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1
Los Protocolos
LOS PROTOCOLOS
Formación MULTIPLEXADO
2
Histórico:
Histórico del VAN :
1987 : Nacimiento del protocolo VAN
1990 : VAN pasa a ser la norma AFNOR R-13708
1992 : primeros prototipos rodantes (CITROËN XM)
1993 : 1.000 vehículos en línea de producción (CITROËN XM)
1994 : VAN pasa a ser la norma ISO 11519-3
1995 : Renault abandona VAN
1999 : primera red confort con BSI-VAN en serie en XSARA y XSARA Picasso
LOS PROTOCOLOS
3
Histórico:
Histórico del CAN :
1980 : Nacimiento del protocolo CAN
1991 : CAN Low Speed pasa a ser una propuesta de norma ISO
1992 : MERCEDES utiliza la CAN en la Clase S
1993 : CAN High Speed pasa a ser norma ISO 11898
1994 : CAN Low Speed pasa a ser norma ISO 11519-2
1995 : PSA adopta el protocolo CAN HS para las aplicaciones Intersistemas sustituyendo a la VAN
2000 : PSA decide bascular de la VAN hacia la CAN Low Speed para sus aplicaciones Carrocería y Confort
LOS PROTOCOLOS
4
Concepto y generalidades
Formación MULTIPLEXADO
5
LOS PROTOCOLOS
Bus
DATA y DATA/
CAN H y CAN L
PSA
Está compuesta por 2 cables en las redes VAN y CAN
Soporte que permite la transmisión de las informaciones entre los diferentes calculadores (Bus, Médium)
Los protocolos de comunicación CAN y VAN no imponen un Médium particular (fibra óptica, conexión Herciana, conexión eléctrica por cableado convencional)
Para las aplicaciones automóviles, la conexión eléctrica es la de mayor adaptación.
Concepto y generalidades:
El Medium o Bus :
6
Noción Maestro y esclavo:
Las redes son definidas según las necesidades del constructor teniendo en cuenta costes y funciones a asegurar .
Concepto y generalidades:
LOS PROTOCOLOS
La red Maestro / Esclavos MAESTRO
ESCLAVO ESCLAVOESCLAVO
VAN
La red Multimaestros / Multiesclavos MAESTRO MAESTRO
ESCLAVO ESCLAVOVAN
7
Noción Maestro y esclavo:
LOS PROTOCOLOS
Concepto y generalidades:
La red Multimaestros
MAESTRO
MAESTRO
MAESTRO
MAESTROMAESTRO
VAN y CAN
8
NUDO / ESTACION / MODULO:Juntos componen una interfase electrónica estandarizada que permite comunicar por una red VAN o CAN
INTERFASE DE
LINEA
CONTROLADOR
DE
PROTOCOLO
VAN o CAN
APLICAR
Nudo VAN o CAN
DATA/ o CAN_H
DATA o CAN_L
VAN o CAN
LOS PROTOCOLOS
Concepto y generalidades:
Datos a emitir
Datos recibidos
9
Función de los diferentes elementos:
LOS PROTOCOLOS
Concepto y generalidades:
• interfase de línea
Efectúa la conexión entre el controlador de protocolo y el Bus
Administra la gestión de activación / reposo de las redes
Filtra los parásitos, sobretensiones
DATA/ o CAN_H
DATA o CAN_LInterfase de
línea
• inspector de protocolo
Recibe y transmite las informaciones de la aplicación que sigue el protocolo utilizado sobre la red.
Controla-dor de
protocolo
10
Concepto y generalidades
Interfase de línea: Características
• etapa de emisión (TX)
1 etapa; DATA y DATA/ en VAN,
CAN L y CAN H en CAN
• Mecanismo de vigilancia / activación
Sobre actividad de la red en CAN LS, corriente consumida sobre DATA / en VAN
LOS PROTOCOLOS
DATA/ o CAN_H
DATA o CAN_L
Interfase de línea
• Diagnosis de línea
1 célula de decisión en CAN LS
(función integrada en el controlador de protocolo en VAN )
Diag.
