12345 bus can

7/24/2019 12345 Bus Can

http://slidepdf.com/reader/full/12345-bus-can 1/30

Empleando el sistema de bus de datos CAN

en el automóvil se interconectan todas las

unidades de control. Gracias a ello, se

pueden aprovechar nuevas funciones y en

el diagnóstico que abarcan todas las

unidades de control.

7/24/2019 12345 Bus Can


índice

!" introducción.

#" El sistema b$sico.

%" &as unidades funcionales.

'" &as secuencias de una transmisión de

datos

(" &a seguridad en la transmisión,

comportamiento en caso de incidencias.

)" *ruebe sus conocimientos.

7/24/2019 12345 Bus Can


+*ara qu sirve un sistema de bus

de datos-

Con el empleo del sistema de bus de datos CAN se interconectan componenteselectrónicos como unidades de control o sensores inteligentes. &aabreviatura CAN significa Controller Area Net/or01. Gracias a la utili2acióndel sistema de bus de datos CAN, se obtienen las siguientes venta3as en elsistema general4

El intercambio de datos entre las unidades de control tiene lugar en una

plataforma unitaria. Esta plataforma se denomina protocolo. El bus de datosCAN e3erce la función de lo que se denomina autopista de datos. &ossistemas diferentes a los de las unidades de control, se hacen factibles deuna forma económica. 5e pueden resolver con mayor facilidad ampliacionesde sistemas en forma de equipos complementarios. El bus de datos CAN esun sistema abierto que permite una adaptación a diferentes medios detransferencia como, por e3emplo, cables de cobre o cables de fibra óptica. Eldiagnóstico de las unidades de control tiene lugar a travs del cable 6. En elinterior del sistema del motor el diagnóstico ya tiene lugar en parte a travsdel bus de datos CAN 7por e3emplo, en la unidad de control del sobrealimentedor8. En relación a esto se habla de cable 6 virtual1. En los motoresdel futuro se prescindir$ en gran medida del cable 6. 5e puede reali2ar undiagnóstico de todo el sistema utili2ando para ello simult$neamente variasunidades de control.

7/24/2019 12345 Bus Can


9ntroducciónLa configuración, el diseño, características principales

En el sistema de bus de datos CAN hay conectados paralelamente muchos módulosindividuales. :e ello resultan los siguientes criterios de e;igencia para la configuracióndel con3unto del motor 4

Gran seguridad4 &as interferencias en la transmisión, sean internas o e;ternas, se tienenque detectar con gran fiabilidad.

Gran disponibilidad4 En caso de avería en alguna unidad de control el resto del sistemadebe permanecer operativo en la medida de lo posible para poder intercambiar

información.Gran densidad de datos4 <odas las unidades de control tienen en todo momento el mismo

estado de información. Así no habr$ datos discrepantes entre las unidades de control.En caso de avería en alg=n punto del sistema se informa a todos los componentes dela misma forma y en el mismo momento.

Gran tasa de transferencia de datos4 El intercambio de datos entre los componentes de lared tiene que efectuarse de forma r$pida para cumplir las e;igencias en tiempo real.&a transferencia de se>ales en el sistema de bus de datos CAN tiene lugar de formadigital, actualmente a travs de cables de cobre. Gracias a ello es posible unatransferencia segura con una velocidad de hasta !.??? 6bit@s 7! bit@s8 como m$;imo.&a tasa m$;ima de transferencia de datos especificada de forma est$ndar es de (??6bit@s. :ebido a diferentes e;igencias con respecto a la tasa de repetición de lasse>ales por un lado y por otro lado al volumen de datos que se genera el sistema debus de datos CAN se divide en % sistemas especiales4

Bus de datos CAN del $rea de la fur2a con (?? 6bit@s con demandas casi en tiempo real.

5e utila2a !?? 6bit@s con demandas de tiempo menores Bus de datos CAN del $rea deinfotenimcon.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


&a gestión del bus de datos CAN

El bus de datos CAN es un sistema autónomo dentro de la electrónica del motor ysirve como línea de datos para el intercambio de datos entre las unidades decontrol conectadas. :ebido a su dise>o y su configuración el sistema funcionacon una gran fiabilidad. 5in embargo, si a pesar de ello, se produce alg=n error,se suele memori2ar ste en la memoria de averías de la respectiva unidad decontrol y se podr$ consultar mediante el comprobador de diagnóstico.

