Mc3.2 Can-bus
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MC-3 CAN - BUS
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GGJ5MD | 5/8/2006 | © Robert Bosch GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
MC-3
CAN - BUS
Debido a la gran complejidad de los sistemas electrónicos instalados en los vehículos actuales . Surgió la necesidad de crear un sistema de transmisión de datos , que cumpliera con las exigencias planteadas por estos sistemas . En base a estas premisas surgieron los sistemas multiplexados ,entre ellos el : CAN BUS desarrollado por BOSCH.
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MC-3
Sistemas multiplexado ( CAN - BUS )
El multiplexado consiste en hacer circular varias informaciones numéricas ( 0,1 ) entre diversos equipamientos eléctricos a través de un solo canal de transmisión , materializado por dos cables . ( El número de cables utilizados para la transmisión de datos , varía según el tipo de sistema multiplexado ). Los sistemas multiplexados ,más utilizados en la actualidad son : - CAN BUS : ( Controller Area Network ) . Desarrollado por BOSCH ,utilizado mayormente por fabricantes de vehículos alemanes . - VAN – BUS ( Vehicle Area Network ). Desarrollado por varios fabricantes franceses , utilizado mayormente por PSA y RENAULT . - SAE J- 1850 : Utilizado mayormente por fabricantes americanos . Sin embargo existen más sistemas utilizados por los fabricantes de vehículos como pueden ser : - MOST - LIN 3
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MC-3
CAN - BUS ( Componentes ).
El CAN – BUS está compuesto por los siguientes componentes : - Controlador . - Transceptor . - Cables del bus . - Elementos finales ( resistencias ).
- Controlador : Es el microprocesador del sistema , decide los datos a enviar y recibir así como la prioridad de los mismos . - Transceptor : Es el encargado de convertir los datos enviados por el controlador en señales eléctricas a ser transmitidas por los cables del bus .Así como el efecto inverso. - Cables del bus : Son los canales de transmisión de información en el sistema . - Elementos finales ( resistencias ) : Son los encargados de cerrar el circuito , entre los dos cables del CAN . 4
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MC-3 CAN –BUS ( Configuración ). Parte de los elementos del CAN , como el controlador,el transceptor y habitualmente las resistencias finales , son componentes de las diferentes unidades , conectadas al sistema .
Las unidades se conectan entre si en forma lineal , la cual se podría definir como una conexión en paralelo . Otro tipo de conexiones posibles serían en estrella o anular . El sistema se estructura en forma multimaestra , es decir todas las unidades tienen las mismas “facultades “ .
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MC-3 CAN - BUS ( Comunicación de datos ). Para transmitir multitud de informaciones a través de un sólo canal de transmisión lo que hacemos es transmitir estas en formas de bits .Siendo un bit la unidad mínima de información ,que en electrónica puede tener un valor de 0 ó 1 . Para poder transmitir bits a través de cables eléctricos tenemos que darles un valor equivalente en tensión , esta es la función del transceptor . Ejemplo : Estado del bit con el valor “1 “ : Estado del bit con el valor “0” : Ejemplo de mensajes transmitidos :
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MC-3 CAN - BUS ( Cables de CAN ). Los cables del CAN son los encargados de transmitir las informaciones entre los diferentes componentes del sistema.
Se denominan CAN H y CAN L . CAN H ( High ) : Es el que tiene señales denominadas de nivel lógico alto . CAN L ( Low ) : Es el que tiene señales denominadas de nivel lógico bajo . Además como particularidad los cables están entrelazados entre si , para minimizar las posibles inducciones parasitas .
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MC-3 CAN - BUS ( Transmisión de datos ) La unidad de control ( transceptor ) lee ( mide ) la diferencia de potencial entre los dos cables del bus de datos , utiliza la variación de diferencia de potencial entre ellos para conocer el estado del bit . A este tipo de concepto en la medición se le denomina diferencial . Las señales existentes en los cables del bus son las mismas invertidas .
