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Praktikum Fahrzeugmechatronik | CAN / LIN / MOST Prof. Dr.-Ing. T. Nosper

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Praktikum Fahrzeugmechatronik

Teil 1 BUS Systeme im KFZ (CAN, LIN, MOST) Teil 2 CANalyzer

Kennenlernen der BUS Systeme im Kraftfahrzeug



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Inhalt Teil 1 BUS Systeme im KFZ (CAN, LIN, MOST) ...................................................... 3 1. Bussysteme im Kraftfahrzeug ...................................................................................... 3

1.1 Allgemeines ................................................................................................................................... 3 2. Gerätebeschreibung ................................................................................................... 4

2.1 Beschreibung der Trainingstafel ................................................................................................... 4 2.2 Beschreibung der Einzelkomponenten ......................................................................................... 5 2.3 Beschreibung der externen Geräte ............................................................................................... 7

3. Versuchsdurchführung ............................................................................................... 8 3.1 Allgemeine Hinweise ..................................................................................................................... 8

3.1.1 Der Anschluss des Cassy-Sensors (CAN- und LIN-Bus) ...................................................... 8 3.1.2 Der Anschluss des Oszilloskops (CAN- und LIN-Bus) .......................................................... 9

4. CAN-Bus ................................................................................................................. 10 4.1 Allgemeines über den CAN-Bus ................................................................................................. 10 4.2 Protokoll ...................................................................................................................................... 10

4.2.1 Identifier ............................................................................................................................... 10 4.2.2 Arbitrierungsvorgang ........................................................................................................... 11

4.3 Die wichtigsten Blöcke ................................................................................................................ 12 4.4 Stuffbits ....................................................................................................................................... 12 4.5 Typische Bitraten ........................................................................................................................ 12

5. Versuch mit dem Oszilloskop ..................................................................................... 13 5.1 Versuchsziel ................................................................................................................................ 13 5.2 Versuchsablauf ........................................................................................................................... 13 5.3 Auswertung zur Klassifikation ..................................................................................................... 13

6. Versuche ................................................................................................................. 14 6.1 Kurzschluss des Highspeed CAN ............................................................................................... 14 6.2 Kurzschluss des Lowspeed CAN ................................................................................................ 14

7. CASSYLab ............................................................................................................... 15 7.1 Versuchsziel ................................................................................................................................ 15 7.2 Versuchsablauf ........................................................................................................................... 15

8. LIN-Bus (Local Interconnect Network Bus) .................................................................. 18 8.1 Allgemeines über den LIN-Bus ................................................................................................... 18 8.2 Typische Anwendungsfälle in einem Kraftfahrzeug: ................................................................... 18

9. LIN Bus ................................................................................................................... 19 9.1 Versuchsziel ................................................................................................................................ 19 9.2 Versuchsablauf ........................................................................................................................... 19

10.2.3 Auftrennen des LIN Bus ..................................................................................................... 20 11. Most-Bus (Media Oriented Systems Transport) ........................................................... 22

11.1 Allgemeines über den Most-Bus ............................................................................................... 22 12. Most BUS, Multimediaanwendung ............................................................................. 23

12.1 Versuchsziel .............................................................................................................................. 23 12.2 Versuchsablauf ......................................................................................................................... 23

13. Ausfallsicherheit .................................................................................................... 24 13.1 Busfehler ................................................................................................................................... 24

14. Flex Ray-Bus .......................................................................................................... 25 14.1 Allgemeines über den Flex Ray-Bus ......................................................................................... 25

Arbeitsblatt 1 .............................................................................................................. 26 Teil 2 CANalyzer ..................................................................................................... 28 16. Allgemeine Anmerkungen ........................................................................................ 28

16.1 Allgemeine Anmerkungen zum Versuch ................................................................................... 28 16.2 Grundsätzliches zur Software CANalyzer ................................................................................. 29

17. Versuchsdurchführung ............................................................................................ 30 17.1 Versuch CANalyzer ................................................................................................................... 30 17.2 Eigene grafische Panels ...................................................... Fehler! Textmarke nicht definiert.



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Teil1BUSSystemeimKFZ(CAN,LIN,MOST)

1.BussystemeimKraftfahrzeug

1.1Allgemeines

Sämtliche im Kraftfahrzeug verwendeten Bussysteme haben die Eigenschaften eines Feldbussystems. Ein gemeinsamer Bus verbindet alle Feldgeräte (ECU) über mindestens eine Leitung digital mit einem zentralen Steuergerät. Es sind starke Ähnlichkeiten mit industriellen Bussystemen wie Profi-Bus oder Inter-Bus vorhanden. Auch im Kraftfahrzeug dient ein Bussystem zur Vereinfachung der bisher üblichen parallelen, analogen Verdrahtung.

