EN 13149-4 - Veřejná doprava osob – Systémy řízení a sestavování jízdních řádů – Část 4: Všeobecná pravidla pro použití přenosové sběrnice CANopen

Úvod

Tato norma patří do souboru norem o šesti částech (EN 13149-1 až CEN TS 13149-6) definující dva sběrnicové systémy, tj. WORDFIP a CAN Open, které byly přijaty v CEN pro použití ve vozidlech veřejné dopravy osob jako vozidlové sběrnice. Jmenované sběrnicové systémy jsou předurčeny k tomu, aby nahradily dnes již zastaralý sběrnicový systém IBIS, respektive jeho českou verzi IPIS, které vycházejí z doporučení VDV 458 (Verein Deutsche Verkehrsbetriebe), kterým je vybavena v současné době většina vozidel městské hromadné dopravy.

Sběrnice CAN Open vychází ze sběrnice CAN, která je založena na fyzikální vrstvě RS 485 (ISO 11896-2) doplněné v roce 1992 aplikační vrstvou CAL (CAN Application Layer). Aplikační vrstva CAN Open vznikla v roce 1994. Uživatelé sběrnice CAN jsou sdruženi v zájmové organizaci CiA CAN in Automation se sídlem v Erlangenu v Německu, která shromažduje a distribuuje doporučení a aplikace.

Užití

V České republice je dosud využíván sběrnicový systém podle doporučení IPIS, který je doplňován dalšími sběrnicemi, aby bylo možno splnit nové požadavky. To vede k nejednotnosti řešení u jednotlivých dopravních operátorů a výrobců zařízení. Tento stav je způsoben velkou investiční náročností přechodu na nový sběrnicový systém.

Pro investory ve veřejné dopravě osob tj. dopravní operátory a místní správní orgány tato technická ukazuje možnosti nové sběrnice pro zdokonalení vozidlového řídicího a informačního systému a automatického sledování vozidel veřejné dopravy.

Pro výrobce zařízení vozidlové výbavy tato norma rovněž ukazuje možnosti nové sběrnice pro zdokonalení vozidlového řídicího a informačního systému a automatického sledování vozidel veřejné dopravy osob a zároveň podává informace o tvorbě programového vybavení palubního počítače a další vozidlové výbavy.

1. Předmět normy

Norma definuje základní vlastnosti sběrnice CAN Open.

Tato evropská norma definuje výběr a všeobecná aplikační pravidla pro palubní přenos dat mezi zařízeními instalovanými ve vozidle. Toto se vztahuje na použité datové sběrnice pouze v trolejbusech a v tramvajích. Tramvaje nejsou zahrnuty pokud jsou provozovány jako část vlaku nebo metra. Mezi tato zařízení patří pomocné systémy, dopravní informační systémy, sběr jízdného apod.

Zařízení, která přímo slouží k bezpečnému provozu vozidla (pohon, brzdy, otvírání dveří) nejsou v této normě zahrnuta.

2. Souvisící normy

Sběrnice CAN Open je definována trojicí norem, kromě této se dále EN 13149-5 zabývá požadavky na kabeláž a technická specifikace CEN TS 13149-6 definuje pravidla pro sestavování zpráv.

V normě jsou uvedeny odkazy na tři normy ISO a jednu evropskou normu:

ISO 7498:1984 Information processing systems - Open Systems Interconnection - Basic reference Model

ISO 11898- 1 Road Vehicles - Controller Area Network (CAN) - Part 1: Data link layer and physical

ISO 11898- 2 Road vehicles - Controller Area Network (CAN) - Part 2: High-speed medium access unit

EN 50325- 4 Industrial communications subsystem based on ISO 11898 (CAN) for controller - Device interfaces - Part 4: CAN Open

3. Symboly a zkratky

CAN -(Controller Area Network) - protokol datové linky pro sériovou komunikaci podle specifikace ISO 11898

CiA- (CAN in Automation) - mezinárodní organizace výrobců a uživatelů pro aplikaci CAN

ECU -(Electronic Control Unit) - elektronicky řízená jednotka

EMC -(electromagnetic compatibility) - elektromagnetická kompatibilita

4 Základní pojmy

4.1 Všeobecně

V této kapitole je upozornění, že standard CAN Open byl vyvinut pro různá použití v automotivní technice a v průmyslu, a pokud bude použit v prostředcích veřejné dopravy, musí být respektovány zvláštní normy pro tato vozidla (týkající se např. teploty okolí, vibrací apod.).

4.2 Topologie

Detailní informace o topologii jsou uvedeny v článku 10.5.3. normy ISO 11898.

4.3 CAN Open – funkční vlastnosti

Sběrnice CAN Open má tyto základní vlastnosti:

• řízení sítě na základě principu master/slave;

• nepotvrzovaný přenos pracovních datových objektů (PDO) v reálném čase;

• potvrzovaný datový přístup ke všem položkám objektového adresáře prostřednictvím servisních datových objektů (SDO);

• předem stanovený soubor identifikátorů pro spojení master/slave;

• implicitní sledování PDO pro virtuální zařízení.

Základní formáty

Přenos zpráv je představován a řízen čtyřmi různými rámci:

• datový rámec, který přenáší data od vysílače k přijímači;

• vzdálený rámec, který je vysílán jednotkou na sběrnici jako požadavek na přenos dat se shodným identifikátorem;

• chybový rámec, který je vysílán jakoukoliv jednotkou, jež detekuje chybu na sběrnici;

• rámec přetížení, který je užíván pro zajištění zvláštního zpoždění mezi předchozím a následujícím datovým nebo vzdáleným rámcem. Následující rámce jsou od předcházejících odděleny mezirámcovou mezerou.

Datový rámec

Datový rámec je složen ze sedmi odlišných bitových polí:

• Startovní pole (Start of Frame)

• Arbitrážní pole (Arbitration Field)

• Řídicí pole (Control Field)

• Datové pole (Data Field)

• Pole CRC (CRC Field)

• Pole ACK (ACK Field)

• Konec rámce (End of Frame)

Datové pole může být nulové délky. Bližší podrobnosti vyplynou z tohoto obrázku:

Obrázek 1 – Složení datového rámce (není uveden v normě)

CAN Open - referenční model OSI

Relace mezi vrstvami OSI modelu, užitých norem a struktury CAN Open je ukázána na obrázku 2.

Application process - aplikační proces; application layer - aplikační vrstva; presentation layer - prezentační vrstva; session layer - relační vrstva; transport layer - transportní vrstva; network layer - síťová vrstva; data link layer – linková vrstva; physical layer - fyzická vrstva;

5 Požadavky

V této kapitole jsou definovány požadavky na vlastnosti odkazem na články norem uvedených výše.

Fyzická vrstva musí odpovídat ISO 11898-2

Zařízení připojená na sběrnici musí pracovat s přenosovými rychlostmi:

• 125 kbit/s

• 250 kbit/s

• 500 kbit/s

• 800 kbit/s

• 1,0 Mbit/s

Linková vrstva je popsána v ISO 11898–1.

Uživatelská specifikace musí definovat: přenosovou rychlost, použité kabely pro sběrnici a konektory.