• etapa de recepción
1 comparador en CAN HS (3 en VAN y CAN LS )
11
Concepto y generalidades:
Interfase de línea: Efecto de una perturbación
+-
Perturbación simétrica:
Suprimida a la salida
Perturbación asimétrica:
Causa de error de interpretación
LOS PROTOCOLOS
Interfase de línea
12Bus VAN
R0R1R2
TX
Interfasede
línea
VANDiag.
DATA
DATA
Aplicación
Controlador de protocolo
Interfase de líneaVAN
LOS PROTOCOLOS
Concepto y generalidades
Bus VAN
13Bus CAN
RX
TXInterface de
Ligne CAN HS I/S
CAN
CAN_H
AplicaciónCAN_L
Controlador de protocolo
Interfase de líneaCAN
Diag.
RXDiag.
Bus CAN LS
Fault Tolerant
LOS PROTOCOLOS
Concepto y generalidades
14
Las tramas de comunicación
VAN y CAN
LOS PROTOCOLOS
Formación MULTIPLEXADO
15
DATA
DATA /
Bus
VAN
CAN L CAN H CAN I/S
CAN H
CAN LCAN LS
Nuevo
LOS PROTOCOLOS
Las tramas de comunicación:
Las diferentes Tramas:
16
Las tramas de comunicación:
Composición de las tramas VAN y CAN :Una trama VAN está compuesta por 9 campos
Fin de datos6
Principio de Trama1
Confirmación7
Datos4
Mandato3
Identificador2
Fin de Trama8
Separador de trama
SOF IDEN COM DATA EOD EOFACK IFSCRC
5 Control validez de mensaje
LOS PROTOCOLOS
17
Las tramas de comunicación:
Composición de las tramas VAN y CAN :Una trama VAN está compuesta por 9 campos
Start IDEN COM DATA Del CRC
EOFACK IFSCRC
Delimitador de CRC6
Principio de Trama1
Confirmación7
Datos4
Mandato3
Identificador2
Fin de Trama8
Separador de trama
5 Control de validez de mensaje CRC
LOS PROTOCOLOS
18
Sello(urgente)
Princi-pio
Fin
Dirección
Identificador
Texto
Datos
Firma
Control fin datos
Acuse de recibo
AckCom
Tipo de difusión
A.R ?VAN
A.R ?
LOS PROTOCOLOS
Las tramas de comunicación:
Función de los campos:
Analogía con Correos
19
Las tramas de comunicación:
Particularidades de la trama VAN :
ExtRack
R/WRTR
En el protocolo VAN, el tipo de mensaje está en el campo de mandato
EOD , Símbolo de fin de datos
Este campo no existe en el protocolo CAN
Trama VAN
EOD
LOS PROTOCOLOS
20
Las tramas de comunicación:
Particularidades de la trama CAN :
Del CRC, Símbolo de fin de control de los datos. Bit a 1
Trama CAN
DelCRCRTR
Identificador Verificación de los datos
com
Mandato Communica la longitud de los datos
el tipo de mensaje está en el identificador
datos
consulta1
0
LOS PROTOCOLOS
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• Punto a punto
(con confirmación)
• Difusión de datos
• Punzado a punto, no previsto en el protocolo pero realizable por software
• Difusión de datos
VAN CAN
LOS PROTOCOLOS
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación:
22
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación:
• Modo difusión
Sin petición de confirmación en la trama
Dirección indicando la naturaleza de los datos (no indica el destinatario)
VAN
Receptores
ResultadoEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOF
DIRECCION DATOS EODMANDATOSOF CRCEmisor EOF
Sin petición de confirmación = modo difusión
LOS PROTOCOLOS
23
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación: CAN
• Modo difusión
Confirmación en la trama
Dirección indicando la naturaleza de los datos
Receptores
Résultat Dél. CRCCRCDATOSMANDATODIRECCIONStartBit
EOF
DIRECCION DATOS Dél. CRCMANDATOStartBit
CRCEmisor EOF
Imposible impedir la confirmación con la CAN
ACK
ACK
LOS PROTOCOLOS
24
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación : VAN
• Modo punto a punto
Con petición de confirmación en la trama
Dirección física indicando el destinatario de los datos que debe confirmar la trama
Récepteur
DIRECCION DATOS EODMANDATOSOF CRCEmisor EOF
Dirección física
ACK
RésultatEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOFACK
LOS PROTOCOLOS
25
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación :
CAN
• Modo punto a punto ESCRITURA
Confirmación en la trama
Confirmación aplicativa por transmisión de un mensaje de confirmación
MANDATO
ACK
CRCDIRECCIONStartBit
MANDATODél. CRC
CRCDIRECCIONStartBit
StartBit
StartBit
DIRECCION MANDATO CRC
CRCMANDATODIRECCION
Dél. CRC
Dél.CRC
DATA
DATA
ACK
ACKDél. CRC
EOF EOF
ACKDATOS
DATOS ACK ACK
EOF
Emisor
Receptores
Resultado
MANDATO CONFIRMACION aplicativa
EOF
Receptor concernido
No aplicado en PSA
LOS PROTOCOLOS
26
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación :
VAN
• Punto a punto lectura con respuesta en la trama
Corresponde a una demanda con una respuesta inmediata.