Im Allgemeinen finden folgende Bussysteme Anwendung

Klasse Bitrate Typische Vertreter Anwendungsgebiet Diagnose <10kbit/s ISO9141-K-Linie Werkstatt,

Abgastester A <25kbit/s LIN, SAE-

J71587/1707Karosserieelektronik

B 25-125kbit/s CAN (Low-Speed)C 125-1000kbit/s CAN (High-Speed) Antriebsstrang,

Fahrwerk, Diagnose C+ >1Mbit/s FlexRay, TTP x-by-wire

Anwendungen Multimedia >10Mbit/s MOST Audio, Video Tabelle 1.1.1



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2.Gerätebeschreibung

2.1BeschreibungderTrainingstafel

Die Trainingstafel wurde speziell zu Schulungszwecken aufgebaut und zeigt die Grundfunktionen der im Fahrzeug vertretenen Bussysteme. Sie ist mit Originalkomponenten aus einem Audi A6 ausgerüstet und kann daher die Funktionsweise realitätsnah wiedergeben. Über die dafür vorgesehenen Buchsen können die Signale direkt abgegriffen und Fehler über Schalter simuliert werden. Zur Auswertung der Signale stehen ein Oszilloskop und die Software CASSYLab mit der zugehörigen Hardware zur Verfügung.

Bild 2.1.1 Übersicht Trainingstafel



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2.2BeschreibungderEinzelkomponenten

Bild 2.2.1 Bedienelemente

Lenkstockhebel Der Lenkstockhebel beinhaltet neben Blink- und Tempomatansteuerung auch den Drehwinkelsensor für ABS und ESP (beides über CAN). Außerdem sind analoge Leitungen für die Hupfunktion und die Airbagauslösung enthalten. Lichtschalter Auch die Lichtfunktionen werden über CAN übertragen. Bremslicht Der Bremslichtschalter ist aus Sicherheitsgründen ein „echter“ analoger Schalter.

Bild 2.2.2 Diagnoseinterface & OBD

Diagnose Interface Das Diagnose Interface übernimmt die Kommunikation für die im Fahrzeug vorhandenen Bussysteme (CAN, LIN, MOST) mit einem VAG-Tester. Über den OBD Stecker kann die Werkstatt sämtliche über die Bussysteme laufenden Informationen abfragen und gegebenenfalls auch eingreifen.

Bild 2.2.3 Steuergeräte

Steuergeräte für Bordnetz (CAN) Das Bordnetzsteuergerät übernimmt das Einlesen von Schalterstellungen und die entsprechende Ansteuerung der Ausgänge wie Fahrlicht, Standlicht, usw. Zugang- und Startberechtigung (CAN) Es übernimmt die Schlüsselerkennung, Wegfahrsperre, Komponentenschutz, usw. Komfortfunktionen (CAN/LIN) Über den LIN und CAN Bus werden Komfort und Zusatzfunktionen angesteuert, dazu gehören u.a. Innenraumbeleuchtung, Wegfahrsperre, Heckscheibenheizung, usw.



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Bild 2.2.4 RLS, Fehlerschalter, Scheibenwischer

Scheibenwischermotor Der Wischermotor wird über den LIN Bus angesteuert. Fehlerschalter Die Fehlerschalter dienen zur Simulation von Fehlern im CAN Bussystem. Regenlichtsensor Der Sensor ist über LIN mit dem Bordnetzsteuergerät verbunden.

Bild 2.2.5 MOST

Multimediasystem (MOST) Verstärker Durch die angeschlossenen Lautsprecher werden die verstärkten Signale akustisch wiedergegeben. Master Zuständig für Verteilung der Botschaften, Takt und Synchronisierung auf dem ringförmig angeordnetem MOST Bus. TV Tuner, CD Player, Radio Sie dienen zum Empfang und zum Abspielen von Audio- und Videodaten.

Bild 2.2.6 Mikropositionierer

Fehlersimulation MOST Bus Über den Mikropositionierer lassen sich durch Winkel und Versatz eine Unterbrechung des Lichtleiters auf dem MOST Bus simulieren.



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2.3BeschreibungderexternenGeräte

Bild 2.3.1 Cassy‐Sensor

CASSY-Sensor Der CASSY-Sensor dient als Schnittstelle zwischen CAN Bussystem und PC. Zur Hardware gehört die CASSY Lab Software. Benutzer und Passwort zum zugehörigen Rechner lauten „cassylab“ und „audipanel“.

