Red Can Bus

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS APLICADAS INYECCIÓN ELECTRÓNICA II

INTEGRANTES: Fernández Cristian, Meneses Robin, Estrada Andrés, Otavalo Gabriel, Hernández Richar, Ibadango David, Rodríguez Erik. Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Automotriz Tema: Redes CAN. Ibarra-2018

MULTIPLEXADO El multiplexado consiste en unir diferentes Unidades de Control Electrónicas con un número restringido de cables, permitiendo enviar a las diferentes UCEs los datos que proceden de una de ellas.

COMPONENTES DE LAS REDES MULTIPLEZADAS

• Emisores y receptores: La unidad de control. • Canal de comunicación: El canal de comunicación puede ser un bus de datos, un cable de fibra óptica o el aire si se trata de una red de transmisión inalámbrica. • Protocolo de comunicación: Es el lenguaje empleado en la comunicación, se trata de un conjunto de reglas determinadas previamente y que deben conocer tanto el emisor como el receptor.

CLASIFICACION

Las redes multiplexadas utilizadas en el vehículo se clasifican según: • La velocidad de transmisión de datos. Se mide en Kilobists por segundo. Varia según las necesidades del sistema. Van de 10kbps a 1 Mbps. • El tipo de señal empleada. Eléctrica: En forma de señal eléctrica cuadrada a través de un bus de datos. (CAN, VAN, LIN, Flex Ray) Luminosa: Mediante fibra óptica: Infotenimiento (dvd, manos libres, radio…) Most bus. • El protocolo de datos empleado. Can, Van, Lin, Most

REDES CAN

CAN es un protocolo serie que usa el método de transmisión broadcast, es decir, un elemento envía un mensaje a través del bus a todos los componentes, y estos se encargan de saber si la información del mensaje le es útil o no. Si el mensaje fuese de interés para algún nodo, este lo almacena y procesa, si no, simplemente la deshecha

Las principales características de una red CAN son: • Prioridad de mensajes. • Garantía de tiempos de latencia. • Flexibilidad en la configuración. • Recepción por multidifusión (multicast) con sincronización de tiempos. • Sistema robusto en cuanto a consistencia de datos. • Sistema multimaestro. • Detección y señalización de errores. • Retransmisión automática de tramas erróneas • Distinción entre errores temporales y fallas permanentes de los

nodos de la red, y desconexión autónoma de nodos defectuosos.

APLICACIONES una red de alta velocidad (hasta 1 Mbit/s), destinada para controlar el motor e interconectar las Unidades de Control Electrónicas (ECU); y una red de baja velocidad tolerante a fallos (menor o igual a 125 kbit/s), se decidió que había que definir un protocolo de comunicaciones para la automoción. Así es como nace el CAN bus en 1982

¿Y qué aparatos son los que necesitan comunicarse en un automóvil moderno? Pues un montón. Pensemos en los elevalunas eléctricos, el climatizador, el cierre centralizado, el techo solar, los asientos eléctricos, la centralita de la inyección y todos sus sensores, el cuadro de instrumentos, los mandos en el volante, los sistemas multimedia

Otro uso de este protocolo es para los servicios de diagnosis y la toma de datos del vehículo. El protocolo CAN fue una idea de Bosch en 1982 y el primer modelo de producción en montarlo fue el Mercedes-Benz Clase E de 1992. El CAN bus se ha convertido en un estándar de facto y en la actualidad se emplea en la inmensa mayoría de automóviles que se fabrican y también comienza a introducirse en el sector de las motocicletas.

Los estándares del bus CAN sólo especifican las dos primeras capas, la capa física y la capa de enlace de datos CAPA FÍSICA Define los aspectos del medio físico para la transmisión de datos entre nodos de una red CAN, las características materiales y eléctricas y la transmisión del flujo de bits a través del bus.

CAPA DE ENLACE DE DATOS El protocolo CAN proporciona un acceso multímetro al bus con una resolución determinista de las colisiones. La capa de enlace de datos define el método de acceso al medio así como los tipos de tramas para el envío de mensajes

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* La transmisión de datos a través del CAN-Bus funciona de un modo parecido al de una conferencia telefónica.

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* Consta de un controlador. * Un transceptor. * Dos elementos finales del bus. * Dos cables para la transmisión de datos.

