martes, 26 de enero de 2016
lunes, 30 de noviembre de 2015
miércoles, 25 de noviembre de 2015
Informe del Mes de Noviembre
Compuertas Lógicas
Nombre: Juan de Dios Meléndez Flores N.C. 828891 Especialidad: Mecatrónica 5° Semestre
Introducción
A continuación se detallan los nombres, símbolos, gráficos, funciones algebraicas, y tablas de verdad de las compuertas más usadas.
Dentro de la electrónica digital, existe un gran número de problemas a resolver que se repiten normalmente. Por ejemplo, es muy común que al diseñar un circuito electrónico necesitemos tener el valor opuesto al de un punto determinado, o que cuando un cierto número de pulsadores estén activados, una salida permanezca apagada.
Todas estas situaciones pueden ser expresadas mediante ceros y unos, y tratadas mediante circuitos digitales. Los elementos básicos de cualquier circuito digital son las compuertas lógicas.
En el presente trabajo se intenta dar una definición de lo que es un álgebra de boole; se tratan las funciones booleanas, haciendo una correlación con las fórmulas proposicionales.
Asimismo, se plantean dos formas canónicas de las funciones booleanas, que son útiles para varios propósitos, tales como el de determinar si dos expresiones representan o no la misma función.
Objetivo
Implementar y simplificar circuitos lógicos empleando diferentes leyes del álgebra de Boole.
Compuertas Lógicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en lo anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, veamos la primera.
Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacerse que representen no solamente números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto.
Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden utilizarse para desarrollar conjuntos completos de instrucciones para realizar diversos tipos de cálculos.
La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear una señal de 3 volts para representar el binario "1" y 0.5 volts para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria.
Compuerta AND
(Función de Multiplicación)
Cada compuerta tiene dos variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria designada por x.
La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0.
Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B están en 1.
El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*).
Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.
La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0.
Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B están en 1.
El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*).
Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.
Compuerta OR
(Funcion de Suma)
La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0.
El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma.
Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma.
Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.
Compuerta NOT
(Función de Negación)
El circuito NOT es un inversor que invierte el nivel lógico de una señal binaria. Produce el NOT, o función complementaria. El símbolo algebraico utilizado para el complemento es una barra sobra el símbolo de la variable binaria.
Si la variable binaria posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al valor 1 y viceversa.
El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un inversor lógico. Es decir cambia los valores binarios 1 a 0 y viceversa.
Si la variable binaria posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al valor 1 y viceversa.
El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un inversor lógico. Es decir cambia los valores binarios 1 a 0 y viceversa.
Compuerta NAND
(Función de Producto Invertido)
Es el complemento de la función AND, como se indica por el símbolo gráfico, que consiste en una compuerta AND seguida por un pequeño círculo (quiere decir que invierte la señal).
La designación NAND se deriva de la abreviación NOT - AND. Una designación más adecuada habría sido AND invertido puesto que es la función AND la que se ha invertido.
Las compuertas NAND pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de la función AND.
La designación NAND se deriva de la abreviación NOT - AND. Una designación más adecuada habría sido AND invertido puesto que es la función AND la que se ha invertido.
Las compuertas NAND pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de la función AND.
Compuerta NOR
(Función de Suma Invertida)
La compuerta NOR es el complemento de la compuerta OR y utiliza el símbolo de la compuerta OR seguido de un círculo pequeño (quiere decir que invierte la señal). Las compuertas NOR pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de la función OR.
Compuerta EXNOR
Es Simplemente la inversión de la compuerta XOR.
Buffers
En realidad estos no tienen ninguna función u operación lógica, su finalidad es amplificar o refrescar la señal.
Resumen
Las compuertas Implementan y simplifican circuitos lógicos empleando diferentes leyes del álgebra de Boole de acuerdo al tipo de compuerta, ya que sus funciones se aplican mediante suma, multiplicación, nagacion, afirmación.
Para este tipo de sistema se usan solo dos funciones los cuales son 1= que se podria decir que es la afirmacion o la señal para el cambio de estado de la compuerta, 0=a la negacion o a la señal para que quede inactivo la entrada o salida del circuito.
Estas compuertas nos ayudan a cambiar la entrada de la señal ya sea para 1 o 0 o para que la señal salga con una igualdad 1-1 o 0-0.
Tambien puden presentarse como cambios combinados como es la nand y la nor.
Hay que saber que funcion tiene cada compuerta para poder aplicarla o añadirla al circuito electrico de acuerdo a la necesidad del trabajo
Para este tipo de sistema se usan solo dos funciones los cuales son 1= que se podria decir que es la afirmacion o la señal para el cambio de estado de la compuerta, 0=a la negacion o a la señal para que quede inactivo la entrada o salida del circuito.
