qué es can y cómo funciona el módulo del microcontrolador...

Qué es CAN y cómo funciona el módulo del microcontrolador

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Grupos 03-04

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Relación de alumnos que han participado:

Alepuz Soriano, Héctor Nazario Giménez Espinosa de los Monteros, Héctor Jordá Fernández, Jorge Manuel Ripoll Gisbert, Felipe Saval Sendra, Pablo Miguel Serrano Reche, Juan Talens Noguera, Juan Vicente

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Índice

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Motivación histórica .................................................. pag. 4 1.2. Características básicas del bus CAN ....................... pag. 7 1.3. Competencia y futuro ............................................. pag. 10 1.4. Campos de aplicación .............................................. pag. 13 1.5. Ejemplo de aplicación práctica: Domótica ................ pag. 14

2. TRANSMISIÓN DE DATOS

2.1. Arquitectura de capas

2.1.1. Capa física................................................. pag. 18 2.1.2. Capa de enlace de datos........................... pag. 21

2.2. Estructura de un nodo CAN.................................... pag. 22 2.3. Formato de codificación y sincronización de datos...pag. 23 2.4. Tramas 2.4.1. Tipos de tramas......................................... pag. 24 2.4.2. Trama de datos ......................................... pag. 25 2.4.3. Trama remota ............................................ pag. 27 2.4.4. Trama de error........................................... pag. 28 2.4.5. Trama de sobrecarga ................................ pag. 30 2.4.6. Espacio entre tramas................................. pag. 30 2.5. Acceso múltiple y abitraje de acceso al bus ........... pag. 31 2.6. Detección de errores 2.6.1. Detección de errores ................................. pag. 33 2.6.2. Aislamiento de nodos defectuosos ............ pag. 34 2.7. Especificaciones..................................................... pag. 35 2.8. Implementaciones .................................................. pag. 35

3. CAN DEL MICRO dsPIC30F4013

3.1. Características básicas ........................................... pag. 39 3.2. Transceptor (transceiver) ........................................ pag. 41 3.3. Modos de funcionamiento ....................................... pag. 43 3.4. Recepción de mensajes .......................................... pag. 46 3.5. Transmisión de mensajes........................................ pag. 48 3.6. Temporización y sincronización de bits

3.6.1. Temporización de bits................................ pag. 51 3.6.2. Sincronización de bits................................ pag. 52 3.6.3. Parámetros del tiempo de bit nominal ....... pag. 53

3.7. Programación 3.7.1. MPLAB ...................................................... pag. 55 3.7.2. Funciones .................................................. pag. 56 3.7.3. Ejemplo de aplicación de código ............... pag. 69

4. ANEXO: Dispositivos CAN ....................................................... pag. 72 5. BIBLIOGRAFÍA......................................................................... pag. 80

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11.. IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN

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11..11.. MMoottiivvaacciióónn hhiissttóórriiccaa

El sistema de bus serie CAN, siglas cuyo significado en castellano es “Control de Área de Red”, nació en febrero de 1986, cuando el grupo “Robert Bosch GmbH” (más conocido como “Bosch” a secas) lo presentó en el congreso de la “Sociedad de Ingeniería de la Automoción”. Desde entonces, CAN se ha convertido en uno de los protocolos líderes en la utilización del bus serie.

Razones A comienzos de los 80, los ingenieros de Bosch evaluaron el posible uso de los sistemas de bus serie existentes en los coches de pasajeros, pero ninguno de los protocolos de red disponibles satisfacían los requisitos de estos.

El ingeniero Uwe Kiencke fue quien inició el desarrollo del nuevo sistema en 1983.

Este protocolo de bus serie se ideó principalmente para aportar mayor funcionalidad, seguridad y fiabilidad, junto a una mayor eficiencia en el gasto del combustible, ya que la reducción del peso y la complejidad de los automóviles a través de la reducción del cableado iban a favorecer este hecho. Ingenieros de “Mercedes-Benz” pronto se involucraron en las primeras fases de creación del nuevo sistema, y pronto lo hizo también “Intel” como potencial vendedor de semiconductores. El profesor Wolfhard Lawrenz de la universidad de ciencias aplicadas de Brunswick-Wolfenbüttel, Alemania, fue quién dio al nuevo protocolo de red el nombre de “Controller Area Network” (CAN). A mediados de 1987, “Intel” presentó el primer chip de controlador CAN: el 82526. Poco tiempo después, “Semiconductores Philips” presentaría el 82C200. Estos dos antepasados primigenios de los controladores CAN actuales eran completamente distintos en cuanto a filtros de aceptación y control de mensajes: Intel adoptó el concepto de FullCAN; este requería menos carga de la CPU del microcontrolador que la implementación BasicCAN elegida por Philips. Pero por otra parte, el dispositivo de FullCAN era limitado con respecto al número de los mensajes que podían ser recibidos. Además, el controlador de BasicCAN requería menos silicio, lo que abarataba aun más su coste. Actualmente, los términos ‘BasicCAN’ y ‘FullCAN’ han quedado obsoletos.

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Estandardización La especificación CAN (versión 2.0) de “Bosch” fue sometida a la estandardización internacional a comienzos de los 90. Concretamente en Noviembre de 1993, después de diversos conflictos políticos, se publicó el estándar ISO 11898, que definía además una capa física para velocidades de hasta 1 Mbit/s.

Paralelamente, un formato de CAN ‘tolerante a fallos’ se incluyó en la ISO 11519-2. En 1995, el estándar se amplió con la descripción del identificador CAN de 29 bits.

Desafortunadamente, todas las especificaciones y estandarizaciones publicadas acerca de CAN contenían errores o estaban incompletas. Para evitar incompatibilidades, “Bosch” se cercioró, y sigue haciéndolo, de que todos los micros CAN cumplen con el modelo de referencia que ellos definieron.

De todas formas, las especificaciones CAN han sido revisadas y estandarizadas con el tiempo en diferentes secciones: la norma ISO 11898-1 describe la 'capa de transmisión de datos CAN'; la ISO 11898-2 la ‘capa física CAN no tolerante a fallos'; y la ISO 11898-3 la ‘capa física CAN tolerante a fallos’. Los estándares de ISO 11992 (referente a la interfaz para camiones y remolques) e ISO 11783 (referente a la maquinaria agrícola y forestal) definen los perfiles del uso de CAN basados en el US-protocol J1939. Pioneros A pesar de que CAN surgió con la idea de ser utilizado en coches de pasajeros, un gran número de las primeras aplicaciones llegarían desde otros segmentos de mercado distintos: Entre otros, el fabricante finlandés de ascensores “Kone”, fue uno de los primeros en aprovecharse de sus ventajas. La oficina de ingeniería Suiza “Kyaser” lo introdujo a los fabricantes de maquinaria textil del país, que acabaron fundando el ‘Grupo de usuarios textiles CAN’, bajo el liderazgo de ‘Lars-Berno Frediksson’. En Holanda, “Sistemas médicos Philips” lo utilizó para las redes internas de sus máquinas de Rayos X. La ‘especificación para mensajes de Philips’ (PMS), desarrollada principalmente por Tom Suters, representó la primera capa de aplicación para redes CAN. También se sucedieron todo tipo de propuestas académicas, como por ejemplo, la creación a finales de los 80 de un sistema de bus basado en CAN, para vehículos agrícolas (LBS).

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Ya en 1992, Mercedes-Benz implantó CAN en sus automóviles de clase alta. Y aunque en un principio el bus se limitaba a interconectar las unidades de control electrónico que cuidaban del control del motor, pronto conectarían además las unidades de control necesarias para los componentes electrónicos. Para ello, se implementaron dos sistemas de bus CAN separados físicamente, y conectados a través de ‘gateways’. Actualmente, muchos otros fabricantes de coches como ”BMW”, “Renault”, “Fiat”, “Saab”, “Volkswagen” o “Volvo”, han seguido su ejemplo y suelen implementar dos redes CAN en sus coches.

En Marzo de ese mismo año, usuarios internacionales y grupos de fabricantes fundaron oficialmente la organización 'CAN en la Automoción’ (CiA).

La primera publicación técnica, que trataba acerca de la capa física, fue emitida solo unas semanas después: ‘CiA’ recomendaba utilizar solamente transceptores CAN que cumplieran la normativa ISO 11898. A día de hoy, son los transceptores RS485 los utilizados más comúnmente. Otra de las primeras tareas de la CiA fue la especificación de la ‘capa de aplicación CAN’ (CAL), que se desarrolló a partir del material existente de los “Sistemas médicos de Philips” y de “STZP”.

Capas de aplicación Desde 1993, dentro del alcance del proyecto ‘ASPIC’, un consorcio europeo liderado por “BOSCH”, desarrolló un prototipo conocido como CANopen para las redes internas de las celdas de producción. En 1995, se publicó el perfil totalmente revisado de las comunicaciones de CANopen, que en el plazo de cinco años ya se había convertido en la red integrada estandarizada más importante de Europa, puesto que ofrecía una gran flexibilidad y un gran número de opciones de configuración, así como diversos perfiles de dispositivo, interfaz y uso. Actualmente, CANopen se sigue utilizando especialmente en Europa: máquinas de moldeado por inyección en Italia, máquinas expendedoras en Inglaterra, grúas en Francia, control de maquinaria en Austria, o maquinaria de fabricación de relojes en Suiza... Mientras que en Estados Unidos CANopen se abre camino en el ámbito de los toros mecánicos y las máquinas clasificadoras. Poco después de aquello, a comienzos de 1994, “Allen-Bradley” desarrolló la tecnología DeviceNet, enfocada esencialmente a la automatización de las fábricas. Pronto ganaría adeptos en Estados Unidos debido sobretodo a su funcionamiento “plug & play” (enchufar y listo).

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Pero no fueron las únicas. Desde el momento de la creación de CAL, se fue sucediendo la creación de diferentes estándares que definían la capa de aplicación; algunos son muy específicos y están relacionados casi exclusivamente con sus campos de aplicación. Dejando de lado las 3 mencionadas anteriormente, entre los protocolos de alto nivel y las capas de aplicación más utilizadas cabe mencionar: SDS, OSEK y CANKingdom. Por una parte, SDS (Smart Distributed System), fue creado por Honeywell durante la gestación de DeviceNet, y de hecho era muy similar a este, así que no entraremos en detalle. OSEK, que estaba basado además en TCP/IP y algoritmos DSP, rápidamente enfocaría su aplicación a una gran cantidad de usos en los turismos. Mientras que CANKingdom se enfocó a aplicaciones con una necesidad alta de aplicaciones en tiempo real, como pueda ser por ejemplo la electrónica marítima. Ya por último, en el año 2000, ISO formó un grupo de trabajo que agrupaba empleados de “Bosch”, académicos y expertos de la industria de los semiconductores, que definió un nuevo protocolo basado en CAN, el llamado TTCAN (Time-tiggered communication on CAN). Esta extensión permitía tanto la transmisión de mensajes simultáneos, como la implementación de un bucle cerrado para el control del bus. Y gracias a que el protocolo del bus no fue modificado, este tipo de mensajes podían seguir siendo enviados con el mismo sistema físico de bus.

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11..22.. CCaarraacctteerrííssttiiccaass bbáássiiccaass ddeell bbuuss CCAANN

• Económico y sencillo: Dos de las razones que motivaron su desarrollo fueron precisamente la necesidad de economizar el coste monetario y el de minimizar la complejidad del cableado, por parte del sector automovilístico.

• Estandarizado: Se trata de un estándar definido en las normas ISO

(Internacional Organization for Standardization), concretamente la ISO 11898, que se divide a su vez en varias partes, cada una de las cuales aborda diferentes aspectos de CAN.

• Medio de transmisión adaptable: El cableado, como ya hemos dicho, es

muy reducido a comparación de otros sistemas. Además, a pesar de que por diversas razones el estándar de hardware de transmisión sea un par trenzado de cables, el sistema de bus CAN también es capaz de trabajar con un solo cable. Esta particularidad es empleada en diversos tipos de enlaces, como los enlaces ópticos o los enlaces de radio.

• Estructura definida: La información que circula entre las unidades a

través de los dos cables (bus) son paquetes de bits (0’s y 1’s) con una longitud limitada y con una estructura definida de campos que conforman el mensaje.

• Programación sencilla.

• Número de nodos: Es posible conectar hasta 110 dispositivos en una

sola red CAN.

• Garantía de tiempos de latencia: CAN aporta la seguridad de que se transmitirá cierta cantidad de datos en un tiempo concreto, es decir, que la latencia de extremo a extremo no excederá un nivel específico de tiempo. Además, la transmisión siempre será en tiempo real.

• Optimización del ancho de banda: Los métodos utilizados para distribuir

los mensajes en la red, como el envío de estos según su prioridad, contribuyen a un mejor empleo del ancho de banda disponible.

• Desconexión autónoma de nodos defectuosos: Si un nodo de red cae,

sea cual sea la causa, la red puede seguir funcionado, ya que es capaz de desconectarlo o aislarlo del resto. De forma contraria, también se pueden añadir nodos al bus sin afectar al resto del sistema, y sin necesidad de reprogramación.

• Velocidad flexible: ISO define dos tipos de redes CAN: una red de alta

velocidad (de hasta 1 Mbps) definida por la ISO 11898-2, y una red de baja velocidad tolerante a fallos (menor o igual a 125 Kbps) definida por la ISO 11898-3.

