ELEKTRONİK MODÜLÜ: CAN-BUS İLETİŞİM HATLARI


Değerli okurlarımız; daha önce yayınlamış olduğumuz “Elektronik Klimalar Nasıl Çalışır?” adlı yazımızda bu konuya yüzeysel olarak değinmiştik.

Bu yazımızda ise bu konuyu daha derinlemesine ele alarak basit örneklerle sizlere aktarmaya çalışacağız.Bu yazımızda günümüz araçlarında kullanılan elektronik sistemlerin aralarındaki iletişimi sağlayan sistemden yani CAN-BUS hatlarından bahsedeceğiz.Ele alacağımız sistem oldukça karmaşık görünse de mantığını kavradığımızda herşeyin ne kadar sistemli ve basit olduğunu anlayacaksınız.

Öncelikle konumuz elektronikle alakalı olduğu için elektronik mantığından bir çok basit bir örnek verelim.Örneğin;  şöyle bir mantık oluşturmaya çalışırsak:Bütün uçaklar düşebilir.F-16’da bir uçaktır.==>>F-16’larda düşebilir.Burada ilk tanımdan başlayarak sona doğru gelinen basit algoritma, en baştaki mantık dışına çıkmayacak ve F-16’ların da düşebileceği çıktısını bize verecektir.

İletişim hatları tamamen dijital olarak çalıştığından ufak bir kısma değinirsek eğer; dijital mantıkta 1ve 0’lar sayesinde bilgi akışı sağlanır.Peki bu 1 ve 0’lar nasıl oluşur?

Elektrik sinyalleri dijital ve analog olarak iki biçimde olabilir. Anolog sinyal zaman ve genlik olarak süreklidir. Veriler iki nokta arasındaki tüm değerleri alabilirken dijital sinyaller kesiklidir ve sürekli sinyallerin adım fonksiyonlarından oluşur.

1

Bir diğer kısım, bu sistemler üzerinde bulunan bizim için hayati değer taşıyan birkaç elektronik parçadan bahsedelim.

TRANSİSTÖR

Transistörün bulunması elektroniğin ve teknolojinin dolayısıyla çağın en önemli icatlarından biridir.

Transistör en basit şekliyle küçük bir akımla daha büyük bir akımın kontrol edilebilmesini sağlayan bir elemandır.Bu sayede yükseltme ve kontrol işleri yapılabilmektedir. 2

Yarı iletken malzemeden yapılmıştır. Elektronik devre elemanı olarak veya mikron boyutunda onlarca, yüzlerce transistör birleştirilerek entegreler yapılmış. Kapılar yapılmış, kapılar ise birleştirilmiş mikro işlemcilerden  yapılmıştır.

MİKROİŞLEMCİ

Gerek yaptığı işlemlerin mikro saniyeler mertebesinde olması  gerekse içindeki elektronik devrelerin ve bölümlerin mikron boyutlarında olması nedeniyle bu adı almıştır.

3

Mikroişlemci sistemi, kontrol edilecek sistem üzerindeki elemanların istenilen bir düzene  göre yerleştirilip, kontrol ve karar işlemlerinin mikro işlemciler tarafından yapılarak kararlı hale getirilmesidir.

Bir bina yapılırken nasıl çimento,kum ve çakıl kullanılıyorsa mikroişlemciler yapılırken de bazı elektronik devre elemanları kullanılır.

Günümüz mikroişlemcileri milyonlarca transistoru bir arada barındırır.

Bir transistor sadece bir olay gerçekleştirir, birkaç tanesi bir araya gelerek bir iş yapar, şayet güzel ve kayda değer işler yapmak istiyorsanız binlercesini veya milyonlarcasını bir araya getirmeniz gerekiyor.

Matematikçilere soracak olursanız kendi bilim dallarının temelinde aslında sadece toplama işleminin olduğunu söylerler. Mikroişlemcide aslında sadece toplama işlemi yapar. Mikroişlemci için çok kaba olmakla beraber toplama işlemini çok hızlı yapan bir elektronik devredir de diyebiliriz. Sadece toplama işlemini yapması pek çekici görünmüyor;Asıl ününü zaten buradan almıyor, mikroişlemciyi mikroişlemci yapan matematiksel işlemleri çok kısa bir zamanda hatasız olarak gerçekleştirebilmesidir. Saniyede milyonlarca işlem yapabilmektedir.