Estas compuertas nos ayudan a cambiar la entrada de la señal ya sea para 1 o 0 o para que la señal salga con una igualdad 1-1 o 0-0.
Tambien puden presentarse como cambios combinados como es la nand y la nor.
Hay que saber que funcion tiene cada compuerta para poder aplicarla o añadirla al circuito electrico de acuerdo a la necesidad del trabajo
Bibliografía
jueves, 29 de octubre de 2015
Informe del Mes de Octubre
FLEXRAY
Introducción:
FlexRay es un nuevo protocolo de comunicaciones para buses de datos en el automóvil desarrollado por el consorcio FlexRay entre 2000 y 2009. Se considera un protocolo de comunicación más avanzado que el CAN y el MOST en lo relativo al precio y a las prestaciones. DESARROLLO:
Flexray es un protocolo soportado por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG entre otros, Flexray implementa una arquitectura con tiempos de respuesta conocidos, utilizando el esquema de acceso multiple por división en el tiempo TMDA Time Division Múltiple Access, ademas soporta hasta una velocidad maxima de hasta 10Mbps, con los que se pueden enviar y recibir mensajes practicamente en tiempo real, respecto a las aplicaciones automotrices.
Índice:
1. Objetivo
2. Desarrollo
3. Topologías de red
4. Características de flexray
5. Parametros
6. Protocolo de transmisión
7. Diferencias entre CAN y FLEXRAY
8. Adaptación a un nodo
9. Resumen
10. Mapa Mental
11. Referencias
Objetivo:
Este informe se hace con la finalidad de conocer el protocolo de flexray, conociendo su metodo de acceso al medio y las partes que la conforman a nivel software y hardware, tambien se daran a conocer las diferencias que tiene con el sistema CAN.
Desarrollo:
Un nodo Flexray está formado esencialmente por un microcontrolador, un periférico llamado Communication Controller, 2 transceivers y una fuente de alimentación. El micro-controlador es el propio de la ECU, el cual seguramente realiza otras funciones externas propias de la ECU y que cada cierto tiempo envía y recibe una trama de información al bus Flexray. Para ello se comunica con el Communication Controller (CC), que no es más que un periférico hardware que gestiona en todo momento el protocolo. Es decir, el microcontrolador no se encarga de la pila del protocolo, si no que lo gestiona todo el CC. Así pues, el CC se comunica a su vez con los transceivers que se encargan de transformar los datos lógicos a niveles eléctricos de Bus. Flexray dispone de 2 canales de comunicación, lo que requiere un transceiver para cada canal. Entre los diferentes bloques mencionados existen líneas optativas de señalización para determinadas situaciones. Esto será explicado más adelante con más detalle.
Topologías de red.
Flexray permite un amplio abanico de topologías de red. El hecho de tener 2 canales independientes aporta además otro grado de libertad, pudiendo hacer para cada canal una configuración de nodos diferente.
En el caso que conectemos más nodos podemos hacerlo de manera pasiva o de manera activa.
La interconexión básica entre dos nodos responde al siguiente esquema:
Flexray permite un amplio abanico de topologías de red. El hecho de tener 2 canales independientes aporta además otro grado de libertad, pudiendo hacer para cada canal una configuración de nodos diferente.
En el caso que conectemos más nodos podemos hacerlo de manera pasiva o de manera activa.
La interconexión básica entre dos nodos responde al siguiente esquema:
Topología de bus:
Es la topología más básica y una de las más usadas. Se puede apreciar como es posible que un nodo se conecte a los dos canales (por ejemplo en el caso que este nodo representara una función crítica del sistema) mientras que otros nodos se conectan a uno de los dos canales. Las limitaciones más importantes a tener en cuenta en esta topología son: Longitud del bus 24m. Número máximo de nodos conectados al bus mediante stubs 22 mínima distancia entre stubs 15 cm.
Es la topología más básica y una de las más usadas. Se puede apreciar como es posible que un nodo se conecte a los dos canales (por ejemplo en el caso que este nodo representara una función crítica del sistema) mientras que otros nodos se conectan a uno de los dos canales. Las limitaciones más importantes a tener en cuenta en esta topología son: Longitud del bus 24m. Número máximo de nodos conectados al bus mediante stubs 22 mínima distancia entre stubs 15 cm.
La cual tiene las mismas limitaciones que el anterior. Eso sí se limita el uso de la Passive Star a un máximo de 1 ‘splice’ (empalme). La idea de la Passive Star es que todos los nodos se unen en un solo punto.