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• Relación velocidad-distancia: Al punto anterior habría que añadir que la velocidad también depende de la distancia hasta un máximo de 1000 metros (aunque podemos aumentar la distancia con bridges o repetidores), como podemos corroborar en la siguiente tabla comparativa:

Velocidad (Kbps)

Tiempo de bit (µS)

Longitud máxima de bus (m)

1000 1 30 800 1.25 50 500 2 100 250 4 250 125 8 500 50 20 1000 20 50 2500 10 100 5000

Además podemos hablar de otras características técnicas en las que profundizaremos más adelante:

• Orientado a mensajes: Se trata de un protocolo orientado a mensajes, y no a direcciones, es decir, la información que se va a intercambiar se descompone en mensajes, a los cuales se les asigna un identificador y son encapsulados en tramas para su transmisión. Cada mensaje tiene un identificador único dentro de la red, a partir del cual los nodos deciden aceptar o no dicho mensaje. Además están priorizados.

• Multidifusión (multicast): Permite que todos los nodos puedan acceder al

bus de forma simultánea con sincronización de tiempos.

• Medio compartido (broadcasting): La información es enviada en la red a todos los destinos de forma simultánea. Así que los destinos habrán de saber si la información les concierne o deben rechazarla.

• Detección y señalización de errores: CAN posee una gran capacidad de

detección de errores, tanto temporales, como permanentes, lograda a través de cinco mecanismos de detección, 3 al nivel de mensaje y 2 a nivel de bit. Los errores además pueden ser señalizados.

• Retransmisión automática de tramas erróneas: Junto a la detección y

señalización de errores la retransmisión automática de tramas erróneas aporta la integridad de los datos. Además ambos procesos son transparentes al usuario.

• Jerarquía multimaestro: CAN es un sistema multimaestro en el cual

puede haber más de un maestro (o master) al mismo tiempo y sobre la misma red, es decir, todos los nodos son capaces de transmitir, hecho que permite construir sistemas inteligentes y redundantes.

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1.3. Competencia y futuro Realmente CAN se encuentra en una posición privilegiada en el mercado. El siguiente gráfico traza una comparativa entre diferentes tecnologías respecto al coste por nodo.

Vemos que J1850, pero sobretodo LIN, que tiene una mayor presencia en la industria, son opciones más económicas, ¿pero hasta qué punto son estas tecnologías competidoras de CAN? En la siguiente tabla, se exponen las diferentes características de LIN y CAN (y de cómo extra el I2C de “Philips”), para detallar la similitud entre ellas: CAN LIN I2C

Compañía que lo desarrolló Bosh Open source Philips

Velocidad 1Mb/s 20 Kb/s 0.1Mb/s / 0.4Mb/s

Tamaño de datos 64bits 8bits 8bits Prioridad de mensajes Si No No

Garantía de latencia Si *** No Flexibilidad en la configuración Si *** Si

Sistema Multimaestro Si No Si Detección y señalización de

erroresSi Si Si

Retransmisión de tramas automática No programable

Se puede llegar a la conclusión fácilmente, de que cada una va a ser útil en un ámbito de manufactura distinto, ya que sus características son distintas. La diferencia principal, además de la económica, va a resultar ser la velocidad.

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Dentro de la industria automovilística por ejemplo, CAN es empleado como bus de comunicaciones para los elementos más importantes de este, que van a requerir una seguridad y velocidad mayores. Para otro tipo de visicitudes, como los elevalunas eléctricos por ejemplo, que tienen mucha menos importancia que la que puedan tener los frenos o el estado del motor, se emplea el bus LIN. Uso general del bus CAN en los coches:

Uso general del bus LIN en los coches:

En definitiva, más que competir, lo que hacen es repartirse el pastel, ya que al tener diferentes características, el fabricante va a poder adaptarse en todo momento de la mejor forma a las exigencias del mercado, eligiendo uno u otro para cada necesidad.

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Ya que otro grupo de la clase ha optado por hacer un trabajo acerca de Ethernet, vamos a nombrar algunas de las diferencias más importantes que hay entre estos, aunque no sean competidores directos: CAN – Ethernet Aun cuando las similitudes entre CAN y Ethernet son obvias, CAN posee algún beneficio clave cuando se compara con el protocolo Ethernet. El esquema de arbitraje que usa el protocolo CAN es de bit inteligente no destructivo. Esto significa que se comparan los mensajes con cada bit en un momento determinado, pero el mensaje con la prioridad más alta no se destruye y se retransmite; sólo el mensaje que no gana el arbitraje de bus se detiene y se retransmite. Éste es un punto importante que ayuda a minimizar el tiempo de fuera de servicio del bus y aumentan al máximo uso eficaz del ancho de banda disponible. Otra ventaja importante del arbitraje del bit inteligente no destructivo, que usa CAN, es el hecho que esto da al bus características muy predecibles. Con Ethernet, ambos transmisores se detienen cuando se detecta una colisión y una cantidad de tiempo aleatorio se permite pasar antes de que ambos prueben de la retransmisión. Con este elemento aleatorio de tiempo eliminado de la función del bus, es posible lograr casi el 100% de eficacia en términos de utilización del ancho de banda. Futuro A día de hoy, el futuro de CAN se prevé esperanzador, ya que incluso las estimaciones más conservadoras coinciden en que la presencia de CAN en el mercado y en diversos campos de la industria, va a seguir en aumento durante los próximos diez o quince años.

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1.4. Campos de aplicación El 80% de las aplicaciones modernas del bus CAN se pueden encontrar en la ingeniería del automóvil y otro tipo de vehículos como autobuses, trenes y aviones. En el caso de los automóviles por ejemplo, CAN es el encargado de la comunicación y automatización del sistema de freno, los faros, el ABS, o el ordenador de abordo, del cual vemos su esquema en el siguiente gráfico:

Sin embargo, también se puede encontrar el bus CAN en aplicaciones de diversa índole debido a su naturaleza, que le aporta robustez, economía y un altísimo grado de seguridad y fiabilidad; entre las más comunes: Control y automatización industrial:

- Redes entre diversas máquinas y elementos de las mismas. - Redes de supervisión. - Redes de seguridad.

Control y automatización de edificios:

- Control de ascensores, puertas mecánicas, aspersores y diversos elementos mecánicos.

- Control de iluminación. Aplicaciones específicas:

- Control de máquinas expendedoras (en Inglaterra está muy extendido su uso).

- Control de equipamiento médico. - Control de sistemas automáticos de almacenaje. - Control de electrodomésticos.

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1.5. Ejemplo de aplicación práctica: Domótica La línea que vamos a tratar, permite una gran versatilidad de interconexionado de los módulos que la componen, ya que la topología en la que se basa el sistema de instalación es en modo árbol. Esta característica facilita las posibles ampliaciones del sistema y en consecuencia reduce el coste de instalación porque el cableado y el tiempo necesario para la instalación, es menor que en las instalaciones convencionales.

Se trata de un sistema modular distribuido. Modular, porque el sistema consta de distintos módulos que permiten una fácil instalación y configuración. Distribuido, porque cada Controlador Inteligente (CI) es capaz de tomar sus propias decisiones y actuar en consecuencia, es decir, no existe una única unidad central; además la pérdida de comunicación entre módulos no impide el desarrollo de las decisiones locales.

La instalación consta como mínimo de un controlador inteligente. Este CI controla los distintos elementos que se conectan directamente a él (como sondas de temperatura, lectores de llaves, etc...) y es el encargado de gestionar el bus principal (bus CAN) que es el bus que utilizan los distintos CI para comunicarse entre sí (comunicación principal). También se encarga de controlar al bus local (bus I2C4H) transmitiendo las órdenes procedentes de otros CI a los distintos módulos de ampliación que se le pueden conectar y de reenviar la información captada por estos módulos al resto de CI si procede (comunicación local).

CI

Dimensiones: 4 módulos DIN

Frontal: LED de estatus de alimentación 7 LED's de reconocimiento de nodo de expansión Botón de RESET

Entradas / Salidas: 1 entrada de bus CAN 1 entrada para 5 sondas de temperatura 1 entrada para 2 receptores IR 1 salida para 4 emisores de IR 1 salida de bus IEE para nodos de expansión

Comunicaciones externas: Puerto RS-232

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La comunicación principal basada en CAN, aprovecha todas las características de este ya explicadas a lo largo del trabajo: comunicación tipo "broadcast", donde todos los CI están escuchando y si el mensaje les afecta toman la decisión de actuar o no, por lo que no hay posibilidad de colisión; la cabecera de los mensajes está compuesta por un nivel de prioridad de tal forma que es el mensaje de menor prioridad el que cede el bus al mensaje de mayor prioridad.

El bus local I2C4H actúa de forma parecida con la diferencia de que si que existe una dirección de remitente y de destino en los mensajes, también el flujo de información es menor a nivel local y el CI gestiona este tráfico.

Por otra parte, encontramos el derivador, elemento que hace de ladrón entre los distintos CI, y que incorpora la alimentación al bus principal y permite la activación de la resistencia final de línea en cada una de las terminaciones.

Derivador

Dimensiones: 2 módulos DIN

Lateral: Interruptor final de bus

Entradas / Salidas: 3 conectores bus CAN, configurable según topología 1 entrada alimentación 24 VCD 1 entrada para línea de teléfono 1 entada aux. 1 salida de bus IEE para nodos de expansión

Comunicaciones externas: No

Vamos a ver algunos ejemplos de montaje:

Este es un ejemplo típico de vivienda con un único CI y dos ampliaciones, una para ocho entradas y ocho salidas en modo encendido y apagado y una segunda ampliación para el control de cuatro zonas reguladas.

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En este otro ejemplo de topología podemos ver una instalación típica para un adosado con tres CI, uno por planta de la vivienda, uno de los cuales (el primero de ellos) se encontraría al límite de su capacidad; podría ser el que se encontrara en la primera planta del adosado, por ser esta planta la que mayores controles requiere.

Para una mejor compresión en este ejemplo solo se han representado los CI y no sus respectivos módulos de ampliación. Este sería un ejemplo de aplicación en un edificio de oficinas, residencia o en un hotel, donde tenemos distintas plantas que controlar. En función de la totalidad de elementos que vamos a controlar dispondremos de una mayor o menor cantidad de CI por planta.

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22.. TTRRAANNSSMMIISSIIÓÓNN DDEE DDAATTOOSS

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2.1. Arquitectura de capas Las implementaciones hardware de CAN cubren de forma estandarizada las capas físicas y de enlace del modelo de comunicaciones OSI (Open Systems Interconection), mientras diversas soluciones de software no estandarizadas cubren la capa de aplicación. Las estandarizaciones ISO (International Standard Organization), a diferencia de las normas BOSCH, especifican también el medio de comunicación. Por lo tanto una implementación CAN a partir de las especificaciones de BOSCH no siempre será compatible con las normas ISO.

2.1.1. Capa física La capa física de CAN, es responsable de la transferencia de bits entre los distintos nodos que componen la red. Define aspectos como niveles de señal, codificación, sincronización y tiempos en que los bits se transfieren al bus. En la especificación original de CAN , la capa física no fue definida, permitiendo diferentes opciones para la elección del medio y niveles eléctricos de transmisión. Las características de la señales eléctricas en el bus, fueron establecidas más tarde por el ISO 11898 para las aplicaciones de alta velocidad y, por el estándar ISO 11519 para las aplicaciones de baja velocidad

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• Estándar 11519

Los nodos conectados en este bus interpretan dos niveles lógicos denominados: Dominante y Recesivo.

- Dominante: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 2.0 V con CAN_H = 3.5V y CAN_L = 1.5V (nominales).

- Recesivo: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 5V

con CAN_H = 0V y CAN_L = 5V (nominales). A diferencia del bus de alta velocidad, el bus de baja velocidad requiere dos resistencias en cada transceptor: RTH para la señal CAN_H y RTL para la señal CAN_L. Esta configuración permite al transceptor de bus de baja velocidad (fault-tolerant) detectar fallas en la red. La suma de todas las resistencias en paralelo, debe estar en el rango de 100-500.

Red Bus CAN de Baja Velocidad ( Fault Tolerant).

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• Estándar 11898

Los nodos conectados en este bus interpretan los siguientes niveles lógicos:

- Dominante: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 2.0 V con CAN_H = 3.5V y CAN_L = 1.5V (nominales).

- Recesivo: la tensión diferencial (CAN_H - CAN_L) es del orden de 0V

con CAN_H = CAN_L = 2.5V (nominales). El par de cables trenzados (CAN_H y CAN_L) constituyen una transmisión de línea. Si dicha transmisión de línea no está configurada con los valores correctos, cada trama transferida causa una reflexión que puede originar fallos de comunicación. Como la comunicación en el bus CAN fluye en ambos sentidos, ambos extremos de red deben de estar cerrados mediante una resistencia de 120. Ambas resistencias deberían poder disipar 0.25 w. de potencia.

Red Bus CAN de Alta Velocidad.

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2.1.2. Capa de enlace de datos La capa de enlace de datos es responsable del acceso al medio y el control lógico y está dividida a su vez en dos niveles.

- El subnivel LLC (Logical Link Control): Gestiona el filtrado de los mensajes, las notificaciones de sobrecarga y la administración de la recuperación.

- El subnivel MAC (Medium Acces Control): Es el núcleo del protocolo

CAN y gestiona el tramado y desentramado de los mensajes, el arbitraje a la hora de acceder al bus y el reconocimiento de los mensajes, así como el chequeo de posibles errores y su señalización, el aislamiento de fallos en unidades de control y la identificación del estado libre del bus para iniciar una transmisión o recepción de un nuevo mensaje.

