Pengertian, Sejarah, Aplikasi Controller Area Network (CAN)

Controller Area Network (CAN) adalah teknologi jaringan serial yang awalnya dirancang untuk industri otomotif, khususnya untuk mobil eropa, tetapi juga telah menjadi bus populer di otomatisasi industri dan juga aplikasi lainnya. Bus dapat terutama digunakan dalam sistem yang terintegrasi, dan sebagaimana tersirat dari namanya, adalah teknologi jaringan yang menyediakan komunikasi cepat di antara para pengontrol mikro yang secara cepat menuntut tuntutan real-time, sehingga meniadakan kebutuhan akan teknologi yang jauh lebih mahal dan kompleks dari RAM yang difungsikan oleh keduanya. kami akan membahasa Controller Area Network (CAN) selengkapnya dibawah ini.

Pengertian Controller Area Network (CAN)

Controller Area Network (CAN) adalah sistem bus serial integritas tinggi untuk perangkat intelijen jaringan. Busses dan perangkatnya merupakan komponen umum dalam sistem otomotif dan industri. Menggunakan perangkat antarmuka dapat, anda dapat menulis aplikasi LabVIEW untuk berkomunikasi dengan jaringan. Controller Area Network (CAN) menggunakan dua kabel, setengah duplex, sistem jaringan kecepatan tinggi, yang jauh lebih unggul dari teknologi berantai konvensional seperti RS232 dalam hal fungsionalitas dan keandalan namun dapat menerapkan biaya lebih efektif.

Sementara, misalnya, TCP/IP dirancang untuk transportasi jumlah data besar, dapat dirancang untuk waktu waktu yang tepat dan dengan tarif 1 MBit/sec baud dapat dengan mudah mengalahkan 100 MBit/sec TCP/IP koneksi ketika datang untuk waktu reaksi singkat, deteksi galat tepat waktu, pemulihan kesalahan cepat dan perbaikan kesalahan. Dapatkah jaringan digunakan sebagai sistem komunikasi terpadu untuk microcontroller dan juga sistem komunikasi terbuka untuk perangkat cerdas. Beberapa pengguna, misalnya di bidang rekayasa medis, memilih dapat karena mereka harus memenuhi persyaratan keselamatan yang ketat.

Persyaratan serupa harus dipertimbangkan oleh produsen peralatan lain yang sangat aman atau sangat dapat diandalkan (misalnya robot, sistem lift dan transportasi). Keuntungan terbesar dari jaringan Area pengontrol terletak pada pengurangan jumlah kabel yang dikombinasikan dengan pencegahan tabrakan pesan yang cerdik (artinya tidak ada data yang akan hilang selama penyebaran pesan).

Controller Area Network (CAN)

• Adalah teknologi jaringan berantai untuk solusi yang tertanam.
• Hanya perlu dua kabel bernama CAN_H dan CAN_L.
• Beroperasi pada tingkat data hingga 1 Megabit per detik.
• Mendukung maksimal 8 byte per bingkai pesan.
• Tidak mendukung node id, hanya id pesan. Satu aplikasi dapat mendukung beberapa id pesan.
• Pendukung prioritas pesan, yaitu semakin rendah ID pesan semakin tinggi prioritas.
• Mendukung dua panjang pesan ID, 11-bit (standar) dan 29-bit (diperpanjang).
• Tidak mengalami tabrakan pesan (sebagaimana yang dapat terjadi di bawah teknologi serial lainnya).
• Tidak menuntut persyaratan kabel. Kabel berpelintir sudah cukup.

Sejarah Controller Area Network (CAN)

Bosch awalnya dikembangkan pada tahun 1985 untuk jaringan internal kendaraan. Di masa lalu, produsen otomotif memasang alat elektronik dalam kendaraan dengan menggunakan sistem kabel searah. Para produsen mulai menggunakan semakin banyak peralatan elektronik dalam kendaraan, yang menghasilkan alat berat yang berat dan mahal. Kemudian, mereka mengganti kabel-kabel yang telah dibaktikan dengan jaringan in-kendaraan, yang mengurangi biaya pengkabelan, kerumitan, dan berat badan.

CAN, sebuah sistem integritas tinggi bus serial untuk perangkat cerdas jaringan, muncul sebagai standar dalam kendaraan jaringan. Industri otomotif dengan cepat mengadopsi CAN dan, pada tahun 1993, menjadi standar internasional yang dikenal sebagai ISO 11898. Sejak tahun 1994, beberapa protokol tingkat tinggi telah distandarisasi pada CAN, seperti CANopen dan DeviceNet. Pasar lain secara luas mengadopsi protokol tambahan ini, yang sekarang standar untuk komunikasi industri. Kertas putih ini berfokus pada kaleng sebagai jaringan dalam kendaraan.