Topologías con Active Stars:
Estas topologías hacen uso del elemento repetidor Active Star. Este elemento de bus es capaz de desacoplar eléctricamente las diferentes ramas a las cual está conectado, además de regenerar la señal aunque por otro lado introduce retardos. Se les puede dotar de cierta inteligencia consiguiendo un ruteado del mensaje, todo y que esto acumularía aún más retardo. También pueden desconectar una rama de la red si detectan un mal funcionamiento. Las limitaciones en este caso son: Distancia máxima de un nodo al Active Star 24m Longitud máxima entre dos AS 24m Número máximo de AS en cascada 2
Es posible crear una red a base de la unión de topologías básicas, todo y que no es muy recomendable ya que son topologías no estándar y poco probadas. En estos casos, las limitaciones son una mezcla de las topologías básicas que entrañe. La gran ventaja de estas topologías es su versatilidad.
Sus características más destacadas son:
Una alta transmisión de datos (10 megabits por segundo)
Un comportamiento estimulado por factores temporales
Redundancia, seguridad y tolerancia de errores
Las especificaciones de éste protocolo están siendo actualmente revisadas. El primer vehículo del mercado que contaba con ésta tecnología fue el BMW X5, lanzado al mercado en Enero de 2007. Este vehículo se basa en ésta tecnología para comunicar los sensores en los amortiguadores con una centralita electrónica central que sirve como reguladora. El objetivo de este sistema es una respuesta rápida a las asperezas de la carretera para lograr un conducción lo más suave posible. Se espera el uso de esta tecnología a gran escala en el 2008. La versión actual es la 3.0 (2009).
Parametros de Cableado:
PARÁMETROS DE CONECTORES:
Flexray usa una partición del tiempo entre los diferentes nodos. Es decir, si el ciclo dura 4 segundos y hay 4 nodos, cada nodo disfrutará para sí solo de un segundo para transmitir cada 4 segundos.
Protocolo de transmisión:
Flexray es en realidad un protocolo mixto, pues dispone en su tiempo de ciclo de un segmento determinístico y otro orientado a eventos. Todo esto es configurable y aporta flexibilidad al protocolo. Por otro lado, estas funciones y el control del tiempo y sincronización de los nodos hacen de Flexray un protocolo más complicado y al cual se le atribuyen más funciones al CC (Communication Controller). Otro aspecto es que Flexray multiplica por 10 la tasa de transmisión máxima del CAN.
Diferencias entre can y flexray:
Protocolo de transmisión:
Flexray es en realidad un protocolo mixto, pues dispone en su tiempo de ciclo de un segmento determinístico y otro orientado a eventos. Todo esto es configurable y aporta flexibilidad al protocolo. Por otro lado, estas funciones y el control del tiempo y sincronización de los nodos hacen de Flexray un protocolo más complicado y al cual se le atribuyen más funciones al CC (Communication Controller). Otro aspecto es que Flexray multiplica por 10 la tasa de transmisión máxima del CAN.
Diferencias entre can y flexray:
Para dotar a un nodo de la tecnología Flexray necesitaremos:
• 1. Un microcontrolador encargado de la gestión de la aplicación de alto nivel. Seguramente se encargará de otras funciones propias de la ECU (sensores, actuadores...)
• Un Controlador Flexray (Communication Controller o CC). En un futuro la mayoría de nodos lo llevarán integrado en el microcontrolador. Nosotros haremos el diseño considerándolo externo para aportar más información.
• Dos transceivers (o Bus Drivers). Necesitaremos un transceiver para cada Canal.
• Un regulador de voltaje. Podrían haber soluciones de diseño con varios reguladores, nosotros partiremos de una situación general con un solo regulador.
• Un oscilador para el microcontrolador y otro para el Communication controller.
• Conectores y cables para el bus.
• Resistencias, condensadores, diodos...
El microcontrolador:
El microcontrolador de la ECU no es vinculante a Flexray. Dependiendo de las prestaciones y requerimientos de la ECU se escogerá uno u otro, pero sí que hay aspectos a tener en cuenta. Por ejemplo, si partimos de que tenemos el CC fuera del microcontrolador, tendremos que comunicarnos con él. Normalmente los CC externos ofrecen varias maneras de comunicarse con ellos como son el SPI o el bus paralelo. Así pues habrá que escoger un microcontrolador que ofrezca al menos una de estas opciones. También hay que tener en cuenta que nos puede interesar tener varios puertos de interrupción ya que los CC suelen ofrecer unas 4 líneas de interrupción para agilizar la comunicación con el microcontrolador.