ENTEGRE

Elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç,kondansatör ve diyot gibi devre elemanları içeren ve yonga adı verilen yarı iletken bir kristaldir. Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerine bağlanarak bir devre oluştururlar.4

Oluşan bu devrenin uygun yerlerinden dışarıya bacaklar (pinler) çıkarılır. Daha sonra yonga metal veya plastik bir kılıfla kaplanarak dış etkenlerden korunur. Böylece entegre devre elde edilmiş olur.

Asıl konumuza yavaş yavaş giriş yapıyoruz.Şimdi kısaca veri iletişiminin nasıl olduğuna bakalım.

VERİ İLETİŞİMİ

Bakır kablo üzerinde taşınan elektrik sinyali bir elektromanyetik enerji oluşturur. Bu enerji havada aktarılır ve başka bir bakır tele ulaşınca o tel üzerinde, elektromanyetik enerjinin şiddetine bağlı olarak, o tel üzerinde elektrik akımı oluşturur. Buna da karışma denir

5

Eğer iki bakır tel birbirine dik açı oluşturacak şekilde duruyorsa karışma en az seviyede olur. Teller birbirine paralel ve yakın ise, bir tel üzerindeki güçlü bir akım diğer tel üzerinde de oluşturulabilir. Bu problemi çözmek için, bakır teller bükümlü tel çifti ya da eş eksenel kablo şeklinde veri iletimi için kullanılır.6

Diğer yazımızda yine ifade ettiğimiz şekilde aşağıdaki şemada ünitelerin yani aktüatörlerin besleme ve kumanda işlevine ihtiyacı vardır.Bu ihtiyacı karşılamak için kablolardan yararlanmak gerekiyor.7

Bu sistemde oldukça fazla kablo kullanmak gerekiyor.Her bir aktüatör için ayrı besleme ve kumanda kabloları çekilmek zorunda.Bu da üretici için hem maliyetli hem de müşteri için satış sonrası yapılan arızaları bulmakta oldukça zorlayıcı ve moral bozucu olacaktır.

Bunun için çoklama çözümü yapılarak fazla kablo gereksinimi ortadan kaldırılmıştır.

BİLGİ PAYLAŞIMI

Çoklama çözümü, kablo tesisatını daha basit hale getirmekte ve elektronik birimler arasındaki haberleşmeyi geliştirmektedir. Ayrıca algılayıcı adedi de bu sayede azalmaktadır.8

Bu gereksinimin (20 ila 40 kadar ünite) her yıl katlanarak arttığı göz önünde bulundurulduğunda, klasik çözümün günümüz ihtiyaçlarına cevap veremez hale geldiği görülmektedir.

Bu çoklama yöntemi ile sistemler okunabilir ve daha az yer kaplamaya başlamıştır. 9

10

Şemada görüldüğü gibi sistem oldukça düzenli bir hal almıştır.

Şimdi CAN hatlarının incelemesine geçiyoruz.

CAN HATLARININ İNCELENMESİ

CAN-BUS haberleşme sistemi olarak adlandırılan bu sistemin gelişmesi hakkında kısa bir bilgiye değinelim.Sistemin açılımı “Controller Area Network Bus” olan yani “Kontrol Alanı Ağı Veri Yolu”dur. 1980’ lerde Robert Bosch tarafından otomotivde kablo yumağı yerine bir kablodan yazılım kontrollü veri transferini sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. Güvenliğin çok önemli olduğu gerçek zamanlı uygulamalarda da kullanılır. Öyle ki istatistiksel olasılık hesapları sonucunda bir asırda, sadece bir tane tespit edilemeyen mesaj hatası yapabileceği saptanmıştır.

Uygulama alanı yüksek hızlı ağlardan düşük maliyetli çoklu kablolamalı sistemlere kadar geniştir. CAN-BUS, otomobil elektroniği, akıllı motor kontrolü, robot kontrolü, akıllı sensörler, asansörler, makine kontrol birimleri, kaymayı engelleyici sistemler, trafik sinyalizasyon sistemleri, akıllı binalar ve laboratuar otomasyonu gibi uygulama alanlarında maksimum 1Mbit/sn lik bir hızda veri iletişimi sağlar.

