# Внутритранспортная связь: CAN, FlexRay и MOST CAN, FlexRay и MOST — это автомобильные протоколы связи, используемые для соединения электронных блоков управления (ECU), блоков управления трансмиссией (TCU) и модулей управления кузовной электроникой (BCM) в транспортных средствах: * **CAN**\ Протокол на основе сообщений, изначально разработанный для экономии меди за счет мультиплексирования электрической проводки в автомобилях. Пропускная способность CAN составляет около 125 кбит/с. * **FlexRay**\ Высокоскоростной, отказоустойчивый и детерминированный последовательный протокол связи, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с по двум витым проводам. FlexRay часто используется в критически важных для безопасности приложениях, таких как модули силового агрегата. Полезная нагрузка FlexRay, или кадры данных, может достигать 127 слов (254 байта), что более чем в 30 раз больше, чем у CAN. * **MOST**\ Стандарт шины для автомобильных мультимедийных сетей, обеспечивающий передачу высококачественного аудио, видео и данных. MOST доступен в трех скоростях передачи: MOST25, MOST50 и MOST150. CAN (Controller Area Network) в настоящее время является наиболее широко используемой внутритранспортной сетью. Однако с непрерывным развитием автономных транспортных средств и связанных технологий существует высокий спрос на большую пропускную способность и более высокую связанность. В этом документе мы кратко описываем CAN и другие варианты автомобильной связи, включая беспроводной CAN, MOST, FlexRay и Automotive Ethernet. ## Шина CAN: некоторые основы В широком смысле CAN-bus (Controller Area Network-bus) — это фактически набор стандартов, обеспечивающих взаимодействие различных устройств друг с другом. Это асинхронная (сдвинутая по времени) последовательная шинная система, разработанная в 1983 году компанией Robert Bosch GmbH с целью объединения электронных блоков управления (ECU) в транспортных средствах. CAN был разделен на различные уровни в соответствии с моделью ISO/OSI, чтобы обеспечить гибкость и прозрачность проектирования. Для связи на практике шина CAN использует два выделенных провода: CAN low и CAN high, посредством которых контроллер CAN подключается ко всем компонентам сети. CAN позволяет заменить довольно сложную проводку двухпроводной шиной. CAN использует дифференциальный сигнал, что делает его более устойчивым к помехам, с двумя логическими состояниями: recessive и dominant. В настоящее время шина CAN используется практически повсюду — от кофемашин до [управления автопарком](https://www.navixy.com/fleet-management/features/) и космических приложений. Ниже мы кратко описываем принципы работы шины CAN. Протокол связи CAN ISO-11898:2003 объясняет, как информация передается между устройствами в сети на основе модели Open Systems Interconnection (OSI), представленной в виде набора уровней на рисунке ниже. Два нижних уровня семиуровневой модели OSI/ISO — это физический уровень и уровень канала передачи данных. Физический уровень определяет связь между устройствами, подключенными через физическую среду. ![CAN и альтернативы](/files/8fbcf82dacb045a7c5a9abe24fb2e38a6f8851f6) Уровень канала передачи данных, помимо прочего, также отвечает за организацию битов в кадры и включает два протокола: классический CAN (первое применение относится к 1988 году) и CAN FD (представлен в 2012 году). Прикладной уровень по сути является уровнем конечного пользователя и обеспечивает доступ к сетевым ресурсам. Существует два типа форматов сообщений/кадров: стандартный и расширенный. Они различаются только длиной идентификатора — у стандартного он составляет 11 бит, а у расширенного — 29 бит. Структуру стандартного сообщения можно разделить на 8 частей, как показано на рисунке ниже. Эти части: Start of Frame (SOF — начало передачи кадра), CAN-ID (идентификатор кадра, определение приоритета сообщения), Remote Transmission Request (RTR, указывает, запрашивает ли узел данные у другого узла или отправляет данные), Control (сообщает длину данных в байтах), Data (фактические значения данных, которые необходимо масштабировать/преобразовать), The Cyclic Redundancy Check (CRC, обеспечение целостности данных), ACK (подтверждение, указывает, правильно ли принимаются данные) и EOF (End of Frame), обозначающий конец сообщения/кадра CAN. ![CAN и альтернативы](/files/d84dfa1cb2aa92cdb371bce0f612fa1ee9d86380) Шина CAN использует инвертированную форму логики с двумя состояниями: dominant и recessive. Рисунок выше демонстрирует упрощенную схему ввода-вывода CAN-трансивера: поток битов, поступающий к/от контроллера CAN и/или микроконтроллера. Когда контроллер отправляет поток битов, они инвертируются и подаются на линию CANH. Линия CANL всегда является дополнением CANH. CAN должен контролировать как текущее состояние шины, так и то, что он отправляет. Для