Dependiendo de la aplicación de alto nivel que desarrolle la ECU podría servir desde uno de 8 bits sencillo como el MC9S08DZ60 de Freescale (40Mhz, 64 pines, 60k FLASH) hasta uno potente como el MB91F467DA de Fujitsu (96Mhz, 208 pines,1Mb Flash)
El Communication Controller (CC):
El Communication Controller puede estar integrado en el microcontrolador o no. Nosotros estudiaremos el caso en que no lo está. Como controladores externos existen varias opciones en el mercado pero todas con un encapsulado similar y basadas en la misma IP E-RAY de Bosch. Los fabricantes más evolucionados en este aspecto son Freescale y Fujitsu, aunque recientemente se han unido Infineon y Nec. Las 4 opciones son muy parecidas y nosotros tomaremos como referencia el MB88121B de Fujitsu por considerar que es el más completo.
El transceiver:
En Flexray son necesarios 2 transceivers, uno por Canal. A día de hoy, el fabricante mejor posicionado en este ámbito es NXP (Phillips) con su TJA1080. Ha sido el pionero, y en breve sacará una versión con mejoras en el silicio. Otros fabricantes en el mercado o próximos al mercado son Austriamicrosystems y Infineon. Nos vamos a fijar en el TJA1080 de NXP por ser el más común, aunque en general todos tienen el mismo comportamiento.
• 1. Un microcontrolador encargado de la gestión de la aplicación de alto nivel. Seguramente se encargará de otras funciones propias de la ECU (sensores, actuadores...)
• Un Controlador Flexray (Communication Controller o CC). En un futuro la mayoría de nodos lo llevarán integrado en el microcontrolador. Nosotros haremos el diseño considerándolo externo para aportar más información.
• Dos transceivers (o Bus Drivers). Necesitaremos un transceiver para cada Canal.
• Un regulador de voltaje. Podrían haber soluciones de diseño con varios reguladores, nosotros partiremos de una situación general con un solo regulador.
• Un oscilador para el microcontrolador y otro para el Communication controller.
• Conectores y cables para el bus.
• Resistencias, condensadores, diodos...
El microcontrolador:
El microcontrolador de la ECU no es vinculante a Flexray. Dependiendo de las prestaciones y requerimientos de la ECU se escogerá uno u otro, pero sí que hay aspectos a tener en cuenta. Por ejemplo, si partimos de que tenemos el CC fuera del microcontrolador, tendremos que comunicarnos con él. Normalmente los CC externos ofrecen varias maneras de comunicarse con ellos como son el SPI o el bus paralelo. Así pues habrá que escoger un microcontrolador que ofrezca al menos una de estas opciones. También hay que tener en cuenta que nos puede interesar tener varios puertos de interrupción ya que los CC suelen ofrecer unas 4 líneas de interrupción para agilizar la comunicación con el microcontrolador.
Dependiendo de la aplicación de alto nivel que desarrolle la ECU podría servir desde uno de 8 bits sencillo como el MC9S08DZ60 de Freescale (40Mhz, 64 pines, 60k FLASH) hasta uno potente como el MB91F467DA de Fujitsu (96Mhz, 208 pines,1Mb Flash)
El Communication Controller (CC):
El Communication Controller puede estar integrado en el microcontrolador o no. Nosotros estudiaremos el caso en que no lo está. Como controladores externos existen varias opciones en el mercado pero todas con un encapsulado similar y basadas en la misma IP E-RAY de Bosch. Los fabricantes más evolucionados en este aspecto son Freescale y Fujitsu, aunque recientemente se han unido Infineon y Nec. Las 4 opciones son muy parecidas y nosotros tomaremos como referencia el MB88121B de Fujitsu por considerar que es el más completo.
El transceiver:
En Flexray son necesarios 2 transceivers, uno por Canal. A día de hoy, el fabricante mejor posicionado en este ámbito es NXP (Phillips) con su TJA1080. Ha sido el pionero, y en breve sacará una versión con mejoras en el silicio. Otros fabricantes en el mercado o próximos al mercado son Austriamicrosystems y Infineon. Nos vamos a fijar en el TJA1080 de NXP por ser el más común, aunque en general todos tienen el mismo comportamiento.
Estados del transceiver :
Los estados en los que puede estar el transceiver son Normal mode, Receiveonly mode, Standby mode, go-to-sleep mode y sleep mode.
Osciladores:
El CC necesita un oscilador de una tolerancia máxima de 1500ppm. Esto es debido a la importancia de la sincronización en la red Flexray.
Conectores y cables:
Los conectores para el bus Flexray no son un factor crítico, y igual que pasa con CAN interesa que sean de bajo coste, para no incrementar el precio de la ECU. Existen en el mercado un amplio abanico de conectores de diferentes fabricantes como MOLEX, JST, FCI... Los dos parámetros más importantes serían una baja resistencia de contacto (50mΩ) y una impedancia de conector entre 70 y 200Ω. Los cables tienen dos parámetros importantes que han de cumplir. Por un lado, la impedancia en modo diferencial a 10Mhz debe de estar entre 80 y 110 Ω y por otro tienen que tener un retardo máximo de 10ns/m.
