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Caracter铆sticas de un sistema Can Bus

Caracter铆sticas de un sistema CAN Bus en el autom贸vil

隆Bienvenid@, Petrolhead!聽Este nuevo art铆culo t茅cnico est谩 orientado a definir y describir los principios b谩sicos del funcionamiento y caracter铆sticas de la red de comunicaci贸n Can Bus en el autom贸vil*. 驴Te quedas a conocer m谩s sobre este apasionante (y desconocido) sistema?

*NOTA: Este art铆culo es la base del siguiente, la segunda parte,聽Diagn贸stico de l铆nea CAN Bus. Soluci贸n de problemas, ejemplos y t茅cnica.聽Recomiendo muy mucho leer esta primera parte antes de continuar con la segunda parte.

隆脥ndice de contenido Petrolhead! ocultar

驴Objetivos de este Art铆culo T茅cnico?

Los objetivos que queremos alcanzar al final de este art铆culo son los siguientes:

驴A qui茅n va dirigido este art铆culo?

A cualquier persona con un m铆nimo de conocimientos t茅cnicos sobre electricidad (si quieres aprender las bases de la electricidad pulsa aqu铆) y electr贸nica, o personal t茅cnico con conocimientos b谩sicos de electr贸nica y comunicaci贸n que deseen iniciarse en el diagn贸stico de redes Can Bus, o para cualquiera que quiera aguantar el tost贸n, qu茅 narices. Si eres lo suficientemente valiente para聽leer聽hasta el final este art铆culo este sentar谩 las bases de tu conocimiento en esta tecnolog铆a del autom贸vil.

EXTRA: Libros sobre electricidad y electr贸nica en el autom贸vil

A lo largo del art铆culo te recomendar茅 libros m谩s generales sobre la electricidad y electr贸nica en el autom贸vil que creo que te ser谩n de mucha ayuda, pues son la base de este sistema CAN BUS. Te recomiendo hacerte con ellos y aprender c贸mo funciona tu coche, 隆pues cu谩nto m谩s sabes m谩s quieres aprender! 馃槃

Introducci贸n 鈥 La comunicaci贸n

Vamos a hablar de un sistema de comunicaci贸n en el autom贸vil, y para entender mejor el concepto vamos a asimilar este聽modo de comunicaci贸n interno del coche con la聽forma de comunicaci贸n entre las personas. 隆Pero lo primero que tenemos que hacer es saber qu茅 es la comunicaci贸n!

鈥淐omunicaci贸n es la actividad consciente de intercambiar聽informaci贸n聽entre dos o m谩s聽participantes聽con el fin de transmitir o recibir significados a trav茅s de un sistema compartido de聽signos聽y聽normas sem谩nticas. Los pasos b谩sicos de la comunicaci贸n son la formaci贸n de una intenci贸n de comunicar, la composici贸n del mensaje, la codificaci贸n del mensaje, la transmisi贸n de la se帽al, la recepci贸n de la se帽al, la decodificaci贸n del mensaje y, finalmente, la interpretaci贸n del mensaje por parte de un receptor. A este conjunto de pasos se le llama protocolo.禄

Vamos a comparar el acto de comunicarse entre los humanos y el autom贸vil, pues el concepto b谩sico es el mismo. Cuando las personas queremos comunicarnos en grupo existen varias posibilidades de comunicaci贸n. En una primera posibilidad, si un sujeto quiere compartir cierta informaci贸n con varias personas puede enviarla de manera particular, repitiendo el mismo mensaje a cada interesado, siempre cumpliendo cierto protocolo, es decir, unas reglas de comunicaci贸n que aseguren que el mensaje enviado va a ser entendido.

