Can Bus 1

 

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Apostila autodidática 238

Sistema de bus de dados CAN I Noções Gerais

 

Apresentação

Por meio do sistema de bus de dados CAN é possível interligar todas as unidades de controle no automóvel. Com isso, podem ser aproveitadas aproveitadas novas funções no veículo veículo e no diagnóstico que abrangem todas as unidades de controle. Após um primeiro resumo desta tecnologia na apostila autodidática 186 Rede CAN-Bus de dados os temas foram detalhados nas seguintes apostilas: 



Esta apostila autodidática 238 Sistema de bus de dados CAN I, explica as funções básicas do sistema de bus de dados CAN como, por exemplo, o intercâmbio de dados. A apostila autodidática 269 Sistema de bus de dados CAN II explica os sistemas especiais de bus de dados como, por exemplo, o CAN da área da tração e o CAN de conforto, e como são utilizados no grupo Volkswagen.  

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 A apostila autodidática apresenta apresenta o design e funcionamento funcionamento de novos desenvolvimentos. desenvolvimentos. Os conteúdos não serão atualizados e algumas das tecnologias apresentadas nessa apostila são implementadas de acordo com mercados Para as instruções de verificação, ajuste e reparação, por favor,específicos. consulte a Literatura Técnica de Serviço Pós-Vendas prevista para estes efeitos.

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Índice Introdução ................... ......................................... ............................................ ........................................... ........................................... ........................ .. 4   Para que serve um sistema de bus de dados?......... ................. ................ ................. ................. ................ ............. ..... 4   Configuração, construção e características essenciais ........ ................ ................. ................. ................ .......... .. 6   Estágios de desenvolvim desenvolvimento ento ................... ......................................... ............................................ .................................... .............. 8  

Gestão do bus de dados CAN ...................... ............................................ ............................................ ................................ .......... 9

Sistema básico................... básico......................................... ............................................ ............................................ ..................................... ............... 10   Princípio de interconexão......... ................. ................ ................. ................. ................ ................ ................. ................. .............. ...... 10   Intercâmbio de informação ......... ................. ................ ................ ................. ................. ................ ................. ................. ........... ... 11 Unidades funcionais ...................... ............................................ ............................................ ........................................... ........................... ...... 13   Cabo K ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................ .................. 13   Unidade de controle........ ................. ................. ................ ................ ................. ................. ................ ................. ................. ............. ..... 13   Módulo CAN ..................... .......................................... ........................................... ............................................ .................................. ............ 13    

Transceptor ...................... ............................................ ............................................ ........................................... ................................. ............ 13 Particularidades do transceptor ........ ................. ................. ................ ................ ................. ................. ................ .............. ...... 15

Sequências de uma transmissão de dados ............. ..................... ................ ................ ................. ................. ................ ........ 17   O Envio ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................ .................. 18   A Recepção ...................... ............................................ ............................................ ........................................... ................................. ............ 19   Tentativa de envio simultâneo de várias unidades de controle. ........ ................ ................. ............. .... 21 Segurança na transmissão e comportament comportamento o em caso de incidências ........ ................. ................. ........ 23   Gestão interna de erros ........ ................ ................ ................. ................. ................ ................ ................. ................. ................ .......... 23   Indicação para o diagnóstico ........ ................ ................ ................. ................. ................ ................. ................. ................ .......... .. 25 Glossário ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ..................... 27 Teste seus conhecimento conhecimentoss ........ ................ ................. ................. ................ ................ ................. ................. ................ ................ ........ 29

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Introdução Para que serve um sistema de bus de dados? Com o emprego do sistema de bus de dados CAN no veículo, interligam-se componentes eletrônicos como unidades de controle ou sensores inteligentes, por exemplo, o sensor de ângulo de direção. A abreviatura CAN significa Controller Area Network . Com o uso do sistema de bus de dados CAN, se obtém as seguintes vantagens no sistema geral do veículo:  O intercâmbio de dados entre as unidades de controle acontece em uma plataforma unitária. Esta plataforma denomina-se protocolo. O bus de dados CAN exerce a função do que se denomina “autoestrada” de dados.



 Os sistemas complexos, por exemplo o ESP, são factíveis de uma forma econômica.









Podem ser adaptadas com maior facilidade as ampliações de sistemas em forma de equipamentos complementares. O bus de dados CAN é um sistema aberto que permite uma adaptação a diferentes meios de transferência como, por exemplo, cabos de cobre e cabos de fibra ótica. O diagnóstico das unidades de controle pode ser realizado pelos cabos do bus de dados CAN, como é o caso das Unidades de Controle do air bag e das portas. Esse diagnóstico via bus de dados se denomina “cabo K virtual” (vide pág. 7). Nos veículos do futuro, a tendência será a eliminação do cabo K.