* * Proveer datos La unidad de control provee los datos al controlador CAN, para su transmisión.

* Transmitir datos El transceptor CAN recibe los datos del controlador CAN, los transforma en señales eléctricas y los transmite.

* Recibir datos Todas las demás unidades de control que están interconectadas a través del CAN-Bus se transforman en receptores.

* Revisar datos Las unidades de control revisan si necesitan los datos recibidos para la ejecución de sus funciones o si no los necesitan.

* Adoptar datos Si se trata de datos importantes, la unidad de control en cuestión los adopta y procesa; si no son importantes, los desprecia.

Protocolos de comunicación CAN

Protocolos de comunicación CAN CAN fue desarrollado, inicialmente para aplicaciones en los automóviles y por lo tanto la plataforma del protocolo es resultado de las necesidades existentes en el área de la automoción. La Organización Internacional para la Estandarización (ISO, International Organization for Standarization) define dos tipos de redes CAN: una red de alta velocidad (hasta 1 Mbps) y una red de baja velocidad tolerante a fallos (menor o igual a 125 Kbps). CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación. De acuerdo al modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection), la arquitectura de protocolos CAN incluye tres capas: física, de enlace de datos y aplicación, además de una capa especial para gestión y control del nodo llamada capa de supervisor.

Capa física: define los aspectos del medio físico para la transmisión de datos entre nodos de una red CAN. La capa física de subdivide en:

Capa de enlace de datos: define el método de acceso al medio así como los tipos de tramas para el envío de mensajes. Capa de supervisor: La sustitución del cableado convencional por un sistema de bus serie presenta el problema de que un nodo defectuoso puede bloquear el funcionamiento del sistema completo. Capa de aplicación: Existen diferentes estándares que definen la capa de aplicación; algunos son muy específicos y están relacionados con sus campos de aplicación. CAN Open Smart Distributed System Device Net OSEK J1939 o CAN Kingdom. A

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas Principales del CAN BUS.  Minimización de la cantidad de cables en el vehículo. Lo que simplifica el cableado y le da menor peso total al coche.

 Menos sensores, ya que el mismo sensor da la misma información para varios sistemas electrónicos.  Mejor rendimiento de los componentes.  Medición de todos los aspectos electrónicos del automóvil.  Diagnóstico integrado y aviso de fallas.  Se necesitan menos cables para diagnósticos, porque todo el autodiagnóstico se gestiona a través de la unidad de control central.

 Más espacio disponible, mediante unidades de control más pequeñas y conectores más compactos para las unidades de control.

Ventajas del CAN-Bus en el Sistema de Confort. Se conduce una menor cantidad de cables a través de las uniones desacoplables en las puertas.

 Si ocurre un cortocircuito con masa, con positivo o mutuo entre los cables, el CAN Bus pasa a la función de emergencia y cambia a funcionamiento mono alámbrico.

Ventaja en el Área de Tracción. Una alta velocidad de transmisión. Debido a ello, las unidades de control están informadas con gran exactitud acerca del estado operativo momentáneo del sistema global y pueden ejecutar sus funciones de forma óptima.

Ventaja en el Área de Seguridad. En todos los nodos (módulos) CAN se implementan medidas especiales para la detección de errores, señalización y auto chequeo. los sistemas de seguridad que incorpora el Can Bus permiten que las probabilidades de fallo en el proceso de comunicación sean muy bajas.

Desventajas Principales del CAN BUS. Cuando se presentan anomalías en la parte de la red, sean estos cortocircuitos o problemas en los cables que transportan la información, el comportamiento del mismo es defectuoso, llegando incluso a apagar todos los sistemas, y perdida de comunicación entre todos los módulos.  Algunos escáneres tienen el hardware correcto pero se tienen que actualizar con un nuevo software para manejar los rangos de comunicación más rápidos y para descifrar los mensajes del CAN.

También utilizan más módulos y módulos más complicados. Los problemas pueden ocurrir si los conectores del módulo se corroen o se aflojan, si los cables se ponen a tierra, en cortocircuito o se rompen.

