CAN BUS Nedir ?

Yazar: o.eganTarih: 10 Ağustos 2021Kategori: Genel, Ne Nedir?Yorum Yok

Açılımı “Controller Area Network Bus” olan yani “Kontrol Alan Ağı Veri yolu”dur.1980’lerde Robert Bosch tarafından otomotivde kablo yumağı yerine bir kablodan yazılım kontrollü veri transferini sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. Böylelikle kablolama maliyetleri düşmüş otomobiller daha ucuza imal edilmeye başlamıştır. CAN, otomotiv endüstrisindeki en bilinen haberleşme sistemidir. Her ne kadar başlangıçta yalnızca otomotiv uygulamaları için tasarlanmış olsa da yüksek performansı güvenirliliğinden dolayı birçok dağınık (distrubuted) endüstriyel kontrol uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 90’larda CAN’in gelişimi sonucunda CiA denen (CAN in Automation)
kurulmuştur. Bu bağımsız grup CAN özelliklerini belirlemekte ve gerçekleştirmektedir. Daha sonra DeviceNET geliştirilmiştir. DeviceNet endüstriyel cihazlarını (sensörs, aktuatör) yük seviye cihazlarına (kontrolör) bağlamaya yarayan düşük seviye networktür. DeviceNet özellikle düşük maliyet üzerine yoğunlaşmıştır. 95’de CAN2.0B geliştirilerekten bir CAN sistemine bağlı ünite sayısı teorik olarak 500 milyona çıkarılmıştır. 1996’da CANopen geliştirilmiştir. Böylece uygulamada kullanılabilirliği daha da artmıştır.

Kısaca CAN Bus sisteminin tarihçesine değindikten sonra çalışma mantığını inceleyelim.

CAN BUS Sistemi Nasıl Çalışır ?

Protokolde ilk öncelik, güvenli bir şekilde bilgi iletişiminin yapılmasıdır. Araç kullanan hiç kimse, radyoda çıkan bir arızadan dolayı hava yastıklarının patlamasını istemez. Bu sebeple, protokolde hata payı neredeyse sıfıra yakın olacak şekilde bir metot uygulanır. Her bir sensörden gidecek veri mesajları, belirli bir ID ile tanımlanır.Bu ID tüm iletim hattı boyunca sürdürülüp aracın çalışması dahil gerçekleşen tüm olaylar bu hat üzerinde ilerletilir fakat tanımlanan ID sadece sorumlu olduğu kanal tarafından alınmaktadır. Bu sistemde, kullanılan her bir mesaj için kullanılabilecek iki adet tanımlama yöntemi bulunmaktadır. Bu yöntemler ‘Standart ID’ ve ‘Genişletilmiş ID’ olarak adlandırılır. Standart olan modelde on bir bitlik bir ID ataması yapılabilirken(2 üzeri 11 kadar farklı mesaj ID atama), genişletilmiş olan modelde yirmi dokuz bitlik ID ataması yapılabilir(2 üzeri 29 kadar mesaj ID tanımlama). Bu sayede pek çok mesaj, farklı kimlikler(ID) verilerek birbirine karışmadan iletişim sağlanır.

Sistem içerisinde bulunan modeller arasında haberleşme yapılırken, bir çok kontrol yapılmaktadır. CAN BUS protokolünün en önemli özelliği, hata payının sıfıra yakın olmasıdır. Bu sebeple, gönderilen her bir mesaj çok detaylı bir şifrelemeye tabii tutulmaktadır. Aşağıdaki görselde, bir mesaj iletimi sırasında gerçekleştirilen kontrol işlemlerinin karmaşıklığı daha iyi anlaşılabilir.

Protokolde, haberleşme yapacak her bir sistem için iki adet haberleşme bacağı bulunmaktadır. Bunlar ‘Can Rx(Receiver)’ ve ‘Can Tx(Transmitter)’ bacaklarıdır. Bu bacaklar, sistemde ortak bir ağa bağlıdır. Merkezi bir yönetim söz konusudur. Sistemde yönetim, elektrik kontrol ünitelerine bağlıdır. Bütün sensörler aynı hat üzerine mesaj bırakırlar. Ancak aynı anda iki ve ya daha fazla mesaj hattan iletilemez. Kendi aralarında bir öncelik sıralaması vardır. Bu sıralama doğrultusunda gerekli veri iletimi sağlanır.

CAN BUS Protokolünün Avantajları Nelerdir ?

Sistemdeki kablo ağırlığını etkili şekilde azalttığını söylemiştik. Bu da aracın ağırlığında önemli rol oynamaktadır. Diğer bir yararı, sensörlerin daha hızlı çalışması ve sisteme gerekli bilgiyi daha hassas bir şekilde basmasıdır. CAN Bus siteminde hata oranı da bu sebepten dolayı çok daha azdır.

CAN bus sitemindeki tüm birimleri iş yeri olarak düşünebiliriz. İş yerinin müdürü sistemde “Master” olarak , diğer çalışanlar ise “Slave” olarak düşünülebilir. Master sistemde asıl işlemi yapan işlemcidir ve bir tanedir. Slave birden fazla olabilir ve görevi Mastera bilgi iletmektir. Hatta bir tane ana iletim yolu vardır. Bütün modüller buna bağlıdır ve buraya mesaj gönderirler. Bu sebeple sistem kolayca düzenlenebilir.

Sistemde bir modülün bozulması, tüm sistemin durmasını gerektirmez. Sadece o modülle ilgili birim çalışmaz, ama diğer tüm birimler çalışmaya devam eder. Bu da sistemi daha güvenli yapar. Ayrıca CAN BUS sistemli bir araçta hata bulmak ve diagnostik çok daha kolaydır. Basit ara yüzler ile hatta kim bilgi basmıyor, kim düzgün çalışmıyor kolayca görülebilir ve düzeltilebilir.

CAN BUS Protokolünün Uygulama Alanları

Otomotiv sektörüyle tanıtımı yapılan CAN bus sistemi, sadece otomobillerde, iş makinelerinde, büyük araçlarda kullanılmıyor doğal olarak. Endüstriyel araçlar, medikal makinelerde ve daha bir çok merkezi sitemi olan ve içerisinde bir çok modül bulunduran sistemlerde kullanılır. Askeri araçlarda çok fazla sensör ve işlem olduğundan bu araçlarda da özellikle CAN bus sistemi tercih edilir.Örrnek olarak bahsetmek gerekirse şu şekildedir;