практического применения оба конца шины CAN должны быть оконцованы, поскольку любой узел на шине может передавать данные. На каждом конце линии установлен оконечный резистор, равный волновому сопротивлению кабеля. Обычно рекомендуемое значение оконечных резисторов составляет 120 Ω (в диапазоне 100 Ω - 130 Ω). В сети не должно быть более двух оконечных резисторов, поскольку дополнительные терминаторы создают дополнительную нагрузку на драйверы. На рисунке ниже показана тестовая шина CAN. Узлы на рисунке, в принципе, могут передавать сообщения от интеллектуальной сенсорной технологии и контроллера двигателя. Типичным примером применения может быть, например, датчик температуры. ![CAN и альтернативы](/files/a9e7968a4aa9fa81dd2516ac4b04c47afb98bda1) На рисунке ниже показана тестовая шина CAN. Узлы на рисунке, в принципе, могут передавать сообщения от интеллектуальной сенсорной технологии и контроллера двигателя. Типичным примером применения может быть, например, датчик температуры. Если другому узлу датчика необходимо одновременно отправить сообщение, арбитраж обеспечивает передачу сообщения. Например, узел A завершает передачу своего сообщения, а узлы B и C подтверждают корректный прием сообщения. Узлы B и C, в свою очередь, начинают арбитраж, и если узел C выигрывает арбитраж, то он отправляет сообщение. Узлы A и B подтверждают сообщение от узла C, после чего узел B продолжает передачу своего сообщения. Следует учитывать обратную полярность входа и выхода драйвера на шине. В настоящее время шина CAN широко распространена в автомобилях. Она присутствует практически во всех выпускаемых транспортных средствах. Автомобили в современном мире по сути являются продуктом глобального рынка, поэтому все транспортные средства, как правило, оснащаются шиной CAN. Доступ к шине CAN осуществляется через порт OBD, который показан на рисунке ниже вместе с примером оконечного резистора 120Ω, припаянного к разъему DB9 с проводкой CAN, расположенной в корпусе разъема DB9. Для подключения порта OBD к устройству CAN DB9 требуется кабель, который можно либо приобрести, либо изготовить. Чтобы сделать его самостоятельно, необходимы 9-контактная розетка D-sub (female) и штекер OBD (male). Розетка DB9 должна соответствовать разъему устройства CAN. ![CAN и альтернативы](/files/bdc5dfa95ed88316b260e11f3a037927be88773c) Пример проводки от разъема OBD к DB9 CAN, включая дополнительный оконечный резистор, также показан на схеме ниже. ![CAN и альтернативы](/files/36c5cd6c49f6e7bb98893e3851113ea75c21e84f) Для построения сенсорной сети, подключения к шине CAN и просмотра сигналов CAN от транспортных средств существует множество вариантов. Различные микроконтроллеры в настоящее время поддерживают протокол CAN и могут быть подключены к CAN через микросхему CAN-трансивера. Также доступны решения, такие как Raspberry Pi, Texas Instruments Launchpad и Arduino, которые могут подключаться к CAN с помощью дополнительных модулей. Сеть связи CAN в современных автомобилях может обеспечивать огромный объем данных, который можно использовать в [управления автопарком](https://www.navixy.com/fleet-management/features/) для повышения безопасности водителя, снижения общих затрат, улучшения процессов технического обслуживания и поддержки экологической ответственности. Предоставление данных шины CAN дает владельцам автопарков различные возможности получать разнообразную информацию, включая расход топлива, показания одометра, обороты в минуту, положение дроссельной заслонки, нагрузку/крутящий момент двигателя, температуру двигателя и уровень топлива. CAN в настоящее время является наиболее широко используемой внутритранспортной сетью. Однако с непрерывным развитием автономных транспортных средств и [связанных технологий](https://www.navixy.com/), существует высокий спрос на большую пропускную способность и более высокую связанность. Далее мы кратко описываем некоторые другие варианты автомобильной связи, включая беспроводной CAN, MOST, FlexRay и Automotive Ethernet. ## Беспроводной CAN CAN на витой паре медных проводов стал стандартом ISO в 1994 году. Растущий спрос на более высокую связанность стимулирует разработку альтернативных и дополнительных технологий. Например, некоторые варианты беспроводной передачи CAN основаны на радиостандартах, таких как WLAN или Bluetooth, на уровне протокола. В таком сценарии данные CAN в передатчике должны быть преобразованы в беспроводной протокол и восстановлены в приемнике. Прозрачная передача в реальном времени в смысле сети CAN таким образом невозможна. Поэтому радиосвязь функционирует как шлюз между двумя сетями CAN. ![CAN и альтернативы](/files/a447fcf287008f83d0298d5c84d912be91cb6d33) Беспроводной CAN, основанный на двухрежимной радиосвязи, позволяет беспроводным образом интегрировать участников CAN в сеть CAN, повышая