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2.2. Estructura de un nodo CAN Dentro de un nodo CAN, se pueden distinguir una serie de módulos interconectados entre ellos: un bus de direcciones, datos y un control (paralelo) enlazando el controlador central, la memoria de los datos y el programa(donde esta almacenado el software de aplicación y el controlador de red de alto nivel), los dispositivos de entrada y salida y, la interfaz de comunicación. Desde el punto de vista del controlador, la interfaz de comunicación se puede ver como un conjunto de buzones, donde cada uno de estos sirve como registro lógico de interfaz entre el controlador local y los nodos remotos. Si un nodo quiere comunicarse, tiene que dar de alta los correspondientes buzones de recepción y transmisión antes de hacer ninguna operación.

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Teniendo en cuenta esta arquitectura, el funcionamiento sigue los siguientes pasos:

- Para inicializar, el programador especifica los parámetros de los registros de control de interfaz de comunicación, como las características del controlador de red o la velocidad de transmisión.

- A continuación, se actualizan todos los buzones. En cada buzón se especifica si es receptor o transmisor y, su estado inicial, inicializando su parte de datos del búfer.

- Posteriormente, para transmitir un mensaje es necesario poner los datos en el búfer de datos correspondiente al buzón de transmisión y activar el flanco de transmisión.

- Por último, la interfaz de red intenta comunicar los datos a través de la red. El estado de la transferencia se puede comprobar en el estatus de estado de cada buzón.

Una vez hecha la configuración inicial a partir del software de la capa de aplicación de esta manera, los nodos CAN funcionarán de forma autónoma. 2.3. Formato de codificación y sincronización de datos. La codificación de bits se realiza por el método NRZ (Non-Return-to Zero) que se caracteriza por que el nivel de señal puede permanecer constante durante largos periodos de tiempo y habrá que tomar medidas para asegurarse de que el intervalo máximo permitido entre dos señales no es superado. Esto es importante para la sincronización (Bit Timing). Este tipo de codificación requiere poco ancho de banda para transmitir, pero en cambio, no puede garantizar la sincronización de la trama transmitida. Para resolver esta falta de sincronismo se emplea la técnica del “bit stuffing”: cada 5 bits consecutivos con el mismo estado lógico en una trama (excepto del delimitador de final de trama y el espacio entre tramas), se inserta un bit de diferente polaridad, no perdiéndose así la sincronización. Por otro lado este bit extra debe ser eliminado por el receptor de la trama, que sólo lo utilizará para sincronizar la transmisión. No hay flanco de subida ni de bajada para cada bit, durante el tiempo de bit hay bits dominantes (“0”) y recesivos (“1”) y disminuye la frecuencia de señal respecto a otras codificaciones .

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2.4 Tramas 2.4.1.Tipo de tramas El protocolo CAN está basado en mensajes, no en direcciones. El nodo emisor transmite el mensaje a todos los nodos de la red sin especificar un destino y todos ellos escuchan el mensaje para luego filtrarlo según le interese o no. Existen distintos tipos de tramas predefinidas por CAN para la gestión de la transferencia de mensajes:

- Trama de datos: Se utiliza normalmente para poner información en el bus y la pueden recibir algunos o todos los nodos.

- Trama de información remota: Puede ser utilizada por un nodo para

solicitar la transmisión de una trama de datos con la información asociada a un identificador dado. El nodo que disponga de la información definida por el identificador la transmitirá en una trama de datos.

- Trama de error: Se generan cuando algún nodo detecta algún error

definido.

- Trama de sobrecarga: Se generan cuando algún nodo necesita más tiempo para procesar los mensajes recibidos.

- Espaciado entre tramas: Las tramas de datos (y de interrogación

remota) se separan entre sí por una secuencia predefinida que se denomina espaciado inter-trama.

- Bus en reposo: En los intervalos de inactividad se mantiene

constantemente el nivel recesivo del bus. En un bus CAN los nodos transmiten la información espontáneamente con tramas de datos, bien sea por un proceso cíclico o activado ante eventos en el nodo. La trama de interrogación remota sólo se suele utilizar para detección de presencia de nodos o para puesta al día de información en un nodo recién incorporado a la red. Los mensajes pueden entrar en colisión en el bus, el de identificador de mayor prioridad sobrevivirá y los demás son retransmitidos lo antes posible.

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2.4.2. Trama de datos Es la utilizada por un nodo normalmente para poner información en el bus. Puede incluir entre 0 y 8 bytes de información útil.

Los mensajes de datos consisten en celdas que envían datos y añaden información definida por las especificaciones CAN:

- Inicio de trama (SOF): El inicio de trama es una celda de un sólo bit siempre dominante que indica el inicio del mensaje, sirve para la sincronización con otros nodos.

- Celda de Arbitraje (Arbitration Field): Es la celda que concede

prioridad a unos mensajes o a otros:

En formato estándar tendrá 11 bits seguidos del bit RTR (Remote Transmisión Request) que en este caso será dominante.

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En formato extendido serán 11 bits de identificador base y 18 de extendido. El bit SRR substituye al RTR y será recesivo.

NOTA: La trama en formato estándar prevalece sobre la extendida

- Celda de control (Control Field): El campo de control está formado por dos bits reservados para uso futuro y cuatro bits adicionales que indican el número de bytes de datos. En realidad el primero de estos bits (IDE) se utiliza para indicar si la trama es de CAN Estándar (IDE dominante) o Extendido (IDE recesivo). El segundo bit (RB0) es siempre recesivo. Los cuatro bits de código de longitud (DLC) indican en binario el número de bytes de datos en el mensaje (0 a 8)

- Celda de Datos (Data Field): Es el campo de datos de 0 a 8 bytes.

- CRC: Código de redundancia cíclica: Tras comprobar este código se

podrá comprobar si se han producido errores.

- Celda de reconocimiento (ACK): es un campo de 2 bits que indica si el mensaje ha sido recibido correctamente. El nodo transmisor pone este bit como recesivo y cualquier nodo que reciba el mensaje lo pone como dominante para indicar que el mensaje ha sido recibido.

- Fin de trama (EOF): Consiste en 7 bits recesivos sucesivos e indica

el final de la trama.

- Espaciado entre tramas (IFS): Consta de un mínimo de 3 bits recesivos.

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2.4.3 Trama remota (Remote Frame) Los nodos tienen habilidad para requerir información a otros nodos. Un nodo pide una información a los otros y el nodo que tiene dicha información envía una comunicación con la respuesta que puede ser recibida además por otros nodos si están interesados.

Un mensaje de petición remota tiene la siguiente forma:

En este tipo de mensajes se envía una trama con el identificador del nodo requerido, a diferencia con los mensajes de datos, el bit RTR toma valor recesivo y no hay campo de datos. En caso de que se envíe un mensaje de datos y de petición remota con el mismo identificador, el de datos ganará el acceso al bus puesto que el RTR lleva valor dominante.

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2.4.4. Trama de error Las tramas de error son generadas por cualquier nodo que detecta un error. Consiste en dos campos: Indicador de error ("Error Flag") y Delimitador de error(“Error Delimeter”). El delimitador de error consta de 8 bits recesivos consecutivos y permite a los nodos reiniciar la comunicación limpiamente tras el error. El Indicador de error es distinto según el estado de error del nodo que detecta el error:

Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador de error activo" que consiste en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos. Esta secuencia rompe la regla de relleno de bits y provocará la generación de tramas de error en otros nodos. Por tanto el indicador de error puede extenderse entre 6 y 12 bits dominantes sucesivos. Finalmente se recibe el campo de delimitación de error formado por los 8 bits recesivos. Entonces la comunicación se reinicia y el nodo que había sido interrumpido reintenta la transmisión del mensaje. Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador de error pasivo" seguido, de nuevo, por el campo delimitador de error. El indicador de error de tipo pasivo consiste en 6 bits recesivos seguidos y, por tanto, la trama de error para un nodo pasivo es una secuencia de 14 bits recesivos. De aquí se deduce que la transmisión de una trama de error de tipo pasivo no afectará a ningún nodo en la red, excepto cuando el error es detectado por el propio nodo que está transmitiendo. En ese caso los demás nodos detectarán una violación de las reglas de relleno y transmitirán a su vez tramas de error. Tras señalar un error por medio de la trama de error apropiada cada nodo transmite bits recesivos hasta que recibe un bit también recesivo, luego transmite 7 bits recesivos consecutivos antes de finalizar el tratamiento de error.

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La regla de relleno de bits que aparece líneas superiores, consiste en que cada cinco bits de igual valor se introduce uno de valor inverso tal y como se ve en la figura siguiente:

Otro método para la detección de errores es el chequeo de la trama:

El campo CRC contiene información adicional a la trama, éste se calcula con un polinomio generador de igual manera en el receptor y en el emisor. Esto permite detectar errores aleatorios en hasta 5 bits o una secuencia seguida de 15 bits corruptos. El campo ACK, en el caso del emisor será recesivo y el receptor deberá sobrescribirlo como dominante y el primero comprobará, mediante la monitorización, que el mensaje ha sido escuchado. Si no sucede así, la trama se considerará corrupta.

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2.4.5. Trama de sobrecarga Una trama de sobrecarga tiene el mismo formato que una trama de error activo. Sin embargo, la trama de sobrecarga sólo puede generarse durante el espacio entre tramas. De esta forma se diferencia de una trama de error, que sólo puede ser transmitida durante la transmisión de un mensaje. La trama de sobrecarga consta de dos campos, el Indicador de Sobrecarga, y el delimitador. El indicador de sobrecarga consta de 6 bits dominantes que pueden ser seguidos por los generados por otros nodos, dando lugar a un máximo de 12 bits dominantes. El delimitador es de 8 bits recesivos. Una trama de sobrecarga puede ser generada por cualquier nodo que debido a sus condiciones internas no está en condiciones de iniciar la recepción de un nuevo mensaje. De esta forma retrasa el inicio de transmisión de un nuevo mensaje. Un nodo puede generar como máximo 2 tramas de sobrecarga consecutivas para retrasar un mensaje. Otra razón para iniciar la transmisión de una trama de sobrecarga es la detección por cualquier nodo de un bit dominante en los 3 bits de "intermission". Por todo ello una trama de sobrecarga de 5 generada por un nodo dará normalmente lugar a la generación de tramas de sobrecarga por los demás nodos dando lugar, como se ha indicado, a un máximo de 12 bits dominantes de indicador de sobrecarga.

2.4.6. Espacio entre tramas El espacio entre tramas separa una trama (de cualquier tipo) de la siguiente trama de datos o interrogación remota. El espacio entre tramas ha de constar de, al menos, 3 bits recesivos. Esta secuencia de bits se denomina "íntermission". Una vez transcurrida esta secuencia un nodo en estado de error activo puede iniciar una nueva transmisión o el bus permanecerá en reposo. Para un nodo en estado error pasivo la situación es diferente, deberá espera una secuencia adicional de 8 bits recesivos antes de poder iniciar una transmisión. De esta forma se asegura una ventaja en inicio de transmisión a los nodos en estado activo frente a los nodos en estado pasivo.

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2.5 Acceso múltiple y arbitraje de acceso al bus Unas de las características que distingue a CAN con respecto a otras normas, es su técnica de acceso al medio denominada como CSMA/CD+CR o "Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection + Collision Resolution" (Acceso Múltiple con detección de portadora, detección de colisión más Resolución de colisión). Cada nodo debe vigilar el bus en un periodo sin actividad antes de enviar un mensaje (Carrier Sense) y además, una vez que ocurre el periodo sin actividad cada nodo tiene la misma oportunidad de enviar un mensaje (Multiple Access). En caso de que dos nodos comiencen a transmitir al unísono se detectará la colisión. El método de acceso al medio utilizado en bus CAN añade una característica adicional: la resolución de colisión. En la técnica CSMA/CD utilizada en redes Ethernet ante colisión de varias tramas, todas se pierden. CAN resuelve la colisión con la supervivencia de una de las tramas que chocan en el bus. Además la trama superviviente es aquella a la que se ha identificado como de mayor prioridad. La resolución de colisión se basa en una topología eléctrica que aplica una función lógica determinista a cada bit, que se resuelve con la prioridad del nivel definido como bit de tipo dominante. Definiendo el bit dominante como equivalente al valor lógico '0' y bit recesivo al nivel lógico '1' se trata de una función AND de todos los bits transmitidos simultáneamente. Cada transmisor escucha continuamente el valor presente en el bus, y se retira cuando ese valor no coincide con el que dicho transmisor ha forzado. Mientras hay coincidencia la transmisión continua, finalmente el mensaje con identificador de máxima prioridad sobrevive. Los demás nodos reintentarán la transmisión lo antes posible.

Se ha de tener en cuenta que la especificación CAN de Bosh no establece cómo se ha de traducir cada nivel de bit (dominante o recesivo) a variable física. Cuando se utiliza par trenzado según ISO 11898 el nivel dominante es una tensión diferencial positiva en el bus, el nivel recesivo es ausencia de tensión, o cierto valor negativo, (los transceptores no generan corriente sobre las resistencias de carga del bus). Esta técnica aporta la combinación de dos factores muy deseados en aplicaciones industriales distribuidas: la posibilidad de fijar con determinismo la latencia en la transmisión de mensajes entre nodos y el funcionamiento en modo multimaestro sin necesidad de gestión del arbitraje, es decir control de acceso al medio, desde las capas de software de protocolo. La prioridad queda así determinada por el contenido del mensaje, en CAN es un campo determinado, el identificador de mensaje, el que determina la prioridad

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En un bus único, un identificador de mensaje ha de ser asignado a un solo nodo concreto, es decir, se ha de evitar que dos nodos puedan iniciar la transmisión simultanea de mensajes con el mismo identificador y datos diferentes. El protocolo CAN establece que cada mensaje es único en el sistema, de manera que por ejemplo, si en un automóvil existe la variable “presión de aceite”, esta variable ha de ser transmitida por un nodo concreto, con un identificador concreto, con una longitud fija concreta y coherente con la codificación de la información en el campo de datos. En la siguiente figura se ve un ejemplo de arbitraje en un bus CAN.