CAN-BUS hattı şu parçalardan oluşmaktadır:

  • Kontrol ünitesi
  • CAN kontrolörü
  • CAN alıcı-vericisi
  • CAN hattı
  • Hat sonu direnci

 

CAN kontrolörü ve CAN alı-vericisikontrol

ünitesinin içindedir

11

 

CAN Kontrolöbilgilerimikroişlemciden CANüzerindengönderilebilir, bu bilgileriuyarlama ve sonra iletme CAN Acı-Vericisindedir. CANkontrolörübilgileri CAN A-Vericisinden alır vebu bilgileri mikroişlemciyegöndermeden önce uyarlar.

CAN A-Vericisi, CAN Kontrolöründen gelen elektriksinyallerini bilgi alımında değiştirirve CAN’a onları iletir.

Aynı yöntem CAN’den gelen bilgilere, CAN Kontrolörünebilgi göndermekzorunda olanlara da aynısı uygulanır.

Bilgi hattı alıcının hat üzerindenhiç mesaj göndermediğinibelirleyemeyebilir.

Bu bilgi, bir kuralgibi bilgi hat üzerinden bütünkontrol ünitelerine gönderilir,bilgiyi alan gerekli kontrol ünitesifonksiyonel çalışması için konuylailgilideğerlendirme yapar.

 

 

CAN-BUS hattı da kendi arasında iki çeşittir diyebiliriz.Bunlar C-CAN hattı ve B-CAN hattıdır.

Şimdi bunları tanımaya çalışalım.

C-CAN HATTI

C -CAN yüksek hızda haberleşme hattıdır, aracın dinamik kontrolü için bulunan elemanların haberleşmelerinin sağlanması için yapılmıştır. 2 adet birbirine sarılmış elektrik kablosundan( kesit 0.35 mm2), (CAN-H), ve diğeri (CAN-L) oluşmaktadır.

BIT olarak bilinen temel bilgi birimini oluşturur ve uygun şekilde birleştirilerek iletilecek bilgileri meydana getirirler.

12

C CAN-H(YÜKSEK) 2.5-3.5 VOLT

C CAN-L(DÜŞÜK) 1.5-2.5 VOLT

 

B-CAN HATTI13

V CAN A – V CAN B = 3.6 – 1.4 = + 2.2 V (bit 0)

V CAN A – V CAN B = 0,2 – 4,8 =  – 4,6 V (bit 1)

CAN-A ve CAN–B kabloları olarak gösterilen 2 (kesit 0.35 mm2) elektrik kablosundan oluşur.

Bu kablo çiftleri üzerinden bilgi iletimi sırasıyla CAN – A ve CAN – B kabloları ile ilgili olmak üzere biri yüksek ve biri düşük iki voltaj seviyesinde iletimden oluşur.14

Bu ikisi arasındaki matematiksel fark iki mantık (0 veya 1)seviyesinde voltaj değeri üretir.

İkincisi BIT olarak bilinen temel bilgi birimini oluşturur ve uygun şekilde birleştirilerek iletilecek bilgileri meydana getirirler.

Bu hatların arasında ise geçiş kapıları bulunmaktadır.

Bu geçiş kapıları ana kontrol ünitesi ile diğer

iletişim kurulacak aktüatörler arasında bulunur.

Buna bir göz atalım.

AĞ GEÇİDİ-(GATEWAY)

C-CANve B-CAN ağı fiziksel olarak birbirinden ayrıdır ancak

her ikisi de Body Computer ’de birleşir.

Farklı hızlarda çalışsalar dahi bir ağdan diğer ağa bilgi/

veri transferine olanak tanıyan bir

AĞ GEÇİDİ (GATEWAY)fonksiyonuna sahiptir.

 

GATEWAY Body Computer içindedir.

– BCAN AĞI    50 Kbit/sn hızla iletim yapar.

– CCAN AĞI 500 Kbit/sn hızla iletim  yapar.

