محتويات التدوينة
مقدمة
في عالم السيارات الحديثة، أصبح من الضروري أن تتواصل وحدات التحكم المختلفة داخل السيارة بطريقة آمنة وسريعة وفعالة. ومن هنا جاء نظام CAN Bus كحل موثوق وفعّال لإدارة هذا الاتصال.
ما هو CAN Bus؟
هو اختصار لـ Controller Area Network، وهو بروتوكول اتصال يُستخدم لتبادل البيانات بين وحدات التحكم الإلكترونية داخل المركبة، بدون الحاجة إلى كمبيوتر مركزي.
لماذا نحتاج CAN Bus؟
مع تزايد عدد الأنظمة الإلكترونية في السيارات، أصبحت الحاجة ملحة لنظام ينظم تدفق البيانات بين هذه الأنظمة بكفاءة. نظام CAN يقلل عدد الأسلاك، ويحسن سرعة التبادل، ويزيد من موثوقية النظام ككل.
🔹 وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs)
وحدات التحكم هي العقل الإلكتروني لكل نظام في السيارة. في نظام CAN، تتصل جميع الوحدات ببعضها لتبادل البيانات مثل وحدة المحرك، الفرامل، الوسائد الهوائية، والمكيف.خطوط التوصيل (CAN Bus Lines)
يتم استخدام سلكين رئيسيين هما: CAN High وCAN Low. تعمل على نقل الإشارات الرقمية بين وحدات التحكم بسرعة وانتظام عبر توصيل تسلسلي.المقاومات النهائية (Termination Resistors)
توجد في نهاية كل خط ناقل، وغالبًا تكون بقيمة 120 أوم، لضمان ثبات الإشارة ومنع الانعكاسات التي تؤدي إلى أخطاء في الإرسال.أجهزة الإرسال والاستقبال (Transceivers)
تتولى تحويل الإشارة الرقمية إلى شكل مناسب للنقل عبر الخطوط وتقوم بالعكس عند الاستقبال. وهي مسؤولة عن التعامل مع CAN High وCAN Low بشكل مباشر.آلية عمل CAN Bus
يعتمد نظام CAN Bus على مبدأ الاتصال الجماعي (Multi-Master)، أي أن كل وحدة تحكم تستطيع إرسال واستقبال البيانات دون الاعتماد على وحدة مركزية.
- كل رسالة يتم إرسالها تتضمن معرّف يحدد أولويتها.
- إذا حاولت وحدتان الإرسال في نفس الوقت، فإن النظام يعطي الأولوية تلقائيًا للرسالة ذات المعرف الأعلى.
- جميع وحدات التحكم الأخرى تستقبل الرسالة، لكنها تختار فقط ما يخصها بناءً على المعرّف.
الأنظمة الأكثر شيوعًا التي تستخدم CAN Bus للتواصل
يُعتبر بروتوكول CAN Bus من أكثر بروتوكولات الاتصال استخدامًا في صناعة السيارات، حيث يربط بين وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) المختلفة بطريقة فعّالة وموثوقة. تستفيد العديد من الأنظمة الحيوية في السيارة من هذه التقنية نظرًا لقدرتها على نقل البيانات بسرعة عالية وبشكل آمن حتى في البيئات القاسية.
من أبرز الأنظمة التي تعتمد على CAN Bus هو نظام المكابح ABS، حيث يتم تبادل المعلومات بين مستشعرات العجلات ووحدة التحكم لتفادي انغلاق العجلات. كذلك يستخدم نظام التحكم في المحرك (ECM) وناقل الحركة الأوتوماتيكي البروتوكول لتبادل بيانات مثل سرعة المحرك، عزم الدوران، ونسب التعشيق.
أيضًا يُستخدم CAN Bus في الوسائد الهوائية حيث ترسل المستشعرات بيانات التصادم إلى وحدة التحكم لاتخاذ قرار سريع بفتح الأكياس الهوائية. وفي أنظمة التوجيه الإلكتروني (EPS) يتم تبادل أوامر المساعدة بين وحدة التوجيه والمستشعرات لتوفير أمان وتحكم أفضل.
آلية العمل تقوم على أن كل وحدة تحكم متصلة بالحافلة (Bus) يمكنها إرسال أو استقبال الرسائل، مع آلية Arbitration التي تعطي الأولوية للرسائل الأهم مثل بيانات السلامة. بهذا الشكل، يعمل CAN Bus كعمود فقري لشبكة السيارة، يضمن التواصل السلس والآمن بين جميع الأنظمة الإلكترونية.
مميزات CAN Bus
- تقليل كمية الأسلاك في السيارة.
- سرعة تبادل البيانات تصل إلى 1 ميغابت/ثانية.
- نظام يعتمد على الأولويات لتقليل التعارض.
- يتميز بالمرونة في إضافة وحدات جديدة دون تغيير كبير في النظام.
- يعمل بثبات في البيئات الكهربائية الصعبة.
استخدامات CAN Bus
- أنظمة المكابح ABS.
- ناقل الحركة الأوتوماتيكي.
- الوسائد الهوائية.
- أنظمة الإضاءة الذكية.
- المرايا والنوافذ والمقاعد الإلكترونية.
الخاتمة
نظام CAN Bus يُعد من الأنظمة الأساسية التي أحدثت نقلة نوعية في عالم السيارات الحديثة. من خلال قدرته على تقليل التكاليف، وتحسين الكفاءة، وتوفير اتصال آمن وموثوق بين وحدات التحكم، أصبح استخدامه معيارًا صناعيًا في جميع السيارات تقريبًا.
ما هو نظام CAN Bus؟
نظام CAN Bus (Controller Area Network) هو بروتوكول اتصال تسلسلي يُستخدم في السيارات والصناعة لربط وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) بدون الحاجة إلى وحدة تحكم مركزية.