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2.6. Detección de Errores Una de las características mÁs importantes y útiles de CAN es su alta fiabilidad, incluso en entornos de ruido extremos, el protocolo CAN proporciona una gran variedad de mecanismos para detectar errores en las tramas. Esta detección de error es utilizada para retransmitir la trama hasta que sea recibida con éxito. Otro tipo de error es el de aislamiento, y se produce cuando un dispositivo no funciona correctamente y un alto por ciento de sus tramas son erróneas. Este error de aislamiento impide que el mal funcionamiento de un dispositivo condicione el funcionamiento del resto de nodos implicados en la red.

2.6.1. Detección de errores En el momento en que un dispositivo detecta un error en una trama, este dispositivo transmite una secuencia especial de bits, “el error flag”.Cuando el dispositivo que ha transmitido la trama errónea detecta el error flan, transmite la trama de nuevo. Los dispositivos CAN detectan los errores siguientes:

- Error de bit: Durante la transmisión de una trama, el nodo que transmite monitoriza el bus. Cualquier bit que reciba con polaridad inversa a la que ha transmitido se considera un error de bit, excepto cuando se recibe durante el campo de arbitraje o en el bit de reconocimiento. Además, no se considera error de bit la detección de bit dominante por un nodo en estado de error pasivo que retransmite una trama de error pasivo.

- Error de relleno (Stuff Error): Se considera error de relleno la

detección de 6 bits consecutivos del mismo signo, en cualquier campo que siga la técnica de relleno de bits, donde por cada 5 bits iguales se añade uno diferente.

- Error de CRC: Se produce cuando el calculo de CRC realizado por

un receptor no coincide con el recibido en la trama. El campo CRC (Cyclic Redundant Code) contiene 15 bits y una distancia de Hamming de 6, lo que asegura la detección de 5 bits erróneos por mensaje. Estas medidas sirven para detectar errores de transmisión debido a posible incidencias en el medio físico como por ejemplo el ruido.

- Error de forma (Form Error): Se produce cuando un campo de

formato fijo se recibe alterado como bit.

- Error de reconocimiento (Acknowledgement Error): Se produce cuando ningún nodo cambia a dominante el bit de reconocimiento.

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Si un nodo advierte alguno de los fallos mencionados, iniciará la transmisión de una trama de error. El protocolo CAN especifica diversos fallos en la línea física de comunicación, como por ejemplo línea desconectada, problemas con la terminación de los cables o líneas cortocircuitadas. Sin embargo, no especificará como reaccionar en caso de que se produzca alguno de estos errores.

2.6.2. Aislamiento de nodos defectuosos Para evitar que un nodo en problemas condicione el funcionamiento del resto de la red, se han incorporado a la especificación CAN medidas de aislamiento de nodos defectuosos que son gestionadas por los controladores. Un nodo pude encontrarse en uno de los tres estados siguientes en relación a la gestión de errores:

- Error Activo (Error Active): Es el estado normal de un nodo. Participa en la comunicación y en caso de detección de error envía una trama de error activa

- Error pasivo (Error Passive): Un nodo en estado de error pasivo

participa en la comunicación, sin embargo ha de esperar una secuencia adicional de bits recesivos antes de transmitir y sólo puede señalar errores con una trama de error pasiva.

- Anulado (Bus Off): En este estado, deshabilitará su transceptor y no

participará en la comunicación. La evolución entre estos estados se basa en dos contadores incluidos en el controlador de comunicaciones. Contador de errores de transmisión (TEC) y Contador de errores de recepción (REC).

Evolución entre estados de error.

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2.7. Especificaciones CAN tiene dos formatos diferentes para transmitir datos: el formato de trama estándar (Standard Frame), según la especificación CAN 2.0A y, el formato de trama extendida (Extended Frame) según la especificación CAN 2.0B. La principal diferencia entre ambos es la longitud del identificador del mensaje (ID), que en el caso de la trama estándar es de 11 bits (2032 identificadores, ya que los 16 bits identificadores de menor prioridad están reservados) y en el caso de la extendida es de 29 bits (mas de 536 millones de identificadores):

- Controladores 2.0A: únicamente transmiten y reciben mensajes en formato estándar. Si el formato es extendido se producirá un error.

- Controladores 2.0B pasivos: únicamente transmiten y reciben

mensajes en formato estándar, pero admiten la recepción de mensajes en formato extendido, aunque los ignora posteriormente.

- Controladores 2.0B activos: transmiten y reciben mensajes en ambos

formatos. 2.8. Implementaciones Existen tres tipos de arquitecturas en microcontroladores: Stand-Alone CAN controller, Integrated CAN Controller y Single-Chip CAN Node.

• Stand-Alone CAN Controller Es la arquitectura más simple, para llevar a cabo una comunicación en una red CAN será necesario: 1. Un microcontrolador como puede ser el 16F877, con el que se ha venido trabajando a lo largo de todo este proyecto. 2. Un controlador CAN que introduzca el protocolo CAN, filtro de mensajes,… y todo el interface necesario para las comunicaciones. Un ejemplo de controlador CAN es el MCP2510 cuya DATA SHEET se puede encontrar en la página web de microchip. 3. Un transceiver CAN, esto es, un transmisor/receptor que puede ser por ejemplo el MCP2551 desarrollado por microchip.

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Así pues, si de alguna manera se pretende trabajar en una red CAN con una placa de pruebas, en un principio no sería factible a no ser que de alguna manera se le acoplasen el controlador y el transceptor CAN correspondiente. Pero Microchip ha creado una placa de pruebas específica para este tipo de comunicaciones, que desarrolla además este tipo de arquitectura y que se puede conseguir también a través de la página web de microchip.

• Integrated CAN Controller Este tipo de arquitectura consiste en un microcontrolador que incluya, no sólo sus características propias sino además un módulo CAN con las características de un microcontrolador CAN. El transceiver se sitúa de manera separada. Este es el caso de nuestro microcontrolador dSPIC30F4013. El módulo del transceptor actúa como un controlador de línea, balanceando la señal, esto es, adecuando los niveles de tensión de esta al exterior.

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• Single-chip CAN Node Se trata de un chip que incluye en su interior los tres elementos necesarios para llevar a cabo las comunicaciones en un entorno CAN.

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22.. CCAANN DDEELL MMIICCRROO ddssPPIICC3300FF44001133

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3.1. Características básicas Se trata de una interfaz serie, utilizada para la comunicación con otros módulos CAN u otros dispositivos del propio microcontrolador. El módulo está formado por un ‘motor de protocolo’ (protocol engine) y por un control y almacenamiento de los mensajes. El motor de protocolo CAN maneja todas las funciones encargadas de recibir y transmitir mensajes a través del bus. El estado y los errores de la transmisión pueden consultarse leyendo en los registros apropiados. Además, como ya sabemos, cualquier mensaje detectado en el bus es sometido a un control de errores y después es filtrado para comprobar si debería ser recibido y almacenado en uno de los registros de recepción, o debería por lo contrario ser rechazado. Básicamente las características técnicas del módulo son las siguientes:

• Implementa el protocolo ‘CAN 2.0 A/B’ tal y como lo define Bosch, es decir, soporta CAN 1.2, CAN 2.0A, CAN 2.0B Pasivo y CAN 2.0B Activo.

• Soporta tramas de datos estándar y extendidas. • De 0 a 8 bytes de longitud de datos. • Velocidad de transferencia de datos programable hasta 1 Mbit/segundo. • Admite tramas remotas. • Receptor de doble búfer, con dos bufers de almacenamiento de

mensajes con prioridad recibidos (cada búfer puede contener hasta 8 bytes de datos).

• 6 ‘filtros de aceptación completa’ (full acceptance filter), tanto para

mensajes con identificador estándar como extendido. De ellos, 2 están asociados con el búfer de recepción de prioridad alta y 4 lo están asociados con el búfer de recepción de prioridad baja.

• 2 ‘máscaras de filtro de aceptación completa’ (full acceptance filter

masks), cada una de ellas asociada a los bufers de recepción de alta o de baja prioridad.

• 3 bufers de transmisión con asignación de prioridades específicas y

capacidad de aborto (cada búfer puede contener hasta 8 bytes de datos) • Función de ‘despertador’ (wake-up) programable con filtros paso-bajo

integrados. • Modo Loopback programable con operación de ‘auto-test’ (self-test).

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• Capacidad de señalización a través de interrupciones por parte de todos los receptores y transmisores de estados de error CAN.

• Reloj fuente (clock source) programable. • Enlace programable al módulo de captura de entrada (IC2, tanto para

CAN1 como para CAN2) para la función “time-stamping” (marcas de tiempo) y sincronización de red.

• 2 modos de baja potencia: Sleep (dormido) e Idle (parado).

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3.2. Transceptor (transceiver) Como ya hemos visto anteriormente, dsPIC30F4013 implementa un controlador CAN integrado, y en este tipo de implementaciones el transceptor (transceiver) no está dentro del propio microcontrolador. En definitiva, para poder trabajar con él deberemos conectar uno de estos transceptores al microcontrolador. A pesar de que los transceptores pueden funcionar a diferentes tensiones, tendremos que elegir uno que pueda funcionar a 3.3 voltios, que es la tensión con la que vamos a alimentar al microcontrolador a la hora de utilizarlo. Ejemplo de Transceptor CAN de alta velocidad: MCP2551 Aunque existen un gran número en el mercado, hemos escogido un modelo compatible para explicar como serían las conexiones y una breve explicación de su funcionamiento.

Este transceptor puede direccionar una carga mínima de 45 Ohms, permitiendo conectarse a un máximo de 112 nodos. La entrada del transceptor, RXD, proporciona el diferencial de tensión entre CANH y CANL. El pin Rs permite elegir entre 3 modos de funcionamiento: - High Speed mode: Se consigue conectando el pin Rs a Vdd. - Slope Control:: Reduce enormemente las emisiones electromagnéticas disminuyendo los tiempos de subida y de caída de CANH y CANL. Este control se logra mediante una resistencia entre Rs y Ground (masa). La tasa de ralentización es proporcional a la salida actual en Rs. - Standby mode: Se consigue poniendo a nivel alto la patilla Rs. En este modo, el transmisor está apagado, y el receptor funciona ralentizado, es decir, el pin del receptor RXD seguirá operativo, pero de forma más lenta.

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La conexión física sería a través de los pines C1RX (recepción CAN del micro), C1TX (transmisión CAN del micro) del microcontrolador, con los pines RXD y TXD del transceptor. Recordar que la función del transceptor es la de adecuar la señal de entrada del bus a la del sistema. Esta entrada de señal del bus se efectúa a través de los patillas CANH y CANL del transceptor. Aquí vemos la conexión entre el micro y el transceptor, representado esta vez por un diagrama de bloques: Encapsulado del microcontrolador dsPIC30F4013

Diagrama de bloques del transceptor

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3.3. Modos de funcionamiento El módulo puede trabajar en uno de entre varios modos de funcionamiento, previamente escogido por el usuario entre:

- Modo de inicialización (Initialization mode) - Modo deshabilitado (Disable mode) - Modo de funcionamiento normal (Normal operation mode) - Modo de solo escucha (Listen only mode) - Modo en bucle (Loopback mode) - Modo de reconocimiento de errores (Error recognition mode)

Los modos se solicitan poniendo los bits del registro REQOP<2:0> (CiCTRL<10:8>), excepto el modo de reconocimiento de errores que se selecciona a través de los bits RXM<1:0> (CiRXnCON<6:5>, donde n=0 o n=1 representan un búfer de recepción en particular). La entrada en un modo se reconoce observando los bits del registro OPMODE<2:0> (CiCTRL<7:5>). El módulo no cambiará de modo, ni tampoco cambiará los bits OPMODE mientras el cambio de modo no sea correcto. Generalmente, para que sea correcto ha de hacerse durante el tiempo en que el bus está parado (Idle time), es decir, cuando se envían al menos 11 bits recesivos consecutivos. Modo de inicialización (Initialization mode) En este modo, el módulo no puede transmitir ni recibir datos. Al seleccionarlo, los contadores de error se ponen a 0 y las ‘banderas de interrupción’ (interrupt flags) permanecen inalterables. A la hora de programar, desde él tendremos acceso a ciertos registros de configuración a los cuales no se puede acceder desde ningún otro modo. Además, el módulo nos protegerá de violaciones accidentales del protocolo CAN que podamos causar durante la programación. Para poder acceder al modo de configuración (Configuration mode) no se puede estar en mitad de una transmisión; es por ello que ninguno de los registros que controlan la configuración del módulo puede ser modificado mientras el módulo esté conectado. El susodicho modo de configuración ejerce de cerrojo para proteger los siguientes registros:

- Registros de control del módulo (Module control registers) - Registros de tasa (velocidad de transmisión) en baudios (Baud rate

registers) y registros de configuración de interrupciones (Interrupt configuration registers)

- Registros de temporización del bus (Bus timing registers) - Registros identificadores de los filtros de aceptación (Identifier

acceptance filter registers) - Registros identificadores de las máscaras de aceptación (Identifier

acceptance mask registers).

