УДК 62-1/-9
Анализ данных информационных систем автомобиля
Ковшов Илья Олегович – магистрант Владимирского государственного университета
Легаев Владимир Павлович – доктор технических наук, сотрудник Владимирского государственного университета
Аннотация: В современном автомобиле электроника проделывает бессчетное множество функций. Передача данных является основой управления любыми аппаратурами и приборами. В зависимости от количества и типа контроллеров, а также возможностей интерпретации информации, пользователь может получить доступ к множеству данным. Получение данных через CAN-шину при помощи штатных, предусмотренных производителем, средств дает множества преимуществ преимущества.
Ключевые слова: система, измерение, контроллер, датчик.
В современных транспортных средствах широко используется устройство под названием Controller Area Network (сеть контроллеров) – CAN-шина или CAN-bus. Это специальный стандарт, который был разработан для получения и интерпретации данных с микроконтроллеров, устанавливаемых на различные устройства и узлы транспортных средств. Существует несколько параметров, в соответствии с которыми характеризуется функциональность CAN-шины и обеспечивается взаимосвязь с ней:
Стандарт SAE j1939 – протокол передачи данных со структурированной архитектурой, используемый для обмена данных между отдельными микроконтроллерами автомобиля с целью диагностики рабочих систем;
Интерфейс FMS – присутствует у многих производителей транспортных средств опционально. Обеспечивает связь CAN-шины с оператором (водителем, техникам) и предоставляет данные в оптимизированном для восприятия в виде. В зависимости от наличия и ассортимента различных блоков управления (ECU) номенклатура предоставляемых данных Может варьироваться в широких пределах. Начиная от стандартных параметров типа расхода топлива, и времени работы двигателя и заканчивая температурными режимами и информацией по итогам самодиагностики системы [1].
Получение данных с CAN-шин – необходимость и целесообразность
В современных транспортных средствах установлено большое количество микроконтроллеров и датчиков, как отдельных, так и объединенных в отдельные системы. Они объединены в так называемую цифровую проводку, интерфейсом который является CAN-шина. Получение данных через нее при помощи штатных, предусмотренных производителем, средств дает следующие преимущества:
- Оптимизация режимов работы двигателя и других условий агрегатов. Это позволит использовать автомобиль более интенсивно, при этом мне выходить за диапазон рекомендуемых производителем параметров эксплуатации;
- Простота технической реализации. Нет необходимости в установке на автомобиль дополнительных датчиков и выведение информации с них на отдельный центральный контроллер. В зависимости от цели использования информации она может выводиться на специальное оборудование диагностики, штатное или дополнительно установленное оборудование в салоне автомобиля;
- Широкий ассортимент оборудование от различных производителей, которое работают по стандартизированным протоколам, что обеспечивает совместимость различных устройств [2].
Что касается самой информации, полученной с CAN-шины, то в зависимости от количества и типа контроллеров, а также возможностей ее интерпретации, пользователь может получить доступ к следующим данным:
- Объем израсходованного топлива. Данный показатель может характеризовать общее количество с момента последней заправки, за определенный период, с даты производства автомобиля;
- Реальный пробег транспортного средства, начиная с момента производства;
- Обороты двигателя в различных режимах и их отклонение от параметров, предусмотренных производителем;
- Нагрузка на оси транспортного средства;
- Уровень топлива, антифриза, масла, тормозной жидкости в соответствующих емкостях и системах и т.п. [4].
Техническая реализация и особенности получения данных
CAN-шины могут иметь следующие варианты технической реализации:
- Тип проводного соединения:
- Витая пара / шлейф – данные варианты являются морально устаревшими, хотя достаточно часто встречаются в транспортных средствах бюджетного класса. Они имеют ограниченную скорость передачи данных, а вследствие ошибок в эксплуатации, подключении и нарушений надлежащего технического обслуживания, могут демонстрировать большое количество ошибок и ложных срабатываний;
- Оптоволокно – скорость передачи информации существенно выше чем через шлейфовое подключение. Как правило такие информационные системы устанавливаются на более дорогостоящие и современные автомобили и способны обслужить большее количество микроконтроллеров;
- Тип идентификатора. В соответствии с идентификатором современные CAN-шины можно разделить на два основных класса:
- CAN2 0А – формат передачи данных составляет 11 бит;
- CAN2 0В – формат передачи данных составляет 29 бит.