Este mismo concepto podemos aplicarlo al autom贸vil. En el pasado, si una unidad de control, sensor y/o actuador quer铆a enviar determinada informaci贸n deb铆a de hacerlo a cada parte interesada a trav茅s de canales particulares de comunicaci贸n, en este caso cables. Por ejemplo, si la unidad de control de motor quer铆a compartir informaci贸n con la unidad de control de cambio esta ten铆a que usar un medio concreto (cable) por cada dato que quisiese enviar. Lo mismo ocurr铆a si esta 煤ltima quer铆a enviar informaci贸n a la primera.

驴Cu谩les eran los inconvenientes de este sistema de comunicaci贸n? Una gran cantidad de cableado y conexiones, lo que supone peso, complejidad, posibilidades de fallo y coste adicional. Adem谩s, la informaci贸n no pod铆a ser conocida por otras unidades no conectadas expresamente para recibir esta informaci贸n.

El n煤mero resultante de conductores hac铆a de la fiabilidad una pesadilla.聽 Para superar todos estos problemas desde hace un tiempo se ha introducido la comunicaci贸n serial.聽 Como en este caso la cantidad de conexi贸n de cables es mucho menor que la cantidad requerida para compartir se帽ales, la informaci贸n requerida se env铆a una tras otra en paquetes de datos.

Por lo que, en esta segunda opci贸n de comunicaci贸n, en contraste con la primera posibilidad, con el CAN Bus se transmite toda la informaci贸n a trav茅s de dos cables, independientemente de la cantidad de unidades de control abonadas y de la聽 cantidad de informaci贸n transmitida. En ambos cables bidireccionales del CAN Bus se transmiten los mismos datos, m谩s adelante veremos el por qu茅. Siguiendo el ejemplo anterior, ahora las unidades de control de motor y cambio est谩n conectadas 煤nicamente por dos cables, y a trav茅s de ellos env铆an y reciben toda la informaci贸n necesaria.

Si lo asemejamos a la comunicaci贸n humana podr铆amos decir que un sujeto env铆a su informaci贸n a todos los oyentes, usando un mismo canal de comunicaci贸n, y cada persona toma la informaci贸n si la necesita. Por ejemplo, un orador puede decir en alto a un grupo de personas que 鈥渕a帽ana llover谩鈥. Todos los oyentes captar谩n y entender谩n el mensaje, pero no a todos les interesar谩 esta informaci贸n, por lo que estos la descartar谩n y esperar谩n al siguiente mensaje. Lo mismo ocurre con este art铆culo, yo suelto la informaci贸n a trav茅s de nuestra web, tu y cualquiera que lo est茅 leyendo recibe la informaci贸n, y cada uno聽decide qu茅 hacer con ella, si le interesa o no :)

Entonces ya podemos definir el primer concepto te贸rico sobre el CAN Bus. La transmisi贸n de datos a trav茅s de este sistema de comunicaci贸n funciona de un modo parecido al de una conferencia telef贸nica (o m谩s actual, una videoconferencia). Un abonado (unidad de control) env铆a聽sus datos, introduci茅ndolos en la red, mientras que los dem谩s 鈥渃oescuchan鈥 estos datos. Para ciertos abonados resultan interesantes estos datos, y por ello聽los utilizan. A otros abonados puede no interesarles esos datos espec铆ficos y los descartan.

En el sistema CAN Bus de un autom贸vil este concepto se aplica a la mayor铆a de las unidades de control, pudiendo crear 鈥redes locales鈥 entre determinados sistemas concretos, estableciendo diferentes niveles de importancia y velocidad de transmisi贸n. 驴Cu谩l es la ventaja? Es un m茅todo escalable de comunicaci贸n, pudi茅ndolo hacer tan grande y/o complejo como se necesite.

Esquema general de la l铆nea CAN Bus

CAN Bus es un protocolo de comunicaci贸n en serie desarrollado por Bosch para el intercambio de informaci贸n entre unidades de control electr贸nicas del autom贸vil.

鈥淐an鈥 significa 鈥Controller Area Network鈥 (Red de 谩rea de control) y 鈥Bus鈥, en inform谩tica, se entiende como un elemento que permite transportar una gran cantidad de informaci贸n.

