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
