CAN Bus – eine Einführung

Der CAN (Controller Area Network) Bus ist eine revolutionäre Technologie, die in den 1980er Jahren von Bosch entwickelt wurde, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Steuergeräten in Fahrzeugen zu ermöglichen, ohne auf eine zentrale Steuereinheit angewiesen zu sein. Der CAN Bus hat sich schnell über die Automobilindustrie hinaus verbreitet und findet heute in vielen Bereichen der Industrieautomation, Medizintechnik und vielen anderen Anwendungen seinen Einsatz.

Grundprinzipien des CAN Bus

Der CAN Bus basiert auf einem Multi-Master-Prinzip, bei dem mehrere Steuergeräte quasi gleichzeitig Nachrichten über einen einzigen Kommunikationskanal senden und empfangen können. Die Priorisierung von Nachrichten erfolgt durch Arbitrierung auf Basis der Identifier, wobei Nachrichten mit niedrigeren Identifier-Werten Vorrang haben.

CAN Bus Technologie

Der CAN Bus ist definiert durch die Standards ISO 11898-1 für die Sicherungsschicht (Data Link Layer) und ISO 11898-2/3 für die Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Physical Layer

Die physikalische Schicht des CAN Bus beschreibt die elektrischen Eigenschaften und die Verkabelung. Typischerweise wird ein differenzielles Signal verwendet, das eine hohe Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen bietet.

Die Datenrate beim klassischen CAN Bus kann je nach Anwendung und Netzwerklänge variieren, wobei Geschwindigkeiten von bis zu 1 MBit/s möglich sind. Beim Einsatz von CAN FD sind Datenraten von bis zu 8 MBit/s möglich.

Data Link Layer

CAN Nachrichten bestehen aus einem Identifier, der die Priorität und den Inhalt der Nachricht bestimmt, sowie aus einem Datenfeld, in dem die eigentlichen Informationen übertragen werden. Für den Identifier werden entweder 11 Bit (Standard Frame) oder 29 Bit (Extended Frame) verwendet. Das Datenfeld hat eine variable Länge. Bei CAN Classic können maximal 8 Byte übertragen werden.

CAN Bus – Classic Basic Frame Format

CAN Bus – Classic Extended Frame Format

CAN Bus Anwendungen

Der CAN Bus wird umfangreich in der Automobilindustrie eingesetzt, um Komponenten wie Motorsteuergeräte, Airbags, ABS und viele andere miteinander zu vernetzen. Auch in der Industrieautomation spielt der CAN Bus eine wichtige Rolle, insbesondere bei der Steuerung und Überwachung von Maschinen und Produktionsprozessen. In der Medizintechnik ermöglicht der CAN Bus die Vernetzung von medizinischen Geräten, was zu verbesserten Diagnosemöglichkeiten und Patientenüberwachung führt.

Herausforderungen

Sicherheitsbedenken

Mit der zunehmenden Vernetzung von Systemen über den CAN Bus wachsen auch die Bedenken hinsichtlich der Sicherheit. Es ist entscheidend, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um die Systeme vor unbefugtem Zugriff und Manipulation zu schützen.

Interoperabilität

Die Gewährleistung der Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere in heterogenen Netzwerken, die eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen. Durch geeignete CAN Protokolle kann die Interoperabilität gewährleistet werden.

CAN im Internet

Weitere Informationen zum Thema CAN finden Sie auf diesen Seiten im Internet:

CAN in Automation e.V.

Die Hersteller- und Nutzer-Vereinigung CAN in Automation bietet ein breites Angebot an Informationen zum Thema CAN. Insbesondere findet man hier eine Übersicht zu höheren Protokollen (z.B. CANopen).
www.can-cia.org

Bosch

Die Firma Bosch ist die Erfinderin der CAN-Technologie. Die Seiten von Bosch sind die erste Wahl für Fragen zu Controllern und Lizenzbedingungen.
www.bosch-semiconductors.com