Perangkat Keras Antarmuka Controller Area Network

Berbagai macam chip mikroprosesor, seperti prosesor Cortex-M3, menyediakan antarmuka seperti Ethernet, digital I/O, analog I/O, USB, UARTS, dan, last but not least, Controller Area Network. Namun, itu tidak berarti bahwa anda dapat menggunakan chip “seperti adanya” dan menghubungkannya ke jaringan, sensor, DLL. Semua antarmuka ini memerlukan semacam “perangkat keras driver.” Dalam hal teknologi berantai seperti RS232 atau dapat, anda akan membutuhkan transceiver yang sesuai.

Dalam kasus pengontrol bus dapat, kita memerlukan driver baris (transceiver) untuk mengubah sinyal TTL controller ke level dapat aktual, yang merupakan tegangan diferensial. Penggunaan tegangan diferensial berkontribusi pada keandalan yang luas dari dapat.

Status sinyal aktual, resesif atau dominan, didasarkan pada tegangan diferensial antara kan_h dan kan_l (2V selama waktu bit dominan; 0V selama waktu resesif sedikit).

Protokol lapisan tinggi

Meskipun sangat efektif dalam mobil dan aplikasi yang kecil, dapat saja tidak cocok untuk proyek yang membutuhkan minimum manajemen jaringan dan pesan dengan lebih dari delapan byte data.

Sebagai akibatnya, protokol lapisan tinggi (perangkat lunak tambahan di atas lapisan dapat fisik) seperti CANopen untuk otomasi industri dan SAE J1939 untuk kendaraan off-road yang dirancang untuk menyediakan teknologi jaringan yang lebih baik yang mendukung pesan panjang yang tak terbatas dan memungkinkan manajemen jaringan, yang mencakup penggunaan node IDs (hanya dapat mendukung IDs pesan di mana satu node dapat mengelola beberapa id pesan).

Akan tetapi, ironisnya, di masa mendatang sangat baik bahwa teknologi dasar dapat berhasil atas protokol lapisan tinggi untuk industri otomatisasi seperti CANopen dan DeviceNet, khususnya karena penggunaannya yang berkelanjutan dalam mobil. Akhir-akhir ini, CANopen dan DeviceNet adalah protokol “mati” bila menyangkut perkembangan baru. Satu-satunya pengecualian adalah SAE J1939, yang berhubungan erat dengan mesin diesel teknologi dan yang mencakup, lagi, kendaraan.

CANopen

• Cocok untuk aplikasi industri yang terprogram
• Awalnya dirancang untuk kontrol gerak
• Dikembangkan dan dipelihara oleh kelompok pengguna can-in-otomatisasi

Catatan: saya pribadi menganggap dapat terbuka untuk menjadi protokol yang cukup kompleks dan sangat over-bengkak dengan bandwidth rendah yang mengecewakan. Tambahan pada hal ini bahwa CANopen dengan cepat kehilangan daya tarik industri otomasi karena meningkatnya protokol Ethernet industri yang lebih kuat, dan sekarang ada dua alasan mengapa saya tidak pernah mencoba menulis sebuah stack terbuka.

SAE J1939

• CAN dapat berkomunikasi untuk jaringan kendaraan (truk, bus, peralatan pertanian, DLL.)
• Adalah standar yang dikembangkan oleh masyarakat insinyur otomotif (SAE)

Lembaga insinyur otomotif (SAE) truk dan kontrol Bus serta sub-komite komunikasi telah mengembangkan keluarga yang memiliki standar tentang rancangan dan penggunaan peralatan yang mengirimkan sinyal elektronik dan mengendalikan informasi di antara komponen kendaraan. SAE J1939 dan dokumen-dokumen temannya telah dengan cepat menjadi standar industri yang diterima dan jaringan Area pengendali (dapat) pilihan untuk mesin-mesin di luar jalan raya dalam aplikasi seperti konstruksi, penanganan material, dan mesin kehutanan.

Derivatif dari SAE J1939 mencakup:

• NMEA 2000 untuk aplikasi marinir
• ISOBUS (ISO 11783) untuk aplikasi pertanian
• MilCAN untuk aplikasi militer

DeviceNet

• Cocok untuk aplikasi industri (otomatisasi lantai)
• Dikembangkan oleh Allen Bradley/Rockwell
• Dipelihara oleh buka DeviceNet Vendor Association (ODVA)

Spesifikasi DeviceNet, yang terdiri dari dua Volume: Volume satu — protokol industri umum (CIP) dan Volume tiga — adaptasi sineas pada CIP, hanya tersedia untuk para anggota ODVA (asosiasi Vendor DeviceNet terbuka).