безопасность и удобство использования. Однако такая система требует специальных антенн, которым необходимо пространство и определенная ориентация, ограничивающая всенаправленное излучение. ## Кратко о MOST, FlexRay и Automotive Ethernet Перспективной альтернативой CAN является автомобильный Ethernet. По некоторым оценкам, ожидается, что рынок автомобильного Ethernet вырастет более чем на 21,6% в прогнозируемый период 2019–2026 годов. Ключевые преимущества Ethernet для автомобильной связи — высокая пропускная способность и экономическая эффективность. Ethernet использует стратегию Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Коллизии могут быть устранены за счет разделения в внутритранспортных сетях. Среди проблем автомобильного Ethernet — значительный уровень ВЧ-помех, невозможность обеспечить задержку на уровне низких микросекунд и отсутствие способа синхронизации времени между устройствами. MOST (Media Oriented System Transport) — это последовательная система связи для передачи управляющих данных, видео и аудио посредством оптоволоконных [http://cables.It](http://cables.it) обеспечивает обмен звуковой и видеoinформацией точка-точка со скоростью 24,8 Мбит/с. MOST, созданный ассоциацией MOST, определяет протокольный, программный и аппаратный уровни, необходимые для эффективной и недорогой передачи управляющих, потоковых и пакетных данных с использованием одной среды / физического уровня. Сеть MOST может быть схематически представлена в виде кольца, которое может включать до 64 устройств MOST. Благодаря функции plug\&play добавление или удаление устройства MOST должно быть довольно простым. FlexRay, в свою очередь, по сути является стандартом автомобильной сети, основанным на гибкой детерминированной, отказоустойчивой и высокоскоростной шинной системе с высокой скоростью передачи данных. Он используется как часть топологии «звезда» или «линия» с медными проводниками или оптическим волокном. FlexRay с двухканальной конфигурацией обеспечивает повышенную отказоустойчивость и/или увеличенную пропускную способность. Особенности сети связи FlexRay делают ее привлекательной для автомобильной промышленности следующего поколения. ![CAN и альтернативы](/files/4ca5ca1737a4922509abb7a4c2165bbc5d34da1c) В сетях FlexRay первого поколения обычно используется один канал для сокращения затрат на проводку, но дальнейшее развитие приложений и сопутствующие требования к безопасности приведут к более широкому использованию двух каналов. Ограничивающими факторами широкого распространения FlexRay являются цена, более низкие уровни рабочего напряжения и асимметрия фронтов, что создает трудности при увеличении длины сети. Некоторые ключевые особенности перечисленных протоколов в сравнении с характеристиками CAN представлены в таблице ниже. ![CAN и альтернативы](/files/2e8456258e28fe7a0ab3a21b58c06f21f32dfed8) Непосредственное сравнение перечисленных протоколов связи показывает, что существует явный компромисс между пропускной способностью и отказоустойчивостью, с одной стороны, и средними затратами и сложностью системы — с другой. Хотя CAN и MOST остаются своего рода базовыми протоколами, FlexRay и Ethernet являются более перспективными решениями для удовлетворения растущих требований рынка и приложений с высокой нагрузкой. В современных автомобилях эти протоколы часто используются как взаимодополняющие решения. ## Назначение протоколов внутритранспортной связи Шина CAN действительно является хорошо известным и устоявшимся стандартом связи транспортных средств. Она используется в силовом агрегате, шасси, магистральной сети и кузовных системах. Ethernet, в свою очередь, обычно используется как диагностический протокол для электронных блоков управления двигателем, шасси и кузовом, применяемых для сетевых подключений. FlexRay в настоящее время служит основой для активного развития технологий во всем мире, и его многочисленные применения включают системы X-by-Wire следующего поколения и магистральные системы. MOST — это стандарт шины для автомобильных мультимедийных сетей, предназначенный для передачи высококачественного аудио, видео и данных. Он обеспечивает простое соединение различных автомобильных мультимедийных компонентов. Все вышеупомянутые протоколы и технологии удовлетворяют большинству требований к диагностике и мультимедийному обмену для современных внутритранспортных и межтранспортных коммуникаций, и могут использоваться в современных системах автономного вождения; однако точная интеграция всех этих технологий при соблюдении ограничений реального времени по-прежнему остается сложной задачей. --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://navixy.com/docs/expert-center/ru/vehicle-telematics-technology/can-and-obdii/intra-vehicle-communication-can-flexray-and-most.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.