 Pode ser realizado um diagnóstico de todo o sistema, utilizando simultaneamente para isso várias unidades de controle.



Desde a Unidade de controle Central até o sistema interligado

Veículo com Unidade de controle Central

4

 

Cabeçalho - corpo 21 - headline - regular

Veículo com 3 unidades de controle

Veículo com 3 unidades de controle e sistema de Bus de dados

Sensor Bus de dados CAN Unidade de Controle do ABS Atuador Instrumento combinado Unidade do de motor Controle Rede CAN da área da tração com 3 unidades de controle

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Configuração, construção e características principais No sistema de bus de dados CAN muitos módulos individuais encontram-se conectados paralelamente. Disso resultam as seguintes exigências para a configuração do conjunto do veículo: 

 grande segurança: as interferências na transmissão, sejam internas ou externas, devem ser detectadas com grande confiabilidade.  grande disponibilidade: em caso de avaria em alguma unidade de controle o resto do sistema deve permanecer operativo, na medida do possível, para poder intercambiar informação.





grande densidade de dados: todas as unidades de controle têm, em todo momento, o mesmo estado de informação. Assim, não haverá dados discrepantes entre as unidades de controle. Em caso de avaria em algum ponto do sistema é informado a todos os componentes da mesma forma e no mesmo momento.

 grande taxa de transferência de dados: o intercâmbio de dados entre os componentes da rede deve ser efetuado de forma rápida de modo a cumprir as exigências em tempo real.



A transferência de sinais no sistema de bus de dados CAN acontece de forma digital e, atualmente, através de cabos de cobre. Desta forma, é possível uma transferência segura com uma velocidade de até 1.000 kbit/s (1Mbit/s). A taxa máxima de transferência de dados especificada de forma padrão no grupo Volkswagen é de 500 kbit/s. Devido a diferentes exigências com respeito à taxa de repetição dos sinais, o sistema de bus de dados CAN divide-se em 3 sistemas: 

Bus de dados CAN da área da tração (High Speed) com 500 kbit/s e com demandas quase em tempo real;

 Bus de dados CAN da área de conforto (Low Speed) com 100 kbit/s e com demandas de tempo menores;





Bus de dados CAN da área de infotenimento (Low Speed) com 100 kbit/s e com demandas de tempo menores.

1

2

3

4

1 = 500 kbit/s 2 = 100 kbit/s 3 = 100 kbit/s 4 = 1000 kbit/s kbit/s

Taxas de transferência de dados no sistema de bus de dados CAN

6

= CAN área da tração = CAN área de conforto = CAN área de infotenimento = Taxa Taxa máxima máxima de transferência transferência de dados

 

Unidade de Controle do motor

Unidade de Controle da transmissão

Unidade de Controle dos freios

Alavanca seletora

...

CAN área tração

Conector para diagnósticos

Sensor de ângulo de direção

Unidade de Controle do air bag

Instrumento combinado

Somente instrumento combinado Higline

Rádio/ navegação

Servo-direção

Interface telefone

CAN área conforto (CAN Infotenimento) Rádio

Unidade de Controle do climatizador

DSP

Assistência de estacionamento

...

Memória de posic. assento do motorista

Controle de pressão de pneus

...

CAN área conforto Unidade de Controle central de conforto

Unidade de Controle porta do motorista

Unidade de Controle porta do acompanhante

Unidade de controle de interface Gateway

Unidade de Controle porta traseira esquerda

...

Unidade de Controle porta traseira direita

Outras unidade de controle em projeto

Conectores do veículo Cabo K real Cabo K virtual O sistema de bus de dados CAN (exemplo Polo ano 2002)

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Estágios de desenvolvimento A primeira implantação do sistema de bus de dados CAN na Volkswagen aconteceu em 1997, no sistema de conforto do Passat, com velocidade de 62,5 kbit/s.

Outras etapas do desenvolvimento foram: 1998 CAN 1998  CAN na área da tração no Golf e Passat com 500 kbit/s

2000   Introdução do cabo K virtual no GOLF e Passat. 2000

2001 CAN 2001  CAN conforto 100 kbit/s padrão no Grupo, por exemplo, no Passat

8

 

Gestão do bus de dados CAN O bus de dados CAN é um sistema autônomo dentro da eletrônica do veículo e serve como linha para o intercâmbio de dados entre as unidades de controle conectadas. Devido a sua construção e configuração, o sistema funciona com uma grande confiabilidade. No entanto, se apesar disso for produzido algum erro, o mesmo fica registrado na memória de avarias da respectiva unidade de controle e poderá ser consultado através do equipamento de diagnóstico.  As unidades de controle dispõem de funções de autodiagnóstico através das quais também podem ser detectadas avarias relacionadas ao sistema de bus de dados CAN.