&as unidades de control disponen de funciones de autodiagnóstico mediante lascuales tambin se pueden detectar averías relacionadas con el sistema de busde datos CAN. <ras consultar los registros de averías en el sistema CAN con elcomprobador de diagnóstico 7por e3emplo A5 (?(!, (?(#8, se dispone de estainformación para una locali2ación precisa de la avería. &os registros de lamemoria de averías de las unidades de control sirven para una primeraconstatación de la avería. Aparte de ello, tambin se puede consultar laconstatación de la reparación de la avería. *ara que el sistema se actualice es

necesaria una nueva puesta en marcha del motor.Dn requisito importante para un motor con el estado Bus de datos CAN en orden

es que no apare2ca ning=n registro de avería CAN en ning=n estado operativode la conducción *ara efectuar un an$lisis que ayude a la locali2ación de laavería y subsanar la misma se requieren unos conocimientos b$sicos sobre elintercambio de datos en el bus de datos CAN.

7/24/2019 12345 Bus Can


El principio de intercone;ión

El sistema b$sico se compone de varias unidades decontrol. Est$n conectadas en paralelo al cable del bus dedatos a travs de los llamados transceptores7amplificadores de emisión y recepción8. :e esta formason v$lidas las mismas condiciones para todas lasestaciones. Esto significa que todas las unidades de

control reciben el mismo tratamiento, no hay ningunaunidad de control preferencial. En este conte;to tambinse habla de una arquitectura de maestro m=ltiple. Elintercambio de información tiene lugar en serie 7de formaconsecutiva8. Generalmente, el bus de datos CAN ya es

completamente operativo con un solo cable. 5inembrago, el sistema est$ dotado de un segundo cablede bus de datos. En este segundo cable inciden lasse>ales en el orden inverso. Gracias a esta inversión delas se>ales se consigue suprimir de forma m$s efica2 lasinterferencias e;ternas.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


El intercambio de información

&as informaciones que se van a intercambiar se denominan mensa3es.

Cualquier unidad de control puede enviar y recibir mensa3es. Dn mensa3econtiene principalmente valores físicos como, por e3emplo, el rgimen delmotor. En este caso se representa el rgimen del motor como valor binario7secuencia de ceros y unos8. *or e3emplo4 7El rgimen del motor !.?? rpmtambin se podría representar con ???!?!?!.8 En el proceso de envío setransforma, en primer lugar, el valor binario en un tren de bits. Este tren debits se coloca a travs del cable de <F 7cable de envío8 en el transceptor

7amplificador8. El transceptor convierte el tren de bits en valores de tensiónapropiados para ser transmitidos consecutivamente por el cable del bus dedatos. En el proceso de recepción se reconvierten los valores de tensión atravs de los transceptores de nuevo en un tren de bits que se transmite atravs del cable de F 7cable de recepción8 a las unidades de control. Acontinuación, las unidades de control vuelven a transformar los valoresseriales a valores binarios en mensa3es. *or e3emplo4 7El valor ???!?!?! sevuelve a transformar en !.?? rpm8 Dn mensa3e enviado puede ser recibidopor cualquier unidad de control. Este principio tambin se denominaBroadcast1 7radiodifusión8. Es como una emisora de radio que emite unprograma que puede ser sintoni2ado por cualquier participante conectado.Gracias al procedimiento Broadcast1 se consigue que todas las unidadesde control conectadas tengan siempre el mismo estado informativo.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


&as unidades funcionalesEl cable K

El cable 6 sirve para conectar un dispositivo de comprobación A5 para efectuar un diagnósticodel motor en el 5ervicio.

La unidad de control &a unidad de control recibe se>ales de los sensores, las procesa y las envía de nuevo a los

actuadores. &os componentes esenciales de una unidad de control son4

un microcontrolador con memoria de entrada, memoria de salida y una memoria de programas.&os valores de los sensores recibidos por la unidad de control como, por e3emplo, la temperaturadel motor o el rgimen del motor se consultan regularmente y se guardan consecutivamente enla memoriade entrada. Este proceso equivale, en principio, a un mecanismo de movimientointermitente con un conmutador selector giratorio de entrada El microcontrolador interrelacionalos respectivos valores de entrada utili2ando para ello el programa implantado. El resultado deeste proceso se almacena en la correspondiente memoria de salida y desde aquí se envía a loscorrespondientes actuadores. *ara poder procesar mensa3es CAN cada unidad de controldispone adicionalmente de una 2ona de almacenamiento CAN para los mensa3es recibidos y losque se tienen que enviar.

El módulo CAN

El módulo CAN sirve para el intercambio de datos, concretamente el intercambio de los mensa3esCAN. Est$ dividido en dos $reas. El $rea de recepción y el $rea de emisión. &a integración delmódulo CAN a la unidad de control tiene lugar a travs del bu2ón de entrada o a travs del

bu2ón de salida. *or lo general, est$ integrado en el chip del microcontrolador de las unidadesde control.