( IFR: In Frame Respuesta)
Emisor/Receptor
ResultadoEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOF
DIRECCION MANDATOSOFEmisor EOF
ACK
EODCRC
ACK
DATOS
LOS PROTOCOLOS
27
Las tramas de comunicación:
Tipo de comunicación :
VAN y CAN
• Punto a punto lectura con respuesta diferida
MANDATO
ACK
CRCDIRECCIONStartBit
MANDATO Dél. CRCCRCDIRECCIONStart
Bit
StartBit
StartBit
DIRECCION MANDATO CRC
CRCMANDATODIRECCION
Dél. CRC
Dél.CRC
Data
Data
ACK
ACKDél. CRC
EOF EOF
ACK
ACK ACK
EOF
Emisor
Receptor
Resultado
PREGUNTA RESPUESTA
EOF
No aplicado en PSA
LOS PROTOCOLOS
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• VAN
Trama conforme al formato VAN
Trama destinada a calculadores con demanda de confirmación
(Descodificado del campo IDEN y COM)
Ninguna detección de error por el CRC
Las tramas de comunicación:
Condiciones de confirmación:
LOS PROTOCOLOS
VAN
• CAN
Trama conforme al formato CAN
Ninguna detección de error por el CRC
29
El numérico
Formación MULTIPLEXADO
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
30
El numérico:
Principio del numérico:
la función del " lenguaje numérico " es transformar valores físicos en un valor escrito explotable por los calculadores y los componentes electrónicos.
el principio es de comunicar un conjunto de calculadores o componentes electrónicos utilizando " un lenguaje numérico ".
sistemas utilizados :
La numeración decimal La numeración Binaria La numeración Hexadecimal
LOS PROTOCOLOS
31
El numérico:
Numeración decimal:
Empleada en la vida corriente
Es de base : 10los caracteres utilizados son ; 0, 1, 2, …., 9
Puede ser desarrollada utilizando potencias de 10
Ejemplo: 2624 = (2x103) + (6x102) + (2x101) + (4x100) = 2000 + 600 + 20 + 4
LOS PROTOCOLOS
32
El numérico:
Numeración binaria :
Está particularmente adaptada a los conjuntos electrónicos y a los ordenadores .