Como hemos visto, este sistema permite compartir una gran cantidad de informaci贸n entre las unidades de control abonadas al sistema, lo que provoca una reducci贸n importante tanto del n煤mero de sensores utilizados como de la cantidad de cables que componen la instalaci贸n el茅ctrica.聽De esta forma aumentan considerablemente las funciones presentes en los sistemas del autom贸vil donde se emplea el CAN Bus sin aumentar los costes, adem谩s de que estas funciones pueden estar repartidas entre dichas unidades de control.

驴Qu茅 componentes integran el CAN-Bus de datos?

Consta de un controlador, un transceptor, dos elementos finales del bus y dos cables para la transmisi贸n de datos. Con excepci贸n de los cables del bus, todos los componentes est谩n alojados en las unidades de control. En el funcionamiento conocido de las unidades de control no se ha modificado nada.

El controlador CAN

Es el elemento encargado de la comunicaci贸n entre聽 el microprocesador de la unidad de control y el trasmisor-receptor. Trabaja acondicionando la informaci贸n que entra y sale entre ambos componentes.

El controlador est谩 situado en la unidad de control, por lo que existen tantos como unidades est茅n conectadas al sistema. Este elemento es el que determina la velocidad de trasmisi贸n de los mensajes, que ser谩 m谩s o menos聽 elevada seg煤n el compromiso del sistema. Por ejemplo, en la l铆nea de CAN Bus del motor-frenos-cambio autom谩tico la velocidad es de 500 Kb, y en los sistema de confort de 62.5 Kb. Este elemento tambi茅n interviene en la necesaria sincronizaci贸n entre聽 las diferentes unidades de mando para la correcta emisi贸n y recepci贸n de los mensajes.

El transceptor CAN

Es un transmisor y un receptor. Es el elemento que tiene la misi贸n de recibir y de trasmitir los datos,聽 adem谩s de acondicionar y preparar聽 la informaci贸n para que pueda ser utilizada por los controladores, eso s铆, sin modificarla.聽 Esta preparaci贸n consiste en situar los niveles de tensi贸n de forma adecuada, amplificando la se帽al cuando la informaci贸n se vuelca en la l铆nea y reduci茅ndola cuando es recogida de la misma y suministrada al controlador.

El elemento final del bus de datos

Son resistencias conectadas a los extremos de los cables H y L (High y Low respectivamente). Sus valores聽 se obtienen de forma emp铆rica y permiten adecuar el funcionamiento del sistema a diferentes longitudes de cables y n煤mero de unidades de control abonadas, ya que impiden fen贸menos de reflexi贸n (como si fuera eco, para que nos entendamos) que pueden perturbar el mensaje. Estas resistencias est谩n alojadas en el interior de algunas de las unidades de control del sistema (definidas por cada fabricante, generalmente el cuadro de instrumentos, la unidad de control del motor, la unidad de control de la carrocer铆a, etc) por cuestiones de econom铆a y seguridad de funcionamiento.

Los cables del bus de datos

Son los canales a trav茅s de los cuales fluye la informaci贸n. Funcionan de forma bidireccional y sirven 煤nicamente para la transmisi贸n de los datos. Se denominan con las designaciones CAN-High 贸 H (se帽ales de nivel l贸gico alto) y CAN-Low 贸 L (se帽ales de nivel l贸gico bajo).

Transmisi贸n de datos

El sistema CAN Bus es una red multiplexada (en castellano, que es capaz de transmitir informaciones simult谩neas por el mismo medio) que est谩 orientada hacia el mensaje y no al destinatario.聽Todas las unidades de mando pueden ser trasmisoras y receptoras, y聽 la cantidad de las mismas abonadas al sistema puede ser variable (dentro de unos l铆mites). La informaci贸n en la l铆nea es trasmitida en forma de mensajes estructurados en la que una parte del mismo es un identificador que indica la clase de dato que contiene. Vamos, que como vimos antes toda forma de comunicaci贸n tiene que tener un protocolo.