Bild 2.3.2 Oszilloskop

Farboszilloskop Mit dem Oszilloskop lassen sich die auf dem CAN-Bus laufenden Daten (0 und 1 abgebildet als Spannungspotential) darstellen.

Bild 2.3.3 Netzteil

Netzteil Das Netzteil ist über einen Schalter im Geräteboden fest auf die Bordnetz- Spannung von 13,8 Volt eingestellt. Es simuliert die im Fahrzeug vorhandene Batterie und den Generator.



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3.Versuchsdurchführung

3.1AllgemeineHinweiseVor den Versuchen sollten der Aufbau und die Funktionen der Trainingstafel erläutert werden. Überprüfen Sie vor Beginn des jeweiligen Versuches den korrekten Anschluss der benötigten Geräte bei abgeschalteter Spannungsversorgung. Schalten Sie dann die Spannungsquelle ein und folgen den Versuchsanweisungen. Nach Beendigung der Versuche sind die Geräte abzuschalten und nach Anweisung des Tutors zu versorgen.

3.1.1DerAnschlussdesCassy‐Sensors(CAN‐undLIN‐Bus)

Bild 3.1.1 Anschluss Cassy‐Sensor



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3.1.2DerAnschlussdesOszilloskops(CAN‐undLIN‐Bus)

Bild 3.1.2 Anschluss Oszilloskop

Achtung! Das Oszilloskop darf nicht parallel zum Cassylab angeschlossen werden, da sonst die Kommunikation gestört wird. Achtung! Die Fehlerschalter müssen in der „AUS“ – Position sein!



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4.CAN‐Bus

4.1AllgemeinesüberdenCAN‐Bus

Die Eigenschaften des CAN-Busses sind in ISO 11898 spezifiziert und können grundlegend in zwei verschiedene Anwendungsbereiche unterteilt werden, Low-Speed-CAN für zeitunkritische und High-Speed-CAN für zeitkritische Aufgaben. Um eine möglichst zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten, werden die Bits auf zwei Leitungen gleichzeitig, jedoch invertiert übertragen (differenzielles Signal). Wenn also eine der beiden Leitungen unterbrochen, oder dauerhaft kurzgeschlossen wird, kann in jedem betroffenen Knoten weiterhin die Differenz der zwei Leitungen gebildet werden, und das Signal bleibt somit weiterhin erkennbar. Werden die Leitungen untereinander kurzgeschlossen, so wird über beide Leitungen dasselbe Signal gesendet.

4.2Protokoll�

4.2.1Identifier Alle Knoten sind grundsätzlich in der Lage zu jedem Zeitpunkt zu senden. Die Priorität einer Nachricht ist im sogenannten Identifier enthalten, wird also direkt mit der Nachricht übermittelt. Ein Sendevorgang beginnt mit der Arbitrierung, bei der jeder Knoten den Zustand im Bus mit dem von ihm gesendeten Signal vergleicht, und bei einer Abweichung den Sendevorgang abbricht. Man unterscheidet zwischen einer CAN 2.0A und 2.0B Nachricht. Nach dem 2.0A Standard besteht der Identifier aus 11 Bit. Die 2.0B Nachricht hat einen 29Bit, zweigeteilten Identifier und zusätzlich reservierte Bits.



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4.2.2Arbitrierungsvorgang

Bild 4.2.2.1 CAN Nachricht Knoten 1, 2 und 3 beginnen gleichzeitig einen Arbitrierungsvorgang. Zum Zeitpunkt 2 stellt der Knoten 2 fest, dass der Bus nicht den von ihm gesendeten rezessiven Pegel („1“ bzw. High) hat und beendet seinen Arbitrierungsvorgang. Zum Zeitpunkt 3 bricht Knoten 1 ebenfalls ab. Nach Abschluss der Arbitrierung (Zeitpunkt 4) sendet Knoten 3 seine Daten. Im Identifier ist nicht nur die Priorität sondern auch eine Adressierung enthalten. Jeder Knoten kann über die Adressierung feststellen, ob der Inhalt der Nachricht für ihn relevant ist. Allgemein ist eine CAN-Nachricht nach folgendem Schema aufgebaut

Bild 4.2.2.2 CAN Nachricht



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4.3DiewichtigstenBlöcke DLC (Data Length Code) Gibt an aus wie vielen Daten-Bytes die Nachricht besteht. Data-Field Enthält die zu übertragenden Informationen. Checksum

Prüfsumme zum Sicherstellen einer fehlerfreien Übertragung.

