CAN- und CAN-FD-Netzwerke physikalisch diagnostizieren

Moderne mobile Maschinen sind zunehmend vernetzt. Sensoren erfassen Lage und Bewegung, Steuergeräte verarbeiten die Daten und tauschen Informationen über Bussysteme aus. Für die zuverlässige Funktion dieser Systeme ist daher nicht nur die Qualität der Messdaten entscheidend, sondern auch deren sichere Übertragung. CAN hat sich hier als robustes Kommunikationssystem etabliert. Mit CAN FD und steigenden Datenraten wachsen jedoch die Anforderungen an die physikalische Signalübertragung. Kürzere Bitzeiten reduzieren die zeitlichen Reserven und machen Signalbeeinträchtigungen zunehmend relevant.

Wenn das Telegramm korrekt ist, das Signal aber nicht

Klassische Diagnoseverfahren betrachten vor allem die Protokollebene und analysieren beispielsweise Telegramme, Fehlerzähler
oder Buslast. Diese Informationen zeigen, was auf dem Bus passiert, geben jedoch nicht zwingend Aufschluss über die physikalische Ursache einer Störung.

CAN arbeitet als differentielles Zweidrahtsystem. Für eine zuverlässige Signalübertragung sind neben den Signalpegeln auch die elektrischen Eigenschaften der Leitung und eine korrekte Terminierung entscheidend. CAN-Leitungen weisen typischerweise einen Wellenwiderstand von etwa 120 Ohm auf. Um Signalreflexionen zu vermeiden, wird der Bus an beiden Enden entsprechend terminiert.

Fehlanpassungen können Reflexionen verursachen, die sich durch Überschwingen, Ringing oder verzerrte Signalflanken bemerkbar machen. Auch lange Stichleitungen, ungeeignete Leitungslängen oder elektromagnetische Störungen können die Signalqualität beeinträchtigen. Bei CAN FD wirken sich solche Effekte durch die höheren Datenraten besonders deutlich aus.

Physikalische Signalqualität bewerten

Für eine umfassende Diagnose müssen deshalb verschiedene Parameter betrachtet werden – darunter Signalamplitude, Anstiegs- und Abfallzeiten, Überschwingen, Ringing und Jitter. Die Herausforderung liegt dabei nicht nur in der Messung, sondern vor allem in der Interpretation der teilweise miteinander wechselwirkenden Größen.

Eine Möglichkeit bietet die Zusammenfassung mehrerer Messwerte zu einem Signalqualitätswert. Durch Normierung und Gewichtung entsteht eine unmittelbar verständliche Gesamtbewertung, während die einzelnen Messgrößen für eine detaillierte Analyse weiterhin zur Verfügung stehen.

CAN-Bus Tester GT3 verbindet Protokoll- und physikalische Diagnose

Der CAN-Bus Tester GT3 von GEMAC Chemnitz verbindet die Analyse der logischen Kommunikation mit der physikalischen Bewertung des CAN-Signals. Neben klassischen CAN-Netzwerken lassen sich auch CAN-FD-Systeme untersuchen. Signalverläufe und zeitliche Eigenschaften der Übertragung können analysiert und in die Bewertung der Signalqualität einbezogen werden.

Damit geht die Fehlersuche über die Telegrammanalyse hinaus: Kommunikationsprobleme lassen sich gezielter der Protokoll- oder physikalischen Ebene zuordnen. Das unterstützt insbesondere die Inbetriebnahme, Wartung und Fehlersuche in komplexen mobilen Maschinen.

Mit steigenden Datenraten wird die physikalische Diagnose wichtiger. Die Kombination aus Protokollanalyse und elektrischer Signalqualität ermöglicht eine ganzheitliche Beurteilung von CAN- und CAN-FD-Systemen.

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