شبکه CAN

شبکه‌ CAN چیست؟ + کاربردهای شبکه CAN

فهرست مطالب

شبکه‌ CAN یک شبکه وسیع است که از چندین شبکه LAN تشکیل شده است؛ به عبارتی شبکه CAN همان شبکه LAN است اما در سطحی به‌مراتب وسیع‌تر و جامع‌تر. این شبکه برای اولین‌بار در دهه ۸۰ میلادی توسط شرکت بوش (Bosch) یک شرکت آلمانی معرفی شد که بیشتر بر روی سنسورها و کنترلرهای خودرو کار می‌کرد و سعی داشت قطعات الکترونیکی مختلف خودرو را به هم ارتباط دهد. سپس با معرفی این شبکه تحول عظیمی در این زمینه ایجاد کرد. یکی از مشتریان مشهور این شرکت، شرکت بنز می‌باشد که در سطح جهانی در رتبه‌های اول قرار دارد. اما این شبکه فقط در ابتدای کار برای خودروسازی به کار برده می‌شد ولی با گذشت زمان در صنایع دیگر مانند هوافضا، مخابرات و حتی پزشکی نیز استفاده شد.

پروتکل شبکه CAN چیست؟

پروتکل CAN (Controller Area Network) یک پروتکل ارتباطی‌ است که برای ارسال داده‌ها بین دستگاه‌ها در سیستم‌های تعبیه‌شده به کار می‌رود. این پروتکل به دلیل قابلیت اطمینان بالا و ویژگی‌های خاصی که دارد، به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله خودرو استفاده می‌شود. اگر بخواهیم تخصصی توضیح دهیم شبکه CAN از پروتکل CSMA/CD + AMP استفاده می‌کند؛ یعنی هر نقطه از این پروتکل ابتدا برای مدتی غیرفعال می‌ماند و صبر می‌کند سپس پیام را انتقال می‌دهد.

لایه‌های پروتکل CAN

پروتکل CAN به دو لایه اصلی تقسیم می‌شود:

  • لایه فیزیکی (Physical Layer):

لایه فیزیکی که مسئولیت ارسال و دریافت سیگنال‌های الکتریکی بین دستگاه‌های مختلف را بر عهده دارد. در این شبکه، از یک کابل دو رشته‌ای استفاده می‌شود که به هر دو جهت مسیریابی می‌شود. این کابل معمولاً از نوع متقارن است و به‎منظور ارسال داده‌ها به‌صورت دیفرانسیلی عمل می‌کند.

  • لایه پیوند داده (Data Link Layer):

لایه پیوند داده شامل دو زیرلایه است.

  • زیرلایه MAC (Media Access Control): وظیفه‌ دسترسی به رسانه انتقال و جلوگیری از برخورد پیام‌ها را برعهده دارد.
  • زیرلایه LLC (Logical Link Control): مدیریت خطاها و کنترل جریان داده‌ها بر عهده‌ این زیر لایه است.

CAN-BUS چیست؟

CAN-BUS سیستمی است که در خودروها و دیگر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این سیستم ارتباطی به‌گونه‌ای طراحی شده است که به انتقال داده‌ها بین قطعات مختلف الکترونیکی در خودرو کمک می‌کند، مانند سنسورها، موتورها، سیستم‌های ترمز و دیگر سیستم‌های کنترلی. همان‌طور که قبلاً توضیح دادیم CAN تنها در صنعت خودرو کاربرد ندارد. از صنایع پیشرفته همانند هواپیمایی و دریانوردی تا سیستم‌های ساده‌ خانگی همگی می‌توانند توسط یک پروتکل CAN به یکدیگر متصل شوند.

CAN BUS از یک سیستم دوقطبی تشکیل شده است که به آن “باس” می‌گویند. دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها یا کنترلرها به این باس متصل می‌شوند و می‌توانند اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. این باس برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها استفاده می‌شود.

Campus Area Network چیست؟

یک نوع از شبکه‌های کامپیوتری است که دستگاه‌ها را در یک منطقه جغرافیایی محدود مانند دانشگاه، مجتمع شرکتی یا ساختمان‌های داخل یک سازمان به یکدیگر وصل می‌کند. در یک کلام Campus Area Network همان ‌CAN است که در حوزه‌ دانشگاهی از آن استفاده می‌شود و بسیار جامع‌تر از LAN می‌باشد. دانشگاه‌های ایالت متحده از این شبکه بهره می‌برند.

