Can-Bus

Was ist der CAN-Bus?

CAN ist die Abkürzung für „Controller Area Network“. Die Antwort auf die Frage: „Was ist ein CAN-Bus?“, ist recht komplex und technisch. Es handelt sich um einen Feldbus, der speziell für die Übertragung von Informationen in Fahrzeugen entwickelt wurde. Der Standard definiert sowohl ein Protokoll für die Datenübertragung als auch für die Anschlussart. Der CAN-Bus gehört zu den seriellen Bussystemen und überträgt Informationen asynchron.

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Wie entstand das CAN-Bus-System?

Die Entwicklung vom CAN-Bus begann 1981. Im Jahr 1983 starteten Bosch aus dem Fahrzeugsektor und der IT-Konzern Intel gemeinsam ein Projekt zur Entwicklung eines neuen Bussystems für Fahrzeuge. Es sollte zentral mehrere elektronische Systeme miteinander verbinden und den Datenaustausch ermöglichen. Auf diesem Weg sollte die Anzahl der Kabelverbindungen in Fahrzeugen reduziert werden. In Fahrzeugen, die zu Beginn der 1980er-Jahre gebaut wurden, befanden sich bis zu 2 Kilometer Kabel.

1986 wurde mit dem CAN-Bus das Ergebnis der Kollaboration präsentiert. Für das CAN-Bus-System entstanden ein Chip und ein Protokoll für die Datenübertragung. Die ersten Fahrzeuge wurden ab 1988 mit dem CAN-Bus ausgestattet. Eines der ersten Automobilunternehmen, das den CAN-Bus einsetzte, war Mercedes-Benz. Im Laufe der Zeit wurde der Standard weiterentwickelt und verbessert. So schlug Bosch 2012 vor, die verfügbare Bandbreite zu erhöhen, um den Anforderungen moderner Fahrzeugtechnik gerecht zu werden.

Die CAN-Bus-Erklärung

Der CAN-Bus ist ein System mit zahlreichen Punkten und Verbindungen. Jeder Datenbus besteht aus einem Controller und einem Transceiver. Dazu sind 2 Datenbus-Abschlüsse und 2 Leitungen vorhanden. Die gesamte Technik befindet sich in Steuergeräten, die über CAN-Bus-Kabel verbunden sind.

Auf dem CAN-Bus lassen sich Daten in beide Richtungen senden. Dies erlaubt es 2 Steuergeräten, miteinander zu kommunizieren. Dies sind beispielsweise ein Sensor und ein Stellgerät. Über zentrale Steuergeräte werden einzelne CAN-Bus-Kabel zu einem zusammengefasst, sodass Informationen über eine Leitung gesendet werden.

CAN-Bus-Aufbau und -Standard

Die Standards für den CAN-Bus sind in ISO 11898-1 definiert. Eine besondere Eigenschaft vom CAN-Bus ist die individuelle Kennzeichnung der Nachrichten. Dies erlaubt es, Daten von mehreren Systemen über eine zentrale Kabelverbindung zu schicken. So reduziert sich die Anzahl der benötigten Kabelverbindungen deutlich. Gerade in modernen Fahrzeugen, in denen die Elektronik immer komplexer wird, ist dies ein großer Vorteil des CAN-Bus-Systems.

Mit dem CAN-Bus lassen sich bis zu 110 Teilnehmer im Fahrzeug miteinander verbinden. Dabei lässt sich das CAN-Bus-Signal über Leitungslängen von bis zu 500 Metern übertragen. Das System stellt dafür eine Übertragungsrate von 125 kbit/s zur Verfügung. Maximal liegt die Übertragungsrate bei 1 MBit/s, dann hat das CAN-Bus-Signal jedoch eine begrenzte Reichweite von 40 Metern. Dies ist über verschiedene CAN-Klassen definiert.

Die verschiedenen CAN-Bus-Klassen

Innerhalb des CAN-Standards gibt es verschiedenen Klassen. Unterteilt wird anhand der Anforderungen der Steuergeräte. Die verschiedenen Systeme im Fahrzeug erzeugen Traffic mit sehr unterschiedlichen Bandbreiten. Der Standard definiert 3 verschiedene Klassen:

  • CAN A: Diagnose, bis 10 kbit/s Datenrate
  • CAN B: Steuergeräte mit Datenübertragungsraten von maximal 125 kbit/s
  • CAN C: High-Speed-CAN, für Steuergeräte mit hohen Datenraten bis 1 Mbit/s

Die verschiedenen Klassen sind für die unterschiedlichen Systeme in den Fahrzeugen gedacht. So ist CAN A für die Diagnoseanschlüsse konzipiert. Hier ist die Übertragungsgeschwindigkeit nicht relevant. CAN B kommt bei den Steuergeräten für die Beleuchtung, die Klimaanlage oder die Türverriegelung zum Einsatz. Auch hier sind die Ansprüche an die Datenübertragungsrate weniger wichtig. CAN C als High-Speed-Schnittstelle ist hingegen für die zentralen Komponenten im Fahrzeug gedacht. Dieser Bus verbindet die Motorsteuerung, ESP, ABS oder das Getriebe sowie andere elementare Systeme des Fahrzeugs miteinander.