El transceptor

El transceptor es un amplificador de emisión y de recepción. <ransforma el tren de bits serial 7nivellógico8 del módulo CAN en valores de tensión elctricos 7nivel de cable8 y viceversa. &os valoresde tensión elctricos son apropiados para el transporte de datos en cables de cobre. &aintegración del transceptor en el módulo CAN tiene lugar a travs del cable de <F

7cable de envío8 o a travs del cable de F 7cable de recepción8. El cable de F est$ conectadodirectamente al bus de datos CAN a travs de un amplificador y permite una continua

participación en la escucha de las se>ales del bus de datos.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


&as secuencias de una transmisión

de datos

La transmisión de datos en el ejemplo Registro de régimen !ransmisión "ndicación

El siguiente e3emplo muestra un intercambio completo de la información del rgimendesde el registro hasta la indicación en el cuentarrevoluciones. :e l se desprende lasecuencia cronológica de la transmisión de datos y la acción con3unta de losmódulos CAN con las unidades de control.

En primer lugar el sensor de la unidad de control del motor registra el valor de

rgimen. Ahora llega regularmente de retorno 7cíclico8 a la memoria de entrada delmicrocontrolador. Ha que el valor actual de rgimen tambin se precisa para otrasunidades de control, por e3emplo para el cuadro de instrumentos, se tiene quetransmitir en el bus de datos CAN. *or ello, el valor de rgimen es copiado a lamemoria de envíos de la unidad de control del motor. :esde la memoria de envíos lainformación llega al bu2ón de salida del módulo CAN. 5i en el bu2ón de salida hay unvalor actuali2ado, se indicar$ esto con la banderita de envíos 7se levanta labanderita8. Con la orden de envío al módulo CAN la unidad de control del motor ha

cumplido su función en este proceso. El valor del rgimen se transforma en unmensa3e del motor, primeramente en una forma específica de CAN, de acuerdo conel protocolo. &os componentes m$s importantes de un protocolo son4

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can



de datos

El módulo CAN comprueba a continuación a

travs del cable de F si el bus de datos

est$ activo 7si actualmente se est$n

intercambiando otras informaciones8. 5i

es preciso, esperar$ hasta que el bus de

datos est libre. 7Nivel ! 7pasivo8 durante

un periodo de tiempo determinado8 5i elbus est$ libre, se envía el mensa3e del

motor

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can



de datos

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


<odos los receptores han recibido el mensa3e del motor y hancomprobado su corrección en el respectivo nivel de control. Así seconsiguen detectar incidencias locales que sólo se han producido enuna unidad de control. Esto provoca la ya mencionada grandensidad de datos. 7ase tambin el capítulo &a seguridad en latransmisión, comportamiento en caso de incidencias8 <odas las

estaciones conectadas reciben el mensa3e enviado por la unidad decontrol del motor 7Broadcast8. ediante una llamada suma deverificación CC podr$n averiguar ahora en el nivel de control si sehan producido errores en la transmisión. CC significa Cyclingedundancy Chec0. En el envío de cada mensa3e se forma y setransmite para todos los bits una suma de verificación de !) bits.

&os receptores calculan, siguiendo la misma directri2, la suma deverificación de todos los bits recibidos. *ara finali2ar, se compara lasuma de verificación recibida con la suma de verificación calculada.5i no se ha detectado ning=n error, se lo comunican todas lasestaciones al emisor con una confirmación,el llamadoAc0no/ledge1, a continuación a la suma de verificación

7/24/2019 12345 Bus Can


A continuación, el mensa3e que se ha recibido correctamente llega alllamado nivel de aceptación de los correspondientes módulos CAN.En este nivel se decide si se requiere el mensa3e para la función dela correspondiente unidad de control. En caso negativo, se eliminael mensa3e. En caso afirmativo, el mensa3e llega al correspondientebu2ón de entrada. Al levantar la bandera de recepción1 se le indica

al cuadro de instrumentos conectado que hay un mensa3eactuali2ado, por e3emplo el rgimen, esperando a ser procesado. Elcuadro de instrumentos consulta este mensa3e y copia el valor ensu memoria de entrada. :e esta forma finali2an los procesos deenvío y de recepción en los módulos CAN. En el cuadro deinstrumentos el rgimen llega, despus de ser procesado por el

microcontrolador, al actuador y, finalmente, al cuentarrevoluciones.El intercambio de datos de un mensa3e se repite constantemente enfunción de los tiempo de ciclo a3ustados 7por e3emplo cada !?ms8.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


9ntento de envío simult$neo de

varias unidades de controlEn el caso de un intento de envío simult$neo de varias unidades de control se

produciría inevitablemente una colisión de datos en el cable del bus. *araevitar esto se aplica la siguiente estrategia en el CAN4

Dna unidad de control activa comien2a el proceso de envío enviando elidentificador.