 Os registros da memória de avarias das unidades de controle servem para uma primeira constatação da avaria.



 Uma exigência importante para um veículo com o estado “Bus de dados CAN em ordem” é que



não apareça nenhum registro de avaria CAN em nenhum estado operativo da condução. Para realizar uma análise que ajude na localização da avaria e corrigir a mesma, são necessários alguns conhecimentos básicos sobre o intercâmbio de dados no bus de dados CAN.

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9

 

Sistema básico Princípio de interconexão O sistema básico compõe-se de várias unidades de controle que estão conectadas de forma paralela ao cabo do bus de dados através dos chamados transceptores (amplificadores de emissão e recepção). Dessa forma, são válidas as mesmas condições para todas as estações. Isso significa que todas as unidades de controle recebem o mesmo tratamento, não há nenhuma unidade de controle preferencial. O intercâmbio de informação acontece em série (de forma consecutiva). Geralmente, o bus de dados CAN já é completamente operativo com um cabo só, mas o sistema está dotado de um segundo cabo de bus de dados onde os sinais incidem na ordem inversa. Graças a essa inversão dos sinais se consegue suprimir de forma mais eficaz as interferências externas.

Para simplificar o princípio básico da transmissão de dados, será utilizado nos exemplos abaixo apenas um cabo CAN.  CAN.  

Unidade de controle

Unidade de controle

Unidade de controle

A

B

C

RX

TX

RX

TX

RX

TX

Transceptor

Bus CAN O princípio de interconexão

10

 

Intercâmbio de informação As informações que são intercambiadas se denominam mensagens. Qualquer unidade de controle pode enviar e receber mensagens. Uma contém, principalmente, valores físicos,de porzeros exemplo a rotação do motor, o qual nessemensagem caso se representa como valor binário (sequência e uns). Por exemplo: (A rotação do motor 1.800 rpm também poderia se representar com 00010101.) No processo de envio é transformado, em primeiro lugar, o valor binário em um trem de bits. Este trem de bits é colocado através do cabo de TX (cabo de envio) no transceptor (amplificador). O transceptor converte o trem de bits em valores de tensão apropriados para serem transmitidos consecutivamente através do cabo do bus de dados. No processo de recepção são reconvertidos os valores de tensão, através dos transceptores, de novo em um trem de bits que se transmite através do cabo de RX (cabo de recepção) às unidades de controle. Em seguida, as unidades de controle transformam novamente os valores seriais e valores binários em mensagens. Por exemplo: (O valor 00010101 se transforma novamente em 1.800 rpm). Uma mensagem enviada pode ser recebida por qualquer unidade de controle. Este princípio também é denominado Broadcast (radiodifusão). É como uma emissora de rádio que emite um programa que pode ser sintonizado por qualquer participante conectado. Graças ao procedimento Broadcast  se  se consegue que todas as unidades de controle conectadas tenham sempre o mesmo estado informativo.

Broadcast 

O princípio

: um emite, todos recebem.

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Mensagem em paralelo

Unidade de controle A

Unidade de controle B

Unidade de controle C

Rotação do motor

Rotação do motor

Rotação do motor

0001 0101

0001 0101

0001 0101

   1    0    1    0      1    0    0    0

Trem de bits em série

RX

TX

   0    0    0    1      0    1    0    1

   0    0    0    1      0    1    0    1

RX

TX

RX

Transmissão elétrica de sinais: um envia, todos recebem Intercâmbio de informação de uma mensagem no bus de dados CAN (princípio Broadcast )

Nível sinal

T (tempo) Transmissão elétrica de sinais em sequência temporal

TX

Transceptor

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Unidades funcionais Cabo K O cabo K serve para conectar um equipamento VAS para efetuar um diagnóstico do veículo no Serviço Pós-Venda.

Unidade de controle A unidade de controle recebe sinais dos sensores, os processa e comanda, por sua vez, os atuadores. Os componentes essenciais de uma unidade de controle são: um microcontrolador com memória de entrada, memória de saída e uma memória de programas. Os valores dos sensores recebidos pela unidade de controle, por exemplo, a temperatura do motor ou a rotação do motor são consultados regularmente e guardados consecutivamente na memória de entrada. Este processo equivale, a princípio, a um mecanismo de movimento intermitente como um comutador seletor giratório de entrada (vide figura). O microcontrolador interliga os processo respectivos valores dena entrada, utilizando memória para issode o programa implantado. O resultado desse se armazena correspondente saída e dali se envia aos correspondentes atuadores. Para poder processar mensagens CAN, cada unidade de controle dispõe adicionalmente de uma zona de armazenamento CAN para as mensagens recebidas e as que devem ser enviadas.

