Manual Redes de Comunicación y Can Bus

REDES DE COMUNICACIÓN Y CAN BUS INTRODUCCION

¿QUE ES UNA RED DE COMUNICACIÓN? Una red de comunicación o NETWORK es una conexión de diferentes computadoras en la cual intercambian información utilizando sus propios medios o diferentes recursos.

Red de comunicación en el automóvil

IMPORTANCIA DE LAS REDES DE COMUNICACIÓN Conforme la tecnología en los automóviles avanza el número de sensores y dispositivos electrónicos aumenta, la cantidad de información que estos generan es mayor y más precisa. Toda esta información es necesaria en los sistemas de proceso, entonces tenemos mucha información que mover de un lugar a otro y se tiene que mover de tal manera que llegue de una forma rápida y eficiente, es decir que llegue en el menor tiempo posible y completa. Las redes de comunicación son la estructura por la cual los sensores hacen llegar su información ya sea analógica o digital a los módulos de proceso que los necesitan para tomar decisiones, también es la forma en que los diferentes módulos de proceso se comunican entre sí para compartir información y tomar decisiones conjuntas. Pongamos un ejemplo: Un sensor de rueda del tipo generador de 2 cables, genera un señal senoidal que es utilizada tanto por el modulo ABS como por la PCM, al ser de 2 cables necesitamos 2 cables para que llegue a la PCM y otros 2 cables para que llegue al ABS, entonces son necesarios 4 cables para que los módulos de proceso puedan usar la información de dicho sensor. Dado que son

4 ruedas necesitaremos 16 cables para poder usar la información de los sensores en los 2 módulos, si usáramos los 16 cables esto nos genera muchos inconvenientes, tales como; mazos de cable más gruesos y largos, la información tarda más en llegar, la información pudiera llegar distorsionada, diagnósticos más tediosos etc. Utilizando redes de comunicación, la información de los sensores antes menciona puede ser utilizada por muchos más módulos de una forma más rápida y segura. ¿COMO? Bueno la información del sensor puede ser recolectada por el modulo ABS y este mismo modulo usando un bus y protocolo de comunicación compartir los datos con cuantos módulos sea necesario al mismo tiempo, haciendo así que la información este a la mano de quien la necesite de manera rápida. Con esto se obtiene un gran benéfico ya que con 1 o 2 cables de comunicación es posible compartir la información no solo de 1 sensor con todos los módulos en el automóvil, sino de la cantidad de sensores que queramos a la cantidad de módulos que necesitemos.

BUS DE DATOS En arquitectura de computadoras el BUS (o canal) es un sistema digital que hace posible el intercambio de información entre distintos sistemas. Existen 2 tipos de comunicación en buses: 1.- Serie 2.- Paralelo

El termino serie se refiere a los datos enviados mediante un solo cable, los bits de información se envían formados uno detrás del otro de manera ordenada. Se refiere a una conexión paralela cuando los bits de información se envían de manera simultánea por diferentes cables (físicamente hablando).

El bus de datos no está formado únicamente por los cables físicos que comunican a los módulos, dentro de estos, existen configuraciones digitales que se encargan tanto de empaquetar los bits de información para poder ser enviada, como de desempaquetar los bits de información para poder ser utilizados. La manera en cómo se empaqueta o desempaqueta y se envía esa información recibe el nombre de PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN, este protocolo es muy importante, ya que entre los protocolos de comunicación existen notables diferencias, como son; velocidad de trasferencia de datos, la cantidad de datos que pueden manejar y la distancia a la que pueden ser utilizados.

Topología de redes de comunicación Una topología de red, es la forma en como están físicamente interconectadas las redes para intercambiar datos; es decir la forma en que están las conexiones entre nodos.