Данные идентификаторы являются частично совместимыми. То есть, CAN2 0В может выявлять ошибки и передавать данные от периферийных контроллеров, работающих в формате 11 бит и 29 бит. А CAN2 0А может работать только с контроллерами на 11 бит. Сигналы от внешних модулей на 29 бит не воспринимаются.
- Цифровой интерфейс. Классифицируется в зависимости от способа интерпретации данных и их представления оператору:
- Комфорт – обеспечивает не только получение всех данных от микроконтроллеров, предусмотренных производителем транспортного средства для данной модели в режиме максимальной комплектации (к примеру, регулировка зеркал электроприводами, подогрев сидений, высота клиренса и т.п.), но и дополнительного оборудования, которое может устанавливаться на автомобиль (например, данные парктроника, датчиков сигнализации, gps/глонасс и т.п.). Следует отметить, что вся информация предоставляется в виде, легко воспринимаемом не специалистами. Как правило, это список определяющий параметр / характеристику и его текущее числовое или качественное отображение;
- Информационно-командный. Представляет собой отображение информации на внешних специализированных устройствах в виде графиков или числовых данных, которые используются для качественной диагностики узлов и агрегатов автомобиля. Чаще всего применяется на СТО различными специалистами [3].
Способы подключения и чтение данных
Чтобы подключиться к CAN-шине внешним оборудованием используются устройства со специальными разъемами. При этом могут использоваться различные типы программных интерфейсов с разным уровнем информативности:
- FMS стандарт – предусмотренный большинством производителей протокол обеспечивающий посредственную информативность но не требующий каких бы то ни было дополнительных настроек в системе. Может передавать до пяти параметров, таких как расход топлива, температура охлаждающей жидкости обороты двигателя, пробег и т.п.;
- Фильтр данных при помощи тегов - реализуется в программных интерфейсах типа WayRecall (WR) с возможностью диалогового взаимодействия с микроконтроллерами. Как правило применяется в диагностической аппаратуре высокого уровня для определения режимов эксплуатации условия агрегатов;
- Скриптованный интерфейс – выборка информации имеющейся на CAN-шине осуществляется при помощи микропрограмм скриптов. Данный способ обеспечивает получение максимально полной информации о всех узлах и системах автомобиля [5].
Заключение
В статье произведен анализ данных, получаемых от информационной системы автомобилей, особенности и целесообразность их получения.
Список литературы
- Пустовая О.А., Пустовой Е.А. Информационно-измерительные системы и АСУ ТП // Инфра-Инженерия. 2022.
- Pustovaya O.A., Pustovoi E.A. Information-measuring systems and process control systems // Infra-Engineering. 2022.
- Новопашенный Г.Н. Информационно-измерительные системы // Высшая школа. 1977.
- Novopashenny G.N. Information-measuring systems // Higher school. 1977.
- Пузаков А.В. Информационно-измерительная система автомобилей // Инфра-Инженерия. 2022.
- Puzakov A.V. Information-measuring system of cars // Infra-Engineering. 2022.
- Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Часть 5. Электронные системы зажигания. Контроллеры систем управления смесеобразованием, зажиганием, двигателем. 2004.
- Khodasevich A.G., Khodasevich T.I. Reference book on devices and repair of electronic devices of cars. Part 5. Electronic ignition systems. Controllers for mixture formation, ignition, engine control systems. 2004.
- Тихонович А. М. , Буйкус К. В. Устройство автомобилей. 2019.
- Tikhonovich A. M., Buykus K. V. Device of cars. 2019.