Resumen:
En la actualidad se cuenta con una gran variedad de sistemas de comunicaciones automotrices, de los cueles son el CAN y el LIN, ante esta necesidad se ha desarrollado el sistema de transmición flexray.
Flexray es un protocolo que surgio por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG.
Un hecho importante a considerar es que está prohibido intentar despertar los dos canales a la vez, puesto que en caso que hubiera un nodo fallando podría perturbar los dos canales y impedir la comunicación Flexray.
El protocolo de flexray esta diseñado para trabajar a 10Mbps. por lo que el tiempo nominal del bit minimo es de 100ns.
Los estados en los que puede estar el transceiver son Normal mode, Receiveonly mode, Standby mode, go-to-sleep mode y sleep mode.
Al alimentarse, el transceiver entrará por defecto en el Stanby Mode.
A partir de aquí, según las indicaciones del microcontrolador por vía de los pines STBN y EN cambiará o no el estado.
• Normal mode: En modo normal, el transceiver puede transmitir y recibir del bus Flexray y comunicarse con el controlador.
• Receive-only mode: En este modo, el transceiver sólo puede recibir símbolos del bus.
• Standby mode: Es un modo de ahorro de energía. Ni transmite ni recibe aunque mantiene activo el receptor de baja energía para detectar posibles símbolos Wake-up. En este modo, si no hay un flag de wake activado (que significa que no hay orden de levantar el nodo) deja el pin INH2 flotando, lo que nos podría servir para deshabilitar un regulador de voltaje, por ejemplo. El pin INH1 sigue en HIGH.
• Go-to-sleep mode: Estado transición hacia Sleep mode.
• Sleep mode: Es un modo de ahorro de energía. En este estado tanto el pin INH1 como el INH2 están flotando. Así pues, podríamos inhibir dos reguladores de voltaje. Podemos volver a activar el transceiver ya que en todo momento disponemos de la tensión de batería y de VIO, que nos permiten detectar un flanco positivo en el pin STBN y Cambiar de modo del transceiver, activando de nuevo los reguladores de voltaje.
Regulador de voltaje:
Este bloque no es exclusivo de Flexray pero sí que nos puede interesar un cierto rango de reguladores dentro del amplio abanico que hay en el mercado. Flexray tiene destinado su uso principal en el sector de la automoción. Si vamos a diseñar una ECU para este sector necesitaremos un regulador de voltaje de automoción. En consecuencia, que admita una tensión de entrada de 12V capaz de gestionar los transitorios propios de la automoción, que disponga de watchdog, de enable y wake.
El CC necesita un oscilador de una tolerancia máxima de 1500ppm. Esto es debido a la importancia de la sincronización en la red Flexray.
Los conectores para el bus Flexray no son un factor crítico, y igual que pasa con CAN interesa que sean de bajo coste, para no incrementar el precio de la ECU. Existen en el mercado un amplio abanico de conectores de diferentes fabricantes como MOLEX, JST, FCI... Los dos parámetros más importantes serían una baja resistencia de contacto (50mΩ) y una impedancia de conector entre 70 y 200Ω. Los cables tienen dos parámetros importantes que han de cumplir. Por un lado, la impedancia en modo diferencial a 10Mhz debe de estar entre 80 y 110 Ω y por otro tienen que tener un retardo máximo de 10ns/m.
Resumen:
En la actualidad se cuenta con una gran variedad de sistemas de comunicaciones automotrices, de los cueles son el CAN y el LIN, ante esta necesidad se ha desarrollado el sistema de transmición flexray.
Flexray es un protocolo que surgio por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG.
Un hecho importante a considerar es que está prohibido intentar despertar los dos canales a la vez, puesto que en caso que hubiera un nodo fallando podría perturbar los dos canales y impedir la comunicación Flexray.
El protocolo de flexray esta diseñado para trabajar a 10Mbps. por lo que el tiempo nominal del bit minimo es de 100ns.
Referencias:
- http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/3.%20Migrando%20de%20CAN%20a%20Flexray.pdf?sequence=5&isAllowed=y
- http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/2.%20El%20protocolo%20Flexray.pdf?sequence=4&isAllowed=y
- https://autolandmexico.wordpress.com/2011/03/17/que-es-flexray/
lunes, 26 de octubre de 2015
domingo, 27 de septiembre de 2015
Informe del mes de Septiembre
CAN-BUS
Objetivo
Este informe se hace con la finalidad de dar a conocer la red can-bus, con este informe podremos saber como fue la necesidad de encontrar o aplicar esta red, su funcionalidad, sus ventajas, su modo de transmisión de datos y su velocidad, sus protocolos de funcionalidad etc.