Todas las unidades de control reciben el mensaje, lo filtran y solo lo emplean las que necesitan dicho dato. Hay que dejar claro que todas las unidades de control conectadas聽al sistema son capaces tanto de enviar聽como de recibir聽mensajes de la l铆nea de datos. Cuando el bus est谩 libre cualquier unidad conectada puede empezar a trasmitir un nuevo mensaje.

En el caso de que una o varias unidades pretendan introducir un mensaje al mismo tiempo en el bus,聽 lo har谩 la que tenga una mayor prioridad. Esta prioridad viene indicada por el identificador. El mensaje no va dirigido聽a ninguna unidad de mando en concreto, cada una de ellas reconocer谩 mediante este identificador si el mensaje le interesa o no. C贸mo lo hace exactamente lo veremos m谩s adelante.

El proceso de trasmisi贸n de datos se desarrolla siguiendo un ciclo de varias fases:

Proveer datos: Una unidad de mando recibe informaci贸n de los sensores que tiene asociados (r.p.m. del motor, velocidad, temperatura del motor, puerta abierta, etc.)

Su microprocesador pasa la informaci贸n al controlador, donde es gestionada y acondicionada para a su vez ser pasada al trasmisor-receptor, donde se transforma en se帽ales el茅ctricas.

Transmitir datos: El controlador de dicha unidad transfiere los datos y su identificador junto con la petici贸n de inicio de trasmisi贸n, asumiendo la responsabilidad de que el mensaje sea correctamente trasmitido a todas las unidades de mando asociadas. Para trasmitir el mensaje ha tenido que encontrar el bus libre, y en caso de colisi贸n o choque con otra unidad de mando intentando trasmitir simult谩neamente, tener una prioridad mayor. A partir del momento en que esto ocurre, el resto de unidades de mando se convierten en receptoras.

Recibir, revisar y adoptar datos: Cuando la totalidad de聽 las unidades de mando reciben el mensaje, verifican el identificador para determinar si el mensaje va a ser utilizado por ellas. Las unidades de mando que necesiten los datos del mensaje lo procesan, si no lo necesitan, el mensaje es ignorado.

El sistema CAN Bus dispone adem谩s de mecanismos para detectar errores en la trasmisi贸n de mensajes, de forma que todos los receptores realizan un chequeo del mensaje analizando una parte del mismo, llamado campo de aseguramiento, que veremos m谩s adelante. Otros mecanismos de control se aplican en las unidades emisoras que monitorizan el nivel del bus, la presencia de campos de formato fijo en el mensaje (verificaci贸n de la trama), an谩lisis estad铆sticos por parte de las unidades de mando de sus propios fallos etc.

Estas medidas hacen que las probabilidades de error en la emisi贸n y recepci贸n de mensajes sean muy bajas, por lo que es un sistema la leche de聽seguro.

Este planteamiento del CAN Bus, como puedes ver, permite disminuir pero mucho聽el cableado en el autom贸vil, puesto que si una unidad de mando dispone de una informaci贸n, como por ejemplo, la temperatura del motor, esta puede ser utilizada por el resto de unidades de mando sin que sea necesario que cada una de ellas reciba la informaci贸n de dicho sensor.

Caracter铆sticas del Bus de datos

La informaci贸n que circula a trav茅s de los dos cables (bus)聽 son paquetes de 0 y 1 (bit) con una longitud limitada y con una estructura definida de campos que conforman el mensaje. Recordemos que un bit es la unidad de informaci贸n m铆nima (un estado de conmutaci贸n por unidad de tiempo). En electr贸nica, esta informaci贸n b谩sicamente聽 s贸lo puede tener el valor 鈥0鈥 贸 鈥1鈥 o, respectivamente, 鈥淪铆鈥 o 鈥淣o鈥.