C-CAN Hattına Bir Örnek:15

Şeklimizde de görüldüğü gibi C-CAN hattı üzerindeki aktüatörler soldan sırasıyla yakıt sistemi kontrolü (enjektör püskürtme basınç ve zaman bilgileri), yol tutuş kontrolorü, ASR modülü, direksiyon açı kontrolorü ve araç diyagnoz bağlantı fişi.Bu aktüatörler yüksek hızlı iletişim gerektiren kısımlardır.bu yüzden C-CAN hattı üzerinde bulunurlar.

Bu aktüatörler arasındaki herhangi bir kesilme veya arıza durumunda araç motor arıza lambası yakar ve icabında bütün işleyişi durdurarak acil arıza durumuna geçebilir.Bu kısımda yüksek hızlı haberleşme gerçekleştiği için, arıza tespitleri ve ölçümler üniteler pasif durumda iken yapılmalıdır.16

Bu örnekte ise haberleşme hızları devamlı ve yüksek hızlı olmayan aktüatörler yer almakta.Klima ünitesi, airbag, gösterge ünitesi, park destek ünitesi, medya oynatıcı ünitesi (Radyo,CD çalar,USB vs.).

   Kullanıcı için yararlı, destek sağlayan üniteler için de A BUS seri hattı mevcuttur.17

Bu ünitenin yapılmasının amacı hayatî önem taşımayan ünitelerin yaptıkları herhangi bir arıza esnasında, arıza tespitlerinin kolaylaştırılmasıdır.Bu aktüatörler ise alarm, silecek fonksiyonları, aydınlatma, lastik hava basınçlarının tespit edilmesi gibi aktüatörlerdir.

 

EOBD TEST SÖKETİ HATTI (K Hattı)18

NCR : Robotize Vites Kutusu Ünitesi

NCM : Motor Kontrol Ünitesi

NFR : ABS Ünitesi

EOBD : Test Söketi Girişi

B-CAN hattına bağlı olan ünitelerin testleri CAN hattı  üzerinden yapılır.K ve B-CAN hatları Body Computerin içersindeki EOBD test soketinde birleşmektedir. Yani Test soketi ile araca giriş yaptığımızda diğer ünitelerin kontrolünü de yapabilmekteyiz.Bu şekilde buradaki aktüatör kontrolleri ve arıza tespitleri kolaylaşmaktadır.

Konumuzu Kısaca Özetlersek;

Bir veya daha fazla ünitenin aynı anda CAN hattına girmek için haberleşme kanalını kullanmak istemeleri halinde sisteminin haberleşme protokolünün entegre kısmı bu giriş yapma isteklerinde hakemlik prosedürünü uygulamakta ve daha yüksek önemi haiz olan mesajın hiçbir süre ve bilgi kaybedilmeksizin iletilmesini garanti etmektedir.19

Diyagnoz Cihazı CAN Hatları Görünümü20

Kendi aracınızda da bu ünitelerin işlevlerine yaşayarak şahit olmuşsunuzdur.Bunlara akılda daha güzel bir yer açması için birkaç örnek verebiliriz.Mesela elektronik klimalı aracınızda, ayarlanmış prosedüre göre motordan yüksek güç istediğinizde klimanın geçici bir süre devre dışı kalması, motor kontrol sisteminde motordan yüksek güç istendiğinde yakıt basıncının arttırılması (dizel araçlarda basınç artışı, benzinli araçlarda enjektör açık kalma sürelerinin uzaması),avans arttırma prosesi, örneğin V-tec teknolojisine sahip araçlarda yüksek devirlerde supap açılarında değişme gereksinimi esnasındaki haberleşme, otomatik vitesli araçlardaki gaz pedalı-fren pedalı basış miktarlarına göre vites yükseltilmesi veya alçaltılması işlemleri, araca binmek için kapıları açtığınızda kapalı olan aynaların otomatik olarak açılması, iç aydınlatmaların otomatik olarak yanması (opsiyon olarak tanımlanmış araçlarda), dış aydınlatmaların kullanıcıya faydalı olmak için yolu aydınlatması, araç tanınması için plaka aydınlatmaların yanması, kapı kolları aydınlatmalarının yanması, yağmurlu havada sileceklerin açık olması durumunda (fotoled sensörlü yani yağmur ve aydınlatma sensörü bulunan araçlarda) arka cam sileceğinin kapalı olmasına rağmen, geri vitese takıldığında otomatik olarak arka cam sileceğinin çalıştırması, araçtan inilip kilitlendiğinde açık olan cam ve sunroof sisteminin otomatik olarak  kapatılması, yüksek hızlara çıkıldığında (şehir içi hızlarının üzerine çıkıldığında) radyo/teyp sisteminin otomatik olarak sesinin kısılması, farlar açık olduğunda ön cam yıkama suyunun püskürtülmesi halinde far yıkama sisteminin çalışması veya far yıkama sisteminin ufak sileceklerinin çalıştırılması (opsiyon olarak sunulmuş araçlarda), araç kilitli iken kapılar açılıp araca binilip, kontak anahtarının yuvaya yerleştirilmesi halinde iç aydınlatma ve kontak aydınlatmasının kararması, start/stop sistemine sahip araçlarda aracın kısa süreli duruşlarında motorun durdurulması, frene veya debriyaja basıldığında ( otomatik vitesli araçlarda frenden ayağın çekilmesi ile start verilir.) araca start verilmesi gibi gerçekleşen basit olarak aktarmaya çalıştığım birtakım işlemlerde CAN-BUS hatlarının görevi çok büyük rol oynamaktadır.