Es de base 2 (2 estados son posibles « 0 » o « 1 » )
Una información binaria elemental es llamada « Bit » Binary Digit
Todas las informaciones transmitidas sobre el Bus están codificadas en Binario
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
LOS PROTOCOLOS
33
El numérico:
Numeración binaria :
El Morse ya era un medio de comunicación que utilizaba una mensajería codificada en dos estados . y -
escrito : . . . (S)
lámpara: luz corta / luz larga
sonoro : bip largo / bip corto
En el multiplexado, efectuamos la misma cosa
con 0 y 1
1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101
LOS PROTOCOLOS
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El numérico:
Numeración hexadecimal :
Permite comprimir una expresión binaria
Es de base 16 los carácteres utilizados son: 0,1,..., 9, A, B, C, D, E y F
El Hexadecimal es utilizado únicamente para facilitar el tratamiento de las informaciones
LOS PROTOCOLOS
35
El numérico:
Conversión :Decimal Binario Hexadecimal
0 0000 0
1 0001 1
2 0010 2
3 0011 3
4 0100 4
5 0101 5
6 0110 6
7 0111 7
8 1000 8
9 1001 9
10 1010 A
11 1011 B
12 1100 C
13 1101 D
14 1110 E
15 1111 F
Ej : conversión
Nota : Un conjunto de 8 Bits corresponde a un
octeto
01000101
Ventaja de la conversión en Hexadecimal :
Decimal 100
Binaria 0110 0100
Hexa 6 4
LOS PROTOCOLOS
36
El numérico:
Ejemplo de una sonda de Temperatura CTN :
R Ω
T °c
T° = 20
R = 2500 Ω
R = 2500 ⇒ 101000 1 0 1 0 0 0
Calculador
A
Calculador
B
T°
T° = 20 ⇒ 1 0 1 0 0
0 1 0 1 0 0 0
LOS PROTOCOLOS
37
El numérico:
t t t tD1D2D3D4D5
Dn
RelojCables de
control
"n" cables
de datos
Comunicación paralelo:
Cada cable transmite un solo rango binario.
Comunicación serie:Se utiliza un procedimiento que permite transmitir los datos sobre un cable.
0 0 1 0 1 0 0 1Datos
Reloj
Emisor
Línea de reloj
Línea de datos
Masa común0 0 1 0 1 0 0 1
Receptor
D1 D2 D3 D4 D5 Dn D1 D2 D3 D4 D5 Dn
LOS PROTOCOLOS
38
Aplicación retenida por PSA
Comunicación serie con reloj integrado: El reloj del receptor se sincroniza con el principio del mensaje que contiene un BIT de « Start »
Nota : Para evitar las perturbaciones electromagnéticas y asegurar el sistema, la línea de datos consta de 2 cables.
0 0 1 0 1 0 0 1
Datos
Reloj interno
Emisor
Línea de datos
Masa común
Receptor
1
Bit de stop
0 0 1 0 1 0 0 11
Bit de start Bit de stop
Resincronización reloj interno, receptor
Bit de start
D1 D2 D3 D4 D5 Dn D1 D2 D3 D4 D5 Dn
LOS PROTOCOLOS
El numérico:
39
codificado NRZ
Bit codificado gracias a un elemento temporal ( Time-Slot)1 Time-Slot = 1 Bit
Bit 1 Bit 0
0V
5V
codificado MANCHESTER
Bit codificado gracias a 2 elementos temporales (Time-Slot) complementarios 2 Time-Slot = 1 Bit
Bit 1
0V
5V
Bit 0
El numérico:
Métodos de codificado:
LOS PROTOCOLOS
40
NRZ con Bit Stuffing
Sincronización asegurada por un método no sistemático de codificado llamado "Bit Stuffing", puesto en marcha después de detección de 5 Bits consecutivos del mismo nivel.
Codificado E-MANCHESTER
Sincronización asegurada por un método de codificado (3 NRZ seguido de un MAN)
VAN CAN
0 0 1 0 1 1 1 1 11
bits NRZ bitManchester
bits NRZbitManchester
Resincronizaciones sistemáticas
0 0 1 1 1 1 1 1
bits NRZ bit
Stuffing
5 bits NRZ
0 1 1 0
0 0 1 1 1 1 10 1 1 1
Resincronización No sistemática
LOS PROTOCOLOS
El numérico:
Metodos de codificado:
41
Noción de caudal Ny / caudal Bruto:
Caudal Ny
Es el caudal real de información excluyendo el revestido de bits propios del protocolo (sólo es considerado el campo de datos)
DATA
Caudal Bruto
Es el caudal en el sentido físico.