Cables

La informaci贸n circula por dos cables trenzados que unen todas las unidades de control que forman el sistema. Esta informaci贸n se trasmite por diferencia de tensi贸n entre los dos cables, de forma que un valor alto de tensi贸n representa un 1 y un valor bajo de tensi贸n representa un 0. La combinaci贸n adecuada de unos y ceros forman聽el mensaje a trasmitir.

En un cable los valores de tensi贸n oscilan entre 1,5V y 2,5V, por lo que se denomina cable L (Low) 贸 CAN_L, y en el otro, el cable H (High) 贸 CAN_H, lo hacen entre 2,5V y 聽3,5V.聽 En caso de que se interrumpa la l铆nea H o que se derive a masa, el sistema trabajar谩 con la se帽al de Low con respecto a masa, en el caso de que se interrumpa la l铆nea L, ocurrir谩 al rev茅s. Esto permite que el sistema siga trabajando con uno de los cables cortados o comunicados a masa, incluso con ambos comunicados tambi茅n ser铆a posible el funcionamiento, quedando fuera de servicio solamente cuando ambos cables se cortan.

Fuentes par谩sitas

En el veh铆culo son fuentes par谩sitas los componentes en cuyo funcionamiento se producen chispas o se abren o cierran circuitos de corriente. Otras fuentes par谩sitas son por聽 ejemplo tel茅fonos m贸viles y radioemisoras, o sea, todo aquello que genera ondas electromagn茅ticas. Estas ondas electromagn茅ticas pueden influir en la transmisi贸n de datos o incluso la pueden falsificar.

Las tensiones en ambos cables se encuentran respectivamente contrapuestas. Por ejemplo, si uno de los cables del bus tiene aplicada una tensi贸n de aproximadamente 0 voltios, el otro tiene una de aprox. 5 voltios y viceversa. Por ello, la suma de tensiones es constante en cualquier momento y se anulan mutuamente los efectos electromagn茅ticos de campo de ambos cables del bus. El cable del bus est谩 protegido contra la penetraci贸n de 聽fuentes聽par谩sitas y tiene un comportamiento casi neutro hacia fuera.

Si a esto le sumamos el trenzado entre ambas l铆neas conseguimos anular los campos magn茅ticos y proteger al sistema de estas fuentes par谩sitas, del ruido electr贸nico (incluso del producido por 茅l mismo como hemos visto), evitando as铆 que la se帽al transmitida por el bus se falsee por cualquier interferencia. 驴C贸mo? Si existe alguna perturbaci贸n en el voltaje de la se帽al esta afectar谩 por igual a ambos cables, por lo que los receptores ser谩n capaces de distinguir la se帽al original, pues la diferencia de voltaje se mantendr谩 intacta.

Por todo lo que hemos visto聽no se debe modificar en ning煤n caso ni el paso ni la longitud de dichos cabes.

Resistencia de la l铆nea CAN

Antes hemos comentado que los dos elementos finales de la l铆nea CAN (distintas unidades de control, definidas por cada fabricante, siendo generalmente el cuadro de instrumentos, la ECU del motor, u otras) tienen una resistencia interna caracter铆stica, generalmente 120惟.

Estas unidades finales, ambas de 120惟, se encuentran conectadas en paralelo. 驴Qu茅 valor obtendremos si queremos medir la resistencia de la l铆nea CAN y todo funciona correctamente? 60惟

驴C贸mo medimos esta resistencia? Lo primero de todo, y fundamental, es desconectar la bater铆a. Despu茅s localizamos la toma m谩s f谩cil de medici贸n, que generalmente es la toma OBD del coche. Por est谩ndar (salvo alg煤n fabricante) los pines de la l铆nea CAN en el conector OBD son el pin 6 (CAN High) y el pin 14 (CAN Low).