La diferencial de potencial mínima existente entre los dos cables del bus para que la unidad interprete un cambio de estado de bit es 1 voltio . 8
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MC-3 Medición de resistencias
SG 1
R = 120
SG 3
R = 120
SG 2
En el CAN los dos cables están unidos entre si ( cerrando circuito ) a través de las resistencias de terminación . El valor de resistencia total del circuito debe de ser de 60 Ohmios . 9
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MC-3 La reparación del cableado de los sistemas multiplexados , sólo es posible bajo la autorización del fabricante del vehículo o sistema . Sin embargo en el caso de reparar debemos tener en cuenta los siguientes puntos : - No reparar tramos de instalación superiores a 10 cm. - Mantener el trenzado de los cables entre si cada 5cm . - No variar la configuración original de la instalación . 10
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MC-3
CAN -BUS
Al contrario que en la transmisión de datos tradicional , en la cual necesitamos un canal de transmisión por cada información a transmitir , en el CAN , utilizamos un solo canal de transmisión ,para transmitir todas las informaciones. Para conseguir mandar multitud de informaciones a través de un solo canal de transmisión , incluimos estás dentro de un protocolo de datos . Un protocolo se forma enlazando diferentes bits .
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MC-3 CAN -BUS ( Protocolo de transmisión de datos ) . El protocolo de transmisión de datos se compone de varios campos :
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MC-3
CAN BUS ( Protocolo de datos ).
Las misiones de cada campo en el protocolo de datos son las siguientes : - Campo de inicio ( “ Start of frame “ : 1 bit ) : Marca el inicio de un mensaje y sincroniza todas las estaciones . - Campo de estado ( “ Arbitration Field “ : 12 bit ) : Los 11 primeros bits se utilizan para identificar el mensaje así como la prioridad del mismo . El bit adicional informa si el mensaje es un “Data Frame “ ( Transmisión ) o un “Remote Frame “ ( Petición ). - Campo de control ( “ Control Field “ : 6 bits ) : Informa la cantidad de bytes que tiene el mensaje . - Campo de datos ( “ Data Field “ : 0 a 64 bits ) : Es el campo de información del mensaje . - Campo de aseguramiento ( “ CRC Field : 16 bits ) : Confirma los datos existentes para reconocer posibles fallos en la transmisión de datos . - Campo de confirmación ( “ ACK Field : 2 bits ) : Contiene la confirmación de todos los receptores que han recibido el mensaje . - Campo fin del datagrama ( “ End of frame : 7 bits ) : Marca el fin del datagrama
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MC-3
CAN - BUS ( Protocolos de transmisión ).
En la actualidad se utilizan dos tipos de formatos : - Formato standard : 11 bits de identificación , especificado como CAN 2.0 A - Formato extendido : 29 bits identificación , especificado como CAN 2.0 B
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MC-3
CAN - BUS ( Campo de estado ).
En el CAN - BUS de datos todas las unidades de control son a la vez emisoras y receptoras . Por lo tanto es necesario especificar la prioridad de los mensajes , para que cada unidad adopte la función necesaria . Las unidades de control empiezan simultáneamente con la transmisión de su protocolo de datos . A la vez comparan los bits de uno en uno en el cable del bus de datos . Si una unidad transmite un bit de validación inferior y detecta uno de validación superior , interrumpe la transmisión y se transforma en receptor. 15
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MC-3
CAN - BUS ( Tipos )
En el CAN Bus se pueden distinguir dos tipos : - CAN HS ( High Speed - Alta Velocidad ) . - CAN LS ( Low speed – Baja Velocidad ). La diferencia entre uno y otro es , como indica su nombre es la velocidad de transmisión de datos . Cuando la velocidad en la transmisión de datos es superior a 125 Kbits/ s es un CAN HS , cuando es inferior es un CAN LS . Sin embargo aparte de esta existen otras diferencias : - Señales diferentes , con diferentes niveles de tensión . - Diferente concepto de medición de señal por parte del transceptor . - En función de la propiedad anterior el CAN LS , es capaz de trabajar en modo monoalámbrico . - El CAN LS trabaja sin señal de contacto . - El CAN LS tiene modo sleep .
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CAN - BUS ( Tipos )
CAN HS
CAN LS
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MC-3
CAN - BUS ( Gateway ) .
En un mismo vehículo nos podemos encontrar diferentes sistemas de Bus , los cuales pueden tener diferentes velocidades de transmisión . En el caso de querer comunicar datos entre ellas , necesitamos un elemento que pueda hacer la función de “ traducción “ entre ellas . Esta función la realiza un componente denominado gateway .
