس (فرانسوی) یکی از دلایل آشنایی تعمیرکاران با این پروتکل است. VAN مخفف Vehicle Aria Network است. این پروتکل توسط شرکت PSA طراحی شده است معمولاً فقط در خودروهای فرانسوی مانند پژو، سیتروئن و رنو قابل‌مشاهده است. با اینکه از نظر سطح و لایه‌بندی اطلاعاتی این پروتکل از پروتکل CAN پیچیده‌تر است اما به دلیل همین پیچیدگی کمتر مورد استقبال خودروسازان دنیا قرار گرفته است. جدول شکل 6 مشخصات این پروتکل را نشان می‌دهد.

شکل 6- جدول مشخصات پروتکل VAN

پروتکل M(Media Oriented Systems Transport) MOST  

تقریباً می‌توان گفت پرسرعت‌ترین پروتکل مورداستفاده در خودروها پروتکل MOST است. عموماً سرعت این پروتکل از 20 مگابیت در ثانیه به بالا است. خودروهای ایرانی فعلاً این پروتکل مشاهده نمی‌شود. در خودروهای معروف دنیا نیز فقط برای ارتباط نودهای مرتبط با مالتی مدیا مانند DVD پلیر، یا صفحات نمایش استفاده می‌شود. جدول 7 مشخصات پروتکل MOST را معرفی می‌کند.

شکل 7- جدول مشخصات MOST

پروتکل Flaxray

یکی دیگر از پروتکل‌های پرسرعت که در خودروها استفاده می‌شود، پروتکل Flexray است. شاید به توان گفت پروتکل FlexRay با دید جایگزینی برای CAN BUS معرفی شد. این پروتکل توسط شرکت‌های بسیار معتبر مانند شرکت بوش، BMW ، BENZ ، کنسرسیوم فولکس، جنرال موتور حمایت و به بازار عرضه شد. البته با معرفی CAN FN در سال 2015 که سرعت پروتکل کن به نظر می‌رسد جایگزینی پروتکل CAN به‌سادگی امکان‌پذیر نخواهد بود. سرعت پروتکل FlexyRay بیش از Mbit/s 10 است. شکل 8 جدول مشخصات این پروتکل را نشان می‌دهد.

شکل 8 – جدول مشخصات پروتکل FexRay

پروتکل M(Local Area Network) LIN

یکی از معروف‌ترین پروتکل‌های سرعت پایین که کاربری زیادی در خودروها دارد پروتکل LIN است. باتوجه‌به سرعت این پروتکل عموماً کاربری برای سیستم‌های آسایشی مانند شیشه بالابر یا گرم‌کن عقب و غیره استفاده می‌شود. هزینه پایین استفاده این پروتکل باعث شده است در بیشتر خودروها استفاده شود. جدول شکل 9 مشخصات این پروتکل را نشان می‌دهد.

شکل 9- جدول مشخصات پروتکل LIN

آنچه در این مقاله ذکر شد فقط معرفی برخی از معروف‌ترین پروتکل‌های مورداستفاده در خودرو بود. در مقاله‌های دیگر در مورد این پروتکل‌ها نحوه کار، عیب‌یابی و رفع عیب آنها مطالب بیشتری ارائه خواهد شد. در کنار این مقالات در دوره‌های مجموعه ایمگ با کار عملی روی خودروهای مختلف، نحوه بررسی و عیب‌یابی شبکه و مالتی پلکس انجام می‌شود