Der CAN-Bus-Stecker und die Kabel

Das CAN-Bus-System setzt einen genormten Stecker ein. Im Fahrzeug kommen zwei Varianten der Stecker vor. Dies ist zum einen ein 9-poliger serieller Anschluss. An Autoradios finden sich auch CAN-Bus-Stecker mit 8 Polen.

Auch die CAN-Bus-Kabel sind standardisiert. Passend zu den Steckern kommen 2 Formen von Kabeln zum Einsatz. Die Vorgaben finden sich in ISO 11898-2. Zum Einsatz kommen Twisted-Pair-Kabel, die auch als Flachbandleitung ausgeführt sein können.

Wofür kommt das CAN-Bus-System in der Praxis zum Einsatz?

Der CAN-Bus dient als klassischer Feldbus. Das bedeutet, dass er Sensoren, Stellgeräte und Steuergeräte miteinander verbindet. Ein klassisches Beispiel für den Einsatzzweck vom CAN-Bus ist die Klimaanlage. Sie arbeitet in modernen Fahrzeugen mit elektronischen Steuerungen sowie mit Sensoren. An der Konsole erfolgt die Einstellung der gewünschten Temperatur und anderer Parameter. Der CAN-Bus transportiert diese Befehle an die Steuerung des Klimasystems. Gleichzeitig ist die Klimaanlage mit verschiedenen Sensoren verbunden. Dies sind zum Beispiel Temperaturfühler an verschiedenen Positionen im Innenraum. Sie melden dann laufend die aktuelle Temperatur an die Klimaanlage, die automatisch reguliert, um die gewünschte Temperatur in den verschiedenen Fahrzeugzonen zu erreichen. Somit ist eine CAN-Bus-Funktion auch die Automatisierung von Steuerungsprozessen. Auf diese Weise verbindet der CAN-Bus zahlreiche elektronische Systeme im Fahrzeug.

Diese Fahrzeugsysteme sind an den CAN-Bus angeschlossen

Moderne Fahrzeuge besitzen eine Vielzahl von elektronischen Systemen, Steuerungen und Sensoren. Viele von ihnen sind via CAN-Bus angeschlossen. Dies ist eine Liste mit einigen Systemen, deren Steuergeräte über den CAN-Bus kommunizieren:

  • Motorsteuerung
  • Getriebeelektronik
  • Klimaanlage
  • Autoradio
  • ABS
  • ESP
  • Anzeigen
  • System zur Abstandsregelung
  • Airbag
  • elektronisches Schiebedach
  • Temperatursensoren

Wie lassen sich Daten am CAN-Bus abgreifen?

Moderne Fahrzeuge verfügen über eine OBD-II-Schnittstelle. Dieser Anschluss für die On-Board-Diagnose hat einen genormten Port mit 16 Polen. Es sind Diagnosegeräte und Kabel verfügbar, die direkt an diese Schnittstelle angeschlossen werden können. OBD gewährt Zugriff auf den Fehlerspeicher des Fahrzeugs und viele weitere interne Daten. Unter anderem greift OBD auch die Informationen am CAN-Bus ab. Diese werden somit ebenfalls an der Schnittstelle bereitgestellt. Ein Weg, Daten vom CAN-Bus auszulesen, ist somit über einen OBD-Stecker.

Die direkte Übertragung gelingt per WLAN, während sich das Fahrzeug auf dem Firmengelände befindet, oder über ein Telematiksystem. Dadurch werden die Daten über eine Internetverbindung direkt an das Fahrtenschreiberarchiv der Spedition gesendet. Mit FleetGO können Sie ganz einfach und aus der Ferne die Fahrtenschreiber auslesen. Auch das Fahrerkarte Auslesen kann durch die remote Kontrolle jederzeit und von überall aus geschehen.

Fahrtenschreiberanalysen werden erleichtert und Nachweise über die Lenk- und Ruhezeiten Compliance können jederzeit z.B. bei einer Verkehrskontrolle vorgezeigt werden. Mehr über Tacho 360™ erfahren!

Wofür ist ein CAN-Bus-Adapter gut?

Moderne Autoradios sind ebenfalls an den CAN-Bus angeschlossen. Dies erlaubt beispielsweise die Steuerung der Funktionen über das Lenkrad oder die Anzeige von Fahrzeugdaten auf dem Autoradio. Wer das Autoradio gegen das Modell eines Drittanbieters tauschen möchte, hat oftmals das Problem, dass all diese Funktionen verlorengehen. Teilweise lässt sich das Autoradio nicht einmal einschalten. Dies liegt daran, dass das Autoradio nicht an den CAN-Bus angeschlossen ist.

Mit einem CAN-Bus-Adapter lässt sich dieses Problem beheben. Der Adapter erlaubt es, das CAN-Bus-Kabel direkt mit dem Autoradio zu verbinden. Dann kann das Fahrzeug über den CAN-Bus mit dem neuen Autoradio kommunizieren, und somit sind auch alle Funktionen wieder verfügbar.

Quellen:

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