ACK (Acknowledge Bit)

Alle betroffenen Empfänger quittieren den fehlerfreien Empfang. Wenn der Sender im ACK Slot kein dominantes Bit erhält, wurde die Nachricht von keinem Knoten akzeptiert.

4.4Stuffbits Da eine Folge von 6 gleichen Bits als Errorframe interpretiert wird (um z.B. Kurzschlüsse zu erkennen), muss bei der Nachrichtenübertragung nach 5 aufeinanderfolgenden gleichen Bits ein inverses Stuffbit eingefügt werden. Durch diese Stuffbits kann die Nachricht um bis zu 19 Bits länger werden.

Der CAN-Bus ist prinzipiell in der Lage Bitraten bis zu 1Mbit/s zu realisieren, jedoch müssen alle CAN-Knoten die Nachricht im gleichen Zeitfenster verarbeiten. Die Bitrate ist daher auch abhängig von der längsten Kabellänge im System.

4.5TypischeBitraten

Bitrate Kabellänge 5 kbits/s 10 km 10 kbits/s 6,7 km 20 kbits/s 3,3 km 50 kbits/s 1,3 km 125 kbits/s 530 m 250 kbits/s 270 m 500 kbits/s 130 m 1 Mbits/s 40 m

Tabelle 4.5.1



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5.VersuchmitdemOszilloskop

5.1Versuchsziel Das Ziel des Versuches ist ein Grundverständnis für den physikalischen Aufbau eines CAN-Bussystems und des elektrischen Signals auf den Leitungen. Es können die Busgeschwindigkeiten und damit die Klassifikation ermittelt werden.

5.2Versuchsablauf Verbinden Sie Kanal 1 des Oszilloskops mit dem Low-Speed-CAN, Kanal 2 mit dem High-Speed-CAN, wie auf Bild 3.1.2. dargestellt. Stellen Sie an den Reglern Volts/Div und Sec/Div einen geeigneten Spannungs- und Zeitbereich ein.

Zur Ermittlung von Spannung und Frequenz drücken Sie die Run/Stop Taste und messen Sie mit dem Cursor die Amplitude und die Bitlänge der Signale.

Amplitude [V] Bitlänge [µs] Low-Speed-CAN High-Speed-CAN Tabelle 5.2.1

5.3AuswertungzurKlassifikation

Aus der Bitlänge kann nun die Datenrate errechnet, und die Klassifikation aus Tabelle 1.1.1 ermittelt werden.

Datenrate in kbit/s Klassifikation Low-Speed-CAN High-Speed-CAN Tabelle 5.3.1



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6.Versuche�

6.1KurzschlussdesHighspeedCAN

Schließen Sie das Oszilloskop an den Highspeed CAN-Bus an (Bild 3.1.2) und betätigen anschließend den Schalter #1. Auf dem Oszilloskop ist keine Datenübertragung mehr sichtbar. Trotz des Kurzschlusses funktionieren die Komponenten noch. Warum? Schließen Sie dazu das Oszilloskop zwischen CAN-Bus Leitung und Masse an.

6.2KurzschlussdesLowspeedCAN

Wiederholen Sie den Versuch mit dem Fehlerschalter #2 für den Lowspeed CAN-Bus.

Antwort:

Antwort:



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7.CASSYLab

7.1Versuchsziel Ziel des Versuchs ist es eine CAN Nachricht auszulesen, diese zu analysieren und dabei den Aufbau nachzuvollziehen und zu verstehen.

7.2Versuchsablauf Verbinden Sie mit Hilfe von Messkabeln das CAN-Modul des „Sensor-Cassy“ mit der Trainingstafel wie auf Bild 3.1.1 dargestellt.

-Starten Sie CASSYLab über die Verknüpfung auf dem Desktop. -Beginnen sie die Analyse durch klicken auf das CAN-Modul (1) im Einstellungsfenster.