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MC-3 CAN - BUS ( Gateway ) . El gateway tiene dos funciones fundamentales : - Función interfaz : Intercomunica todas las redes presentes en el vehículo. - Función diagnóstico : Transforma las informaciones enviadas a través de CAN por diferentes unidades, en informaciones validas para el diagnóstico convencional.
En algunas ocasiones , según modelos el gateway tiene un diagnóstico propio ya que es una unidad independiente . Sin embargo en otras ocasiones el gateway es una subfunción de otras unidades como cuadro o BSI .
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CAN - BUS ( Gateway ).
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MC – 3
( VAN )
VAN El sistema VAN desarrollado por varios fabricantes franceses , es un sistema similar al CAN Bus equiparable al CAN LS , en el que los mensajes se transmiten a través de dos cables denominados DATA y DATA B . En estos cables se transmite la misma señal invertida . En el caso de fallo de uno de los cables el sistema puede seguir trabajando en modo monoalámbrico . Normalmente el VAN se suele aplicar en sistemas de carrocería .
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AA/SEI 3 | 5/8/2006 | © Robert Bosch GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
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( VAN ).
Protocolo VAN : El sistema VAN , trabaja con un protocolo formado por nueve campos
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MC-3
( VAN ). Los nueve campos presentes en el protocolo tienen las siguientes funciones :
- Campo nº 1 : Marca el inicio del mensaje . - Campo nº 2 : Identifica los destinatarios del mensaje . - Campo nº 3 : Indica si es una petición o difusión de datos . - Campo nº 4 : Contiene los datos del mensaje . - Campo nº 5 : Controla la transmisión integra de todos los datos . - Campo nº 6 : Indica el final de la transmisión de datos . - Campo nº 7 : Indica la correcta recepción del mensaje . - Campo nº 8 : Fin de protocolo . - Campo nº 9 : Separador .
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MC-3
( LIN – Bus ) .
LIN – BUS : El LIN es otro sistema de conexión entre varias unidades o unidad – sensor , actuador. El termino es la abreviatura de Local Interconnect Network ( Interconexión de red local ) . Lo que significa que las unidades presentes en esta red se encuentran en una zona limitada . La velocidad de transmisión está entre 1kbit/s y 20kbit/s . El sistema de transmisión de datos es un sistema monoalámbrico ( un solo cable ). Las señales en este cable tienen un valor de 12 voltios para un bit recesivo y masa en el caso de un bit dominamte . La configuración es master – slave , con una unidad maestra y hasta 16 esclavas . El diagnóstico de las unidades de control LIN esclavas se realiza a través de la unidad de control maestra , la cual en este caso realiza la función de traductor . Cuando nos referimos a unidades de control esclavas nos referimos a unidades en algunos casos y en otros a actuadores o sensores .
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MC-3
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( LIN – Bus ) .
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MC-3
( LIN – Bus ) .
El LIN BUS , también tiene unos niveles de plausibilidad diferentes .En el caso de la transmisión , el bit recesivo debe tener una tensión mínima del 80 % de la tensión de batería , mientras que el dominante debe tener una tensión máxima del 20 % de la tensión de batería . En el campo de recepción las tolerancias son mayores pudiendo ser la tensión mínima recesiva el 60% de la tensión de batería , y la tensión dominante máxima del 40 % de la tensión de batería .
Tolerancia bit recesivo en transmisión .
Tolerancia bit recesivo en recepción . Tolerancia bit dominante en recepción . Tolerancia bit dominante en transmisión .
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MC-3
( LIN – Bus ) .
PROTOCOLO :
En el LIN podíamos dividir el mensaje en dos partes , encabezado del mensaje y contenido . En el encabezado podríamos incluir tres campos : Pausa ,sincronización e identificador . Pausa : Consta de 13 bits dominantes . Sicronización : Es la cadena binaria 0101010101 . Identificador : Indica el nº de campos existentes en la respuesta . 27
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MC-3 ( LIN – Bus ). El contenido puede estar compuesto de hasta 8 campos de datos , cada campo consta de 10 bits .Dentro de estos bits hay un bit de arranque un byte de datos y un bit de parada .
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MC-3
( LIN – Bus ).