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Modo deshabilitado (Disable mode) En este modo, el módulo tampoco transmite ni recibe datos. Si hay actividad en el bus, el módulo pondrá a 1 los bits del registro WAKIF, mientras que las interrupciones sin ejecutar quedaran pendientes y los contadores de error conservaran su valor. Si los bits REQOP<2:0> (CiCTRL<10:8>) = 001, el módulo entrará en el modo deshabilitado. Si en ese momento el módulo está activo, entonces esperará hasta que le lleguen 11 bits recesivos desde el bus, los cuales detectará e interpretará como a que el bus está sin utilizar (Idle bus); después aceptará el comando de módulo deshabilitado (module disable command). Cuando los bits OPMODE<2:0> (CiCTRL<7:5>) = 001, el módulo habrá entrado satisfactoriamente al modo. Los pins de entrada/salida (I/O) volverán a su función normal cuando el módulo esté en el modo de módulo inutilizado (Module Disable mode). El módulo puede ser programado para aplicar un filtro paso-bajo a la línea de entrada CiRX, mientras el módulo o la CPU estén en modo dormido (Sleep mode). El bit WAKFIL (CiCFG2<14>) es el que activa o desactiva este filtro. NOTA: Si el módulo va a trabajar en un modo de funcionamiento particular y es solicitada una transmisión inmediatamente después de que el módulo CAN se haya colocado en ese modo de funcionamiento, esperará 11 bits recesivos consecutivos en el bus antes de empezar la transmisión. Si el usuario decide cambiar al modo deshabilitado (disable mode) dentro del periodo de esos 11 bits recesivos, la transmisión será cancelada y se colocará el bit TXABT y será borrado el bit TXREQ. Modo de funcionamiento normal (Normal operation mode) Para seleccionar el modo de funcionamiento normal, debemos poner los bits REQOP<2:0> = 000. Al entrar en este modo, el módulo se activa y los pins de entrada/salida (I/O) asumen las funciones del bus CAN, es decir, el módulo transmitirá y recibirá mensajes del bus a través de los pins CxTX y CxRX. Modo de solo escucha (Listen only mode) Cuando activamos este modo, el módulo está pasivo. Los bufers de transmisión funcionan como puertos de entrada/salida (I/O), y los pins receptores por su parte, continúan como entradas. El receptor deja de enviar ‘banderas de error’ (error flags) y ‘señales de reconocimiento’ (acknowledge signals), y los contadores de error se desactivan. El modo de solo escucha puede ser utilizado para detectar la tasa (velocidad de transmisión) en baudios sobre el bus. Parece evidente que para poder utilizarlo, es necesario que haya al menos dos nodos remotos que se comuniquen el uno con el otro.

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Modo de escucha de todos los mensajes (Listen all messages mode) En él, el módulo es fijado para ignorar todos los errores y poder recibir así cualquier mensaje que se ha enviado a través del bus. Para activarlo, debemos poner los bits de REQOP<2:0> = ‘111’. En este modo, los datos que están en el buffer de ensamblado de mensajes (message assembly buffer) hasta que ocurre un error, son copiados en el búfer de recepción y pueden ser leídos a través de la interfaz de la CPU. Modo loopback (Loopback mode) Cuando el modo loopback se activa, la señal interna de transmisión y la señal interna de recepción se conectan en el límite del módulo, formando una especie de bucle cerrado. Los pins de transmisión y de recepción vuelven a sus funciones de puerto de entrada/salida I/O.

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3.4. Recepción de mensajes Bufers de recepción El módulo del bus CAN tiene 3 bufers de recepción. No obstante, uno de los bufers de recepción se dedica continuamente a escuchar el bus en espera de mensajes entrantes. Este búfer se llama ‘Búfer de ensamblado de mensajes’ (Message Assembly Buffer o MAB). Por tanto hay 2 bufers de recepción visibles, RXB0 y RXB1, que pueden recibir simultáneamente un mensaje completo desde el motor de protocolo. Todos los mensajes son montados por el MAB y son transferidos a los bufers RXBn solo si se encuentran los filtros de criterios de aceptación. Cuando se recibe un mensaje, la bandera (flag) RXnIF (CiINTF <0> o CiINTF <1>) se pone a 1. Este bit solo puede ser activado por el modulo cuando se recibe un mensaje. La CPU pone el bit a cero cuando ha completado el procesado del mensaje en el búfer. Si el bit RXiIE (CiINTE <0> o CiINTE <1>) está a 1, se generará una interrupción cuando se reciba un mensaje. Los filtros RXF0 y RXF1 con la máscara RXM0 están asociados con RXB0. Los filtros RXF2, RXF3, RXF4 y RXF5 y la máscara RXM1 están asociados con RXB1. Filtros de aceptación de mensajes Los filtros y mascaras de aceptación de mensajes se usan para determinar si un mensaje del búfer de ensamblado de mensajes debe ser cargado en alguno de los bufers de recepción. Una vez un mensaje válido ha sido recibido por el MAB, los campos de identificación del mensaje son comparados con los valores de los filtros. Si hay una coincidencia, ese mensaje será cargado en el búfer de recepción apropiado. El filtro de aceptación busca en los mensajes entrantes el bit RXIDE (CiRXnSID<0>) para determinar como comparar los identificadores. Si el bit RXIDE esta desactivado, el mensaje es una trama estándar y solo se comparan los filtros con el bit EXIDE (CiRXFnSID<0>) a cero. Si el bit RXIDE está puesto a 1, el mensaje es una trama extendida, y solo son comparados los filtros con el EXIDE a 1. Configurando los bits RXM<1:0> a ‘01’ ó a ‘10’ se puede borrar el bit EXIDE. Máscaras de filtro de aceptación de mensajes Los bits de máscara determinan que bits se han de aplicar en el filtro. Si un bit de máscara está a cero, entonces este bit será aceptado automáticamente independientemente del bit de filtro. Hay 2 máscaras de filtro de aceptación programables, asociadas con los bufers de recepción, una por cada búfer.

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Sobrecarga de recepción: Esta condición de sobrecarga se da cuando el MAB ha ensamblado un mensaje recibido válido, cuando el mensaje es aceptado a través del filtro de aceptación, y cuando el búfer de recepción asociado con el filtro no ha sido designado como vacío por el mensaje previo. El flag de error de sobrecarga, RXnOVR (CiINTF<15> o CiINTF<14>), y el bit ERRIF (CiINTF<5>) son puestos a 1 y el mensaje del MAB es descartado. Si el bit DBEN está desactivado, RXB1 y RXB0 operan independientemente. Cuando esto ocurre, un mensaje dirigido a RXB0 no es desviado a RXB1 si el RXB0 contiene un mensaje no leído y el RX0OVR se pone a 1. Si el bit DBEN esta activado, la sobrecarga del RXB0 se trata de forma diferente. Si se recibe un mensaje válido para RXB0 y el bit RXFUL = 0, el mensaje para RXB0 se carga en RXB1. No se genera un mensaje de error de sobrecarga para RXB0. Si se recibe un mensaje valido para RXB0 y el bit RXFUL = 1, tanto RXB0 como RXB1 están llenos, por lo tanto, el mensaje se perderá y se generará un mensaje de error de sobrecarga para RXB1. Errores de recepción El Modulo CAN puede detectar los siguientes errores de recepción:

- Error de Chequeo de Redundancia Cíclica (CRC) - Error de Relleno de Bits (Bit Stuffing Error) - Error de Mensaje Inválido Recibido

Estos errores de recepción no generan una interrupción. Sin embargo, si que se incrementa el contador de errores de recepción. El bit RXWAR (CiINTF<9>) indica que el contador de errores de recepción ha alcanzado el límite de advertencia de la CPU (este límite es 96) y se genera una interrupción. Interrupciones de recepción Las Interrupciones de recepción se pueden dividir en 3 grandes grupos, cada uno de ellos incluye varias condiciones que generan interrupciones:

- Interrupción de recepción: Un mensaje se ha recibido correctamente y se ha cargado en uno de los bufers de recepción. Esta interrupción se activa inmediatamente después de recibir el campo Fin de Trama (EOF). El flag RXnIF indica que buffer de recepción ha causado la interrupción.

- Interrupción de despertador (Wake-up Interrupt): El módulo CAN se ha despertado del modo Deshabilitado (Disable) o el dispositivo se ha despertado del modo Durmiendo (Sleep)

- Interrupción de error de recepción: Una interrupción de error de recepción se señala en el bit ERRIF. La fuente del error puede ser determinada comprobando los bits del registro Estatus de Interrupción CAN, CiINTF.

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- Mensaje Inválido Recibido: Si ocurre algún tipo de error durante la recepción del ultimo mensaje, se indicará un error mediante el bit IVRIF.

- Sobrecarga de Receptor: El bit RXnOVR indica que ha ocurrido un error de sobrecarga.

- Advertencia del Receptor: El bit RXWAR indica que el contador de errores de recepción (RERRCNT<7:0>) ha alcanzado el límite de advertencia de 96.

- Error de Recepción Pasivo: El bit RXEP indica que el contador de errores de recepción ha excedido el límite de error pasivo de 127 y el módulo ha entrado en el estado error pasivo.

3.5. Transmisión de mensajes Bufers de transmisión: El módulo CAN tiene 3 bufers de transmisión. Cada uno de los 3 bufers de transmisión ocupa 14 bytes de datos. Ocho de los bytes son los 8 bytes que puede ocupar como máximo el mensaje transmitido. Cinco bytes son los identificadores estándar y extendidos y otra información de control del mensaje. Prioridad de transmisión del mensaje: La prioridad de transmisión es una priorización dentro de cada nodo de los mensajes pendientes de transmitir. Hay 4 niveles de prioridad de transmisión. Si TXPRI<1:0> (CiTXnCON<1:0>, donde n = 0, 1 o 2 representa el búfer de transmisión en particular) para un búfer de mensaje en particular se establece a ‘11’, ese búfer tiene la máxima prioridad. Si TXPRI<1:0> para un búfer de mensaje en particular se establece a ‘10’ o a ‘01’, ese búfer tiene una prioridad intermedia. Si TXPRI<1:0> para un búfer de mensaje en particular se establece a ‘00’, ese búfer tiene la mínima prioridad. Secuencia de transmisión: Para iniciar la transmisión del mensaje, el bit TXREQ (CiTXnCON<3>) debe ponerse a 1. El módulo del bus CAN resuelve cualquier conflicto de tiempo entre el establecimiento del bit TXREQ y el Inicio de Trama (SOF), asegurando que si la prioridad ha sido cambiada, se ha resuelto correctamente antes de llegar al SOF. Cuando se pone a 1 TXREQ, los bits del flag TXABT (CiTXnCON<6>), TXLARB (CiTXnCON<5>) y TXERR (CiTXnCON<4>) son puestos a 0 automáticamente. Poner a 1 el bit TXREQ simplemente marca un búfer de mensaje como puesto en cola para transmisión. Cuando el módulo detecta el bus disponible, empieza a transmitir el mensaje que tiene mayor prioridad.

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Si la transmisión se completa satisfactoriamente en el primer intento, el bit TXREQ se pone a 0 automáticamente y se genera una interrupción si TXIE había sido activado. Si la transmisión del mensaje falla, se activa uno de los avisos de condición de error y el bit TXREQ permanece a 1, indicando que el mensaje está aún pendiente de transmisión. Si el mensaje encuentra una condición de error durante el intento de transmisión, el bit TXERR se pone a 1 y puede causar una interrupción. Si el mensaje pierde arbitraje durante el intento de transmisión, se pone a 1 el bit TXLARB. No se genera interrupción para indicar la perdida de arbitraje. Abortando la transmisión del mensaje: El sistema también puede abortar el envío de un mensaje poniendo a 0 el bit TXREQ asociado con cada búfer de mensaje. Poniendo a 1 el bit ABAT (CiCTRL<12>) se solicita abortar todos los mensajes pendientes. Si el mensaje aún no ha iniciado la transmisión, o si el mensaje la ha iniciado pero es interrumpida por pérdida de arbitraje o por un error, se procesa el aborto. El aborto se indica poniendo a 1 el bit TXABT y la bandera (flag) TXnIF no se activa automáticamente. Errores de transmisión El modulo CAN detecta los siguientes errores de transmisión:

- Error de Ack - Error de forma - Error de bit

Estos errores de transmisión no generan necesariamente una interrupción, pero son indicados por el contador de errores de transmisión, incrementándolo en uno. Una vez que el contador de errores supera el valor de 96, los bits ERRIF (CiINTF<5>) y TXWAR (CiINTF<10>) son puestos a 1. Además, se genera una interrupción y se pone a 1 el bit TXWAR del registro de banderas de error. Interrupciones de transmisión Las Interrupciones de transmisión se pueden dividir en 2 grandes grupos, cada uno de estos incluye varias condiciones que generan interrupciones:

- Interrupciones de transmisión: Al menos uno de los tres bufers de transmisión está vacío y puede ser cargado para programar una transmisión de mensaje. Los flags TXnIF indican que búfer de transmisión está disponible y ha sido el causante de la interrupción.

- Interrupciones de errores de transmisión: Una interrupción error de transmisión se indica con el flag ERRIF. La fuente del error se puede determinar comprobando los flags de error en el registro de Estatus

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de Interrupción del CAN, CiINTF. Los flags de este registro están relacionados con los errores de transmisión y de recepción.

- Interrupción de Advertencia del Transmisor: El bit TXWAR indica que el contador de errores de transmisión ha alcanzado el límite de advertencia de la CPU (96).

- Error Pasivo del Transmisor: El bit TXEP (CiINTF<12>) indica que el contador de errores de transmisión ha superado el límite de error pasivo de 127 y el modulo ha entrado en el estado de error pasivo.

- Bus Off: El bit TXBO (CiINTF<13>) indica que el contador de errores de transmisión ha superado 255 y el módulo ha entrado en el estado de bus off.