Si todas las unidades est谩n conectadas y todo funciona correctamente la resistencia que debemos obtener en la l铆nea CAN es de 60惟 aproximadamente (tengamos en cuenta los errores del pol铆metro).

Si, por ejemplo, alguna de las dos unidades de final de l铆nea CAN est谩n 芦muertas禄, defectuosas o desconectadas, lo que obtendremos ser谩n unos 120惟 entre los pines 6 y 14. Esta es una manera r谩pida para saber si alguna de las unidades finales est谩 bien o no.

Qu茅date con la copla: Si todo va bien 60惟, todo lo que no sea 茅ste valor es que hay alg煤n problemilla**.

NOTA: El resto de unidades conectadas a la l铆nea CAN, las que no son las finales, suelen tener valores de resistencia muy altos. 驴Por qu茅? Porque al estar conectadas en paralelo al bus, si por alg煤n motivo falla alguna, afectar谩 poco a la resistencia final de la l铆nea (recordemos, 60惟 si todo va bien).

** En la segunda parte de este art铆culo, Diagn贸stico de l铆nea CAN Bus. Soluci贸n de problemas, ejemplos y t茅cnica, trataremos con (mucha) profundida las aver铆as que puedes encontrarte en la l铆nea CAN Bus del coche, c贸mo diagnosticarlas, con qu茅 herramientas, pasos a seguir y c贸mo solucionarlas. Recomiendo terminar este art铆culo antes de empezar con la segunda parte, porque si no te sonar谩 a chino.

Ejemplos de transmisi贸n de datos

En la tabla anterior se puede ver聽la forma en que se puede transmitir informaci贸n por medio de dos bits enlazados. Con dos bits se obtienen cuatro diferentes variantes.聽A cada variante se le puede asignar una informaci贸n espec铆fica, con car谩cter formal para todas las unidades de control. Es decir, se le asigna una informaci贸n que las unidades pueden entender, un lenguaje com煤n.

En este ejemplo, si se transmite el primer bit con 0 voltios y el segundo tambi茅n con 0 voltios, la informaci贸n en la tabla significa 鈥淟a聽 temperatura del l铆quido refrigerante es de 10 掳C鈥. 聽Si el primer bit transmite 0 voltios y el segundo 5 voltios lo que entender谩 la unidad que lo recibe es 鈥淟a聽 temperatura del l铆quido refrigerante es de 20 掳C鈥, y as铆 sucesivamente. 驴Cu谩l es la limitaci贸n? La cantidad de bits que se pueden transmitir. Veamos otro ejemplo.

Esta segunda tabla muestra la forma como aumenta la cantidad de informaci贸n con cada bit adicional. Veamos cu谩nta informaci贸n puede transmitirse con una cierta cantidad de bits.聽 Como ejemplo veamos聽otra vez c贸mo transmitir informaci贸n de temperatura.聽 Con 1 bit se pueden tener solamente 2 valores diferentes, con 2 bits 4 valores, con 3 bits 8.聽 Cada bit adicional duplica la cantidad de informaci贸n, lo que multiplica las posibilidades y la precisi贸n de los datos que se quieren emitir. Estos diferentes voltajes son los que se transmiten por la l铆nea del CAN Bus, y c贸mo dijimos antes, de forma simult谩nea y con voltajes contrapuestos. El detalle de un ejemplo gen茅rico puede verse en la imagen anterior.

Protocolo de comunicaci贸n

Como hemos dicho antes, para que聽que haya comunicaci贸n es necesario que tanto emisor y receptor 鈥渉ablen鈥 un mismo lenguaje com煤n. Han de entender cu谩ndo empieza y termina el mensaje, si el mensaje tiene sentido, si es correcto, si lo ha emitido correctamente el emisor y si lo ha entendido el receptor. Es decir, tiene que existir un mismo protocolo de comunicaci贸n 驴C贸mo consigue esto el sistema CAN Bus? Ve谩moslo.

驴Qu茅 transmite el CAN Bus de datos?