Diferentes topologías de redes de comunicación

CAN BUS reseña histórica Durante mucho tiempo los fabricantes de automóviles solamente contaban con 4 opciones de protocolos de comunicación para poder incorporar a los vehículos; ISO 9141, J1850 PWM, J1850 VPW, KWP 2000. Fue en 1986 cuando la empresa BOCH presento ante el congreso de la “Sociedad de ingeniería de la automoción” el protocolo CAN “CONTROLLER AREA NETWORK”. El sistema CAN es un bus de comunicación del tipo serial para uso de control en tiempo real, tiene la capacidad de mover información a una velocidad de 1 Mbit por segundo y cuenta con una gran capacidad para detectar y aislar errores. El sistema CAN proporciono a los fabricantes de automóviles una nueva conexión de alta velocidad, normalmente entre 50 y 100 veces más rápida. Varias compañías fabricantes de vehículos como son Ford, Mazda, Mercedes Benz, Bmw y otras ya comenzaron a partir del año 2003, a utilizar este sistema. Del mismo modo como el sistema OBD2 fue obligatorio a partir del año 1996, el sistema CAN fue obligatorio para todos los vehículos a partir del año 2006. Al mismo tiempo CAN proporciono a los fabricantes de herramientas de diagnóstico una manera de acelerar las comunicaciones entre el vehículo y su herramienta. El diagnostico automotriz se ve muy beneficiado con este protocolo ya que debido a las altas velocidades de comunicación es posible ver datos en tiempo real, es decir podemos ver los valores que cierto sensor nos arroja al mismo tiempo que este lo genera, y con esto podemos tener diagnósticos más precisos. Aunque en un principio la red de comunicación se limitaba a interconectar unidades electrónicas de control de motor, después se usaron para poder interconectar a los módulos de diferentes sistemas; como son transmisión, carrocería, confort etc. Y para poder lograr esto, se utilizaron 2 sistemas CAN separados físicamente y conectados a través de GATEWAYS.

GATEWAY Gateway (puerta de enlace), es un dispositivo que permite interconectar redes con protocolos de comunicación diferentes; su propósito es que 2 redes de comunicación que hablan de formas diferentes puedan entenderse enviándose y recibiendo información.

VENTAJAS DEL CAN BUS *Si fuera necesario agregar datos a los sistemas, únicamente es necesario hacer cambios en el software. *Un porcentaje de errores bajo debido a la verificación continua de la información transmitida y protecciones adicionales a los protocolos de datos. *Menos sensores y cables de señales gracias al uso múltiple de una misma señal de sensores. *Es posible una transmisión de datos muy rápida entre unidades de control. *sistema multimaestro: todos los módulos pueden ser transmisores y receptores. *La cantidad de módulos abonados a la red puede ser variado. *El protocolo cuenta con identificador de mensajes; si 2 módulos quieren enviar un mensaje al mismo tiempo, se enviara primero aquel mensaje cuyo identificador sea de mayor rango.

PRINCIPALES CARACTERISITCAS DEL CAN BUS Dentro de sus principales características se encuentran:

 La comunicación está basada en mensajes no en direcciones.  Un mensaje es diferenciado gracias a su identificador, el cual no indica el destino del mensaje, pero si menciona las características del mensaje.  Los mensajes son enviados según su prioridad.  La prioridad en los mensajes la define el identificador.

 Es un sistema multimaestro, cuando el bus está libre cualquier nodo puede  

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comenzar la transmisión de su mensaje, el mensaje con más prioridad gana la arbitración del bus. Todos los nodos can son capaces de trasmitir 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. Esto permite que un mismo mensaje pueda estar dirigido a varios nodos simultáneamente. El procesador principal delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador principal dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas. Desconexión autónoma de nodos defectuosos, si un nodo de red cae, sea cual sea la causa la red puede seguir funcionando, ya que es capaz de desconectarlo o aislarlo del resto.

Elementos que componen al can bus Los componentes básicos de una red can son: Controlador CAN: está alojado en la unidad de control, y recibe del microprocesador los datos que han de ser transmitidos, los acondiciona y los manda al transceptor can, también recibe los datos del transceptor can que otro modulo envía y los acondiciona para que el microprocesador de la unidad de control pueda recibirlos. Transceptor CAN (transmisor – receptor): este componente funciona enviando y recibiendo la trama de datos proveniente de la red can, acondiciona la información proveniente del microprocesador para que pueda ser enviada a la red y acondiciona la información proveniente de la red para que el microprocesador pueda comprenderla.

Elemento final del bus de datos (terminadores): Es una resistencia (casi siempre de 120Ω) evita que los datos transmitidos sean devueltos en forma de eco de los extremos de los cables y que falsifiquen información. Cables del bus de datos: funciona de forma bidireccional y sirven para la transmisión de datos se denomina con la designación can high (señal de nivel lógico alto) y can low (señal de nivel lógico bajo).