Data Bus (Bus Bilgisi) Yapısı, Sinyalin Üretilmesi - Analog ve Dijital Sinyalin Yapısı
Bus bilgisi
(ver çerçevesi) bir dizi bit’lerden oluşur. Bu bitler ancak 0 veya 1
değerlerini alabilirler. 8 bit= 1 bye. 1000 bit= 1kbit. Elektronik kontrol
ünitelerinde bilgiler, bit’lerden oluşan dijital veriler (sinyaller) olarak
okunur, işlenir, iletilir. ECU’ler analog verileri okuyup işleyemezler. ECU’de
analog sinyaller dijital sinyallere dönüştürülür.
Konunun
anlaşılması için bu bölümde analog ve dijital elektrik sinyalleri kısaca
açıklanacaktır.
Analog Sinyal
Zaman
içerisinde sonsuz farklı değer alabilen ve sürekli değişen elektrik sinyaline
analog sinyal denir. Analog değerlere örnek olarak; akım şiddeti (amper),
gerilim (voltaj), sıcaklık, basınç, ışık şiddeti verilebilir. Bir elektriksel
büyüklük olan voltaj, analog veya dijital sinyal olarak karşımıza çıkar.
Otomotivde analog voltajlara örnek;, tüm oto elektrik sistemi ve oto
elektroniğinde ise neredeyse tüm sensör sinyalleri analog sinyallerdir. Sensörlerden
gelen analog elektrik sinyalleri, ECU’lere geldiklerinde, dijital sinyallere
dönüştürüldükten sonra işleme alınırlar. Bunun için ECU’lerde Analog/Dijital
sinyal dönüştürücüsü bulunur.
Örneğin bir soğutma suyu sıcaklık sensörünün besleme gerilimi sabit 5 volttur. Bu sensörün, suyun sıcaklık
değişimine bağlı olarak direnci değişir,
direnci değiştiği için de sensörden gelen sinyal voltajı sıcaklığa bağlı olarak
değişir. Yani sensörün sinyal voltajı 0 volt ile 5 volt arasında, sürekli
değişir, bu voltaj değeri 0 ve 5 volt arasındaki sonsuz voltaj değeri alabilir.
Örneğin 1, 2, 3, 4, 4.1, 4.3. 4.32, 3.4534 yazmakla bitmeyecek kadar farklı
voltaj değerleri oluşabilir. İşte bu analog bir elektrik sinyalidir.
Örneğin havakütle ölçer (MAF-Debimetre): Motora alınan havanın miktarına göre, 0 ile 5 volt
arasında sonsuz farklı değerde elektrik sinyali üretebilir. Bu da yine alanog
sinyale örnektir.
Analog sinyal
değerini, onlu sayı sistemiyle ifade ederiz. Örneğin 189 volt, 86 derece, 240
amper gibi. Analog büyüklüğü ifade ederken 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 gibi rakamları
kullanılır. Oysa dijital bir büyüklüğü ifade ederken, aşağıda anlatıldığı
gibi sadece 0 veya 1 rakamlarını kullanırız.
Dijital Sinyal
Dijital sinyal,
dijital veri, sayısal sinyal; bu üç terim de aynı anlama gelir. Dijital sinyal;
zaman içerisinde sadece iki farklı değer alabilen ve sürekli değişebilen
sinyallere dijital sinyaller (sayısal sinyaller) denir. Dijital sinyallerde
değer sadece 1 veya 0 değeri alabilir. 0,5 0,2 0,8 … gibi sonsuz sayıda ara değer
alamaz, oysa analog sinyalde 0 ve 1 arasında sonsuz farklı değer alabilirdi.
Analog ve dijital sinyal arasındaki temel farklardan biri budur.
Dijital Sinyalin Üretimi (Dijital Verinin Üretimi)
Basit bir
elektrik devresinin çalışmasıyla, dijital sinyalin üretimi
örneklendirilebilir. Pil, kablo, anahtar
ve lambadan oluşan basit bir elektrik devresi, iki farklı durum oluşturabilir.
*Anahtar
KAPALIDIR, Lamba yanar (ON, 1) (kapalı devre) / Can alıcı-vericisi açık,
sisteme 5 volt gönderir. (Gönderilen, “1” karşılığı voltajın değeri, sisteme
göre değişir, 5 volt, 3,5 volt, 2,5 volt olabilir. Sistemde “1” in karşılığı
olarak hangi voltaj değeri atanmışsa, o voltaj sinyali kullanılır).