کاربردهای شبکه CAN

پیش‌تر گفتیم که شبکه CAN تنها در خودروسازی استفاده نمی‌شود. در ادامه به توضیح درباره دیگر کاربرد‌های آن می‌پردازیم:

  •  صنعت خودروسازی

شبکه CAN به طور وسیع در خودروسازی برای ارتباط بین واحدهای کنترل الکترونیکی (ECU) مختلف در وسایل نقلیه استفاده می‌شود. این امر به انتقال داده‌های مربوط به مدیریت موتور، کنترل انتقال، سیستم‌های ضد قفل‌شدن ترمز (ABS)، ارائه کیسه‌های هوا، نمایشگرهای داشبورد، سیستم‌های سرگرمی و غیره کمک می‌کند. توانایی CAN در پشتیبانی از چندین ECU به طور هم‌زمان و مقاومت آن در برابر تداخلات الکترومغناطیسی آن را برای محیط‌های خودروسازی مناسب می‌کند.

  • هوافضا

شبکه CAN در برنامه‌های هوافضا و دفاع برای سیستم‌های هوانوردی، سیستم‌های کنترل هواپیما، وسایل پرنده بدون سرنشین، سیستم‌های راهنمایی موشکی و غیره استفاده می‌شود. این به انتقال اطلاعات بین سیستم‌های موجود در هواپیماها، اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد در محیط‌های چالشی کمک می‌کند.

  • تجهیزات پزشکی

در زمینه پزشکی، شبکه CAN در دستگاه‌ها و تجهیزات مختلفی مانند سیستم‌های نظارت بر بیمار، دستگاه‌های تشخیصی، پمپ‌های تزریق، ربات‌های جراحی و تجهیزات آزمایشگاهی استفاده می‌شود. CAN امکان ارتباط بین دستگاه‌های پزشکی مختلف را فراهم و نظارت، جمع‌آوری داده‌ها و کنترل در زمینه سلامتی را در محیط‌های بهداشتی فراهم می‌کند.

  • خانگی و اینترنت اشیا

شبکه CAN به طور فزاینده‌ای در سیستم‌های اتوماسیون خانگی و دستگاه‌های اینترنت اشیاء (IoT) برای خانه‌های هوشمند، نظارت محیطی، مدیریت انرژی و سیستم‌های امنیتی استفاده می‌شود. شبکه‌های مبتنی بر CAN امکان برقراری ارتباط قابل اعتماد بین دستگاه‌های متصل، نظارت از راه دور، کنترل و اتوماسیون وظایف خانگی را فراهم می‌کنند.

  • دریانوردی

شبکه CAN در محیط‌های دریایی و دریانوردی بسیار مفید است. این شبکه از طراحی مخصوصی برای ارتباط بین دستگاه‌ها با سرعت و قابلیت اطمینان بالا استفاده می‌کند. با توجه به شرایط سخت دریا، ارتباطات مؤثر و قابل‌اعتماد بین ابزارهای مختلف در کشتی‌ها و وسایل دریایی از اهمیت بالایی برخوردار است.

  • شبکه‌ دانشگاهی

در سیستم‌های دانشگاهی می‌تواند برای اتصال و کنترل تجهیزات مختلف مانند سیستم‌های امنیتی، سیستم‌های نورپردازی و تهویه مطبوع، مدیریت انرژی و سایر تجهیزات مورد استفاده قرار بگیرد. این کاربردها به بهبود کارایی، امنیت و بهینه‌سازی منابع در دانشگاه‌ها کمک می‌کند.

CAN
انواع شبکه‌های اینترنت اشیا

مزایا شبکه‌ CAN

در ادامه، به بررسی مزایای شبکه کنترلر منطقه‌ای یا شبکه CAN می‌پردازیم.

  • امنیت و پایداری: شبکه‌ CAN به دلیل قدرت تشخیص خطایی که دارد بسیار قابل‌اعتماد است. این شبکه قادر است به طور مؤثر از خطاها پیشگیری کند و باعث برقراری ارتباط پایدار حتی در محیط‌های پر نویز می‌شود.
  • ارتباط تعیین‌کننده: CAN ارتباط تعیین‌کننده را ارائه می‌دهد و اجازه می‌دهد داده‌ها در زمان دقیقی تبادل یابند. این ویژگی آن را برای برنامه‌هایی که نیاز به تبادل داده در زمان واقعی دارند، مانند سیستم‌های کنترل خودرو و صنعتی، مناسب می‌کند.
  • قابلیت ارتقاء: شبکه‌های CAN می‌توانند به راحتی با افزودن یا حذف گره‌ها بدون ایجاد اختلال مهم در شبکه مقیاس‌پذیر شوند. این انعطاف‌پذیری امکان گسترش بدون درنظرگرفتن نیازهای سیستم را فراهم می‌کند.
  • مقرون‌به‌صرفه: سخت‌افزار CAN از جمله پروتکل‌های ارتباطی است که هزینه نسبتاً پایین‌تری دارد. این ویژگی آن را به یک گزینه اقتصادی برای استفاده در برنامه‌های مختلف، به‌ویژه در دستگاه‌هایی که به‌صورت انبوه تولید می‌شوند تبدیل کرده است.