Módulo CAN O módulo CAN serve para o intercâmbio de dados, ou seja, o intercâmbio das mensagens CAN. Está dividido em duas áreas: a área de recepção e a área de emissão. A integração do módulo CAN à unidadenodechip controle, acontece através caixa de ou a através da caixa de saída, geralmente do microcontrolador das da unidades deentrada controle.

Transceptor O transceptor é um amplificador de emissão e recepção que transforma o trem de bits serial (nível lógico) do módulo CAN em valores de tensão elétrica (nível de cabo) e vice-versa. Os valores de tensão elétrica são apropriados para o transporte de dados em cabos de cobre. A integração do transceptor no módulo CAN acontece através do cabo de TX (cabo de envio) ou através do cabo de RX (cabo de recepção). O cabo de RXcontínua está conectado diretamente ao dos bus sinais de dados CAN permite uma participação na escuta do bus deatravés dados. de um amplificador, e

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Cabo K

Unidade de controle Mensagem de erro

Comutador seletor de entrada

Memória de entrada

Memória de saída

Microprocessador

Sensores, por exemplo: Sensor de rotação   Sensor de temperatura   Manômetro de óleo   etc.

Área CAN com controle do tempo







Atuadores, por exemplo:   Borboleta do acelerador Eletroválvula Diodo luminoso etc. 









Módulo CAN Caixa de entrada

Caixa de saída

Área de recepção

Área de envio

RX Transceptor

 Bus CAN

Unidades funcionais: módulo CAN e transceptor

TX

Nível Lógico: 0 ou 1

 Nível de sinal: 0V ou 5V

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Particularidades do transceptor RX

TX

+5V 5V Cabo do bus

5V

Representação esquemática esquemática com um comutador

O transceptor com acoplamento ao cabo do TX

Uma particularidade do acoplamento do cabo de TX ao bus é que o mesmo é realizado através de um comutador de coletor aberto. Desta forma, resultam no cabo de bus dois estados diferentes:  Estado 1: 1: estado não comutado, transistor não comutado (comutador aberto)



  Passivo: nível do bus=1, bus=1, através da resistência resistência (alto valor em ohm) ohm)  Estado 0: 0: estado comutado, transistor comutado (comutador fechado)



  Ativo: nível do bus=0, sem resistência resistência (baixo valor em ohm) ohm) +5V

+5V

+5V

Cabo do bus (OV)

Transceptor A

Transceptor B

Transceptor C

Acoplamento de 3 transceptores ao cabo do bus com transceptor C ativo

Comutador aberto significa 1 (passivo). Comutador fechado significa 0 (ativo).

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Do exemplo anterior (três transceptores conectados a um cabo do bus) podem resultar as seguintes posições de comutação:

Transceptor A

Transceptor B

Transceptor C

Cabo do bus

1

1

1

1 (5V)

1

1

0

0 (0V)

1

0

1

0 (0V)

1

0

0

0 (0V)

0

1

1

0 (0V)

0

1

0

0 (0V)

0

0

1

0 (0V)

0

0

0

0 (0V)

Comportamento:  Se o comutador do transceptor estiver fechado, flui corrente pela respectiva resistência e, no cabo do bus é regulada uma tensão de 0V.



 Se o comutador do transceptor estiver aberto, não flui corrente pela respectiva resistência, portanto não há queda de tensão sobre a mesma. No cabo do bus é regulada uma tensão de 5V.



Desta forma, se consegue o seguinte: - Se o bus estiver no estado 1 (passivo), qualquer outra posição poderia impor a este estado o estado 0 (ativo).

O nível passivo do bus se denomina recessivo. O nível ativo do bus se denomina dominante. Isto é importante para: a) A sinalização de interferências na transmissão (mensagens de erro “Error Frames”). b) A detecção de “colisões” (quando várias estações querem enviar ao mesmo tempo).

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Sequências de uma transmissão de dados A transmissão de dados no exemplo Registro de rotação > Transmissão > Indicação O seguinte exemplo mostra um intercâmbio completo da informação da rotação do motor, do seu registro até a indicação no conta-giro. Dele se desencadeia a sequência cronológica da transmissão de dados e a ação conjunta dos módulos CAN com as unidades de controle. Em primeiro lugar, o sensor da Unidade de Controle do motor registra o valor de rotação. Depois, essa informação é armazenada na memória de entrada do microcontrolador. O valor atual de rotação do motor também é necessário para outras unidades de controle, por exemplo o instrumento combinado, portanto portanto esse dado deve ser transmitido no bus de dados CAN. Para isso, o valor de rotação é copiado à memória de envios da Unidade de Controle do motor. Da memória de envios, a informação chega à caixa de saída do módulo CAN. Se na caixa de saída existe um valor atualizado, isto será indicado com a bandeira de envios (a bandeira é levantada). Com a ordem de envio ao módulo CAN, a Unidade de Controle do motor cumpriu sua função nesse processo. O valor da rotação é transformado em uma mensagem do motor, primeiramente em uma forma específica de CAN, conforme o protocolo. Os componentes mais importantes de um protocolo são: Identidade: (identificador de 11 bits) Serve para a identifica identificação ção da mensagem

