Einleitung

  Feldbussysteme dienen als Kommunikationsmedium für verteilte Aktoren, Sensoren und Steuerungen in der Automatisierungstechnik und überall dort, wo mehr oder minder ,,intelligente`` elektronische Bausteine mit geringem Verkabelungsaufwand verbunden werden müssen. An einen Feldbus und die angeschlossenen Elemente werden hohe Anforderungen gestellt: sie müssen kostengünstig, stör- und ausfallsicher sowie technisch sehr leistungsfähig sein.

Im Automobilbereich treffen diese Anforderungen auf die günstige Tatsache der weiten Verbreitung und des Masseneinsatzes. Die wiederum sind Voraussetzung für geringe Preise und die Standardisierung des Feldbussystems und dessen Anschlußelemente.

Der Controller Area Network (CAN)-Bus wurde 1981 von Bosch und Intel entwickelt und findet international weite Verbreitung im Automobil- (Audi, BMW, Mercedes, Porsche) und Haushaltsgerätesektor (Bosch). Durch die hohen Stückzahlen sind preiswerte Anschaltkomponenten erhältlich. In der Automobilindustrie hat allerdings jeder Fahrzeughersteller sein eigenes Protokoll, was zu einer entsprechenden Vielfalt und zu Problemen bei der Austauschbarkeit führt. Bei der Etablierung in der Industrie wurde eine eigene Nutzerorganisation ,,CAN in Automation e.V.`` (CiA e.V.) geschaffen, die sich um die Standardisierung einiger weniger Protokolle bemüht. Eine derartige Standardisierung ist sehr wichtig, da eine Neuentwicklung eines CAN Protokolls mehrere Mannjahre benötigt und einen kostengünstigen Einsatz verhindern würde.

Die Übertragungssicherheit von Nachrichten in einem CAN-Bus ist durch Maßnahmen auf unterster Protokollebene gegeben. Die Echtzeitfähigkeit und definierte Übertragungsdauer hingegen ist oft Diskussionspunkt im Zusammenhang mit CAN. Mit Hilfe theoretischer Betrachtungen und Messungen der Latenzzeit bei der Nachrichtenübermittlung soll hier gezeigt werden, daß die Übertragungsdauer sehr wohl berechenbar ist.

  

Abbildung 1.1: CAN Netzwerk mit Sensor-Knoten

Für die praktische Demonstration des CAN-Netzwerks ist die Entwicklung einer CAN-Wetterstation sehr anschaulich. Ein typisches Konfigurationsbeispiel ist in Abb. 1.1 dargestellt. Die verwendeten sehr leistungsfähigen Microcontroller (C) C167 eignen sich neben der einfachen Ansteuerung des CAN-Busses hervorragend zur Meßwerterfassung. Für die Wetterstation kommen Druck-, Temperatur- und Feuchtesensoren zum Einsatz. Dabei werden verschiedene Verfahren zur Meßwerterfassung vorgestellt.

Diese Arbeit ist in Zusammenarbeit mit der Firma sitronic in Gärtringen entstanden und durchgeführt worden.