Anahtar
AÇIKTIR, lamba yanmaz (OFF, 0) (açık devre) / Can alıcı-vericisi kapalı,
sisteme voltaj gönderilmez, yaklaşık 0 volt. Bit değeri “0” dır.
Dijital
verinin en küçük birimi “bit” tir, bu bitler 0 veya 1 olabilir. Bu 0 veya 1
değerleri, bir elektrik sinyaliyle elde edilir. Demek ki, istenen bir voltaj
değeri için “1” değeri ve 0 volt için de “0” değerini atanabilir. Böylece
dijital elektrik sinyalinden, daha önceden tanımlanmış anlamlı kodlar elde
edilebilir. Yani dijital elektrik sinyali bir iletişim diline (sayısal veriye)
dönüştürülebilir. Bit’ler, kelimelerdeki harfler gibidir, bu harfler kurala
uygun bir şekilde yan yana dizilirse, anlamlı bir kelime meydana gelir. “Lmae”
harfleri yan yana geldiğinde anlamsızdır fakat; “elma” şeklinde yan yana gelirse, insan beyni için
anlam ifade eder. ECU’ler için de motor devri 1800 ifadesi anlamsızdır,
fakat ECU’ye “00010101” denirse, ECU
bunu anlar. Çünkü mesaj, ECU’nün anladığı dile, sayısal veriye (dijital veriye)
dönüştürülmüştür.
Elektronik kontrol üniteleri sadece dijital verileri işleyebildiğine göre, kontrol
ünitesinin hafızasına her analog verinin dijital veri olarak karşılığı daha
önceden yüklenirse, artık ECU her analog veriyi dijital veriye çevirebilir ve
bunu okuyabilir. Daha sonra bunu tekrar dijital veriye çevirip diğer ECU’lerle
CAN BUS sistemi üzerinden paylaşabilir.
Örneğin motor
sıcaklığının 100 derece olduğu bilgisi, analog bir değerdir ve motor soğutma suyu sıcaklık sensöründen, motor ECU’süne gönderilir. Motor ECU’sü bu 100
derece analog verisini, buna karşılık gelen hafızasındaki dijital veriye
dönüştürür, örneğin 00101011 olsun. 00101011 bilgisiyle, motorun çok ısındığı
yorumunu yapar ve fan motorunun çalışmasını sağlayan dijital sinyal kodunu
gönderir. Bu sinyal, analog bir voltaj değerine dönüştürülür ve fan rölesini
açar, fan motoru çalışır.
Basit lamba
devresine geri dönülürse. Lambanın yanması “1” gibi tek bir bit’lik veriyle
ifade edilir. Yine lambanın sönmesi “0”
bit’iyle ifade edilir. Otomotivde binlerce veri kullanılır ve çok daha fazla
detaylı bilgilerin işlenmesi gerekir. Dijital sinyal (dijital veri) birbiri
ardına dizilmiş bitlerden oluştuğuna göre, bu durumda bit’lerin sayısı artacak
ve dizilimleri de değişecektir. Her bit dizilimi (dijital veri), ECU’de kayıtlı
anlamlı bir bilgiye karşılık gelir. İletilen mesaj, bit’lerden oluşan bir
diziden meydana gelir. Aynı bit dizilimi farklı sistemlerde farklı anlamlarda
kullanılır.
Şimdi dijital
veri ile nasıl farklı mesajların oluşturulabileceğini örnekle görelim. Bilginin
içeriği ve detayı, kullanılan bit’lerin sıralamasının ve bit sayısının artışıyla artacaktır.
“0” lamba
kapalı.
“1” lamba
açık.
Görüldüğü
gibi tek haneli olarak sadece “1” veya “0” sıfır kullanıldığında, sadece iki mesaj oluşturulabildi: lamba açık
veya kapalı.
Aşağıda “0”
ve “1” beraber iki haneli olarak kullanıldığındaysa daha fazla farklı bilgi
oluşturulabilir:
“00” lamba
kapalı
“01” lamba
açık
“11” lamba
kısa aralıklarla yanıp sönüyor.
“10” lamba
uzun aralıklarla yanıp sönüyor.
Motor soğutma
suyu sıcaklık bilgisinin, dijital sinyal olarak üretilmesi:
Sadece tek
bir bit kullanıldığında (tek bit’lik veri): 0 veya 1 olacaktır.
“0”= 10 oC
“1”= 20
oC görüldüğü gibi sadece iki
farklı sıcaklık değeri ifade edilebildir.