<odas las unidades de control siguen lo que acontece en el bus registrando a

travs de su respectivo cable de F el estado en el bus. El emisor compara por bits el estado del cable de <F con el estado del cable

de F. Aquí se pueden producir discrepancias.

&a estrategia CAN regula esta situación de la siguiente manera4 &a unidad decontrol cuya se>al de <F ha sido sobreescrita por un cero se tiene queretirar del bus.

&a importancia de los mensa3es se regula por el n=mero de los ceros quepreceden al identificador. :e esta forma se garanti2a que los mensa3es seenvíen siguiendo un orden de importancia.

egla4 Cuanto menor sea el n=mero en el identificador, mayor es laimportancia del mensa3e. Este procedimiento se denomina arbitra3e.:erivación de $rbitro

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


En el siguiente e3emplo se muestra claramente

que en el caso de un deseo de envío simult$neo

por parte de varias unidades de control, el

sensor de $ngulo de vira3e tiene la m$;imaprioridad. *or lo tanto, su mensa3e es el primero

que se envía.

E;plicación4

El sensor de $ngulo de vira3e con el n=mero m$s

peque>o 7con m$s ceros delante8 se impone

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


Conclusión de la transmisión de valores de

sensores 7por e3emplo el rgimen8

:ebido a la gran seguridad en la transferencia en el CANse detectan claramente y de forma fiable numerosasincidencias como, por e3emplo, las interferenciaselctricas o las interrupciones en el sistema CAN.

El valor de rgimen !.?? rpm se transmite correctamenteo, si ocurre alguna incidencia,no se transmite 7no hayindicación, el cuentarrevoluciones indica ?8.

5i, por e3emplo, aparecen valores de rgimen noplausibles, habr$ que buscar la causa no en latransmisión 7CAN8, sino en un sensor averiado, uninstrumento de indicación averiado o en la línea decone;ión.

7/24/2019 12345 Bus Can


&a seguridad en la transmisión, comportamiento

en caso de incidencias

#estión interna de errores

*ara garanti2ar una alta seguridad de los datos, se monta en el CAN un comple3osistema de gestión interna de errores. :e esta forma se consigue que los posibleserrores de transmisión se detecten con gran fiabilidad.

:e esta forma se pueden adoptar las correspondientes medidas. &a tasa de errores nodetectados, la llamada posibilidad de errores residuales es I !?J!# . Este valorequivale a ' errores a lo largo de toda la vida =til de un vehículo.

Gracias al procedimiento Broadcast 7uno envía, todos reciben y anali2an8 se le avisa atodos los participantes acerca de cualquier error que apare2ca y que sea detectadopor alg=n participante de la red mediante un mensa3e de error, el llamado ErrorKrame1. Así todos los participantes eliminar$n el mensa3e actual.

A continuación tiene lugar una repetición autom$tica de envío. Este proceso escompletamente normal y puede estar provocado por fuertes oscilaciones de tensión,p. e3. al arrancar el motor o por fuertes interferencias e;teriores. Dna situación críticase produce cuando se acumulan repeticiones de envíos causadas por erroresdetectados de forma constante. *ara estas situaciones cada estación lleva instaladoun contador interno de errores que va sumando los errores detectados y los varestando tras una repetición de envíoefectuado.

7/24/2019 12345 Bus Can


7/24/2019 12345 Bus Can


El contador interno de errores es el responsable de la gestión interna de errores y no sepuede consultar.

5i se sobrepasa un valor umbral especificado 7equivale a un m$;imo de %# repeticionesde envío8, se informa a la unidad de control en cuestión y se desconecta del bus dedatos CAN. <ras repetirse el estado Bus Lff 7sin comunicación interina8 se reali2ar$un registro en la memoria de averías. :espus de un tiempo de espera definido7apro;. ?,#s8 la unidad de control intenta conectarse de nuevo por sí misma al bus. El

tr$fico de mensa3es tiene lugar, por lo general, de forma cíclica con periodos deciclos especificados. :e esta forma se garanti2a que los respectivos mensa3es setransmitan a tiempo. 5in embrago, si se producen demoras, es decir no se recibencomo mínimo die2 mensa3es, responder$ el llamado control del tiempo 7<ime Lut delmensa3e8. A consecuencia de ello tambin se reali2a una entrada en la memoria deaverías de la unidad de control que est$ recibiendo. Este es el segundo mecanismode la gestión de errores. :e ello resultan para el diagnóstico en el 5ervicio *ostventalos siguientes mensa3es de error4

!. Bus de datos averiado En la unidad de control afectada se han detectado erroresgraves. &a unidad de control ha estado desconectada al menos dos veces del bus7Bus Lff8.

#. Kaltan mensa3es de....o bien no hay comunicación con la unidad de control encuestión. &os mensa3es no se reciben a tiempo. Ma respondido el control de <imeLut.

12345 bus can

Documents