CAN шина. Часть 2: CAN и OBD-II

Здравствуйте, уважаемые посетители канала!

Продолжаем тему CAN шины. В прошлый раз мы рассмотрели ~~коротко~~ историю CAN шины, рассмотрели некоторые базовые понятия, но не рассмотрели OBD-II, и при чём тут вообще этот стандарт.

OBD-II (On-Board Diagnostics II) - это стандарт системы диагностики транспортных средств, который был введён для контроля над состоянием автомобиля, проверки выбросов и обнаружения неисправностей. Основная идея OBD-II - предоставить унифицированный интерфейс для диагностики всех автомобилей независимо от их производителя.

OBD-II был стандартизирован в 1996 году в США для всех автомобилей, продаваемых на территории страны. Позднее он был принят в других странах, включая Европу (EOBD) и Китай (JOBD).

Основные функции OBD-II:

Диагностика ошибок (DTC - Diagnostic Trouble Codes).
Мониторинг систем выбросов.
Получение данных о работе двигателя и других систем автомобиля в реальном времени.
Стандартизация диагностического разъёма.

OBD-II использует унифицированный диагностический разъём DLC (Data Link Connector) с 16 контактами. Через этот разъём внешние устройства, такие как диагностические сканеры, могут подключаться к системам автомобиля.

Как связаны OBD-II и CAN?

Связь OBD-II и CAN заключается в том, что CAN является одним из протоколов, поддерживаемых стандартом OBD-II для передачи диагностических данных. В частности, с 2008 года для всех автомобилей, продаваемых в США, использование CAN в качестве основного протокола OBD-II стало обязательным. Почему именно CAN? CAN был выбран для реализации OBD-II благодаря:

Надёжности: высокая устойчивость к помехам.
Эффективности: быстрая передача данных при минимальных задержках.
Гибкости: поддержка сложных систем с большим количеством узлов (до 2048 устройств).
Ошибкоустойчивости: наличие механизмов проверки целостности данных (CRC).

В 16-контактном разъёме OBD-II линии CAN привязаны к определённым контактам:

Контакт 6 (CAN High, CH) - линия с более высоким напряжением для передачи сигналов CAN.
Контакт 14 (CAN Low, CL) - линия с более низким напряжением для передачи сигналов CAN.

Эти контакты образуют дифференциальную пару, которая используется для передачи данных в шине CAN. Дифференциальная передача обеспечивает помехоустойчивость и надёжность сигнала, что критически важно в автомобильных системах. Подробнее про это читайте в первой части.

Какие данные могут передаваться через OBD-II с использованием CAN-шины?

Данные двигателя:

Обороты двигателя (RPM).
Загрузка двигателя (%).
Положение дроссельной заслонки.
Температура охлаждающей жидкости.
Температура впускного воздуха.
Давление во впускном коллекторе.
Угол опережения зажигания.
Состояние топливной системы.
Скорость подачи топлива.

Топливная система:

Уровень топлива (%).
Давление в топливной рампе.
Расход топлива (моментальный и средний).
Соотношение воздух/топливо (λ).
Состояние форсунок.

Система выбросов:

Данные датчиков кислорода (лямбда-зондов).
Эффективность каталитического нейтрализатора.
Состояние системы рециркуляции отработавших газов (EGR).
Давление и температура в системе DPF (сажевого фильтра).
Временная задержка подачи реагента (для систем SCR).

Трансмиссия:

Температура трансмиссионной жидкости.
Текущая передача.
Давление масла в коробке передач.
Состояние переключения передач (активный/неактивный).

Подвеска и тормозная система:

Давление в тормозной системе.
Состояние ABS.
Положение педали тормоза.
Данные о скорости вращения каждого колеса.

Электроника и системы безопасности:

Напряжение аккумулятора.
Текущий заряд батареи (для гибридных и электрических авто).
Состояние подушек безопасности (активно/неактивно).
Состояние стояночного тормоза.

Данные о движении:

Текущая скорость автомобиля.
Пройденное расстояние с момента сброса ошибки.
Общий пробег автомобиля (если поддерживается).

Диагностические данные:

Коды ошибок (DTC).
Количество сохранённых ошибок.
Готовность систем OBD (индикаторы проверки).
Последовательность возникновения ошибок.

Климат и комфорт:

Температура в салоне.
Уровень интенсивности вентиляции.
Положение заслонок системы кондиционирования.
Температура на выходе системы обогрева или охлаждения.

Система управления шинами:

Давление в шинах.
Температура шин.
Состояние датчиков TPMS.

Этот список может варьироваться в зависимости от модели автомобиля, производителя и года выпуска.

А какие вообще протоколы используются в стандарте OBD-II?

Хоть CAN и является доминирующим протоколом, стандарт OBD-II поддерживает и другие протоколы передачи данных. Собрал наиболее часто встречающиеся на практике протоколы:

ISO 9141-2

Тип: Асинхронный протокол.
Применение: Применяется в основном в автомобилях до 2008 года, особенно в европейских и азиатских марках.
Скорость: От 1,2 до 10,4 кбит/с.
Особенности: Использует две линии: K-line (передача данных) и L-line (инициализация).
Примеры: BMW, Volkswagen, Toyota.

ISO 14230 (KWP2000 - Keyword Protocol 2000)

Тип: Асинхронный протокол.
Применение: Замена ISO 9141-2, использовался до появления CAN.
Скорость: До 10,4 кбит/с.
Особенности: Может работать как по K-line, так и по CAN-шине.
Примеры: Mazda, Honda, Hyundai.

SAE J1850

Варианты:

PWM (Pulse Width Modulation): Используется в автомобилях Ford.
VPW (Variable Pulse Width): Используется в автомобилях General Motors.

Скорость: 41,6 кбит/с для PWM, 10,4 кбит/с для VPW.
Особенности: Устаревший протокол, уступил место CAN.

ISO 15765-4 (CAN - Controller Area Network)

Тип: Основной протокол для OBD-II с 2008 года.
Применение: Диагностика современных автомобилей.
Скорость: До 1 Мбит/с.
Особенности: Высокая помехоустойчивость, поддержка множества устройств (ECU).

ISO 27145 (WWH-OBD - Worldwide Harmonized OBD)

Тип: Международный стандарт для OBD-II.
Применение: Унификация диагностики для тяжёлых транспортных средств и гибридных автомобилей.
Особенности: Основан на CAN, использует формат UDS (Unified Diagnostic Services).

SAE J1939

Тип: Протокол для тяжёлых автомобилей (грузовики, автобусы, спецтехника).
Применение: Управление двигателями, трансмиссиями и другими системами.
Скорость: До 500 кбит/с.
Особенности: Работает на основе CAN.

ISO 11992

Тип: Протокол для связи между тягачом и прицепом.
Применение: Грузовые автомобили.
Особенности: Специализированный вариант CAN.

Более подробно на OBD-II останавливаться не будем. Впереди ещё много информации конкретно про CAN-шину и этот протокол ;-) В следующий раз поговорим про Hi speed CAN, Low speed CAN и трансивер