Conteúdo mensagem: (campo dados máximo 8x8 bits) O conteúdo da mensagem

Nas seguintes figuras explicativas se representará a mensagem CAN com o símbolo de uma carta. (Prova CRC de 16 bits): Soma de verificação para o armazenamento de dados Confirmação (Ack de 2 bits): Acknowledge (Reconhecimento) Princípio de composição de uma mensagem CAN

Os componentes de uma mensagem do motor são, por exemplo Identidade= Motor_1, Conteúdo=Rotação. Também podem estar incluídos na mensagem do motor outros valores como, por exemplo, estado de marcha lenta, torque do motor, etc.

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Em seguida, o módulo CAN comprova, através do cabo de RX, se o bus de dados está ativo (se atualmente estão sendo intercambiadas outras informações). Se for necessário, esperará até que o bus de dados esteja livre. (Nível 1 {passivo} durante um período de tempo determinado). Se o bus estiver livre, a mensagem do motor é enviada.

O envio Sensor de Rotação Unidade de Controle do motor

Unidade de Controle do ABS

Levanta bandeira ordem de envio Consulta O bus está livre?

Bus CAN Início de um processo de envio

espera O bus está livre? Cabo de RX

?

não

sim

Detalhe: Esquema Esquema de consulta se o bus está livre.

Instrumento combinado

Saída para conta-giro

18  

A recepção Um processo de recepção é formado por dois passos:  Passo 1 = Comprovação da confiabilidade da mensagem (nível de controle)



 Passo 2 = Comprovação da utilidade da mensagem (nível de aceitação)



Sensor de Temperatura Unidade de Controle do motor

RX

Unidade de Controle do ABS

TX

RX

TX

Saída para conta-giro

Instrumento combinado

RX

TX

Bus CAN Processo de recepção

Todas as estações conectadas recebem a mensagem enviada pela Unidade de Controle do motor. Esta mensagem chega através dos cabos de RX para a correspondente área de recepção dos módulos CAN.

Sim Nível de aceitação Nível de controle

Sim Não

Não

Sim Não

Sim Não

Detalhe: Área de recepção, nível de controle e de aceitação.

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Todos os receptores receberam a mensagem do motor e comprovaram sua confiabilidade no respectivo nível de controle. Assim se consegue detectar incidências locais que só aconteceram em uma unidade de controle. Isto provoca a já mencionada grande densidade de dados. (Vide também o capítulo “Segurança na transmissão e comportamento em caso de incidências”) Através de uma chamada “soma de verificação CRC” poderão averiguar nesse instante, no nível de controle, se foram produzidos erros na transmissão. CRC significa Cycling Redundancy Check . No envio de cada mensagem se forma e transmite uma soma de verificação de 16 bits. Os receptores calculam, seguindo a mesma diretriz, a soma de verificação de todos os bits recebidos. Para finalizar, se compara a soma de verificação recebida com a soma de verificação calculada. Se não foram detectados erros, todas as estações comunicam ao emissor uma confirmação, o chamado Acknowledge (reconhecimento), em seguida à soma de verificação.

Confirmação (Ack de 2 bits): Acknowledge

Fluxo de informação, confirmação, carimbo

Em seguida, a mensagem recebida corretamente chega ao chamado nível de aceitação dos correspondentes módulos CAN. 

Neste nível é decidido se a mensagem é necessária para a função da correspondente unidade de controle.

 Em caso negativo, a mensagem é eliminada.



 Em caso afirmativo, a mensagem chega à correspondente caixa de entrada.



Ao levantar a “bandeira de recepção” é indicado ao instrumento combinado que existe uma mensagem atualizada, por exemplo, a rotação do motor esperando para ser processada. O instrumento combinado consulta esta mensagem e copia o valor em sua memória de entrada.   Desta forma, se finalizam os processos de envio e recepção nos módulos CAN.  No instrumento combinado a rotação do motor chega, depois é processada pelo microcontrolador,



o atuador é comandado e, finalmente, o ponteiro do conta-giro é posicionado.  O intercâmbio de dados de uma mensagem se repete constantemente em função dos tempos de ciclo ajustados (por exemplo, a cada 10ms).