Con esto nos ayudara a conocer una nueva red util que nos ayudara a nuestro desarrollo profesional.Indice
1.- Introducción
2.- Funcionamiento
3.- Características
4.- Velocidades de Transmisión
5.- Cables de Transmisión
6.- Componentes del CAN-BUS
7.- Protocolo de Comunicaciones CAN
8.- Ciclo de Transmisión de Datos
9.- Detección de Errores
10.- Topología
11.- Conclusión
12.- Mapa Mental
13.- Referencias
1.-Introducción
El CAN-Bus de datos, es una solución de esa índole. Ha sido desarrollado especialmente para el uso en automóviles.
CAN significa Controller Area Network (red de área de controlador) y significa, que las unidades de control están interconectadas e intercambian datos entre sí.
2.-Funcionamiento
La transmisión de datos a través del CAN-Bus funciona de un modo parecido al de una conferencia telefónica. Una unidad de control modula sus datos, introduciéndolos en la red, mientras que los demás coescuchan estos datos. Para ciertos abonados resultan interesantes estos datos, en virtud de lo cual los utilizan. A otras unidades de control pueden no interesarles esos datos específicos.
3.-Características
- La comunicación está basada en mensajes y no en direcciones.
- Un mensaje es diferenciado por el campo llamado identificador, que no indica el destino del mensaje, pero sí describe el contenido del mismo.
- No hay un sistema de direccionamiento de los nodos en el sentido convencional. Los mensajes se envían según su prioridad.
- La prioridad entre los mensajes la define el identificador. Se trata de una prioridad para el acceso al bus.
- Es un sistema multimaestro. Cuando el bus está libre, cualquier nodo puede empezar la transmisión de un mensaje, y el mensaje con mayor prioridad gana la arbitración del bus.
- Todos los nodos CAN son capaces de transmitir y recibir datos y varios pueden acceder al bus de datos simultáneamente.
- Un nodo emisor envía el mensaje a todos los nodos de la red, cada nodo, según el identificador del mensaje, lo filtra y decide si debe procesarlo inmediatamente o descartarlo. Como consecuencia el sistema se convierte en multicast en el cual un mensaje puede estar dirigido a varios nodos al mismo tiempo.
Sus Ventajas:
- El fallo de un ordenador no afecta.
- Menor coste de cableado.
- Fácilmente ampliable.
Sus Desventajas:
- Una avería en el cable provoca la caída de la red
- Varios comunicadores no pueden enviar información al mismo tiempo (Congestión de datos)
- Menor aprovechamiento por riesgo de colisión.
4.-Velocidades de Transmisión
En el caso del sistema CAN Propulsión (Tracción), es de 500 kilobits por segundo. De esta manera,
Se garantiza una rápida transmisión de datos en los sistemas cruciales en materia de seguridad.
En la puerta de enlace, las señales se transforman de manera que permitan el acceso y la lectura a todas las unidades de control a través de las líneas de bus CAN.
5.-Cables de Transmisión
Los cables que comunican al CAN-BUS generalmente están entrelazados y en ellos podemos encontrar elCAN-HIGH (alta) y el CAN-LOW (baja).
Una longitud de trenzado correcta permite evitar los siguientes efectos secundarios:
- Diafonía (entre dos circuitos existe diafonía cuando parte de las señales presentes en uno de ellos, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbador).
- Autoinducción
- Reflexiones de señal al final del bus.
6.-Componentes del CAN-BUS
Consta de un controlador, un transceptor, dos elementos finales del bus y dos cables para la transmisión de datos. Con excepción de los cables del bus, todos los componentes están alojados en las unidades de control.
En el funcionamiento conocido de las unidades de control no se ha modificado nada.
Controlador CAN:
Recibe del microprocesador, en la unidad de control, los datos que han de ser transmitidos. Los acondiciona y los pasa al transceptor CAN. Asimismo recibe los datos procedentes del transceptor CAN, los acondiciona asimismo y los pasa al microprocesador en la unidad de control.
Transceptor CAN:
(Transmisor-receptor) Transforma los datos del controlador CAN en señales eléctricas y transmite éstas sobre los cables del CAN-Bus. Asimismo recibe los datos y los transforma para el controlador CAN.
Elemento final del bus de datos (Terminadores):
Es una resistencia (Casi siempre de 120Ω, aunque las resistencias de terminación no necesariamente son de aprox. 120 Ω, depende de la topología específica del ramal de cables). Evita que los datos transmitidos sean devueltos en forma de eco de los extremos de los cables y que se falsifiquen los datos.
Cables del bus de datos:
Funcionan de forma bidireccional y sirven para la transmisión de los datos. Se denominan con las designaciones CAN-High (señales de nivel lógico alto) y CAN-Low (señales de nivel lógico bajo).