Bild 7.2.1 CassyLab



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Stellen Sie im Fenster „Einstellungen Sensoreingang“ folgende Werte ein:

Bild 7.2.1 CassyLab

Durch Umschalten der „Anzeige“ kann das Datenformat im Anzeigefenster „BusCANA1“gewählt werden. Betätigen Sie nun verschiedene Funktionen der Tafel und finden Sie so heraus welche davon Nachrichten mit der ID 2C2 auf dem CAN erzeugen. Die ID 2C2 gehört zum:

Antwort:



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Setzen Sie nun Richtungsblinken Rechts, schalten Sie das Scheibenwischerintervall auf höchste Stufe und den Scheibenwischer auf Intervall. Wenn Sie unter Anzeige „Hex“ ausgewählt haben sehen Sie dieselbe Nachricht, die auch auf Arbeitsblatt 1 abgebildet ist. Schließen sie nun CASSYLAB und öffnen Sie die Datei Messung1.lab durch Doppelklicken auf das Symbol welches sich auf dem Desktop befindet. Schließen Sie zunächst das Einstellungsfenster. Durch Klicken auf das „Stoppuhr“ Symbol oder durch drücken der Taste „F9“ starten sie eine Aufzeichnung der Nachricht mit dem Identifier 2C2 und dieser wird im Oszillographen dargestellt. Der Oszillograph zeigt die Komplette CAN-Nachricht im Roh Format an, tragen sie diese in die dafür vorgesehene Tabelle auf Arbeitsblatt 1 (Seite 26) ein und vergleichen sie dieses Roh-Format, mit dem Binären Signal der Nachricht, welches darüber dargestellt ist. Suchen und erklären sie die Unterschiede zwischen Binär und Roh Inhalt der Nachricht. Antwort:



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8.LIN‐Bus(LocalInterconnectNetworkBus)

8.1AllgemeinesüberdenLIN‐Bus Der LIN-Bus gehört wie der CAN-Bus zu den Feldbussen. Er wurde speziell für einfache Kommunikation von einem Sensor oder zu einem Aktor ausgelegt. Er kommt überall dort zum Einsatz, wo Entwicklungs- und Implementierungskosten Vorrang vor Bandbreite und Funktionsvielfalt haben.

8.2TypischeAnwendungsfälleineinemKraftfahrzeug: - Sitzverstellung - Türmodule - Reifendrucksensoren - Regen-Licht-Sensoren - Diebstahlschutz - Klimafunktion Die LIN-Spezifikation beinhaltet das LIN-Protokoll und die entsprechende Schnittstelle in Form eines LIN-Masters und mindestens einem LIN-Slave. Der Master übernimmt die Timingfunktion in Form einer integrierten, bedarfsangepassten Rangliste und agiert im Kraftfahrzeug in der Regel als Gateway zum CAN-Bus. Ein Slave beinhaltet immer auch ein intelligentes Steuergerät, welches über die Verarbeitung von Botschaften entscheidet. Dieses kann jedoch ohne explizite Aufforderung durch den Master keine Daten an den Bus senden. Das Übermitteln der Botschaften erfolgt nach dem Senden eines Nachrichtenheaders durch den Master. Erst der Slave vervollständigt im Anschluss die Nachricht durch Senden der Datenbytes. Dies erfolgt jedoch nur im Bedarfsfall und wird bei jeder Aufforderung individuell entschieden. Dadurch wird die Bus-Last reduziert und es ist nicht möglich, dass es zu Nachrichtenkollisionen kommt. Nach dem beide Geräte gesendet haben ist die LIN-Nachricht komplett. Es können jedoch maximal acht Nutzbyte mit einer Geschwindigkeit von 2,4kbit/s bis 19,2kbit/s übertragen werden. Alle Informationen werden innerhalb eines immer wieder ablaufenden Zyklus vom Master nach der Rangliste angefordert. Ein Anwendungsbeispiel für den LIN-Bus ist die elektrische Zentralverriegelung, deren Stellmotoren ihre Befehle als Slave vom Komfortsteuergerät erhalten.



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9.LINBus

9.1VersuchszielZiel des Versuches ist es die Funktionsweise des Regenlichtsensors kennenzulernen.

9.2Versuchsablauf

Der Regenlichtsensor ist der einzige LIN-Bus basierende Sensor auf der Trainigstafel, er reguliert die Intervallzeiten des Scheibenwischers indem er die Lichtbrechung der Windschutzscheibe misst und damit die Menge der Regentropfen feststellt.

Bild 10.1.1 Regensensor

Wenn der Scheibenwischer auf intervall eingestellt ist und auf der Scheibe kein Wasser ist, läuft dieser zunächst mit sehr langen Intervallzeiten. Beträufeln Sie nun die Scheibe mit ein paar Wassertropfen und beobachten Sie die Veränderung der Intervallzeiten.

Bild 10.1.2 Regensensor

Beobachten Sie die Veränderung der Intervallzeiten, wenn die Tropfen, z.B. durch leichtes Pusten oder Aufbringen von weiteren Tropfen, in Bewegung geraten. Welchen Sinn hat es, das der Sensor nur auf Veränderungen reagiert, jedoch nicht auf still liegende Tropfen?

