CAN bus nasıl çalışır? Arbitration, hata yönetimi ve CAN FD farkını açıklayın.

CAN (Controller Area Network), otomotiv ve endüstride kullanılan, diferansiyel (CAN_H / CAN_L), multi-master, mesaj tabanlı bir bus'tır. Mesajlar cihaz adresine değil identifier'a göre gönderilir; her node ilgilendiği ID'leri donanım filtreleriyle seçer. Bus'ın iki ucunda 120 Ω sonlandırma bulunur (ölçüldüğünde toplam ~60 Ω).

Dominant ve recessive

• Dominant (0): CAN_H ≈ 3.5 V, CAN_L ≈ 1.5 V.
• Recessive (1): İki hat ≈ 2.5 V.

Bir node dominant gönderirse bus dominant olur (wired-AND).

Bitwise arbitration

Tüm node'lar aynı anda göndermeye başlayabilir. Her biri gönderdiği biti bus'tan geri okur:

1. Recessive (1) gönderip dominant (0) okuyan node kaybettiğini anlar ve alıcıya döner.
2. Kazanan node mesajını hiçbir bozulma olmadan göndermeye devam eder (non-destructive arbitration).

Sonuç: ID değeri en düşük olan mesaj en yüksek önceliğe sahiptir. Örnek: 0x100 ile 0x0F0 yarışırsa 0x0F0 kazanır.

Frame yapısı (CAN 2.0)

SOF | ID (11 veya 29 bit) | RTR | IDE | r0 | DLC | Data (0-8 byte) | CRC | ACK | EOF

• Standart (2.0A) 11 bit, extended (2.0B) 29 bit ID.
• Alıcılardan en az biri ACK slotunda dominant bit yazar.
• Aynı seviyeden 5 bitten sonra bit stuffing ile ters bit eklenir; senkronizasyon korunur.

Hata yönetimi

Beş hata tespit mekanizması: bit, stuff, CRC, form ve ACK hatası. Her node TEC/REC (transmit/receive error counter) tutar:

Bu mekanizma, arızalı bir node'un bütün bus'ı kilitlemesini engeller.

CAN FD farkı

Data fazında bit hızının artırılması BRS biti ile yapılır. Arbitration hızı aynı kalır; çünkü arbitration için tüm node'ların bit süresi içinde aynı değeri görmesi gerekir ve bu, propagation delay nedeniyle bus uzunluğunu sınırlar (1 Mbps için ~40 m).

Üst katman protokolleri: CANopen, J1939 (ağır vasıtalar), ISO-TP / UDS (otomotiv teşhis).