Si el sistema de voltaje está por debajo de las especificaciones. Algunos módulos pueden incluso olvidarse de sus configuraciones o localizaciones si la batería se desconecta o se descarga. La necesidad de conocimientos especializados mantenimiento o reparación del vehículo.

para

el

 Cuando el cableado es aproximadamente entre 100m la velocidad del mensaje es de 30Kbps mientras que si la distancia de cableado oscila entre los 30m la velocidad el mensaje es será de hasta 1Mbps.

TRANSMISIÓN DE DATOS

* Se caracteriza por el hecho de que a cada señal le esta asignada una conducción individual. Las señales binarias solamente pueden transmitirse mediante dos estados "0" o "1" (código binario) (por ejemplo compresor de aire acondicionado "conectado" o "desconectado"). Mediante relaciones de impulsos pueden transmitirse magnitudes variables continuamente (ejemplo: estado del sensor del pedal del acelerador).

El incremento del intercambio de datos entre los componentes electrónicos en el vehículo motorizado, ya no puede ser realizado razonablemente con interfaces convencionales. La complejidad de los mazos de cables tan solo puede dominarse actualmente con gran esfuerzo y aumentan cada vez mas las exigencias planteadas al intercambio de datos entre las unidades de control.

*

Los problemas en el intercambio de datos a través de interfaces convencionales, pueden resolverse mediante la aplicación de sistemas bus (vías colectoras de datos), por ejemplo CAN, un sistema bus desarrollado especialmente para vehículos motorizados. Bajo la condición de que las unidades de control electrónicas tengan un interfafaz en serie CAN.

Existen tres campos de aplicación esenciales para el sistema CAN en el vehículo motorizado:

Acoplamiento de unidades de control. Electrónica de la carrocería y de confort. Comunicación móvil.

Acoplamiento de unidades de control. Se caracterizan por unas velocidades de transmisión situadas entre 125 kBit/s y 1MBit/s (High-Speed-CAN).

Electrónica

de la carrocería y de

confort.

Las velocidades de transmisión se sitúan entre 10 KBit/s y 125 125 KBit/s (Lowspeed-CAN).

Comunicación móvil. Las velocidades de transmisión de los datos se sitúan hasta los 125 kBit/s.

FALLAS

Las dos señales de las ondas CAN_H y CAN_L, una reflejo de la otra. • El voltaje del cable H (High ó CAN_H) ha de estar entre 2,5 – 3,5V. • El voltaje del cable L (Low ó CAN_L) ha de estar entre 1,5 – 2,5V.

En este ejemplo vemos que una de las resistencias finales no funciona correctamente y está afectando a la calidad de la señal. Las resistencias terminales de la línea tienen 120Ω cada una, y que al estar en paralelo el resultado da 60Ω.

En este caso el cable CAN_L tiene un cortocircuito a masa, por lo que su voltaje es 0V. Mira dónde está la señal de CAN_L. La señal en el bus de datos proviene del CAN_H, y por lo tanto la información no deja de enviarse, pero como puede verse sólo se transmite a través de un cable y de forma errática.

Cuando se cortocircuita a masa el cable CAN_H su señal, obviamente, desaparece, cae a 0V, como en el caso anterior de CAN_L a masa. En el cable CAN_H aparecen señales picudas indicando un intento de continuar con la comunicación, pero en este caso, al contrario que cuando el CAN_L está a masa, la comunicación de la línea CAN Bus no es posible.

Si se produce un cortocircuito entre ambos cables, ¿cuánto crees que será el valor de voltaje resultante, si el voltaje común es 2,5V? Efectivamente, unos 2,5V. En la siguiente gráfica se produce el cortocircuito a los 45ms. Como puedes ver la resta de las señales de voltaje de CAN_H y CAN_L es de 0V, pues 2,5-2,5V= 0V.

Este caso es lo mismo que abrir el circuito en uno de los cables, pero el sistema podría funcionar en modo de un solo cable, siempre que al menos uno quede bien conectado. ¿Es probable que los cables de la línea CAN Bus se corten en algún punto? Sinceramente, no.

Luces de posición y cruce encendidas, limpia parabrisas activados, intermitentes luciendo constantemente, todas las luces del cuadro de instrumentos encendidas, mensajes de “Fallo de diferentes sistemas” y limitación de potencia, RPM del motor, cambio de marchas si es un coche automático.