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3.6. Temporización y sincronización de bits

3.6.1. Temporización de bits Las señales eléctricas del bus sufren las alteraciones propias de la distorsión que se produce, tanto por las características físicas de la línea, los retardos de propagación, y los retardos producidos en los propios controladores, como por las posibles fuentes externas de interferencia electromagnética. Por otra parte, cada controlador CAN depende, normalmente, de un oscilador distinto, lo que provoca diferencias de frecuencia que pueden dar lugar a desfases en el muestreo de tramas de los distintos nodos. Por ello, los controladores siguen un proceso de muestreo y resincronización orientado a evitar los desajustes debidos a estas circunstancias adversas. Estos desajustes se manifiestan especialmente en el arbitraje de mensajes, cuando varios nodos transmiten de forma simultánea, ya que es prácticamente imposible que esten completamente sincronizados; y además la frecuencia del oscilador de ambos puede ser ligeramente distinta. Los receptores que se han sincronizado con el primer flanco de bajada detectado, deberán ir resincronizándose sucesivamente a los flancos producidos por el nodo que acabe transmitiendo. CAN utiliza señalización asíncrona y un tipo de codificación NRZ, en la que normalmente 0V representa un ‘0’ lógico, y 5V representa un ‘1’ lógico. Es necesaria, por tanto, una operación de muestreo por parte de los receptores, que se han de resincronizar periódicamente. Además, la tasa de transmisión (desde menos de 1 kbps hasta 1 Mbps) también es un factor determinante. Todos estos parámetros pueden programarse individualmente y ser ejecutados por el reloj lógico de CAN (Bit Timing Logic). Para que el controlador, que es un sistema digital síncrono con una frecuencia de reloj generada por un oscilador (generalmente un oscilador de cuarzo), pueda muestrear la señal asíncrona recibida con seguridad y precisión ha de utilizar una frecuencia de muestreo superior a la de la señal transmitida. Por otra parte, el controlador ha de utilizar una frecuencia de reloj que sea múltiplo de la ‘frecuencia nominal de bit’ (número de bis transmitidos en ausencia de resincronizaciones por un transmisor ideal). Esta frecuencia se obtiene como cociente de la frecuencia del oscilador. La velocidad de comunicación a la que queda configurado el controlador, para un oscilador de cierta frecuencia, queda definida por el valor del ‘divisor de frecuencia’ (BRP), también configurable, y por el número de ‘TQ’ por bit. TQ (quantum de tiempo) es una unidad de tiempo fija, derivada del periodo del oscilador.

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Debemos, por tanto, cambiar de escala para bajar la frecuencia del reloj, y así poder adecuar el sistema a nuestras necesidades. Este valor para nuestro dsPIC30F4013, se define en su correspondiente manual como ‘ajuste de preescalado’ (prescaler setting) y se obtiene a partir de la siguiente ecuación:

FCANBRPTQ )10:5·(2 +><

=

donde FCAN es FCY (si el bit CANKS está puesto a 1) o 4·FCY (si CANKS está puesto a 0). Además, FCAN no debe sobrepasar nunca los 30 MHz, es decir que si CANKS = 0, FCY no debe exceder de 7.5 MHz, ya que como hemos dicho FCAN=4·FCY en este caso. Además, para asegurar la funcionalidad de la red, se incluye en una posición concreta del ‘tiempo de bit’ (del cual hablaremos más adelante), un ‘punto de muestreo’ (sample point en inglés). Este es el punto exacto en el que el nivel de bus es leído e interpretado como el valor de ese respectivo bit. En algunos microcontroladores, entre los que se incluye dsPIC30F4013, si la temporización de bits se retrasa y contiene muchos TQ, es posible realizar también, un muestreo múltiple sobre el bus. En este caso, las muestras para realizar el cálculo pueden ser tomadas en el punto de muestreo o en dos posiciones anteriores a este con una distancia de TQ/2. Además, el módulo CAN permite al usuario elegir entre muestrear tres veces en el mismo punto o una vez en cada uno de los tres puntos, según pongamos a ‘0’ o a ‘1’ el bit SAM (CiCFG2<6>). Es decir, en este tipo de muestreo el nivel determinado por el bus corresponde al resultado por mayoría de tres valores. Para asegurar la validez del cálculo, este muestreo debe ocupar del 60 al 70 por ciento del tiempo de bit, dependiendo de los parámetros del sistema.

3.6.2. Resincronización de bits (Resynchronization) La resincronización consiste en el acortamiento o alargamiento del tiempo de bit (o número de TQ por bit) para que el punto de muestreo se desplace con relación al último flanco recesivo-dominante detectado. Esta decisión la toma el controlador tras detectar el flanco y evaluar el error. En CAN se siguen dos métodos de sincronización del muestreo con la secuencia de bits de la trama:

- Sincronización de trama ("Hard Synchronization"): Es la reinicialización de la lógica de muestreo de bit que ocurre ante el flanco de bajada (paso de recesivo a dominante) producido por un bit de inicio de trama.

- Resincronización o sincronización intra-trama ("Soft Synchronization" o

“Resyncronization): Es un proceso de sincronización que ocurre en cada flanco de bajada que se produce durante la transmisión de la trama.

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Puede producir el alargamiento o el acortamiento de los segmentos de fase de los que hablamos en la siguiente sección.

3.6.3. Parámetros del tiempo de bit nominal El tiempo de bit nominal se ideó como una división del tiempo en segmentos separados y no superpuestos. El microcontrolador dsPIC30F4013 define para el tiempo de bit nominal un mínimo de 8 TQ y un máximo de 25 TQ, mientras que define el mínimo tiempo de bit nominal como 1 µsegundo, correspondiente a una tasa máxima (velocidad de transmisión máxima) en bits de 1 MHz. Su esquema gráfico es el siguiente:

Se puede observar como el punto de muestreo del bit (sample point) se realiza inmediatamente después del segmento Phase_Seg1 y antes de Phase_Seg2. Las funciones y los tiempos de cada uno de los segmentos son los siguientes:

- Segmento de sincronización (Sync_Seg): En este intervalo se espera que se produzca cualquier cambio de recesivo a dominante en el bus. Su duración es de 1 TQ.

- Segmento de propagación (Prop_Seg): Está orientado a la

compensación del retardo de tiempo de la red. Este retardo es la suma del provocado por la línea y el debido a la electrónica de la interfaz de los controladores. El segmento puede configurarse como de 1 a 8 TQ de duración poniendo a 1 los bits PRSEG<2:0> (CiCFG2<2:0>).

- Segmento de fase 1 (Phase_Seg1): Este segmento está orientado a la

detección y reajuste de desfases entre nodos. Puede configurarse como de 1 a 8 TQ de duración poniendo a 1 los bits SEG1PH<2:0> (CiCFG2<5:3>), aunque puede alargarse en operaciones de resincronización.

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- Segmento de fase 2 (Phase_Seg2): Es el encargado de retrasar la siguiente transición de datos a transmitir. Su valor máximo puede ser igual al segmento de fase 1 más grande o al tiempo de procesado de la información (2 TQ). El segmento es programable desde 1TQ hasta 8 TQ de duración poniendo a 1 los bits SEG2PH<2:0> (CiCFG2<10:8>). Puede acortarse (nunca menos del tiempo de procesado de la información) en las operaciones de resincronización.

Un requisito imprescindible que deben cumplir los segmentos de fase para el ajuste de sus respectivas longitudes es el siguiente:

Prop Seg + Phase 1 Seg >= Phase 2 Seg Y ya por último, en cuanto al cambio de longitudes por la resincronización, se define un parámetro adicional: el ‘salto de resincronización’ (Sjw o Resynchronization jump width) que establece el valor del salto máximo que se pueda llegar a efectuar como producto de la resincronización. En dsPIC30F4013 se especifica a través de los bits del registro SJW<1:0> (CiCFG1<7:6>), con valores de entre 1 y 4 TQ, pero no mayores que Phase_Seg2, ya que durante el proceso, el valor de este parámetro o bien será añadido al segmento de fase 1 o bien recortado del segmento de fase 2. Es decir, ha de cumplirse que:

Phase2 Seg > Synchronization Jump Width

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3.7. Programación

3.7.1. MPLAB MPLAB es un software que junto con un emulador y un programador de los múltiples que existen en el mercado, forman un conjunto de herramientas de desarrollo muy completo para el trabajo y/o el diseño con los microcontroladores PIC y dsPIC desarrollados y fabricados por la empresa “Arizona Microchip Technology” (AMT). MPLAB incorpora todas las utilidades necesarias para la realización de cualquier proyecto y, si no se dispone de un emulador, el programa permite editar el archivo fuente en lenguaje ensamblador de nuestro proyecto, además de ensamblarlo y simularlo en pantalla, pudiendo ejecutarlo posteriormente en modo paso a paso y ver como evolucionarían de forma real tanto sus registros internos, la memoria RAM y/o EEPROM de usuario como la memoria de programa, según se fueran ejecutando las instrucciones. Además el entorno que se utiliza es el mismo que si se estuviera utilizando un emulador. Nosotros, durante el desarrollo de la asignatura, utilizaremos la versión ‘MpLab 30 v2 student edition’ (edición gratuita que podemos adquirir en la página oficial de Microchip) la cual presenta algunas limitaciones respecto al software original pero que para nuestro trabajo es más que suficiente ya que permite simular directamente sobre la placa de pruebas. Como ya hemos comentado, la utilización de MpLab requiere un emulador de lenguajes de alto nivel, para evitar la utilización del lenguaje de ensamblador que incluye el mismo MpLab. Nosotros utilizaremos el compilador c30. Para conectar la placa con el ordenador y poder simular nuestros programas, utilizaremos el hardware y esquema de conexiones de la fotografía.

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3.7.2. Funciones Esta sección contiene una lista de las funciones para CAN y un ejemplo de uso de las funciones. El uso de las funciones, nos ahorra tener que conocer en profundidad las estructuras del módulo CAN, ya que a través de ellas podemos realizar acciones sin tener que cambiar manualmente los valores de los bits de ciertos registros. Además, pueden ser puestas en práctica como macros. Las siguientes funciones definen a toda la familia dsPIC30f, en nuestro caso el dsPIC30F4013 solamente tiene un CAN.

• Funciones individuales

CAN1AbortAll CAN2AbortAll Descripción: Esta función aborta inicialmente todas las

transmisiones pendientes. Include: can.h Prototipo: void CAN1AbortAll(void);

void CAN2AbortAll(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Archivo de origen: CAN1AbortAll.c

CAN2AbortAll.c Ejemplo de código: CAN1AbortAll(); CAN1GetRXErrorCount CAN2GetRXErrorCount Descripción: Esta función devuelve la cuenta del valor del

error al recibir. Include: can.h Prototipo: Unsigned char CAN1GetRXErrorCount(void);

Unsigned char CAN2GetRXErrorCount(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: El contenido de CIRERRCNT, que son 8 bits Comentarios: Esta función devuelve el contenido de

CIRERRCNT (el bit más bajo del registro CiEC) que indica la cuenta de errores recibidos.

Archivo de origen: CAN1GetRXErrorCount.c CAN2GetRXErrorCount.c

Ejemplo de código: unsigned char rx_error_count; rx_error_count = CAN1GetRXErrorCount();

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CAN1GetTXErrorCount CAN2GetTXErrorCount Descripción: Esta función devuelve la cuenta del valor del

error al enviar. Include: can.h Prototipo: Unsigned char CAN1GetTXErrorCount(void);

Unsigned char CAN2GetTXErrorCount(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: El contenido de CIRERRCNT, que son 8 bits Comentarios: Esta función devuelve el contenido de

CIRERRCNT (el bit superior del registro CiEC) que indica la cuenta de errores al transmitir.

Archivo de origen: CAN1GetTXErrorCount.c CAN2GetTXErrorCount.c

Ejemplo de código: unsigned char tx_error_count; tx_error_count = CAN1GetTXErrorCount();

CAN1sBusOff CAN2sBusOff Descripción: Esta función determina cuando el nodo CAN

está en modo Bus Off. Include: can.h Prototipo: Char CAN1IsBusOff(void);

Char CAN2IsBusOff(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: Si el valor de TXBO es 1, ese 1 es devuelto,

indicando que el bus está siendo cambiado a off debido a un error de transmisión. Si el valor de TXBO es 0, ese 0 es devuelto, indicando que el bus no será cambiado a off.

Comentarios: Esta función devuelve el estado del bit TXBO del registro CilNTF.

Archivo de origen: CAN1IsBusOff.c CAN2IsBusOff.c

Ejemplo de código: While (CAN1IsBusOff());

CAN1sRXReady CAN2sRXReady Descripción: Esta función devuelve el estado del búfer de

recepción. Include: can.h Prototipo: Char CAN1IsRXReady(char);

Char CAN2IsRXReady(char); Argumentos: Buffno: el valor de buffno indica cual es el

estado requerido para el bufer de recepción. Valores de retorno: Si RXFUL es 1, esto indica que el buffer de

recepción contiene un mensaje recibido. Si RXFUL es 0, esto indica que el bufer de recepción esta abierto para recibir un mensaje

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nuevo. Comentarios: Esta función devuelve el estado del bit RXFUL

del registro de control de recepción (control register)

Archivo de origen: CAN1IsRXReady.c CAN2IsRXReady.c

Ejemplo de código: char rx_1_status; rx_1_status = CAN1IsRXReady(1);

CAN1sRXPassive CAN2sRXPassive Descripción: Esta función determina si la recepción se

encuentra en estado Error Pasivo. Include: can.h Prototipo: char CAN1IsRXPassive(void);

char CAN2IsRXPassive(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: Si el valor de RXEP es 1, el uno es devuelto,

indicando que el nodo pasivo previsto será un error en recepción. Si el valor de RXEP es 0, el cero es devuelto, indicando que no hay error en el bus.