En el esquema de limpia para un GOLF V , podemos comprobar la utilidad del sistema LIN .
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MC-3 ( LIN – Bus ).
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CAN - BUS
Debido a la gran complejidad de los sistemas electrónicos instalados en los vehículos actuales . Surgió la necesidad de crear un sistema de transmisión de datos , que cumpliera con las exigencias planteadas por estos sistemas . En base a estas premisas surgieron los sistemas multiplexados ,entre ellos el : CAN BUS desarrollado por BOSCH.
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MC-3
Sistemas multiplexado ( CAN - BUS )
El multiplexado consiste en hacer circular varias informaciones numéricas ( 0,1 ) entre diversos equipamientos eléctricos a través de un solo canal de transmisión , materializado por dos cables . ( El número de cables utilizados para la transmisión de datos , varía según el tipo de sistema multiplexado ). Los sistemas multiplexados ,más utilizados en la actualidad son : - CAN BUS : ( Controller Area Network ) . Desarrollado por BOSCH ,utilizado mayormente por fabricantes de vehículos alemanes . - VAN – BUS ( Vehicle Area Network ). Desarrollado por varios fabricantes franceses , utilizado mayormente por PSA y RENAULT . - SAE J- 1850 : Utilizado mayormente por fabricantes americanos . Sin embargo existen más sistemas utilizados por los fabricantes de vehículos como pueden ser : - MOST - LIN 3
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MC-3
CAN - BUS ( Componentes ).
El CAN – BUS está compuesto por los siguientes componentes : - Controlador . - Transceptor . - Cables del bus . - Elementos finales ( resistencias ).
- Controlador : Es el microprocesador del sistema , decide los datos a enviar y recibir así como la prioridad de los mismos . - Transceptor : Es el encargado de convertir los datos enviados por el controlador en señales eléctricas a ser transmitidas por los cables del bus .Así como el efecto inverso. - Cables del bus : Son los canales de transmisión de información en el sistema . - Elementos finales ( resistencias ) : Son los encargados de cerrar el circuito , entre los dos cables del CAN . 4
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MC-3 CAN –BUS ( Configuración ). Parte de los elementos del CAN , como el controlador,el transceptor y habitualmente las resistencias finales , son componentes de las diferentes unidades , conectadas al sistema .
Las unidades se conectan entre si en forma lineal , la cual se podría definir como una conexión en paralelo . Otro tipo de conexiones posibles serían en estrella o anular . El sistema se estructura en forma multimaestra , es decir todas las unidades tienen las mismas “facultades “ .
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MC-3 CAN - BUS ( Comunicación de datos ). Para transmitir multitud de informaciones a través de un sólo canal de transmisión lo que hacemos es transmitir estas en formas de bits .Siendo un bit la unidad mínima de información ,que en electrónica puede tener un valor de 0 ó 1 . Para poder transmitir bits a través de cables eléctricos tenemos que darles un valor equivalente en tensión , esta es la función del transceptor . Ejemplo : Estado del bit con el valor “1 “ : Estado del bit con el valor “0” : Ejemplo de mensajes transmitidos :
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MC-3 CAN - BUS ( Cables de CAN ). Los cables del CAN son los encargados de transmitir las informaciones entre los diferentes componentes del sistema.
Se denominan CAN H y CAN L . CAN H ( High ) : Es el que tiene señales denominadas de nivel lógico alto . CAN L ( Low ) : Es el que tiene señales denominadas de nivel lógico bajo . Además como particularidad los cables están entrelazados entre si , para minimizar las posibles inducciones parasitas .
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MC-3 CAN - BUS ( Transmisión de datos ) La unidad de control ( transceptor ) lee ( mide ) la diferencia de potencial entre los dos cables del bus de datos , utiliza la variación de diferencia de potencial entre ellos para conocer el estado del bit . A este tipo de concepto en la medición se le denomina diferencial . Las señales existentes en los cables del bus son las mismas invertidas .