Corresponde al número de Bits que componen la totalidad de la trama
Start IDEN COM DATA Del CRC
EOFACK IFSCRC
=Caudal NyDatos
Trama
LOS PROTOCOLOS
El numérico:
CAN de 8 octetos; η = 49 % VAN de 28 octetos; η = 81 %
η con Campo de datos Maxi
42
Gestión de las prioridades de acceso al Bus :
Esta gestión de las prioridades interviene sólo en caso de acceso simultáneo a la red de varios módulos .
El numérico:
« 0 » dominante« 1 » recesivo 0
1
Zona de arbitraje
CAN : campo de identificación
VAN : campo de identificación + campo de datos
Equip. A Equip. B Red (S) 1 1 10 1 01 0 00 0 0
LOS PROTOCOLOS
A
BS
43
Gestión de las prioridades de acceso al Bus :
Nudo A :
Nudo B :
Nudo C :
Bus : CAN_L - DATA
El numérico:
C pierde el arbitraje ‘y ‘llega’ al bús
A pierde el arbitraje y ‘llega’ al bus
B gana el arbitraje allí 'conserva' el bus
LOS PROTOCOLOS
44
Plazo de transmisión:
El numérico:
Si un calculador decide transmitir un mensaje, éste no será forzosa e inmediatamente emitido sobre la red.
Puede ser debido a:
• una pérdida de arbitraje
• una red ocupada en el momento de la demanda de emisión
El plazo de transmisión está en función de la carga de la red
LOS PROTOCOLOS
45
Carga del Bus :
El numérico:
Tps total de ocupación del Bus
Ventana de observaciónCarga del Bus =
1 segundo450 ms450 ms
Mensaje periódico (P = 450 ms) de duración igual a 5 ms
Mensaje no periódico de duración igual a 3 ms
Mensaje no periódico de duración igual a 2,5 ms
Mensaje no periódico de duración igual a 2,5 ms
= 2,3 %3x5 + 3 + 2,5 + 2,5
1000
Red considerada cargada
Multimaestros ⇒ 30 a 40%
Maestro/esclavos ⇒ 80 a 90%
LOS PROTOCOLOS
46
Los errores de comunicación
VAN y CAN
LOS PROTOCOLOS
Formación MULTIPLEXADO
47
Los errores de comunicación VAN y CAN :
El protocolo VAN :
Error CODIGO
Error ACK
Error CRCError FORMATO
Error BIT
Ninguna indicación en el
bus
LOS PROTOCOLOS
48
Los errores de comunicación VAN y CAN :
El protocolo VAN :
• Tipos de errores
Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido (exceptuando los campos IDEN, COM, DATA)
Error CODIGO : Violación de la codificación E-Manchester sobre uno de los campos IDEN, COM, DATA, FCS
Error de FORMATO : Error de codificación sobre uno de los campos SOF, EOF, ACK, EOF
Error CRC : Resultado del control erróneo
Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme
LOS PROTOCOLOS
49
Los errores de comunicación VAN y CAN :
El protocoloCAN :
Indicación de error realizada
por el nudo que lo ha detectado
Error BIT
Error STUFF
Error ACK
Error CRC Error FORMATO
Bus Off
LOS PROTOCOLOS
50
Los errores de comunicación VAN y CAN :
El protocoloCAN :
• Tipos de errores
Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido (exceptuando los campos IDEN, COM, DATA)
Error STUFF : violación del BIT -STUFFING en uno de los campos IDEN, COM, DATA ou FCS
Error de FORMATO : Error de codificación sobre uno de los campos SOF, EOF, ACK, EOF
Error CRC : Resultado del control erróneo
Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme
LOS PROTOCOLOS
51
Los errores de comunicación VAN y CAN :
El protocoloCAN :
OK Bus OFF
Número importante de errores en transmisión
30ms à 1s
Transmisión OKRecepción OK
Calculador desconectado de la red• Ninguna Transmisión• Ninguna Recepción
Defecto ausencia de com.con el calculador
• el Bus Off
Estado de los nudos debido a la detección de un gran número de errores en transmisión
• Emisión y recepción inactivas
• Ninguna confirmación de las tramas presentes en la red
LOS PROTOCOLOS
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