20  

Tentativa de envio simultâneo de várias unidades de controle No caso de uma tentativa de envio simultâneo de várias unidades de controle será produzida, inevitavelmente, uma colisão de dados no cabo do bus. Para evitar isto, aplica-se a seguinte estratégia no CAN:  Uma unidade de controle ativa começa, no processo de envio, enviando o seu identificador



 Todas as unidades de controle acompanham o que acontece no bus, registrando, através do seu respectivo cabo de RX, o estado do bus.





O emissor compara por bits o estado do cabo de TX com o estado do cabo de RX. Nesse instante pode ser detectada uma situação de colisão.

A estratégia CAN administra esta situação da seguinte maneira: A unidade de controle cujo sinal de TX foi sobrescrito por um zero deve se retirar do bus. A importância mensagens é regulada pelosejam número dos zeros que precedem o identificador. Desta forma, édas garantido que as mensagens enviadas seguindo uma ordem de importância.   Regra: quanto menor seja o número no identificador, maior é a importância da mensagem. Este procedimento denomina-se arbitragem.

Unidade de Controle do motor

TX

Unidade de Controle do ABS

TX

Instrumento Combinado

Retém prioridade e permanece em modo de envio

RX

RX

TX RX

Cabodados do bus de Procedimento de arbitragem para evitar uma colisão.

Perde prioridade e muda o modo de recepção

Perde prioridade e muda o modo de recepção

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No seguinte exemplo é mostrado que, no caso de várias unidades de controle desejarem enviar simultaneamente, o sensor de ângulo de direção tem a máxima prioridade. Portanto, sua mensagem é a primeira a ser enviada. Explicação: O sensor de ângulo de direção, com o número menor (com mais zeros à frente), impõe-se sobre os demais participantes no bus de dados.

Identificadores possíveis no CAN tração Identificador

Binário (11 bits)

Hexa

 Motor_1

010_1000_0000

280

 Frreio_1  F

010_1010_0000

1A0

 Instr. Comb._1

011_0010_0000

320

 Ângulo direção_1

000_1100_0000 000_1100_00 00

0C2

 Trransmissão_1  T

100_0100_0000

440

Conclusão da transmissão de valores de sensores (por exemplo, a rotação do motor) Devido à grande segurança na transferência no CAN são detectados, claramente deinterrupções forma confiável, numerosas incidências como, por exemplo as interferências elétricas oue as no sistema CAN. 

O valor de regime 1.800 rpm é transmitido corretamente ou, caso ocorra alguma incidência, não é transmitido (não há indicação, o conta-giro indica “0”).

 Se, por exemplo, aparecem valores de regime não plausíveis, terá que ser procurada a causa não na transmissão (CAN), mas em um sensor avariado, um instrumento de indicação avariado ou na linha de conexão.



22  

Segurança na transmissão e comportamento em caso de incidências Gestão interna de erros Para garantir uma alta segurança dos dados, é montado no CAN um complexo sistema de gestão interna de erros. Dessa forma, se consegue que os possíveis erros de transmissão sejam detectados com grande confiabilidade e, assim, podem ser adotadas as medidas correspondentes. A taxa de erros não detectados, ou seja, a chamada possibilidade de erros residuais, é menor que 10-12 . Este valor equivale a 4 erros ao longo de toda a vida útil de um veículo. Graças ao procedimento Broadcast (um envia, todos recebem e analisam) se comunica a todos os participantes sobre qualquer erro que apareça e que seja detectado por algum participante da rede através de uma mensagem de erro, o chamado “Error Frame”. Assim, todos os participantes eliminarão a mensagem atual. Em seguida acontece uma repetição automática de envio. Este processo é completamente normal e pode ter sido provocado por fortes oscilações de tensão, por exemplo, ao dar a partida no motor ou por fortes interferências exteriores. Uma situação crítica é produzida quando se acumulam repetições de envios provocadas por erros detectados de forma constante. Para essas situações, cada estação leva instalado um contador interno de erros que vai somando os erros detectados e os subtrai após uma repetição de envio efetuado com sucesso.