Comentarios: Esta función devuelve el estado del bit RXEP del registro CiiNTF.

Archivo de origen: CAN1IsRXPassive.c CAN2IsRXPassive.c

Ejemplo de código: char rx_bus_status; rx_bus_status = CAN1sRXPassive();

CAN1sTXPassive CAN2sTXPassive Descripción: Esta función determina si la transmisión se

encuentra en estado Error Pasivo. Include: can.h Prototipo: char CAN1IsTXPassive(void);

char CAN2IsTXPassive(void); Argumentos: Ninguno Valores de retorno: Si el valor de TXEP es 1, el uno es devuelto,

indicando error en el bus de transmisión y que el bus será pasivo. Si el valor de TXEP es 0, el cero es devuelto, indicando que no hay error en el bus de transmisión.

Comentarios: Esta función devuelve el estado del bit TXEP en el registro CiiNTF.

Archivo de origen: CAN1IsTXPassive.c CAN2IsTXPassive.c

Ejemplo de código: char tx_bus_status; tx_bus_status = CAN1IsTXPassive();

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CAN1lsTXReady CAN2lsTXReady Descripción: Esta función devuelve que el estado del

transmisor indica si el nodo CAN esta preparado para la próxima transmisión.

Include: can.h Prototipo: Char CAN1IsTXReady(char);

Char CAN2IsTXReady(char); Argumentos: Buffno: el valor de buffno indica cual es el

estado requerido para el búfer de transmisión. Valores de retorno: Si TXREQ es 1, devuelve un 0 indicando que el

búfer de transmisión no esta vacío. Si TXREQ es 0, devuelve un 1 indicando que el búfer de transmisión esta vacío, y que el transmisor esta preparado para la próxima transmisión.

Comentarios: Esta función devuelve el estado del bit TXREQ del registro de control de transmisión (control transmit)

Archivo de origen: CAN1IsTXReady.c CAN2IsTXReady.c

Ejemplo de código: char tx_2_status; tx_2_status = CAN1IsTXReady(2);

CAN1RecieveMessage CAN2RecieveMessage Descripción: Esta función lee el dato del buffer de recepción. Include: can.h Prototipo: void CAN1RecieveMessage(unsigned char *

data, unsigned char datalen, char MsgFlag); void CAN2RecieveMessage(unsigned char * data, unsigned char datalen, char MsgFlag);

Argumentos: Data: El puntero con la localización donde los datos recibidos deben ser almacenados. Datalen: El número de bytes de datos esperados. MsFlag: El número de buffer donde el dato es recibido. Si es 1, el dato de CiRX1B1 a CiRX1B4 es leído. Si es 0, el dato de CiRX0B1 a CiRX0B4 es leído.

Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Esta función lee los datos recibidos dentro de la

dirección del puntero por el parámetro de entrada data.

Archivo de origen: CAN1RecieveMessage.c CAN2RecieveMessage.c

Ejemplo de código: Unsigned char*rx_data; CAN1RecieveMessage(rx_data, 5, 0);

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CAN1SendMessage CAN2SendMessage Descripción: Esta función escribe datos para ser transmitidos

a registros de transmisión, pone la longitud de los datos e inicia la transmisión.

Include: can.h Prototipo: void CAN1SendMessage(unsigned int sid,

unsigned long eid, unsigned char *data, unsigned char datalen, char MsgFlag); void CAN2SendMessage(unsigned int sid, unsigned long eid, unsigned char *data, unsigned char datalen, char MsgFlag);

Argumentos: sid: El valor de 16 bits para ser escrito en CiTXnSID. CAN_TX_SID(x) x es el valor de SID requerido. Sustituto de respuesta remota CAN_SUB_REM_TX_REQ CAN_SUB_NOR_TX_REQ Mensaje tipo ID CAN_TX_EID_EN CAN_TX_EID_DIS eid: El valor de 32 bits para ser escrito en los registros CiTXnEID y CiTXnDLC. CAN_TX_EID(x) x es el valor de EID requerido. Sustituto de respuesta remota CAN_REM_TX_REQ CAN_NOR_TX_REQ data: El puntero con la localización donde los datos transmitidos serán almacenados. datalen: Número de bytes de datos a transmitir. MsgFlag: El número del búfer (0, 1 o 2) desde donde los datos serán transmitidos. Si es 1, los datos se escriben en CiTX1B1 a CiTX1B4. Si es 2, los datos se escriben en CiTX2B1 a CiTX2B4. Si es 0 (o otro valor), los datos se escriben en CiTX0B1 a CiTX0B4.

Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Esta función escribe el valor identificador en los

registros SID y EID, los datos que serán transmitidos en el registro TX, pone la longitud de los datos e inicializa la transmisión por el bit TXREQ.

Archivo de origen: CAN1SendMessage.c CAN2SendMessage.c

Ejemplo de código: CAN1SendMessage((CAN_TX_SID(1920)) & (CAN_TX_EID_EN) &

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(CAN_SUB_NOR_TX_REQ), (CAN_TX_EID(12344)) & (CAN_NOR_TX_REQ), Txdata, datalen, tx_rx_no);

CAN1SetFilter CAN2SetFilter Descripción: Esta función pone a 1 los valores (SID y EID)

con filtro de aceptación para el filtro especificado.

Include: can.h Prototipo: void CAN1SetFilter(char filter_no, unsigned int

sid, unsigned long eid); void CAN2SetFilter(char filter_no, unsigned int sid, unsigned long eid);

Argumentos: filter_no: El filtro (0, 1, 2, 3, 4 o 5) para el cual los nuevos valores deben ser configurados. sid: el valor de 16 bits para escribir en los registros CiRXFnSID. CAN_FILTER_SID(x) x es valor de SID requerido. Tipo de mensaje a recibir CAN_RX_EID_EN CAN_RX_EID_DIS Eid: El valor de 32bits para ser escritos en los registros CiRXFnEIDH yCiRXFnEIDL. CAN_FILTER_EID(x) x es el valor de EID requerido.

Valores de retorno: ninguno Comentarios: Esta función escribe el valor de 16 bits de sid en

el registro CiRXFnSID y el valor de 32 bits en CiRXFnEIDH y CiRXFnEIDL, registros correspondientes al filtro especificado por filter_no. El filtro 0 es tomado como falta.

Archivo de origen: CAN1SetFilter.c CAN2SetFilter.c

Ejemplo de código: CAN1SetFilter(1, CAN_FILTER_SID(7) & CAN_RX_EID_EN, CAN_FILTER_EID(3));

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CAN1SetMask CAN2SetMask Descripción: Esta función pone a 1 el valor de la máscara de

aceptación (SID y EID) para la máscara especificada.

Include: can.h Prototipo: void CAN1SetMask(char mask_no, unsigned int

sid, unsigned long eid); void CAN2SetMask(char mask_no, unsigned int sid, unsigned long eid);

Argumentos: mask_no: La máscara (‘0’ or ‘1’) para el cual los valores de máscara tienen que ser configurados sid: El valor de 16 bits que se escribirán en el registro CiRXMnSID. CAN_MASK_SID(x) x es el valor de SID requerido. Match/ignore message type specified in filter CAN_MATCH_FILTER_TYPE CAN_IGNORE_FILTER_TYPE Eid: El valor de 32 bits que serán escritos en los registros CiRXMnEIDH y CiRXMnEIDL. CAN_MASK_EID(x) x es el valor de EID requerido.

Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Esta función escribe el valor de 16 bits de sid en

el registro CiRXFnSID y otro valor de 32 bits de eid en CiRXFnEIDH y CiRXFnEIDL, registros correspondientes a la máscara especificada por mask_no. El filtro 0 es tomado como falta.

Archivo de origen: CAN1SetMask.c CAN2SetMask.c

Ejemplo de código: CAN1SetMask(1, CAN_MASK_SID(7) & CAN_MATCH_FILTER_TYPE, CAN_MASK_EID(3));

CAN1SetOperationMode CAN2SetOperationMode Descripción: Esta función configura el módulo CAN Include: can.h Prototipo: void CAN1SetOperationMode(unsigned int

config); void CAN2SetOperationMode(unsigned int config);

Argumentos: Config valor de 16 bits que serán cargados en el registro CiCTRL , la combinación de la siguientes definiciones.

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CAN_IDLE_CON CAN On in Idle mode CAN_IDLE_STOP CAN Stop in Idle mode CAN_MASTERCLOCK_1 FCAN is FCY CAN_MASTERCLOCK_0 FCAN is 4 FCY

Modos de operación de CAN CAN_REQ_OPERMODE_NOR CAN_REQ_OPERMODE_DIS CAN_REQ_OPERMODE_LOOPBK CAN_REQ_OPERMODE_LISTENONLY CAN_REQ_OPERMODE_CONFIG CAN_REQ_OPERMODE_LISTENALL

CAN Capture Enable/Disable CAN_CAPTURE_EN CAN_CAPTURE_DIS

Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Esta función configura los siguientes bits de

CiCTRL:-CSIDL, REQOP<2:0> y CANCKS

Archivo de origen: CAN1SetOperationMode.c CAN2SetOperationMode.c

Ejemplo de código: CAN1SetOperationMode(CAN_IDLE_STOP & CAN_MASTERCLOCK_0 & CAN_REQ_OPERMODE_DIS & CAN_CAPTURE_DIS);

CAN1SetOperationModeNoWait CAN2SetOperationModeNoWait Descripción: Esta función aborta las transmisiones pendientes y

configura el módulo CAN Include: can.h Prototipo: void CAN1SetOperationModeNoWait(

unsigned int config); void CAN2SetOperationModeNoWait( unsigned int config);

Argumentos: Config: valor de 16 bits que serán cargados en el registro CiCTRL , la combinación de la siguientes definiciones. CAN_IDLE_CON_NO_WAIT CAN On in Idle mode CAN_IDLE_STOP_NO_WAIT CAN Stop in Idle mode CAN_MASTERCLOCK_1_NO_WAIT FCAN is FCY CAN_MASTERCLOCK_0_NO_WAIT FCAN is 4 FCY

Modos de operación de CAN CAN_REQ_OPERMODE_NOR_NO_WAIT CAN_REQ_OPERMODE_DIS_NO_WAIT

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CAN_REQ_OPERMODE_LOOPBK_NO_WAIT CAN_REQ_OPERMODE_LISTENONLY_NO_WAITCAN_REQ_OPERMODE_CONFIG_NO_WAIT CAN_REQ_OPERMODE_LISTENALL_NO_WAIT

CAN Capture Enable/Disable CAN_CAPTURE_EN_NO_WAIT CAN_CAPTURE_DIS_NO_WAIT

Valores de retorno: Ninguno Comentarios: Esta función pone a 1 el bit de aborto así aborta la

iniciación de todos las transmisiones pendientes y configura los siguientes bits CiCTRL:-CSIDL, REQOP<2:0> y CANCKS

Archivo de origen: CAN1SetOperationModeNoWait.c CAN2SetOperationModeNoWait.c

Ejemplo de código: CAN1SetOperationModeNoWait(CAN_IDLE_CON & CAN_MASTERCLOCK_1 & CAN_REQ_OPERMODE_LISTEN & CAN_CAPTURE_DIS_NO_WAIT);

CAN1SetRXMode CAN2SetRXMode Descripción: Esta función configura el receptor CAN. Include: can.h Prototipo: void CAN1SetRXMode(char buffno, unsigned int

config); void CAN2SetRXMode(char buffno, unsigned intconfig);

Argumentos: buffno: indica el registro de control que será configurado. config: El valor que será escrito en el registro CiRXnCON , la combinación de las siguientes definiciones.

Clear RXFUL bit CAN_RXFUL_CLEAR

Double buffer enable/disable CAN_BUF0_DBLBUFFER_EN CAN_BUF0_DBLBUFFER_DIS

Valores de retorno: Ninguno. Comentarios: Esta función configura los siguientes bits del

registro CiRXnCON: RXRTR, RXFUL (only 0), RXM<1:0> and DBEN

Archivo de origen: CAN1SetRXMode.c CAN2SetRXMode.c

Ejemplo de código: CAN1SetRXMode(0,CAN_RXFUL_CLEAR & CAN_BUF0_DBLBUFFER_EN);

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CAN1SetTXMode (función) CAN2SetTXMode Descripción: Esta función configura el transmisor del módulo

CAN. Include: can.h Prototipo: void CAN1SetTXMode(char buffno, unsigned int

config); void CAN2SetTXMode(char buffno, unsigned int config);

Argumentos: buffno: buffno indica el registro de control que será configurado. config: El valor que será escrito en el registro CiTXnCON, la combinación de las siguientes definiciones.

Message send request CAN_TX_REQ CAN_TX_STOP_REQ

Message transmission priority CAN_TX_PRIORITY_HIGH CAN_TX_PRIORITY_HIGH_INTER CAN_TX_PRIORITY_LOW_INTER CAN_TX_PRIORITY_LOW

Valores de retorno: Ninguno. Comentarios: Esta función configura los bits siguientes del

registro CiTXnCON: TXRTR, TXREQ, DLC, TXPRI<1:0>

Archivo de origen: CAN1SetTXMode.c CAN2SetTXMode.c

Ejemplo de código: CAN1SetTXMode(1, CAN_TX_STOP_REQ & CAN_TX_PRIORITY_HIGH);

CAN1Initialize CAN2Initialize Descripción: Esta función configura el módulo CAN. Include: can.h Prototipo: void CAN1Initialize(unsigned int config1,

unsigned int config2); void CAN2Initialize(unsigned int config1, unsigned int config2);

Argumentos: config1: El valor que será escrito en el registro CiCFG1, la combinación de las siguientes definiciones.