En intervalos de tiempo breves este sistema de comunicaci贸n transmite un protocolo de enlace de datos entre las unidades de control. Est谩 compuesto por siete secciones. En la figura anterior se muestra la estructura de un protocolo de enlace de datos, y este es id茅ntico en ambos cables del bus. Para simplificar las explicaciones vamos a centrarnos en un solo cable del bus de datos.

Campo de comienzo del datagrama

Marca el comienzo del protocolo de enlace de los datos. En el cable CAN High se transmite un bit con aprox. 5 voltios (en funci贸n del sistema) y en el cable CAN-Low se聽 transmite un bit con aprox. 0 voltios.

Campo de estado

Se define la prioridad del protocolo. Por ejemplo, si聽hay dos unidades de control que intentan transmitir simult谩neamente su protocolo de datos, se concede la preferencia al protocolo de prioridad superior. Los 11 bit de este campo se emplean como identificador que permite reconocer a las unidades de mando la prioridad del mensaje. Cuanto m谩s bajo sea el valor del identificador (m谩s bits con voltaje 0, dominantes, que veremos m谩s adelante) m谩s alta es la prioridad, y por lo tanto determina el orden en que van a ser introducidos los mensajes en la l铆nea. Lo que se evita con esto es que todas las unidades 鈥渉ablen a la vez鈥.

Campo de control

Se especifica la cantidad de informaci贸n que est谩 contenida en el campo de datos (la cantidad de lo que se transmite, no lo que se transmite en si). De esa forma, cada receptor puede revisar si ha recibido la informaci贸n completa.

Campo de datos

Se transmite la informaci贸n para las dem谩s unidades de control. En este campo aparece la informaci贸n del mensaje con los datos que la unidad de mando correspondiente introduce en la linea Can Bus. Puede contener entre 0 y 8 bytes (de 0 a 64 bit).

Campo de aseguramiento

Sirve para detectar fallos en la transmisi贸n. Este campo tiene una longitud de 16 bit y es utilizado para la detecci贸n de errores por los 15 primeros, mientras el 煤ltimo siempre es un bit recesivo (1) (m谩s detalles m谩s adelante) que delimita el campo de aseguramiento.

Campo de confirmaci贸n

Los receptores se帽alizan al transmisor que han recibido correctamente el protocolo de enlace de datos. Si detectan cualquier fallo, informan de inmediato al transmisor. Si esto ocurre, el transmisor repite su transmisi贸n. El campo de confirmaci贸n est谩 compuesto por dos bit que son siempre trasmitidos como recesivos (1). Todas las unidades de mando que reciben el mismo campo de confirmaci贸n modifican el primer bit del campo por uno dominante (0), de forma que la unidad de mando que est谩 todav铆a trasmitiendo reconoce que al menos alguna unidad de mando ha recibido un mensaje escrito correctamente. De no ser as铆, la unidad de mando trasmisora interpreta que su mensaje presenta un error.

Campo de fin del datagrama

Con 茅l finaliza el protocolo de datos. Es la 煤ltima oportunidad posible para dar un aviso de error, que conduzca a una repetici贸n en la emisi贸n. Este campo indica el final del mensaje con una cadena de 7 bits recesivos. Puede ocurrir que en determinados mensajes se produzcan largas cadenas de ceros o unos, y que esto provoque una p茅rdida de sincronizaci贸n entre unidades de mando. El protocolo CAN resuelve esta situaci贸n insertando un bit de diferente polaridad cada cinco bits iguales: cada cinco 鈥0鈥 se inserta un 鈥1鈥 y viceversa. La unidad de mando que utiliza el mensaje, descarta un bit posterior a cinco bits iguales.聽 Estos bits reciben el nombre de 鈥渂it stuffing鈥.

