Mạng khu vực điều khiển (bus CAN) là gì và cách ghi/giải mã dữ liệu bus CAN.

CAN(Controller Area Network) 버스란 무엇이고 CAN 버스 데이터를 쓰고 디코드하는 방법은 무엇입니까?

CAN 버스란 무엇인가요?

CAN(Controller Area Network) 버스는 차량/기계에서 ECU(Electronic Control Unit)가 호스트 컴퓨터 없이도 서로 통신할 수 있도록 하는 통신 시스템입니다. 예를 들어, CAN 버스는 차량의 브레이크와 엔진 간의 빠르고 안정적인 정보 공유를 가능하게 합니다.

자동차를 인체라고 상상해보세요.

CAN 버스는 신경계 통신을 허용하다

ECU(CAN 노드라고도 함)는 CAN 버스를 통해 서로 연결된 신체 부위와 같습니다. 한 부위에서 감지된 정보는 다른 부위와 공유될 수 있습니다.

물리적으로 모든 ECU는 꼬인 쌍선(CAN High 및 CAN Low)으로 구성된 2선 버스에 연결됩니다. 각 선은 일반적으로 색상으로 구분됩니다. CAN High는 노란색(태양을 상징), CAN Low는 녹색(잔디를 상징)입니다.

PEAK 시스템 PCAN-USB CAN USB 어댑터

PCAN-USB 인터페이스를 통해 CAN 네트워크에 간편하게 연결할 수 있습니다. 콤팩트한 플라스틱 하우징으로 휴대형 애플리케이션에 적합합니다. 광분리형 버전은 PC와 CAN 측 사이에 최대 500V의 갈바닉 절연을 보장합니다. CAN 연결 애플리케이션 개발을 위한 PCAN-View 모니터링 소프트웨어와 PCAN-Basic 프로그래밍 인터페이스가 공급 범위에 포함되어 있으며, CAN FD를 지원합니다. 다양한 운영 체제용 장치 드라이버가 제공되므로 프로그램에서 연결된 CAN 버스에 쉽게 액세스할 수 있습니다.

ECU란 무엇인가요?

전자 제어 장치(ECU)는 엔진, 변속기, 브레이크, 조향 장치, 온도 등과 같은 특정 기능을 제어하는 구성 요소입니다. 최신 자동차에는 쉽게 70개 이상의 ECU – 각 ECU는 버스 상의 다른 ECU와 정보를 공유합니다.

CAN 버스에 연결된 모든 ECU는 정보(예: 센서 데이터)를 준비하고 전송할 수 있습니다. 전송된 데이터는 네트워크 상의 다른 모든 ECU에서 수신되며, 각 ECU는 데이터를 검토하여 수신 여부를 결정할 수 있습니다.

확대해서 보면 ECU는 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.

마이크로컨트롤러: MCU는 ECU의 두뇌 역할을 합니다. 수신되는 CAN 신호를 해석하고 어떤 신호를 전송할지 결정합니다. 예를 들어, 센서는 5Hz 주파수로 오일 온도 신호를 측정하고 전송하도록 프로그래밍할 수 있습니다.
CAN 컨트롤러: 컨트롤러는 일반적으로 MCU 내에 통합되어 모든 통신이 CAN 프로토콜(메시지 인코딩, 오류 감지, 중재 등)을 준수하도록 보장하여 MCU의 복잡성을 제거합니다.
CAN 트랜시버: CAN 트랜시버는 CAN 컨트롤러를 물리적인 CAN 배선에 연결하여 컨트롤러 데이터를 CAN 버스 시스템의 차동 신호로 변환하고, 그 반대로도 변환합니다. 또한 전기적 보호 기능도 제공합니다.

DB9 CAN 버스 커넥터

CAN 버스에 연결하는 방법은?

CAN 버스 애플리케이션에는 표준 커넥터가 없습니다. 나중에 설명하겠지만, 이는 차량/기계마다 다른 커넥터를 사용할 수 있음을 의미합니다.

그러나 가장 유력한 후보는 CAN DB9(D-sub9) 커넥터(CANopen CiA 303-1)로, CAN 버스 데이터 로거/인터페이스를 포함한 많은 애플리케이션의 사실상 표준이 되었습니다.

CAN 버스 변형

계속하기 전에 CAN에는 다양한 변형이 있다는 것을 알아야 합니다.

저속 CAN: 내결함성 CAN은 내결함성이 중요한 경우 저렴한 옵션이지만 점점 더 대체되고 있습니다. LIN 버스
고속 CAN: 클래식 CAN은 오늘날 자동차/기계에서 가장 흔한 변형이며(이 기사의 초점이기도 합니다)
CAN FD: 더 긴 탑재량과 더 빠른 속도를 제공하지만 채택은 여전히 제한적입니다. 자세한 내용은 다음을 참조하세요. CAN FD 소개
캔 XL: CAN과 자동차용 이더넷(100BASE-T1) 간의 격차를 메우기 위해 더 긴 페이로드와 더 빠른 속도를 제공합니다.

CAN 버스의 4가지 주요 이점

CAN 버스 표준은 다음과 같은 주요 이점 때문에 대부분의 차량과 여러 기계에 사용됩니다.

CAN 버스는 비용이 저렴하고 간단합니다.

간단하고 저렴함

ECU는 복잡한 직접 아날로그 신호 경로 대신 단일 CAN 시스템을 통해 통신하므로 오류, 무게, 배선 및 비용이 줄어듭니다.

CAN 버스는 완전히 중앙화된 시스템 네트워크입니다.

쉬운 접근

CAN 버스는 모든 네트워크 ECU와 통신할 수 있는 '단일 진입점'을 제공하여 중앙 진단, 데이터 로깅 및 구성 세부 정보를 허용합니다.

CAN은 EMI 간섭 저항성을 가지고 있습니다.

매우 강력하다

이 시스템은 전자파 간섭 및 전자파 간섭에 강합니다. 안전이 중요한 애플리케이션(예: 차량)에 이상적입니다.

CAN 버스는 자동 인터럽트를 위한 프레임 ID 우선 순위 시스템으로 효율적으로 작동합니다.

효과적인

CAN 프레임은 ID별로 우선순위가 지정되므로 우선순위가 가장 높은 데이터가 다른 프레임을 방해하지 않고 즉시 버스에 액세스할 수 있습니다.

CAN 버스의 간략한 역사

CAN 머니: 자동차 ECU는 복잡한 지점 간 배선 시스템에 의존합니다.
1986: 보쉬 솔루션으로서 CAN 프로토콜 개발
1991: 보쉬, CAN 2.0 발표 (CAN 2.0A: 11비트, 2.0B: 29비트)
1993: CAN은 국제표준(ISO 11898)으로 채택되었습니다.
2003: ISO 11898이 일련의 표준이 됨
2012: 보쉬 출시 캔 FD 1.0 (유연한 데이터 속도)
2015: 표준화된 CAN FD 프로토콜(ISO 11898-1)
2016: 최대 5Mbit/s의 데이터 속도를 위한 물리적 CAN 계층은 ISO 11898-2에 표준화되어 있습니다(실제로는 최대 8Mbit/s)
2018: CiA, CAN XL 개발 시작
2024: CAN XL은 표준화되어 있습니다(ISO 11898-1:2024, 11898-2:2024)