Controller Area Network

Question 1

Wofür steht die Abkürzung CAN?

Answer 1

Controller Area Network

Question 2

Was sind die Schlüsseleigenschaften von CAN?

Answer 2

• Benötigt mindestens zwei Nodes
• Event basiert, kein Schedule nötig
• Robust serial communication protocol
• Message-based communication
• Distributed control
• Broadcast communication

Question 3

Was sind die Stärken von CAN?

Answer 3

• Akzeptierter Standard
• Robust
• Hoher Grad an Flexibilität
• Hinzufügen von neuen receiving Nodes einfach
• Viel Soft- und Hardware Support verfügbar

Question 4

Auf welchen Layern des OSI Modells ist CAN zu finden?

Answer 4

Das CAN Protokoll ist auf dem Physical Layer und dem Data Link Layer

Question 5

Was ist ein Propagation Delay (Ausbreitungsverzögerung)?

Answer 5

Der Propagation Delay eines Kanals ist die Zeit, die ein Bit benötigt, um von einem Ende des Kanals zum anderen Ende des Kanals zu gelangen

Question 6

Wodurch wir der Propagation Delay bestimmt?

Answer 6

Der Propagation Delay wird bestimmt durch die Übertragungsgeschwindigkeit eines elektromagnetischen km/sec

Question 7

Was ist die Bandbreite?

Answer 7

Die Bandbreite ist die Anzahl der Bits, die einen Kanal in einer Sekunde durchlaufen können

Question 8

Was ist die Bitlength eines Kanals?

Answer 8

Die Bitlength ist die Anzahl der Bits, die einen Kanal während des Propagation Delays durchlaufen können

Question 9

Durch welche Ungleichung ist das Limit von Dateneffizienz bei jedem Kommunikationsprotokoll gegeben?

Answer 9

Effizienz < Nachrichtenlänge/(Nachrichtenlänge+Bitlänge)

Question 10

Was ist Bitwise Arbitration (Schlichtung)?

Answer 10

Wenn zwei Stationen eine Übertragung zum selben Zeitpunkt beginnen, dann wird die Station mit dem dominanten Bit im arbitration field gewinnen und die Station mit dem rezessiven Bit stoppt seine Übertragung

Question 11

Wie funktioniert Bit Encoding bei CAN?

Answer 11

• CAN nutzt Non Return to Zero (NRZ) encoding
• Bit Stuffing: Nach 5 Bits mit identischen Wert, führt der Sender ein zusätzliches Bit mit dem entgegengesetzten Wert ein

Question 12

Welche Error Typen gibt es bei CAN?

Answer 12

• Bit Error
• Stuff error
• CRC error
• Form error
• Acknowledgment error

Question 13

Was ist ein Bit Error?

Answer 13

Ein Bitfehler wird erkannt, wenn sich der vom Bus gelesene Bitwert von dem gesendeten Bitwert unterscheidet

Question 14

Was ist ein Stuff error?

Answer 14

Entdeckt beim sechsten aufeinanderfolgenden Auftreten desselben Bits in einem Nachrichtenfeld, das Bitstuffing unterliegt

Question 15

Was ist ein CRC error?

Answer 15

Der vom Empfänger errechnete CRC-Wert weicht von dem in der Nachricht gespeicherten Wert ab

Question 16

Was ist ein Form error?

Answer 16

Bitfeld in fester Form enthält ein oder mehrere unzulässige Bits

Question 17

Was ist ein Acknowledgement error?

Answer 17

Von einem Sender erkannt, wenn ein rezessives Bit auf dem ACK Slot gefunden wird

Question 18

Wie läuft Error Signaling ab?

Answer 18

• Wenn ein Error von mindestens einem Node erkannt wird, unterbricht der Node die Übertragung durch Senden eines Error Flags
• Error Flag besteht aus 6 dominanten Bits -> Verletzt die Bit Stuffing Regel und alle anderen Nodes reagieren, indem sie auch Error Flags senden

Question 19

Woraus besteht eine Error Signaling Sequence?

Answer 19

• Die Error Signaling Sequence besteht aus der Überlagerung von Error Flags, die von verschiedenen Nodes gesendet werden, gefolgt von einem Error Delimiter Field
• Länge Sequenz zwischen 6 und 12 Bits

Question 20

Was ist Fault Containment?

Answer 20

Fehlerhafte Einheiten erkennen und sie in den passiven oder ausgeschalteten Zustand versetzen, so dass sie den Buszustand nicht mit ihren Ausgängen beeinflussen können

Question 21

Was sind Probleme von CAN in sicherheitsrelevanten verteilten Echtzeitsystemen?

Answer 21

• Large variability in transmission latencies
• Diagnostic deficiences
• No consistent atomic multicast
• No handling of babbling idiot failures
• Arbitration logic limits throughput

Question 22

Welche Broadcasts gibt es?

Answer 22

• Reliable Broadcast
• Atomic Broadcast
• Timely Broadcast

Question 23

Woraus besteht ein Reliable Broastcast?

Answer 23

• Validity
• Agreement
• Integrity

Question 24

Woraus besteht ein Atomic Broadcast?

Answer 24

• Validity
• Total Order

Question 25

Woraus besteht ein Timely Broadcast?

Answer 25

Timeliness

Question 26

Welche CAN Failure Assumptions gibt es?

Answer 26

• Crash Failures
• Omission Failures
• Timing Failures

Question 27

Was ist im CAN Protokoll ein Mechanismus für Konsistenz?

Answer 27

Die Globalisierung lokaler Fehler zielt auf eine systemweite Konsistenz ab

Question 28

Welche Inkonsistenten Szenarien gibt es bei CAN?

Answer 28

• Double Reception of Messages
• Inconsistent Message Omission

Question 29

Welche higher order CAN-based Protokolle gibt es?

Answer 29

• Eager-Diffusion Based CAN (EDCAN)
• Lazy Message Diffusion (RELCAN)
• Totally Ordered CAN (TOTCAN)

Question 30

Wie lauten die Eigenschaften von Eager-Diffusion Based CAN (EDCAN)?

Answer 30

• Zuverlässiger Broadcast ohne total ordering
• Hohe Bandbreiten Nutzung

Question 31

Was sind die Eigenschaften von Lazy-Message Diffusion (RELCAN)?

Answer 31

• Zuverlässiger Broadcast ohne total ordering
• Effiziente Bandbreitennutzung und retransmission nur in Error Fällen

Question 32

Wie lauten die Eigenschaften von Totally Ordered CAN (TOTCAN)?

Answer 32

Atomic Broadcast mit total order

Question 33

Was sind CAN-based higher protocols?

Answer 33

CAN Protokolle mit zusätzlicher Funktionalität (z.B. Message Fragmentation)

Question 34

Was ist Time-Triggered CAN (TT CAN)?

Answer 34

• TT CAN ist eine Erweiterung von CAN, die Clock Synchronisation und time-triggered communication unterstützt
• Time-master Node sendet zyklisch einen Synchronisations-Frame, der von anderen Nodes genutzt wird, um ihre lokale Zeit einzustellen und die Übertragung zu initiieren