Szynę CAN w produkcyjnych samochodach zaczęto realnie wdrażać na początku lat 90., a jednym z pierwszych modeli seryjnych z siecią CAN był Mercedes-Benz W140 w 1991 roku [1][2]. Fundamenty pod tę technologię położono wcześniej, bo prace w Bosch wystartowały w 1983 roku, oficjalnie zaprezentowano ją w 1986 na konferencji SAE, a w 1993 roku CAN uzyskał status międzynarodowego standardu ISO 11898 [2][3][1][4][5][6].
Kiedy faktycznie zaczęto używać szynę CAN w motoryzacji?
Początek to rok 1983, kiedy w Bosch ruszyły prace nad Controller Area Network, odpowiedzią na rosnącą liczbę przewodów i potrzebę uproszczenia komunikacji między sterownikami w pojeździe [2][3]. Publiczne przedstawienie koncepcji nastąpiło w 1986 roku podczas konferencji SAE, co otworzyło drogę do pierwszych wdrożeń przemysłowych [1][3].
W 1987 roku pojawiły się pierwsze układy kontrolerów CAN od Intela, a wkrótce potem od Philipsa, co umożliwiło producentom rozpoczęcie implementacji w realnych konstrukcjach pojazdów [2][7]. Zastosowania w motoryzacji startowały stopniowo i początkowo skupiały się na komunikacji w obrębie sterowania silnikiem, zanim objęły kolejne obszary auta [1].
W 1991 roku Mercedes-Benz rozpoczął stosowanie magistrali CAN w samochodach klasy wyższej, a model W140 uchodzi za jedno z pierwszych aut produkcyjnych wyposażonych w tę sieć [1][2]. Prawdziwa powszechność przyszła później, gdy w pojazdach pojawiało się coraz więcej systemów elektronicznych oraz wzrosła korzyść z łączenia ich w jedną sieć [1].
Kluczowym kamieniem milowym było formalne uznanie CAN jako ISO 11898 w 1993 roku, co ugruntowało interoperacyjność i przyspieszyło adopcję w branży motoryzacyjnej [4][5][6].
Dlaczego powstała szyna CAN?
Głównym motywem było ograniczenie masy wiązek, kosztów i złożoności instalacji elektrycznej w pojazdach, które rosły wraz z liczbą funkcji elektronicznych [8][3][6]. Zamiast prowadzić osobne połączenia punkt punkt do każdego urządzenia, postawiono na jedną wspólną magistralę CAN, łączącą elektroniczne moduły sterujące bez potrzeby centralnego komputera nadrzędnego [8][9][6].
Takie podejście uprościło architekturę elektryczną i komunikację między sterownikami, czujnikami i wykonawcami, jednocześnie poprawiając niezawodność oraz elastyczność rozbudowy systemu w miarę dodawania funkcji w pojeździe [8][9][6].
Czym jest magistrala CAN?
CAN, czyli Controller Area Network, to standard komunikacji wewnątrz pojazdu, który definiuje sposób wymiany danych między ECU, czujnikami i wykonawcami na wspólnej szynie [8][9][6]. Działa jako sieć wielomasterowa typu broadcast, co oznacza, że wiele modułów może nadawać i odbierać komunikaty na wspólnej magistrali [10].
Jako szeregowa magistrala CAN zapewnia spójny, oszczędny i skalowalny mechanizm wymiany informacji między wieloma rozproszonymi jednostkami elektronicznymi w aucie, utrzymując niskie wymagania okablowania oraz wysoki poziom odporności komunikacji [8][9][6][10].
Jak działa CAN na poziomie komunikacji?
Mechanizm polega na wysyłaniu ramek danych po wspólnej linii zamiast utrzymywania licznych połączeń punkt punkt dla każdego urządzenia, co znacząco ogranicza liczbę przewodów i interfejsów [10][8]. Ramki są rozgłaszane w sieci, a odpowiednie sterowniki odczytują tylko te komunikaty, które ich dotyczą [8][10].