Antwort:



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10.2.3AuftrennendesLINBus

Schließen Sie den „Sensor-Cassy“ an (Bild 3.1.1). Starten sie Cassy-Lab und wählen Sie den LIN–Bus aus.

Bild 10.2.1 CassyLab In den Einstellungen für den Sensoreingang (Bild 10.2.2) wird nun als Messgröße „Bus LinB1“ eingestellt. Nach kurzer Zeit erscheinen im Bereich „ID-Filter“ 4 bis 6 verschiedene IDs.

Bild 10.2.2 CassyLab



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Entfernen Sie die „Brücke “ und schließen Sie den „Sensor-Cassy“ an den Anschluss in Richtung „Slave“ an (Bild 10.2.3).

Bild 10.2.3 Brücke Was kann auf dem Bus gemessen werden? Wiederholen Sie die Messung an dem Anschluss in Richtung Master. Warum kann an diesem Anschluss etwas gemessen werden? Setzen Sie die Brücke wieder und beobachten Sie ob das System wieder arbeitet?

Antwort:

Antwort:



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11.Most‐Bus(MediaOrientedSystemsTransport)

11.1AllgemeinesüberdenMost‐Bus Der Mostbus gehört ebenfalls zu den Feldbussystemen und kann in Ring- oder Sternstruktur aufgebaut werden. Er dient zur seriellen Übertragung von Multimedia-Daten über Lichtwellenleiter oder elektrische Leiter und es können bis zu 64 Geräte Plug-and-Play angeschlossen werden. Wie beim LIN-Bus übernimmt ein Master die Timingfunktion, der ebenfalls zur Synchronisation der Geräte dient. Trotz der hohen Datenrate von 25MBit/s, 50MBit/s oder 150MBit/s schränkt das auf Video- und Audiosignale optimierte Protokoll die Nutzbarkeit für Datenübertragung schwer ein. Dafür bietet es zusätzliche Funktionen wie Datenverschlüsselung und Budgetierung der verfügbaren Bandbreite. Durch die automatische Synchronisierung arbeitet das System auch nach einer Unterbrechung problemlos weiter. Redundanz ist durch Doppelringe möglich. Aufgrund der Empfindlichkeit der Lichtwellenleiter gegenüber mechanischer Beschädigung und des ungeeigneten Protokolls wird der MOST-Bus nicht für sicherheits- oder funktionsrelevante Anwendungen verwendet. Die Spezifikationen rund um den MOST-Bus sind zwar durch das AUTOSAR-Konsortium eng gefasst, jedoch verwenden die meisten Hersteller eigene angepasste Varianten davon. Dies hat dazu geführt, dass die Systeme untereinander nicht kompatibel sind



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12.MostBUS,Multimediaanwendung

12.1Versuchsziel Der Mostbus an der Trainingstafel ist ein Ringbus mit Lichwellenleitern. Ziel des Versuches ist eine Demonstration zum Fehlerverhalten des Systems.

12.2Versuchsablauf An der Trainingstafel ist ein Multimediasystem mit MOST-Bus installiert. Mit den zwei Mikrometerschrauben und dem Winkelmesser (Bild 12.2.1) lässt sich eine Unterbrechung des Lichtwellenleiters simulieren.

Bild 12.2.1 Mikropositionierer

Beobachten Sie das Verhalten des Systems bei verschiedenen Winkeln und Abständen. Was ist zu beobachten, wenn der Lichtwellenleiter wieder verbunden wird?

Antwort:



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13.Ausfallsicherheit

13.1Busfehler

Die Schalter #1 bis #5 dienen zur Simulation von Fehlerzuständen in den Bussystemen auf der Trainingstafel. Mehrere Brücken dienen dazu die Busleitungen an verschiedenen Stellen auf zu trennen.