7.-Protocolo de Comunicaciones CAN
CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación. El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECUs, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps. De todas las características eléctricas que define la capa física, es importante conocer los denominados niveles lógicos del bus. Al tratarse de un bus diferencial, éste está formado por dos señales y la diferencia que existe entre estas dos señales determinan el estado del bus. Por tanto, el CAN dispone de dos niveles lógicos. Normalmente en los sistemas digitales de dos niveles se conocen estos dos estados por nivel alto y nivel bajo, sin embargo en este caso se denominan nivel dominante y nivel recesivo:
Dominante. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 2 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H tenga 3,5 V y CAN_L sea de 1,5 V (nominales). De hecho, si el voltaje de la línea CAN_H es al menos 0,9 V mayor que CAN_L, entonces ya se detectará la condición de bit dominante.
Recesivo. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 0 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H y CAN_L tengan 2,5 V (nominales). Aunque realmente el bus detectará una condición de recesivo si el voltaje de la línea CAN_H no es más alto que el voltaje de la línea CAN_L más 0,5 V.
8.-Ciclo de Transmisión de Datos
Al trabajar con el CAN-BUS no se define el destinatario de los datos. Se transmiten a bordo del bus y generalmente los recibe y analizan todos los abonados.
- La unidad de control provee los datos al controlador CAN, para su transmisión.
- El transceptor CAN recibe los datos del controlador CAN, los transforma
en señales eléctricas y los transmite.
- Todas las demás unidades de control que están interconectadas a través del CAN-Bus
se transforman en receptores.
- Las unidades de control revisan si necesitan los datos recibidos para la ejecución de
sus funciones o si no los necesitan.
- Si se trata de daos importantes, la unidad de control en cuestión los adopta y procesa; Si no son importantes, los desprecia.
9.-Detección de Errores
Son generadas por cualquier nodo que detecte un error definido. Es una trama de dos campos, por un lado el Flag de error y por otro el delimitador. Éste último consiste en 8 bits recesivos consecutivos que le permite a los nodos iniciar limpiamente la transmisión.
El formato de esta trama es el siguiente:
La condición o indicador de error será distinto según el estado o flag de error del nodo que detecte el error. Existen dos estados o flags de error de nodo: "Activo" y "Pasivo".
El Activo consiste en seis bits dominantes consecutivos y el Pasivo consiste en seis bits recesivos consecutivos, a no ser que estén sobrescritos por otros bits dominantes de otros nodos. Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador o Condición de error activo" que consiste, como ya se ha comentado antes, en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos y continuos.
Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador o Condición 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 (6 del flag más 8 del delimitador). 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.
10.-Topología
Por topología se entiende, en general, el tipo de interconexión. Por topología física se entiende la disposición de los nodos de la red y las conexiones. La topología lógica se refiere al flujo de datos entre los aparatos.
El Can-Bus como su nombre lo dice ocupa una topología en Bus.
11.-Conclusión
El CANBUS es de suma importancia en la red de comunicación de las unidades de control, en este informe resalte lo mas importante de este tipo de comunicación, este esta disponible en los automóviles Volkswagen y Audi.
Pudimos resaltar su topología, su direccionamiento, sus velocidades, sus componentes y como envía y recibe información.
Los cables que comunican al CAN-BUS generalmente están entrelazados y en ellos podemos encontrar elCAN-HIGH (alta) y el CAN-LOW (baja).
Una longitud de trenzado correcta permite evitar los siguientes efectos secundarios:
- Diafonía (entre dos circuitos existe diafonía cuando parte de las señales presentes en uno de ellos, considerado perturbador, aparece en el otro, considerado perturbador).
- Autoinducción
- Reflexiones de señal al final del bus.
- Autoinducción
- Reflexiones de señal al final del bus.
6.-Componentes del CAN-BUS
Consta de un controlador, un transceptor, dos elementos finales del bus y dos cables para la transmisión de datos. Con excepción de los cables del bus, todos los componentes están alojados en las unidades de control.
En el funcionamiento conocido de las unidades de control no se ha modificado nada.
Controlador CAN:
Controlador CAN:
Recibe del microprocesador, en la unidad de control, los datos que han de ser transmitidos. Los acondiciona y los pasa al transceptor CAN. Asimismo recibe los datos procedentes del transceptor CAN, los acondiciona asimismo y los pasa al microprocesador en la unidad de control.
Transceptor CAN:
Transceptor CAN:
(Transmisor-receptor) Transforma los datos del controlador CAN en señales eléctricas y transmite éstas sobre los cables del CAN-Bus. Asimismo recibe los datos y los transforma para el controlador CAN.
