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CAN Bus

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Transmisiones de datos hacia otros sistemas

Relación general del sistema
La aplicación masiva de sistemas electrónicos de control y regulación en el vehículo motorizado, como por ejemplo:

Requieren una interconexión en red de las diversas unidades de control. El intercambio de informaciones entre los sistemas reduce la cantidad de sensores y mejora el aprovechamiento de los sistemas individuales. Las interfaces de los sistemas de comunicación desarrollados especialmente para vehículos motorizados, pueden subdividirse en dos categorías:

 

Transmisión de datos convencional
Se caracteriza por el hecho de que a cada señal le esta asignada una conducción individual. Las señales binarias solamente pueden transmitirse mediante dos estados "0" o "1" (código binario) (por ejemplo compresor de aire acondicionado "conectado" o "desconectado").
Mediante relaciones de impulsos pueden transmitirse magnitudes variables continuamente (ejemplo: estado del sensor del pedal del acelerador).
El incremento del intercambio de datos entre los componentes electrónicos en el vehículo motorizado, ya no puede ser realizado razonablemente con interfaces convencionales.
La complejidad de los mazos de cables tan solo puede dominarse actualmente con gran esfuerzo y aumentan cada vez mas las exigencias planteadas al intercambio de datos entre las unidades de control.

 

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

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

Acoplamiento de unidades de control
También llamado a las aplicaciones que funcionan en tiempo real como son las unidades de control del motor, el control del cambio y la regulación de la dinámica de marcha (ESP), sirven para la regulación del movimiento del vehículo.
Se caracterizan por unas velocidades de transmisión situadas entre 125 kBit/s y 1MBit/s (High-Speed-CAN).

Electrónica de carrocería y de confort
También llamado a las aplicaciones múltiplex que se emplea para el control y la regulación de componentes en el sector de la electrónica de carrocería y confort, por ejemplo: la regulación del aire de acondicionado, el cierre centralizado y el ajuste del asiento.
Las velocidades de transmisión se sitúan entre 10 KBit/s y 125 125 KBit/s (Low-speed-CAN).

Comunicación móvil
Las aplicaciones de comunicación móvil comunican componentes tales como el sistema de navegación GPS, el teléfono, o los equipos de audio con unidades centrales de indicación y mando. El objetivo consiste en unificar, en lo posible, las secuencias de operación, agrupar informaciones de estado y conseguir que la distracción del conductor sea mínima.
Las velocidades de transmisión de los datos se sitúan hasta los 125 kBit/s; no obstante, sin ser posible la transmisión directa de datos de audio o vídeo.

 

Acoplamiento de unidades de control
Se acoplan entre si sistemas electrónicos como el control del motor o de bomba de inyección, sistema antibloqueo ABS, sistema de tracción antideslizante ASR o regulación de la dinámica de marcha ESP, control electrónico de cambio, etc. Las unidades de control están aquí unidas como estaciones con igualdad de derechos, mediante una estructura de bus lineal. Esta estructura presenta la ventaja de que en caso de fallar una estación, el sistema bus continua estando plenamente a disposición de las demás estaciones. En comparación con otras disposiciones lógicas (estructuras anulares o estructuras en estrella) se reduce así esencialmente la probabilidad de un fallo total. En el caso de estructuras anulares o en estrella, el fallo de una estación o de la unidad central, conduce a un fallo total.
Las velocidades de transmisión típicas están entre aprox. 125 kBit/s y 1Mbit/s (ejemplo: la unidad de control del motor y la unidad de control de bomba en la regulación electrónica diesel comunican entre si a 500 kBit/s). Las velocidades de transmisión deben ser tan altas para poder garantizar el comportamiento de tiempo real requerido.

 

Direccionamiento referido al contenido
El sistema bus CAN no asigna direcciones a las diversas estaciones, sino que asigna a cada "mensaje" un "identificador" fijo de 11 o 29 bits. Este identificador representa el contenido del mensaje (ejemplo: numero de revoluciones del motor).
Una estación emplea únicamente aquellos datos cuyo identificador correspondiente esta almacenado en la lista de mensajes a recibir. Todos los demás datos se ignoran simplemente.
El direccionamiento referido al contenido hace posible enviar una señal a varias estaciones, mandando un sensor su señal, directamente o a través de una unidad de control, a la red bus que la distribuye entonces correspondientemente. Ademas es posible así realizar muchas variantes de equipamiento, porque pueden añadirse por ejemplo: estaciones adicionales a un sistema bus CAN ya existente.

Prioridad
El identificador determina junto al contenido de datos simultáneamente la prioridad (preferencia) del mensaje al realizar la emisión. Una señal que varia rápidamente (ejemplo: el numero de revoluciones del motor) debe transmitirse también con gran rapidez, y recibe por lo tanto una prioridad mayor que una señal que varia relativamente lenta (ejemplo: temperatura del motor).

Asignación de bus
Cuando esta libre el bus puede comenzar cualquier estación a transmitir su mensaje. Si comienzan a emitir varias estaciones simultáneamente, se impone el mensaje de mayor prioridad, sin que se produzca una perdida de tiempo o de bit. Los emisores con mensajes de menor prioridad se convierten automáticamente en receptores y repiten su intento de emisión, en cuanto esta libre otra vez el bus.

Formato de mensaje
Para la transmisión en el bus se crea un marco de datos (Data Frame), cuya longitud abarca como máximo 130 bit (formato estándar) o 150 bit (formato ampliado). De esta forma queda asegurado que el tiempo de espera hasta la siguiente transmisión, posiblemente muy urgente, se mantenga siempre corto. El "Data Frame" consta de siete campos sucesivos:

 

 

Diagnostico integrado
El sistema bus CAN dispone de una serie de mecanismos de control para el reconocimiento de anomalías. Pertenece aquí por ejemplo: la señal de seguridad en el "Data Frame" y el "Monitoring", en la que cada emisor recibe otra vez su propio mensaje, pudiendo reconocer entonces posibles divergencias.
Si una estación registra una anomalía, emite entonces un "flag de error", que detiene la transmisión en curso. De esta forma se impide que otras estaciones reciban el mensaje erróneo.

En caso de una estación defectuosa podría ocurrir sin embargo que todos los mensajes, es decir también los mensajes sin errores, sean interrumpidos con un flag de error. Para evitar esto, el sistema bus CAN esta equipado con un mecanismo que puede distinguir entre anomalias ocasionales y anomalias permanentes y pueden localizar fallos de estación. Esto se produce mediante una evaluación estadística de las situaciones de error.

Estandarización
El sistema CAN fue estandarizado por la organización normativa internacional ISO, para el intercambio de datos en vehículos motorizados:

 

 

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