Sync jump width CAN_SYNC_JUMP_WIDTH1 CAN_SYNC_JUMP_WIDTH2 CAN_SYNC_JUMP_WIDTH3

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CAN_SYNC_JUMP_WIDTH4

Baud Rate prescaler CAN_BAUD_PRE_SCALE(x) (((x-1) & 0x3f) | 0xC0) config2: El valor que será escrito en el registro CiCFG2, la combinación de las siguientes definiciones.

CAN bus line filter selection for wake-up CAN_WAKEUP_BY_FILTER_EN CAN_WAKEUP_BY_FILTER_DIS

CAN propagation segment length CAN_PROPAGATIONTIME_SEG_TQ(x) (((x-1) & 0x7) | 0xC7F8)

CAN phase segment 1 length CAN_PHASE_SEG1_TQ(x) ((((x-1) & 0x7) *0x8) | 0xC7C7)

CAN phase segment 2 length CAN_PHASE_SEG2_TQ(x) ((((x-1) & 0x7) *0x100) | 0xC0FF)

CAN phase segment 2 mode CAN_SEG2_FREE_PROG CAN_SEG2_TIME_LIMIT_SET

Sample of the CAN bus line CAN_SAMPLE3TIMES CAN_SAMPLE1TIME

Valores de retorno: Ninguno. Comentarios: Esta función configura los bits siguientes de los

registros CiCFG1 y CiCFG2. SJW<1:0>, BRP<5:0>, CANCAP, WAKEFIL, SEG2PH<2:0>, SEGPHTS, SAM, SEG1PH<2:0>, PRSEG<2:0>

Archivo de origen: CAN1Initialize.c CAN2Initialize.c

Ejemplo de código: CAN1Initialize(CAN_SYNC_JUMP_WIDTH2 & CAN_BAUD_PRE_SCALE(2), CAN_WAKEUP_BY_FILTER_DIS & CAN_PHASE_SEG2_TQ(5) & CAN_PHASE_SEG1_TQ(4) & CAN_PROPAGATIONTIME_SEG_TQ(4) & CAN_SEG2_FREE_PROG & CAN_SAMPLE1TIME);

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ConfigIntCAN1 ConfigIntCAN2 Descripción: Esta función configura las interrupciones de

CAN. Include: can.h Prototipo: void ConfigIntCAN1(unsigned int config1,

unsigned int config2); void ConfigIntCAN2(unsigned int config1, unsigned int config2);

Argumentos: config1: La información de interrupción enable/disable se define:

Interrupt enable CAN_INDI_INVMESS_EN CAN_INDI_WAK_EN CAN_INDI_ERR_EN CAN_INDI_TXB2_EN CAN_INDI_TXB1_EN CAN_INDI_TXB0_EN CAN_INDI_RXB1_EN CAN_INDI_RXB0_EN

Interrupt disable CAN_INDI_INVMESS_DIS CAN_INDI_WAK_DIS CAN_INDI_ERR_DIS CAN_INDI_TXB2_DIS CAN_INDI_TXB1_DIS CAN_INDI_TXB0_DIS CAN_INDI_RXB1_DIS CAN_INDI_RXB0_DIS config2: La información de Prioridad de interrupción de CAN y Enable/disable se define:

CAN Interrupt enable/disable CAN_INT_ENABLE CAN_INT_DISABLE

CAN Interrupt priority CAN_INT_PRI_0 CAN_INT_PRI_1 CAN_INT_PRI_2 CAN_INT_PRI_3 CAN_INT_PRI_4 CAN_INT_PRI_5 CAN_INT_PRI_6 CAN_INT_PRI_7

Valores de retorno: Ninguno. Comentarios: Esta función configura las Interrupciones CAN.

Es el enable/disables de las interrupciones de

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CAN. Y también pone las prioridades. Archivo de origen: ConfigIntCAN1.c

ConfigIntCAN2.c Ejemplo de código: ConfigIntCAN1(CAN_INDI_INVMESS_EN &

CAN_INDI_WAK_DIS & CAN_INDI_ERR_DIS & CAN_INDI_TXB2_DIS & CAN_INDI_TXB1_DIS & CAN_INDI_TXB0_DIS & CAN_INDI_RXB1_DIS & CAN_INDI_RXB0_DIS , CAN_INT_PRI_3 & CAN_INT_ENABLE);

• Macros individuales EnableIntCAN1 EnableIntCAN2 Descripción: Esta macro habilita las interrupciones de CAN. Include: can.h Argumentos: Ninguno. Comentarios: Esta macro pone a 1 el bit CAN Interrupt

Enable en el registro Interrupt Enable Control. Ejemplo de código: EnableIntCAN1; DisableIntCAN1 DisableIntCAN2 Descripción: Esta macro deshabilita la interrupción CAN Include: can.h Argumentos: Ninguno Comentarios: Esta macro pone a 0 el bit de CAN Interruption

Enable del registro Interrupt Enable Control Ejemplo de código: DisableIntCAN2; SetPriorityIntCAN1 SetPriorityIntCAN2 Descripción: Esta macro pone prioridad a la interrupción de

CAN. Include: can.h Argumentos: Priority Comentarios: Esta macro pone los bits de interrupción de CAN

en el registro Interrupt Priority Control. Ejemplo de código: SetPriorityIntCAN1(2);

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3.7.3. Ejemplo de aplicación de código #define __dsPIC30F4013__ #include<p30fxxxx.h> #include<can.h> #define dataarray 0x1820 int main(void) {

/* Longitud de los datos que serán transmitidos */ unsigned char datalen; unsigned char Txdata[] = {'M','I','C','R','O','C','H','I','P','\0'}; unsigned int TXConfig, RXConfig; unsigned long MaskID,MessageID; char FilterNo,tx_rx_no; unsigned char * datareceived = (unsigned char *)

dataarray; /* Holds the data received */ /* pone la respuesta en el modo de configuración */ CAN1SetOperationMode(CAN_IDLE_CON & CAN_MASTERCLOCK_1 & CAN_REQ_OPERMODE_CONFIG & CAN_CAPTURE_DIS); while(C1CTRLbits.OPMODE <=3); /* Carga el registro de configuración */ CAN1Initialize(CAN_SYNC_JUMP_WIDTH2 & CAN_BAUD_PRE_SCALE(2),

CAN_WAKEUP_BY_FILTER_DIS & CAN_PHASE_SEG2_TQ(5) & CAN_PHASE_SEG1_TQ(4) & CAN_PROPAGATIONTIME_SEG_TQ(4) & CAN_SEG2_FREE_PROG & CAN_SAMPLE1TIME);

/* Carga el registro de filtro de Aceptación*/ FilterNo = 0; CAN1SetFilter(FilterNo, CAN_FILTER_SID(1920) &

CAN_RX_EID_EN, CAN_FILTER_EID(12345)); /* Carga el registro de filtro de Máscara */ CAN1SetMask(FilterNo, CAN_MASK_SID(1920) &

CAN_MATCH_FILTER_TYPE, CAN_MASK_EID(12344)); /* Pone el modo de transmisor y receptor */ tx_rx_no = 0; CAN1SetTXMode(tx_rx_no,

CAN_TX_STOP_REQ & CAN_TX_PRIORITY_HIGH );

CAN1SetRXMode(tx_rx_no, CAN_RXFUL_CLEAR & CAN_BUF0_DBLBUFFER_EN);

/* Carga el mensaje ID , datos dentro del buffer de transmisión y pone el bit de respuesta de transmisión */

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datalen = 8; CAN1SendMessage((CAN_TX_SID(1920)) & CAN_TX_EID_EN &

CAN_SUB_NOR_TX_REQ, (CAN_TX_EID(12344)) & CAN_NOR_TX_REQ, Txdata,datalen,tx_rx_no);

/* Pone la respuesta en modo Loopback */ CAN1SetOperationMode(CAN_IDLE_CON & CAN_CAPTURE_DIS &

CAN_MASTERCLOCK_1 & CAN_REQ_OPERMODE_LOOPBK);

while(C1CTRLbits.OPMODE !=2); /* Espera que el mensaje se transmita completamente */ while(!CAN1IsTXReady(0)) /* Espera que el buffer de recepción contenga el mensaje válido */ while(!CAN1IsRXReady(0)); /* Lee los datos recibidos del buffer de recepción*/ CAN1ReceiveMessage(datareceived, datalen, tx_rx_no); while(1); return 0;

}

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44.. AANNEEXXOO:: DDiissppoossiittiivvooss CCAANN

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44.. DDiissppoossiittiivvooss CCAANN Evidentemente enumerar todos los dispositivos que podemos conectar a CAN nos es imposible, pero sí podemos mostrar algunos de estos productos, para comprobar la versatilidad y el gran número de estos que se encuentran en el mercado. Nos centraremos principalmente en los sensores, ya que nos van a ser más útiles a la hora de realizar nuestro trabajo en el dsPIC30F4013. SENSORES

Sensor digital de presión “HDA 4000 CAN” Características técnicas:

- Interfaz CAN - Rango de medida: presiones

de 40 bar a 600 bar. - Precisión ≤ ± 0.25 % - Rango de temperatura

soportable: –25 °C a +85 °C - Tensión: de 10 a 35 VDC - Tasa de transmisión de 10kbit

a 1Mbit (configurable)

Sensores MDT CAN + IDA CAN

- La señal digital tiene una resolución de 13 bits sobre los dos cables del bus CAN.

- El tiempo de medida y de conversión de la señal de presión es de 20 milisegundos, más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones industriales.

- El cableado interno de CAN, supervisa de forma automática que las funciones del transductor de presión sean las correctas, y envía una señal de alarma en caso contrario.

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Codificador de eje rotatorio 5860

Características técnicas:

- Todos los valores obtenidos son enviados a través del interfaz CAN.

- Parámetros programables vía CAN

- Rotación: 6000 rpm. - Rango de temperatura

soportable: -20 °C a +85 °C - Tensión: 10 a 30 VDC

Codificador magnético ATM 60 Características técnicas:

- Interfaz Bus CAN de alta velocidad

- 8192 medidas por vuelta - Octoacoplador para aislar del

bus la corriente continua. - Alta resistencia a vibraciones y

golpes

Familia de inclinómetros AnguSens

Características técnicas:

- Todos los valores obtenidos son enviados a través del interfaz CAN.

- Parámetros programables vía CAN

- Rango de medida: ±15° o ± 30° - Precisión: hasta 0.001° - Máximo dos ejes de medida.

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Sensores de compactación ASC (para camiones y maquinaria pesada)

- Utilizado para medir lo compacto de un terreno - Un sensor de aceleración empotrado mide la reacción del tambor,

mientras que un microregulador calcula la frecuencia de vibración y otros parámetros que son transferidos vía CAN, por ejemplo a un display.

- Memoria EEPROM disponible, con diccionario CAN. - Rango de medida: ±41 g - Temperatura soportable: -40°C a +85°C - Tensión: 8V a 32V DC - Consumo: 80mA a 12V aprox.

Transductores BTL5-H1

- Transmite las medidas de posición y velocidad del sistema de control obtenidas a otro nodo a través del Bus CAN.

- Los hay disponibles de tres formas, según el transductor que lleven: un imán de posición, dos imanes de posición, o FMM (modo magnético flexible) con de 1 a 4 imanes de posición.

- Gran precisión: 5 µm para la posición y 0.1 mm/s para la velocidad. - Rango de temperatura soportable: de -40°C a +85°C - Muy lineales e insensibles a las vibraciones, los golpes y los ruidos.

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Familia de sensores µCAN

Además de una gran cantidad de sensores, podemos encontrar esta familia de módulos para sensores µCAN, que esta especialmente diseñada para los fabricantes de sensores que quieran añadir una interfaz CAN a estos, ya sean sensores de tensión, de corriente, presión, calor, esfuerzo… Todos estos módulos tienen un rango de temperatura soportable que va de -40 °C a + 85 °C y un rango de tensión de 8 V a 60 V de corriente continua. Otro tipo de dispositivos ESCÁNERES

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ACTUADORES

DATALOGGERS

MÓDULOS DE ENTRADA-SALIDA

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GATEWAYS, CONVERSORES Y BRIDGES

CAN - USB

CAN - ETHERNET

CAN-RS232 CAN-CBM-DP / CAN-DP

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CAN-Wireless CAN-GSM

CAN-GPRS CAN-Bluetooth

REPETIDORES

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55.. BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFÍÍAA

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Bibliografía básica:

1. INTRODUCCIÓN

www.can-cia.org/can/ www.can-cia.org/can/protocol/history/history.html www.can-cia.org/applications/cankingdom/ www.serconet.com/usr/laureanog/HPV1B_31.HTM www.semiconductors.bosch.de/de/20/can/index.asp www.can.bosch.com http://es.wikipedia.org/wiki/CAN_bus www.canbus.galeon.com/electronica/canbus.htm www.ihs.com.es/

2. TRANSMISIÓN DE DATOS

http://www.kvaser.com/index.htm www.unavarra.es

3. CAN DEL MICRO dsPIC30F4013

www.port.de/pdf/CAN_Bit_Timing.pdf http://cabierta.uchile.cl/revista/19/articulos/pdf/edu4.doc www.microchip.com

4. ANEXO: Dispositivos CAN

http://www.can-cia.org/products/pg2005/html/index.htm http://www.canusb.com/index.htm http://www.ixxat.de/

qué es can y cómo funciona el módulo del microcontrolador...

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