Elemento final del bus de datos (Terminadores):
Elemento final del bus de datos (Terminadores):
Es una resistencia (Casi siempre de 120Ω, aunque las resistencias de terminación no necesariamente son de aprox. 120 Ω, depende de la topología específica del ramal de cables). Evita que los datos transmitidos sean devueltos en forma de eco de los extremos de los cables y que se falsifiquen los datos.
Cables del bus de datos:
Cables del bus de datos:
Funcionan de forma bidireccional y sirven para la transmisión de los datos. Se denominan con las designaciones CAN-High (señales de nivel lógico alto) y CAN-Low (señales de nivel lógico bajo).
7.-Protocolo de Comunicaciones CAN
CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación. El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECUs, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps. De todas las características eléctricas que define la capa física, es importante conocer los denominados niveles lógicos del bus. Al tratarse de un bus diferencial, éste está formado por dos señales y la diferencia que existe entre estas dos señales determinan el estado del bus. Por tanto, el CAN dispone de dos niveles lógicos. Normalmente en los sistemas digitales de dos niveles se conocen estos dos estados por nivel alto y nivel bajo, sin embargo en este caso se denominan nivel dominante y nivel recesivo:
Dominante. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 2 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H tenga 3,5 V y CAN_L sea de 1,5 V (nominales). De hecho, si el voltaje de la línea CAN_H es al menos 0,9 V mayor que CAN_L, entonces ya se detectará la condición de bit dominante.
Recesivo. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 0 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H y CAN_L tengan 2,5 V (nominales). Aunque realmente el bus detectará una condición de recesivo si el voltaje de la línea CAN_H no es más alto que el voltaje de la línea CAN_L más 0,5 V.
Dominante. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 2 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H tenga 3,5 V y CAN_L sea de 1,5 V (nominales). De hecho, si el voltaje de la línea CAN_H es al menos 0,9 V mayor que CAN_L, entonces ya se detectará la condición de bit dominante.
Recesivo. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 0 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H y CAN_L tengan 2,5 V (nominales). Aunque realmente el bus detectará una condición de recesivo si el voltaje de la línea CAN_H no es más alto que el voltaje de la línea CAN_L más 0,5 V.
8.-Ciclo de Transmisión de Datos
Al trabajar con el CAN-BUS no se define el destinatario de los datos. Se transmiten a bordo del bus y generalmente los recibe y analizan todos los abonados.
- La unidad de control provee los datos al controlador CAN, para su transmisión.
- El transceptor CAN recibe los datos del controlador CAN, los transforma
en señales eléctricas y los transmite.
- Todas las demás unidades de control que están interconectadas a través del CAN-Bus
se transforman en receptores.
- Las unidades de control revisan si necesitan los datos recibidos para la ejecución de
sus funciones o si no los necesitan.
- Si se trata de daos importantes, la unidad de control en cuestión los adopta y procesa; Si no son importantes, los desprecia.
9.-Detección de Errores
Son generadas por cualquier nodo que detecte un error definido. Es una trama de dos campos, por un lado el Flag de error y por otro el delimitador. Éste último consiste en 8 bits recesivos consecutivos que le permite a los nodos iniciar limpiamente la transmisión.
El formato de esta trama es el siguiente:
El formato de esta trama es el siguiente:
La condición o indicador de error será distinto según el estado o flag de error del nodo que detecte el error. Existen dos estados o flags de error de nodo: "Activo" y "Pasivo".
El Activo consiste en seis bits dominantes consecutivos y el Pasivo consiste en seis bits recesivos consecutivos, a no ser que estén sobrescritos por otros bits dominantes de otros nodos. Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador o Condición de error activo" que consiste, como ya se ha comentado antes, en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos y continuos.
Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador o Condición 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 (6 del flag más 8 del delimitador). 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.
El Activo consiste en seis bits dominantes consecutivos y el Pasivo consiste en seis bits recesivos consecutivos, a no ser que estén sobrescritos por otros bits dominantes de otros nodos. Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador o Condición de error activo" que consiste, como ya se ha comentado antes, en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos y continuos.
Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador o Condición 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 (6 del flag más 8 del delimitador). 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.
10.-Topología
Por topología se entiende, en general, el tipo de interconexión. Por topología física se entiende la disposición de los nodos de la red y las conexiones. La topología lógica se refiere al flujo de datos entre los aparatos.
El Can-Bus como su nombre lo dice ocupa una topología en Bus.
11.-Conclusión
El CANBUS es de suma importancia en la red de comunicación de las unidades de control, en este informe resalte lo mas importante de este tipo de comunicación, este esta disponible en los automóviles Volkswagen y Audi.
Pudimos resaltar su topología, su direccionamiento, sus velocidades, sus componentes y como envía y recibe información.
12.- Mapa Mental
13.- Referencias
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