La diferencial de potencial mínima existente entre los dos cables del bus para que la unidad interprete un cambio de estado de bit es 1 voltio . 8
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MC-3 Medición de resistencias
SG 1
R = 120
SG 3
R = 120
SG 2
En el CAN los dos cables están unidos entre si ( cerrando circuito ) a través de las resistencias de terminación . El valor de resistencia total del circuito debe de ser de 60 Ohmios . 9
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MC-3 La reparación del cableado de los sistemas multiplexados , sólo es posible bajo la autorización del fabricante del vehículo o sistema . Sin embargo en el caso de reparar debemos tener en cuenta los siguientes puntos : - No reparar tramos de instalación superiores a 10 cm. - Mantener el trenzado de los cables entre si cada 5cm . - No variar la configuración original de la instalación . 10
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MC-3
CAN -BUS
Al contrario que en la transmisión de datos tradicional , en la cual necesitamos un canal de transmisión por cada información a transmitir , en el CAN , utilizamos un solo canal de transmisión ,para transmitir todas las informaciones. Para conseguir mandar multitud de informaciones a través de un solo canal de transmisión , incluimos estás dentro de un protocolo de datos . Un protocolo se forma enlazando diferentes bits .
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MC-3 CAN -BUS ( Protocolo de transmisión de datos ) . El protocolo de transmisión de datos se compone de varios campos :
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MC-3
CAN BUS ( Protocolo de datos ).
Las misiones de cada campo en el protocolo de datos son las siguientes : - Campo de inicio ( “ Start of frame “ : 1 bit ) : Marca el inicio de un mensaje y sincroniza todas las estaciones . - Campo de estado ( “ Arbitration Field “ : 12 bit ) : Los 11 primeros bits se utilizan para identificar el mensaje así como la prioridad del mismo . El bit adicional informa si el mensaje es un “Data Frame “ ( Transmisión ) o un “Remote Frame “ ( Petición ). - Campo de control ( “ Control Field “ : 6 bits ) : Informa la cantidad de bytes que tiene el mensaje . - Campo de datos ( “ Data Field “ : 0 a 64 bits ) : Es el campo de información del mensaje . - Campo de aseguramiento ( “ CRC Field : 16 bits ) : Confirma los datos existentes para reconocer posibles fallos en la transmisión de datos . - Campo de confirmación ( “ ACK Field : 2 bits ) : Contiene la confirmación de todos los receptores que han recibido el mensaje . - Campo fin del datagrama ( “ End of frame : 7 bits ) : Marca el fin del datagrama
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CAN - BUS ( Protocolos de transmisión ).
En la actualidad se utilizan dos tipos de formatos : - Formato standard : 11 bits de identificación , especificado como CAN 2.0 A - Formato extendido : 29 bits identificación , especificado como CAN 2.0 B
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MC-3
CAN - BUS ( Campo de estado ).
En el CAN - BUS de datos todas las unidades de control son a la vez emisoras y receptoras . Por lo tanto es necesario especificar la prioridad de los mensajes , para que cada unidad adopte la función necesaria . Las unidades de control empiezan simultáneamente con la transmisión de su protocolo de datos . A la vez comparan los bits de uno en uno en el cable del bus de datos . Si una unidad transmite un bit de validación inferior y detecta uno de validación superior , interrumpe la transmisión y se transforma en receptor. 15
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MC-3
CAN - BUS ( Tipos )
En el CAN Bus se pueden distinguir dos tipos : - CAN HS ( High Speed - Alta Velocidad ) . - CAN LS ( Low speed – Baja Velocidad ). La diferencia entre uno y otro es , como indica su nombre es la velocidad de transmisión de datos . Cuando la velocidad en la transmisión de datos es superior a 125 Kbits/ s es un CAN HS , cuando es inferior es un CAN LS . Sin embargo aparte de esta existen otras diferencias : - Señales diferentes , con diferentes niveles de tensión . - Diferente concepto de medición de señal por parte del transceptor . - En función de la propiedad anterior el CAN LS , es capaz de trabajar en modo monoalámbrico . - El CAN LS trabaja sin señal de contacto . - El CAN LS tiene modo sleep .
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MC-3
CAN - BUS ( Tipos )
CAN HS
CAN LS
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CAN - BUS ( Gateway ) .
En un mismo vehículo nos podemos encontrar diferentes sistemas de Bus , los cuales pueden tener diferentes velocidades de transmisión . En el caso de querer comunicar datos entre ellas , necesitamos un elemento que pueda hacer la función de “ traducción “ entre ellas . Esta función la realiza un componente denominado gateway .