Arbitraż na poziomie magistrali pozwala kilku węzłom próbować nadawać jednocześnie, a priorytet rozstrzygany jest przez identyfikator wiadomości. To sprawia, że najważniejsze komunikaty przechodzą w pierwszej kolejności, co zwiększa deterministykę i niezawodność transmisji [10][6].
Jak ewoluował standard od CAN 2.0 do CAN FD?
W 1991 roku opublikowano CAN 2.0, co domknęło ważny etap standaryzacji klasycznego CAN i ułatwiło szerokie wdrożenia w przemyśle motoryzacyjnym [4]. W kolejnych latach rozwijano CAN FD, który zwiększa szybkość i pojemność danych względem klasycznego CAN, odpowiadając na rosnące potrzeby informacyjne nowoczesnych systemów pojazdu [4][6].
Gdzie w pojeździe CAN znalazł zastosowanie?
Na początku sieć wykorzystywano głównie do komunikacji w obrębie układu silnika, po czym stopniowo rozszerzano ją na obszary komfortu, nadwozia oraz diagnostykę, wraz z postępującą elektronizacją samochodów [1][8][6]. Tym samym szyna CAN stała się kręgosłupem wymiany danych między coraz liczniejszymi modułami w pojeździe [1][6].
Typowa architektura obejmuje ECU, czujniki, siłowniki, kontrolery i interfejsy komunikacyjne połączone w jedną sieć pojazdu, co ułatwia koordynację funkcji i serwisowanie systemów [9][6][10].
Co przesądziło o upowszechnieniu CAN?
Bezpośrednia zależność od elektronizacji aut. Im więcej systemów bezpieczeństwa, komfortu i napędu wymagało sprawnej wymiany informacji, tym większą rolę odgrywała wspólna sieć komunikacyjna oparta na magistrali CAN [1][6].
Pierwsze wdrożenia były ograniczone do wybranych modeli i zastosowań, a prawdziwa powszechność przyszła dopiero wtedy, gdy producenci zaczęli integrować coraz więcej systemów elektronicznych w jedną spójną infrastrukturę komunikacyjną [1].
Jaki jest status normatywny i zgodność CAN?
Od 1993 roku CAN jest międzynarodowym standardem ISO 11898, co zapewniło kompatybilność rozwiązań i przyspieszyło integrację w łańcuchu dostaw branży motoryzacyjnej [4][5][6]. Dodatkowo dostępność układów kontrolerów od 1987 roku stworzyła solidny fundament sprzętowy dla globalnej adopcji [2][7].
Podsumowanie
Na pytanie od kiedy zaczęto używać szynę CAN w motoryzacji, odpowiedź brzmi: od początku lat 90., ze wskazaniem na 1991 rok jako moment wejścia do produkcji seryjnej w autach klasy wyższej, po wcześniejszym etapie rozwoju od 1983 i oficjalnej prezentacji w 1986 oraz umocnieniu pozycji przez standaryzację ISO 11898 w 1993 roku [1][2][3][4][5][6]. Tę ścieżkę przyspieszyła rosnąca liczba systemów elektronicznych w pojazdach i korzyści z połączenia ich jedną magistralą CAN [1][6].
Bibliografia
- https://www.can-cia.org/can-knowledge/history-of-can-technology
- https://en.wikipedia.org/wiki/CAN_bus
- https://resources.altium.com/p/Controller-Area-Network-Bus-Introduction-and-History
- https://www.csselectronics.com/pages/can-bus-simple-intro-tutorial
- https://resources.pcb.cadence.com/home/2022-can-bus-history-at-a-glance
- https://www.emqx.com/en/blog/can-bus-how-it-works-pros-and-cons
- https://en.wikipedia.org/wiki/Controller_area_network
- https://docs.arduino.cc/learn/communication/can/
- https://www.autopi.io/blog/can-bus-explained/
- https://www.monolithicpower.com/en/learning/mpscholar/automotive-electronics/automotive-networking/bus-systems
MaleWielkieDane.pl – portal o technologii bez marketingowego bełkotu. Piszemy o analizie danych, AI, cyberbezpieczeństwie i innowacjach dla ludzi, którzy potrzebują odpowiedzi, nie teorii.