Bild 13.1.1 Fehlerschalter

Kurzschluss auf dem HighSpeed CAN Bus

Kurzschluss zwischen dem LowSpeed Can Bus

keine Funktion Unterbrechung des LIN Bus

Ausfall des Standlicht links



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14.FlexRay‐Bus

14.1AllgemeinesüberdenFlexRay‐Bus

FlexRay ist ein besonders schnelles, deterministisches und fehlertolerantes Bussystem für den Automobileinsatz. Es basiert auf den Erfahrungen die Daimler-Chrysler und BMW bei Prototypenanwendungen gemacht haben. Das Ziel war es, aktive Sicherheitssysteme an einen Bus zu koppeln, der die Anforderungen bezüglich Zeitsteuerung und Fehlertoleranz erfüllt. Auch x-by-wire wird über FlexRay möglich. Die Übertragung der Nachrichten erfolgt in festen Zeitfenstern und redundant auf zwei Kanälen mit jeweils 10Mbit/s. Die Komponenten bekommen in ihrem Zeitfenster exklusiven Buszugang, dadurch kann vorausgesagt werden, wann eine Nachricht eintrifft. Um die Nachrichten exakt zu synchronisieren, gibt ein zentraler Timer den Takt vor. Ein FlexRay Knoten besteht immer aus drei Komponenten. Der Host Prozessor ist für den Inhalt der Nachricht zuständig, der Communication Controller für das Erstellen der Nachricht, und der Bus Guardian, der das Versenden der Nachricht erlaubt. Ein Empfangen der Daten ist jederzeit möglich.



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Arbeitsblatt1



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Praktikum Fahrzeugmechatronik

Teil 2 Teil 1 BUS Systeme im KFZ (CAN, LIN, MOST) Teil 2 CANalyzer

CAN-Bus-Signale mit Vector CANalyzer am Mercedes SL600 analysieren



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Teil 2 CANalyzer

16. Allgemeine Anmerkungen

16.1 Allgemeine Anmerkungen zum Versuch

Das Notebook sollte möglichst mit externer Stromversorgung betrieben werden, da der Akku nur eine sehr geringe Laufzeit aufweist. Bei guter Witterung kann der Versuch auch ganz im Freien durchgeführt werden, hierzu sollte dann mit einem Verlängerungskabel die Stromversorgung des Notebooks sichergestellt werden.

Sollte sich das Fahrzeug mit dem Funksender nicht öffnen lassen, so muss die Fahrertür mit dem Notschlüssel geöffnet werden. Um die Alarmanlage abzustellen, den Schlüssel in die Zündung stecken. Die Komfortbatterie entlädt sich durch längeres stehen sehr schnell. Wenn während des Versuchs die Stromversorgung abbricht, kann der Motor zur Wiederherstellung der Bordspannung gestartet werden.

Den Motor niemals in geschlossenen Räumen über längere Zeit laufen lassen. Es empfiehlt sich das Außentor des Labors bei diesem Versuch zu öffnen und gegebenenfalls das Heck des Fahrzeugs ein wenig raus stehen zu lassen. Es ist darauf zu achten, dass bei laufendem Motor die Feststellbremse immer angezogen ist und der Gangwählhebel auf Stellung „P“ oder „N“ steht!



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16.2 Grundsätzliches zur Software CANalyzer

CANalyzer ist das universelle Analysewerkzeug für Netzwerke und verteilte Systeme. Beobachtung, Analyse und Ergänzung des Datenverkehrs in CAN-, LIN-, MOST-, oder FlexRay-Systemen sind damit leicht durchführbar. Mit leistungsfähigen Grundfunktionen und der freien Programmierbarkeit werden alle Belange von einfachen Netzwerkanalysen bis zur gezielten Fehlersuche bei komplexen Problemstellungen abgedeckt.

Die Bedienung von CANalyzer erfolgt anhand eines grafisch dargestellten Blockdiagramms, das den Datenfluss vom Bus über die PC-Schnittstelle zu den verschiedenen Auswertefenstern des Bildschirms und zur Log-Datei veranschaulicht. In diesem Blockdiagramm wird die Parametrierung des Systems durchgeführt. Zusätzlich können Funktionsblöcke wie z.B. Filter-, Generator- oder Replay-Blöcke, platziert und konfiguriert werden.

Mit Hilfe eines Replay-Blocks kann der vorher aufgezeichnete Datenverkehr eines funktionsfähigen Bussystems über den Bus abgespielt werden. Durch die Nachschaltung eines Filters können gezielt Teile des Datenverkehrs (z.B. die Antwort eines Sensors) ausgeblendet werden. Damit liegt eine perfekte Testumgebung für diesen Sensor im Labor vor.

Aber auch am Gesamtfahrzeug können unterschiedlichste und nützliche Funktionen ausgeführt werden, wie beispielsweise auflisten des Busdatenverkehrs (Tracing), grafisch und textuelle Anzeige von Signalwerten, interaktives Aussenden vordefinierter Botschaften oder Statistik über Bus-auslastung und Busstörungen, die das Vernetzen oder die Fehlersuche erheblich vereinfachen.