İki
bit’lik veri kullanıldığında:
“00”= 10
oC
“01”=20
oC
“10”=30
oC
“11”=40
oC
Üç bitlik
veri kullanıldığında:
“000”=10
oC
“001”=20
oC
“010”=30
oC
“011”=40
oC
“100”=50
oC
“101”60
oC
“110”=70
oC
“111”=80
oC
Görüldüğü
gibi veri bit’i arttığında, dijital veri kombinasyonu da çeşitleniyor, böylece
çok daha fazla bilgi dijital olarak aktarılabiliyor. Bu örnek, otomotivde her
sistem için uyarlanabilir ve her mesajın içeriği bu şekilde oluşturulabilir.
Örnek:
Elektrikli Cam Sistemi
“00”: Cam
hareket halinde
“01”: Cam
durur halde
“11”: Cam
açık halde
“10”: Cam
kapalı
Örnek
Gaz
kelebeğinin açıklık miktarı, gaz kelebeği konum sensöründen, motor kontrol
ünitesine iletilir. Motor kontrol ünitesi, gaz kelebeğinin (% olarak) ne kadar
açık olduğunun bilgisini, diğer kontrol üniteleriyle paylaşır (örn: otomatik şanzıman kontrol ünitesiyle). Bu durumda, motor ECU, Can bus hattına bus
bilgisini (mesajı) 0-1’lerden oluşan kod olarak gönderir. Bunun için 8 bitlik
veri kullanır. Bu 8 bit ile, 256 farklı bilgi iletebilir. Sürücünün gaz
pedalına basma miktarına göre, gaz kelebeği %0 açık (kapalıdır) pozisyonuyla
%100 tamamen açık pozisyonları arasında bir değerdedir.
%0 ile %100
açıklık arasındaki her farklı durum, 256 farklı kodla ile iletilebilir.
100/256= 0,4. Demek ki gaz kelebeğinin açıklık miktarı, % 0.4 hassasiyetle veri
olarak aktarılabilir.
Örneğin:
0000 0000 %0
açıklık (kapalı)
0000 0001 %
0,4 açık
1100 1011 %60
açık
1111 1111
%100 tamamen açık gibi.
Data Bus Bilgisinin (Mesajın) İletim Önceliği
Can bus ağında onlarca elektronik kontrol ünitesi (ECU) bulunur. Can bus ağındaki ECU’ler
aynı anda mesaj (data) gönderdiğinde, sistem hangisinin mesajını öncelikli
olarak ileteceğine karar vermek zorundadır. Bu durumda, gönderilen mesajın (bus
bilgisinin) yüksek önceliğe sahip olanı ilk olarak iletilir.
Aktarılan
verideki (bus bilgisindeki) her bit’in bir değeri vardır. Önceliğin
belirlenmesi açısından bit’ler iki çeşittir: “Baskın Bit” ve “Çekinik Bit” .
“0” Bit’i
Baskın bittir.
“1” Bit’i
Çekinik bittir.
İletilen her
veride, o verinin öncelik derecesini belirten 11 bit’lik bir kod bulunur. Bu 11
haneli kodun baş kısmında “0” lar çoğunluktaysa, o veri daha önce aktarılır.
Çünkü “0” bit’i baskın bit olduğundan, o verinin öncelikli olmasını sağlar.
Motor ECU gönderdiği
veriye ait önceliklendirme kodu: 010 1000 0000
Otomatik Şanzıman ECU gönderdiği veriye ait önceliklendirme kodu: 100 0100 0000
Motorlu
araçlarda güvenlik sebebiyle fren ve sürüş-çekiş kontrol sistemlerini (ABS/ESP)
yöneten ECU’lerin gönderdiği veriler, öncelikli olarak iletilirler. ECU’ler
arasındaki hiyerarşi genellikle: ABS/ESP ECU, Motor ECU, Şanzıman ECU şeklinde
sıralanır.
Görüldüğü
gibi ABS/ESP ECU’sünün gönderdiği kod 001 şeklinde daha fazla baskın “0” bit’i
içerdiğinden, 3 ECU aynı anda veri gönderdiğinde, ABS/ESP ECU’sünün mesajı
(verisi) öncelikli olarak iletilir. Bu durumda, diğer kontrol üniteleri CAN BUS hattındaki yüksek öncelikli veriyi algılayarak, veri göndermeyi durdururlar, “verici”
yerine “alıcı” konumuna geçerler ve gönderilen veriyi alıp okurlar.
BÖLÜM:1-2-3-4-5-6
Emeğinize saglik, takipçilerinizden bir isteğiniz olursa buradayız.
YanıtlaSil