Manfaat Controller Network Area (CAN)

Low-Cost, Lightweight Network

Dapat menyediakan jaringan yang murah dan tahan lama yang membantu banyak perangkat untuk saling berkomunikasi. Keuntungan dari hal ini adalah bahwa unit kontrol elektronik (ECUs) dapat memiliki satu dapat antarmuka ketimbang analog dan digital untuk setiap perangkat dalam sistem. Ini mengurangi biaya dan berat mobil secara keseluruhan.

Broadcast Communications

Setiap perangkat pada jaringan memiliki chip pengontrol dapat dan karena itu cerdas. Semua perangkat pada jaringan melihat semua pesan ditransmisikan. Setiap alat dapat memutuskan apakah sebuah pesan relevan atau apakah pesan itu harus disaring. Struktur ini memungkinkan modifikasi untuk dapat jaringan dengan dampak minimal. Node non-transmisi tambahan dapat ditambahkan tanpa modifikasi ke jaringan.

Prioritas Tinggi

Setiap pesan memiliki prioritas, jadi jika dua node mencoba untuk mengirim pesan secara bersamaan, satu dengan prioritas yang lebih tinggi akan ditransmisikan dan satu dengan prioritas yang lebih rendah akan ditunda. Arbitrase ini adalah non-dan menghasilkan transmisi non-interupsi dari pesan prioritas tertinggi. Hal ini juga memungkinkan jaringan untuk memenuhi keterbatasan waktu yang menentukan.

Error Capabilities

Spesialisasi dapat mencakup kode pengulangan pengulangan (Cyclic) untuk melakukan galat memeriksa isi setiap bingkai. Bingkai dengan kesalahan diabaikan oleh semua node, dan bingkai galat dapat dikirimkan untuk sinyal galat ke jaringan. Kesalahan Global dan lokal didiferensiasi oleh pengendali, dan jika terlalu banyak kesalahan terdeteksi, node individu dapat menghentikan transmisi kesalahan atau memutuskan sendiri dari jaringan sepenuhnya.

Aplikasi Controller Area Network (CAN)

Dapat pertama kali dibuat untuk penggunaan otomotif, sehingga aplikasi yang paling umum adalah jaringan elektronik dalam kendaraan. Namun, sebagai industri lain telah menyadari ketergantungan dan keuntungan dapat selama 20 tahun terakhir, mereka telah mengadopsi bus untuk berbagai aplikasi. Aplikasi kereta api seperti trem, trem, ruang bawah tanah, jalur kereta api ringan, dan menggunakan fasilitas jarak jauh.

Anda dapat menemukan contoh perangkat yang dapat menghubungkan unit pintu, pengontrol rem, unit penghitungan penumpang, dan lebih banyak lagi pada tingkat yang berbeda dari berbagai jaringan dalam kendaraan ini. Juga dapat digunakan dalam pesawat dengan sensor penerbangan, sistem navigasi, dan alat bantu riset di kokpit. Selain itu, anda dapat menemukan dapatkah bus dalam banyak aplikasi kedirgantaraan, mulai dari analisis data dalam penerbangan hingga sistem kontrol mesin pesawat terbang seperti sistem bahan bakar, pompa, dan aktuasi linear.

Produsen peralatan medis dapat digunakan sebagai jaringan yang tertanam dalam perangkat medis. Malah, beberapa rumah sakit menggunakan kaleng untuk mengatur ruang operasi yang lengkap. Rumah sakit mengendalikan komponen ruang operasi seperti lampu, meja, kamera, mesin X-ray, dan tempat tidur pasien dengan sistem berbasis daya. Lift dan eskalator menggunakan jaringan dapat terbenam, dan rumah sakit menggunakan protokol terbuka untuk menghubungkan perangkat lift, seperti panel, pengontrol, pintu, dan hambatan cahaya, satu sama lain dan mengendalikannya. Kanopen juga digunakan dalam aplikasi nonindustri seperti peralatan laboratorium, kamera olahraga, teleskop, pintu otomatis, dan mesin kopi.

Kesimpulan

Jaringan komunikasi CAN dapat dibangun dengan menggunakan pemancar-penerima dan tanpa pemancar-penerima. Analisis performa dari kedua jaringan tersebut dilakukan untuk mengetahui pada panjang kabel berapa komponen pemancar-penerima dibutuhkan.