Bu bilgiler sayesinde araçtaki arızalar daha kısa sürede tespit edilmekte, daha büyük arızalara yol açmadan onarılmaktadır.Bu kolaylıklar hem zaman kaybı hem kullanıcı hem de araç açısından oldukça güven vericidir.Sistemler geliştikçe karmaşık bir hal almaktadır.Fakat CAN hatları sayesinde oldukça basit hale indirgenerek bilgi okumayı kolaylaştırmakta, konforu arttırmaktadır.

 

Halim ÖZTÜRK

Karabük Üniversitesi Otomotiv Mühendisliği 2014

halimozturk16@gmail.com

 

Like
Like Love Haha Wow Sad Angry
What's Your Reaction?
Angry Angry
0
Angry
Cute Cute
0
Cute
Fail Fail
0
Fail
Geeky Geeky
0
Geeky
Lol Lol
0
Lol
Love Love
0
Love
OMG OMG
0
OMG
Win Win
0
Win
WTF WTF
0
WTF

Comments 4

  1. Merhaba Halim bey,

    Öncelikle çok güzel bir makale yazmışsınız bunun için teşekkür ederim. Size bir sorum olacak ;
    CAN-BUS hattından paralel bir hat alarak veya direk CAN-BUS hattını elektronik devreye bağlayarak CAN-BUS hattından gelen verileri nasıl okuruz.

  2. Merhaba Erkan Bey.
    Sitemizi ve yazılarımızı takip ettiğiniz için teşekkür ederiz.Sorunuza ilişkin benimde öğrenmek istediğim birkaç nokta olacak.Okumak istediğiniz bilgi ne cinsten(devir,sıcaklık,hız vs.) olacak?Hangi sistemden nasıl bir bilgi okumak istiyorsunuz?Son olarak bu bilgi anlık mı yoksa fasılalı kaydedilmiş olarak mı okunmak isteniyor?

    Teşekkürler…

    1. Halim bey kusura bakmayın biraz geç cevab yazıyorum. Okumak istediğimiz sistem elektrikli motor sürücü sistemi. Bu sistemden okunmak istenen veriler devir, hız, sıcalık, voltaj ve akım gibi veriler. Bu bilgiler can hattına belirli zaman aralıkları ile veriliyor. Örnegin; hız verisi 250 ms aralıkar ile yenileniyor.

  3. Merhaba Erkan Bey,
    Elektrikli motor sürücülerinde kullanılan mikrodenetleyiciler sayesinde gerçekleştirme şansınız var.Bunu uygun PIC seçimi,okumak istediğiniz nicelikler için uygun olarak seçilen sensörler ve bu sisteme göre derlenecek C yazılımı ile uygulayabilirsiniz

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

ELEKTRONİK MODÜLÜ: CAN-BUS İLETİŞİM HATLARI

log in

reset password

Back to
log in