ما هي سرعة CAN Bus؟
سرعة CAN Bus القياسية تصل حتى 1 ميجابت/ثانية، وهناك إصدارات أسرع مثل CAN FD التي تصل حتى 8 ميجابت/ثانية.
ما الفرق بين CAN و LIN Bus؟
CAN أسرع وأكثر اعتمادية ويُستخدم للأنظمة الحرجة مثل الفرامل والمحرك، بينما LIN أبطأ وأرخص ويُستخدم للأنظمة الثانوية مثل المرايا والنوافذ.
ما هي مكونات إطار البيانات في CAN؟
يتكون إطار البيانات من: معرف (Identifier)، بت التحكم، بيانات (Data field)، CRC (فحص الأخطاء)، وبت النهاية (End of frame).
ما هي أنواع رسائل CAN Bus؟
هناك أربعة أنواع رئيسية: رسائل البيانات (Data Frame)، رسائل الطلب (Remote Frame)، رسائل الخطأ (Error Frame)، ورسائل التحميل (Overload Frame).
كيف يتم التحكم في الوصول إلى CAN Bus؟
يستخدم بروتوكول CAN آلية تُسمى "Arbitration" حيث يحصل الإطار ذو الأولوية الأعلى (أصغر معرف) على حق الإرسال أولاً.
ما هو الفرق بين CAN Standard و CAN Extended؟
CAN Standard يستخدم معرف بطول 11-بت (حتى 2048 رسالة)، بينما CAN Extended يستخدم معرف بطول 29-بت (أكثر من 500 مليون رسالة).
في أي تطبيقات يُستخدم CAN Bus؟
يُستخدم في السيارات (المكابح ABS، الوسائد الهوائية، المحرك، ناقل الحركة)، وفي الصناعات مثل الروبوتات، الطائرات، والقطارات.
ما هي مميزات CAN Bus؟
مميزاته: سرعة عالية، اعتمادية كبيرة، كشف تلقائي للأخطاء، تقليل الأسلاك، ودعم الأنظمة الحرجة.
ما هي عيوب CAN Bus؟
من عيوبه: التكلفة أعلى من LIN، محدودية الطول للشبكة (حتى 40 متر بسرعة 1 ميجابت/ثانية)، وعدم ملاءمته للأنظمة شديدة السرعة مثل الإيثرنت.
مصادر موثوقة لقراءة المزيد
-
NI (National Instruments) – What is CAN?
ما هو نظام CAN Bus؟
نظام CAN Bus (Controller Area Network) هو بروتوكول اتصال تسلسلي يُستخدم في السيارات والصناعة لربط وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) بدون الحاجة إلى وحدة تحكم مركزية.
ما هي سرعة CAN Bus؟
سرعة CAN Bus القياسية تصل حتى 1 ميجابت/ثانية، وهناك إصدارات أسرع مثل CAN FD التي تصل حتى 8 ميجابت/ثانية.
ما الفرق بين CAN و LIN Bus؟
CAN أسرع وأكثر اعتمادية ويُستخدم للأنظمة الحرجة مثل الفرامل والمحرك، بينما LIN أبطأ وأرخص ويُستخدم للأنظمة الثانوية مثل المرايا والنوافذ.
ما هي مكونات إطار البيانات في CAN؟
يتكون إطار البيانات من: معرف (Identifier)، بت التحكم، بيانات (Data field)، CRC (فحص الأخطاء)، وبت النهاية (End of frame).
ما هي أنواع رسائل CAN Bus؟
هناك أربعة أنواع رئيسية: رسائل البيانات (Data Frame)، رسائل الطلب (Remote Frame)، رسائل الخطأ (Error Frame)، ورسائل التحميل (Overload Frame).
كيف يتم التحكم في الوصول إلى CAN Bus؟
يستخدم بروتوكول CAN آلية تُسمى "Arbitration" حيث يحصل الإطار ذو الأولوية الأعلى (أصغر معرف) على حق الإرسال أولاً.
ما هو الفرق بين CAN Standard و CAN Extended؟
CAN Standard يستخدم معرف بطول 11-بت (حتى 2048 رسالة)، بينما CAN Extended يستخدم معرف بطول 29-بت (أكثر من 500 مليون رسالة).
في أي تطبيقات يُستخدم CAN Bus؟
يُستخدم في السيارات (المكابح ABS، الوسائد الهوائية، المحرك، ناقل الحركة)، وفي الصناعات مثل الروبوتات، الطائرات، والقطارات.
ما هي مميزات CAN Bus؟
مميزاته: سرعة عالية، اعتمادية كبيرة، كشف تلقائي للأخطاء، تقليل الأسلاك، ودعم الأنظمة الحرجة.
ما هي عيوب CAN Bus؟
من عيوبه: التكلفة أعلى من LIN، محدودية الطول للشبكة (حتى 40 متر بسرعة 1 ميجابت/ثانية)، وعدم ملاءمته للأنظمة شديدة السرعة مثل الإيثرنت.
https://www.ni.com/en-us/innovations/what-is-can.html
شرح تفاعلي من شركة NI عن CAN Bus ومجالات استخدامه.
شكراً لقراءتك لمقال " تعرف على نظام CAN Bus في السيارات" ضمن قسم "أنظمة نقل البيانات" على مدونة تقنيات السيارات الحديثة. إذا أعجبتك المعلومات، لا تتردد في مشاركتها أو ترك تعليقك أدناه. دعمك يساعدنا على تقديم المزيد من المقالات والفيديوهات المفيدة عن عالم السيارات.
فريق تقنيات السيارات الحديثة