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17. Versuchsdurchführung

17.1 Versuch CANalyzer

Schritt 1: CANalyzer starten Starten Sie das Notebook. Melden Sie sich unter Benutzername „audi“ und Kennwort „audi07“ an. Starten Sie das Programm mit dem Symbol CANalyzer auf dem Desktop. Bestätigen Sie die zwei Warnhinweise. Führen Sie folgende Schritte aus:

Sie sollten nun folgendes Bild vor sich haben:

Bild 17.1.1 Neue Konfiguration



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Schritt 2: Hardware anschliessen

Verbinden Sie das „Messkabel BE4047.0“ mit dem CANcab „251 opto“ für HighSpeed-Verbindungen (Übertragunsgrate >125kBaud) und stecken dieses in den Kanal 1 (CH1) der CANcardXL ein. Die CANcardXL schieben Sie ganz in den PCMCIA-Schacht des Notebooks.

Bild 17.1.2 Anschluss der Hardware



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Schließen Sie nun den Adapter des Meßkabels an die passende Buchse im Beifahrerfußraum an.

Bild 17.1.3 Entwicklerbuchse anschliessen



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Testen Sie den korrekten Anschluss der Hardware, indem Sie eine Messung starten: Drehen Sie den Zündschlüssel auf Stufe 2 „Zündung an“. Klicken Sie auf den gelben Blitz (START) in der Symbolleiste (oder drücken Sie F9) Sie sollten nun im Statistik- und im Tracefenster Signale empfangen.

Bild 17.1.4 Signale empfangen

Drehen Sie den Zündschlüssel auf Stufe 0 „Zündung aus“. Was stellen Sie fest?

Antwort:



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Schritt 3: Datenbasis zuordnen

CANalyzer erfasst alle Signale, die auf dem CAN-Bus vorhanden sind. Um diese nicht von Hand zu entschlüsseln, gibt es Datenbasen, in denen zu jedem ID (Identifier) eine feste Zuordnung hinterlegt ist. Für das Praktikum gibt es eine Datenbasis, die nur eine geringe Anzahl von Signalen enthält, die für die Versuchsdurchführung nötig sind. Öffnen Sie diese Datenbasis wie folgt:

Bild 17.1.5 Datenbasis öffnen



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Schritt 4: Signale einfügen Um Signale in das Datenfenster einzufügen, gehen Sie wie folgt vor:

Bild 17.1.6 Signale einfügen

Fügen Sie in gleicher Weise folgende Signale im Grafikfenster hinzu: - „NMOT“ - „PW“ - „PW_F“ - „V_ANZ“



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Schritt 5: Messung starten Füllen Sie die untenstehende Tabelle aus. TIP: Öffnen Sie die Datenbasis mit dem CANdb++ Editor

Signal Kommentar (Bedeutung) BLI_LI BLI_RE GIC KM16 NMOT NMOTS OEL_FS OEL_QUAL P_KAELTE8 PW PW_F T_OEL TANK_FS V_ANZ



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Überprüfen Sie jetzt, ob die Feststellbremse angezogen ist und der Gangwahlhebel auf Stellung „P“ oder „N“ steht. Starten Sie den Motor. Starten Sie die Messung (gelber Blitz oder F9). Im Grafikfenster sollten die gewünschten Signalverläufe aufgezeichnet werden. Fahren Sie die vorgegebenen Pedalwerte (PW_F) ab und füllen Sie die Tabelle aus.

Halten Sie die Messung an (roter Punkt in der Symbolleiste oder ESC-Taste) und stellen Sie den Motor ab. Was stellen Sie über die Signale in der Tabelle fest und was schließen Sie daraus?

Signal PW_F (in %) 0 50 100 PW (in %) NMOT (in min-

1)

Antwort:



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Maximieren Sie das Grafikfenster. Passen Sie die Signalverläufe an. Klicken Sie dazu im Grafikfenster auf das Symbol „Auswahl der y-Achsenansicht“ und wählen Sie „Separate Ansichten“ aus. Sie erhalten einen Verlauf ähnlich des Bildes 17.1.7 Die Signalverläufe sind in Echtzeit aufgezeichnet. Sollten sie also kein Ergebnis ähnlich Bild 17.1.7 haben, ist zwischen der Messung und dem Beenden der Messung (roter Punkt in der Symbolleiste oder ESC-Taste) zu viel Zeit verstrichen und es wurden Nullverläufe aufgezeichnet. Ist dies der Fall wiederholen sie das Abfahren der Pedalwerte und stoppen sie die Messung direkt danach.

Bild 17.1.7 eingepasste Signalverläufe

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