Unidade de controle desativada

Não pode enviar mais

Bus Off

Contador 255 erros de RX

120

127

0

Error Passive

Tempo de sistema

Contador 255 erros de TX

256 Estado Normal

127

Error Active 0

Tempo de sistema Aparecem erros, contador soma erros

Contador interno de erros

Não há erros, contador subtrai erros

Acumulação erros excede de valor limite do contador de erros

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O contador interno de erros é o responsável pela gestão interna de erros e não pode ser consultado. Se o valor limite especificado é excedido (equivale a um máximo de 32 repetições de envio), é informado à unidade de controle em questão, e a mesma se desconecta do bus de dados CAN. Após se repetir o estado Bus Off (sem comunicação temporariamente) será realizado um registro na memória de avarias. Depois de um tempo de espera definido (aproximadamente 0,2s) a unidade de controle tenta se conectar novamente por si mesma ao bus. O tráfego de mensagens acontece, geralmente, de forma cíclica com período de ciclos especificados. Desta forma, se garante que as respectivas mensagens sejam transmitidas a tempo. No entanto, caso sejam produzidas demoras, isto é, não se recebem no mínimo dez mensagens, será ativado o chamado controle de tempo (Time Out da mensagem). Como consequência disso, também se realiza um registro na memória de avarias da unidade de controle que está recebendo. Este é o segundo mecanismo da gestão de erros. Disso resultam para o diagnóstico no Serviço Pós-venda, as seguintes mensagens de erro: 1. Bus de dados avariado   Na unidade de controle afetada detectaram-se erros graves.   A unidade de controle controle foi desconectada pelo menos menos duas vezes do bus (Bus Off). Off). 2. Faltam mensagens de...ou não há comunicação com a unidade de controle em questão. 2. Faltam   As mensagens mensagens não não são recebidas a tempo. Ativou-se o controle controle de Time Out. Out.  

24  

Indicação para o diagnóstico  O valor da rotação é transmitido corretamente ou não é transmitido devido a alguma incidência (não há indicação). O equipamento de diagnóstico VAS 5051 indica nesse caso uma nota sobre uma incidência no sistema CAN:



Indicação do VAS 5051

 Se, por exemplo, aparecem valores de rotação não plausíveis, não será necessário procurar



a causa na transmissão CAN,pora exemplo mesma deverá ser procurada no sensor ser sensor ou no atuador (instrumentos de indicação, o conta-giro).

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No caso de uma incidência no sistema CAN, o VAS 5051 indica uma mensagem de erro geral. Com esta mensagem ainda não é possível saber qual componente do sistema CAN está avariado. Para localizar a avaria pode-se consultar o estado ativo das unidades de controle conectadas ao bus de dados CAN através dos blocos de valores de medição 125, 126 da gateway (1=ativo, 0=passivo). Possivelmente, serão necessárias outras medições elétricas (por exemplo, uma comprovação do sinal com o osciloscópio).

Perspectivas Com a presente apostila autodidática 238 foram explicadas as principais funções do sistema CAN. Nadoapostila “Sistema de dados II” será a característica sistemaautodidática de bus de dados CANdenobus veículo que éCAN utilizado no explicada grupo Volkswagen. Serão explicadas, de forma detalhada, as características do bus de dados CAN da área da tração e o bus de dados CAN da área de conforto quanto às suas funções e o seu diagnóstico. Finalmente, será explicado o sistema completo no qual se interligam o bus de dados CAN da área da tração e o bus de dados CAN da área de conforto através da chamada gateway. O modo de proceder para a localização de avarias é outra parte importante desta apostila autodidática.

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Glossário ACK:

Acknowlege, confirmação de recepção de uma mensagem correta. É realizada colocando um bit dominante por parte de todos os participantes do bus de dados.

Atuadores:

Elementos de excitação e indicações no veículo.

Arbitragem:

Mecanismo para evitar colisões quando vários participantes querem realizar um envio ao mesmo tempo. A arbitragem assegura que as mensagens sejam enviadas seguindo a ordem definida por sua importância.

Broadcast:

Princípio de emissão: um envia - todos recebem.

Bus de dados CAN da área de conforto:

Subsistema para unidades de controle no sistema de conforto.

Bus de dados CAN da área de infotenimento:

Subsistema para unidades de controle no sistema de rádio e informação.

Bus de dados CAN da área da tração:

Subsistema para unidades de controle no grupo motopropulsor.

Bus off:

Desconexão do bus de uma unidade de controle ao exceder o contador interno de erros.

Caixa de entrada:

A memória na qual são armazenadas as mensagens recebidas pelo módulo CAN.

Caixa de saída:

Memória no módulo CAN na qual são armazenadas as mensagens que devem ser enviadas à unidade de controle.

Cabo de RX:

Cabo de conexão no elemento receptor entre o módulo CAN e o transceptor.

Cabo de TX:

Cabo de conexão no elemento emissor entre o módulo CAN e o transceptor

Cabo do BUS:

Conexão elétrica de cobre no veículo, duas linhas retorcidas. O cabo do bus interliga as unidades de controle. Cabo para o Serviço Pós-venda, cabo de conexão entre as unidades de controle e o conector para diagnósticos no veículo para conectar o comprovador VAS.

Cabo K:

CAN:

Controller Area Network, sistema de bus de dados para a interconexão de unidades de controle.

CRC:

Cyclic Redundancy Check, soma de verificação (16 bits) para a detecção de erros.

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Error Frame:

Mensagem de erro (>6 bits dominantes) para sinalizar erros de transmissão no bus de dados.