معایب شبکه‌ CAN

شبکه CAN در کنار مزایای خود معایبی نیز دارد.

  • پهنای باند محدود: CAN در مقایسه با برخی از پروتکل‌های ارتباطی دیگر، پهنای باند محدودی دارد که می‌تواند در برنامه‌هایی که نیاز به ترافیک داده بالا دارند مشکل ایجاد کند.
  • محدودیت اندازه: شبکه CAN محدوده انتقال مشخصی دارد که معمولاً تا چند صد متر می‌رسد. این معمولاً برای بسیاری از کاربردها کافی است، اما در مواردی که به شبکه‌های بزرگ با مساحت جغرافیایی گسترده نیاز است، ممکن است این محدودیت باعث ایجاد مشکلاتی شود. به‌عنوان‌مثال، در کشتی‌ها یا پلتفرم‌های نفتی که فضای بزرگی را پوشش می‌دهند، ممکن است نیاز به استفاده از تکنولوژی‌های دیگری برای ارتباطات باشد.
  • پیچیدگی پیاده‌سازی: پیاده‌سازی شبکه‌ CAN می‌تواند پیچیده باشد، به‌خصوص در سیستم‌های بزرگ با تعداد زیادی گره و الزامات پیچیده ارتباطی.

پروتکل CAN چگونه اجرا می شود؟

پروتکل CAN یک پروتکل ارتباطی است که امکان برقراری ارتباط میان دستگاه‌های مختلف را در شبکه فراهم می‌آورد. CAN از دو سیم برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند و دستگاه‌ها به وسیله یک روش دسترسی به نام CSMA/CD به شبکه متصل می‌شوند. اگر دستگاه برای ارسال پیام وجود داشته باشند طبیعتاً اولویت با پیامی است که آیدی پایین‌تری دارد.

در این مسیر پیام‌ها شامل فیلدهای داده، آیدی، کنترل و CRC هستند. کنترل خطا از طریق فیلد CRC و مکانیزم‌های تشخیص خطای پیشرفته اجرا می‌شود و نرخ انتقال داده معمولاً تا ۱ مگابیت بر ثانیه است.

مقایسه دو حالت استفاده و عدم استفاده از شبکه CAN
مقایسه دو حالت استفاده و عدم استفاده از شبکه CAN

آیا به دنبال داشتن کنترل کامل بر شبکه خود هستید؟

پیشنهاد ما به شما خریداری سرور اختصاصی پویان آی تی است. شما با تهیه سرور اختصاصی پویان آی تی می‌توانید از امنیت کامل و کنترل و پشتیبانی همه‌جانبه برخوردار شوید و کارایی کسب‌وکار خود را بهبود بخشید. برای مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر از طریق تیکت با ما در ارتباط باشید.

و در آخر

شبکه کنترلر منطقه‌ای یا شبکه CAN، یک سیستم شبکه است که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، و پزشکی استفاده می‌شود. این شبکه انتخابی مناسب برای ارسال داده‌ها بین دستگاه‌های تعبیه‌شده محسوب می‌شود. این پروتکل به برقراری ارتباط میان دستگاه‌های مختلف برای انتقال داده‌ها می‌پردازد و از ویژگی‌هایی همچون امنیت، قابلیت ارتقا و کارایی بالا برخوردار است. اما ممکن است محدودیت‌هایی مانند پهنای باند محدود و پیچیدگی پیاده‌سازی نیز داشته باشد.

سؤالات متداول

آیا در شبکه‌ CAN از اتصالات بی‌سیم یا Wireless استفاده می‌شود؟

خیر، CAN اصولاً یک پروتکل سیمی است و معمولاً از کابل‌های سیمی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. اما در برخی از موارد، مانند استفاده از مبدل‌های بی‌سیم، می‌توان از فناوری‌های بی‌سیم برای ارتباط داده‌ها استفاده کرد.

چه ویژگی‌هایی از شبکه CAN باعث محبوبیت آن شده است؟

ویژگی‌هایی همچون امنیت، کارایی بالا و قابلیت ارتقا، سبب محبوبیت شبکه CAN در صنایع مختلف شده است.

منابع

  • https://www.traquair.com/can/technology/implementations-of-the-can-protocol/

به این مقاله امتیاز دهید!

میانگین امتیاز 0 / 5. تعداد رأی ها : 0

هنوز هیچ رأیی داده نشده. اولین نفر باشید!

اشتراک گذاری اشتراک گذاری در تلگرام اشتراک گذاری در لینکدین اشتراک گذاری در ایکس کپی کردن لینک پست

و در ادامه بخوانید

اولین دیدگاه را اضافه کنید.

برچسب ها

پروتکل شبکه