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MC-3 CAN - BUS ( Gateway ) . El gateway tiene dos funciones fundamentales : - Función interfaz : Intercomunica todas las redes presentes en el vehículo. - Función diagnóstico : Transforma las informaciones enviadas a través de CAN por diferentes unidades, en informaciones validas para el diagnóstico convencional.
En algunas ocasiones , según modelos el gateway tiene un diagnóstico propio ya que es una unidad independiente . Sin embargo en otras ocasiones el gateway es una subfunción de otras unidades como cuadro o BSI .
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CAN - BUS ( Gateway ).
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MC – 3
( VAN )
VAN El sistema VAN desarrollado por varios fabricantes franceses , es un sistema similar al CAN Bus equiparable al CAN LS , en el que los mensajes se transmiten a través de dos cables denominados DATA y DATA B . En estos cables se transmite la misma señal invertida . En el caso de fallo de uno de los cables el sistema puede seguir trabajando en modo monoalámbrico . Normalmente el VAN se suele aplicar en sistemas de carrocería .
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( VAN ).
Protocolo VAN : El sistema VAN , trabaja con un protocolo formado por nueve campos
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MC-3
( VAN ). Los nueve campos presentes en el protocolo tienen las siguientes funciones :
- Campo nº 1 : Marca el inicio del mensaje . - Campo nº 2 : Identifica los destinatarios del mensaje . - Campo nº 3 : Indica si es una petición o difusión de datos . - Campo nº 4 : Contiene los datos del mensaje . - Campo nº 5 : Controla la transmisión integra de todos los datos . - Campo nº 6 : Indica el final de la transmisión de datos . - Campo nº 7 : Indica la correcta recepción del mensaje . - Campo nº 8 : Fin de protocolo . - Campo nº 9 : Separador .
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MC-3
( LIN – Bus ) .
LIN – BUS : El LIN es otro sistema de conexión entre varias unidades o unidad – sensor , actuador. El termino es la abreviatura de Local Interconnect Network ( Interconexión de red local ) . Lo que significa que las unidades presentes en esta red se encuentran en una zona limitada . La velocidad de transmisión está entre 1kbit/s y 20kbit/s . El sistema de transmisión de datos es un sistema monoalámbrico ( un solo cable ). Las señales en este cable tienen un valor de 12 voltios para un bit recesivo y masa en el caso de un bit dominamte . La configuración es master – slave , con una unidad maestra y hasta 16 esclavas . El diagnóstico de las unidades de control LIN esclavas se realiza a través de la unidad de control maestra , la cual en este caso realiza la función de traductor . Cuando nos referimos a unidades de control esclavas nos referimos a unidades en algunos casos y en otros a actuadores o sensores .
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( LIN – Bus ) .
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MC-3
( LIN – Bus ) .
El LIN BUS , también tiene unos niveles de plausibilidad diferentes .En el caso de la transmisión , el bit recesivo debe tener una tensión mínima del 80 % de la tensión de batería , mientras que el dominante debe tener una tensión máxima del 20 % de la tensión de batería . En el campo de recepción las tolerancias son mayores pudiendo ser la tensión mínima recesiva el 60% de la tensión de batería , y la tensión dominante máxima del 40 % de la tensión de batería .
Tolerancia bit recesivo en transmisión .
Tolerancia bit recesivo en recepción . Tolerancia bit dominante en recepción . Tolerancia bit dominante en transmisión .
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( LIN – Bus ) .
PROTOCOLO :
En el LIN podíamos dividir el mensaje en dos partes , encabezado del mensaje y contenido . En el encabezado podríamos incluir tres campos : Pausa ,sincronización e identificador . Pausa : Consta de 13 bits dominantes . Sicronización : Es la cadena binaria 0101010101 . Identificador : Indica el nº de campos existentes en la respuesta . 27
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MC-3 ( LIN – Bus ). El contenido puede estar compuesto de hasta 8 campos de datos , cada campo consta de 10 bits .Dentro de estos bits hay un bit de arranque un byte de datos y un bit de parada .
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MC-3
( LIN – Bus ).
En el esquema de limpia para un GOLF V , podemos comprobar la utilidad del sistema LIN .
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MC-3 ( LIN – Bus ).
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