Identificador:

Zona de início de uma mensagem, serve para identificar e distinguir as prioridades de mensagens.

Memória de avarias:

Memória na unidade de controle que pode ser consultada com o comprovador VAS.

Mensagem:

Uma mensagem é o pacote de dados enviado por uma unidade de controle.

Microcontrolador:

Sistema informático de 1 chip, composto pela CPU, a memória e os módulos de entrada e saída

Módulo CAN

Serve para a execução do intercâmbio de dados para mensagens CAN.

Nível de aceitação.

Filtração de mensagens recebidas que são relevantes para a unidade de controle em questão.

Nível de sinal:

Estado da tensão elétrica em um cabo.

Nível lógico:

Estado 0 ou 1 em um ponto de conexão do sistema.

Sensores:

Sensores eletrônicos no veículo, servem para registrar os estados operativos.

Time Out da mensagem:

Controle do tempo por parte do receptor de envios realizados.

Transceptor:

Amplificador eletrônico de emissão e recepção, serve para acoplar o módulo CAN ao cabo do bus de dados.

Transceptor do bus:

Amplificador eletrônico de emissão e recepção para acoplar uma unidade de controle ao bus.

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Teste seus conhecimentos 1.

Por que são utilizados nos veículos sistemas de bus de dados? 

a) Pela complexidade, cada vez maior, da eletrônica dos veículos. b) Porque são factíveis ampliações no sistema em forma de equipamentos suplementares. c) Porque é exigido por lei.

2.

Qual é a taxa taxa de transfe transferênci rência a de dados dados no no bus de dados dados CAN da área área da tração?  tração? 

a) 10 kbit/s b) 100 kbit/s c) 500 kbit/s

3.

O equipame equipamento nto de diagn diagnóstic óstico o VAS 5051 serv serve, e, dentre dentre outras outras coisa coisas, s, para para detectar: detectar:

a) avarias no cabeamento do sistema CAN. b) avarias de hardware no sistema CAN. c) mensagens do sistema CAN

4.

Que Qu e mensag mensagens ens rece recebem bem e comp comprov rovam am as unid unidade ades s de contr controle ole?  ? 

a) Só aquelas mensagens destinadas às correspondentes unidades de controle. b) Todas as mensagens enviadas. c) Todas as mensagens de máxima prioridade.

5.

Três unida unidades des de contr controle ole espera esperam m que o bus esteja esteja livre livre e querem querem enviar enviar mensage mensagens. ns.

a) Todas podem enviar imediatamente as mensagens. b) É produzida uma colisão de dados. c) A arbitragem administra a ordem pela qual são enviadas as mensagens.

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6.

O qu que e si sign gnif ific ica a Bus Bus OF OFF F? 

a) Que todos os participantes do sistema de bus de dados são desligados. b) Que um participante do sistema de bus de dados é retirado temporariamente do sistema de bus. c) Que é desativado todo o bus de dados.

7.

Para Pa ra que que ser serve ve o co cont ntad ador or int inter erno no de de erro erros?  s? 

a) Para contar as mensagens CAN. b) Para contar os erros e assim poder comutar a unidade de controle a Bus OFF, se for preciso. c) Para aplicações estáticas.

8.

O que que signi signific fica a em CAN “Al “Alta ta segu seguran rança ça na na trans transmis missão são”?  ”? 

a) Que só são produzidos erros de transmissão. b) Que os erros de transmissão são detectados com confiabilidade. c)

9.

Que no caso de serem detectados erros são informados a todas as unidades de controle.

O identificador de uma mensagem CAN:

a) indica o nome e prioridade de uma mensagem. b) indica o endereço de destino. c) serve para administrar os direitos de acesso.

10. O protocolo serve para:

a) o armazenamento de dados. b) a detecção de erros. c) a gestão dos direitos de acesso.

 .   c ,  b ,   a :  0   1  /  c ,   a :  9  /  c ,  b  :  8  /  b  :  7  /  b  :  6  /  c  :  5  /  b  :  4 /  b ,   a  :  3  /  c  :  2 /  b ,   a :  1 -  s   a   t   s   o   p   s   e   R

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Anotações

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Anotações

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VOLKSWAGEN do Brasil Indústria de Veículos Automotores Ltda. Academia Volkswagen Via Anchieta, km 23,5 São Bernardo do Campo - SP CEP 09823-901 - CPI 1177 A reprodução ou transcrição total ou parcial deste material é proibida, salvo expressa autorização, por escrito, da Volkswagen do Brasil. As informações contidas nesta apostila são exclusivamente para treinamento dos profissionais da Rede de Concessionárias Volkswagen, estando sujeitas a alterações sem prévio aviso.

1ª Edição