Prioridad del mensaje

Si varias unidades de control pretenden transmitir simult谩neamente su protocolo de datos es preciso decidir cu谩l de ellos se transmite primero. Como en el caso de la comunicaci贸n entre las personas, para que exista comunicaci贸n y que sea efectiva no podemos hablar todos a la vez.

El protocolo con la prioridad聽 superior se transmite primero. As铆 por ejemplo, el protocolo de datos de la unidad de control para ABS es, por motivos de seguridad, m谩s importante que el protocolo de la unidad de control para cambio autom谩tico, si los motivos est谩n referidos al confort de la conducci贸n.

驴C贸mo se hace la adjudicaci贸n de prioridad?

Cada bit tiene un valor, al cual se le asigna una validaci贸n. Puede ser de validaci贸n superior (0) o inferior (1), o tambi茅n llamados bit dominante y recesivo respectivamente.

驴C贸mo se detecta la prioridad de un protocolo de datos?

Cada protocolo de datos tiene asignado un c贸digo de once bits en el campo de estado, el que se ha comentado anteriormente, en funci贸n de su prioridad. En la tabla anterior聽se muestra, a modo de ejemplo, las prioridades de tres protocolos de datos (unidad del ABS, unidad de control del motor y del cambio).

Las tres unidades de control empiezan simult谩neamente con la transmisi贸n de su protocolo de datos. Al mismo tiempo comparan los bits, de uno en uno, en el cable del bus. Si una unidad de control transmite un bit de validaci贸n inferior (1) y detecta uno de validaci贸n superior (0), interrumpe la transmisi贸n y se transforma en receptor. Expliquemos esto m谩s en detalle siguiendo el ejemplo de la figura anterior. Vayamos analizando cada uno de los bits que emite cada unidad y qu茅 sucede en el bus de datos.

Primer bit:

La unidad de control para ABS/EDS transmite un bit de validaci贸n superior (0).

La unidad de control para motor transmite asimismo un bit de validaci贸n superior (0).

La unidad de control para cambio autom谩tico transmite un bit de validaci贸n inferior (1) y detecta un bit de validaci贸n superior en el cable del bus de datos. Con ello pierde la adjudicaci贸n y se transforma en receptor, es decir, deja de transmitir para dar paso a mensajes m谩s importantes para el veh铆culo.

Segundo bit:

La unidad de control para ABS/EDS transmite un bit de validaci贸n superior (0).

La unidad de control para motor transmite un bit de validaci贸n inferior (1) y detecta un bit de validaci贸n superior en el cable del bus de datos. Con ello pierde su adjudicaci贸n y se transforma en receptor.

Tercer bit:

La unidad de control para ABS/EDS tiene la m谩xima prioridad y obtiene por tanto la adjudicaci贸n del bus. Sigue transmitiendo su protocolo de datos hasta el final de su mensaje.

Despu茅s de que la unidad de control para ABS/EDS ha transmitido su protocolo de datos hasta el final, las dem谩s vuelven a hacer el intento de transmitir su propio protocolo de datos, y el proceso de adjudicaci贸n de prioridad vuelve a empezar.

Ubicaci贸n de la red CAN Bus con respecto a los dem谩s tipos de redes

En el autom贸vil, a d铆a de hoy, el protocolo CAN Bus y sus variantes es el m谩s utilizado y conocido pero, como se puede ver en el gr谩fico anterior, hay otros tipos de redes que responden a otras necesidades de cantidad de informaci贸n, sencillez y/o costes. Este es el mismo concepto que comentamos al principio de esta presentaci贸n al mencionar 鈥渞edes locales鈥 entre determinados sistemas concretos, en las que se pueden establecer diferentes niveles de importancia y velocidad de transmisi贸n

Por ejemplo, la red聽LIN (Local Interconnect Network)聽es m谩s barata que la CAN, aunque de menor velocidad. Esta es v谩lida para algunas funciones que requieran una velocidad menor.

No es objetivo de este art铆culo聽el entrar en detalle sobre cada una de estas redes, pero s铆 se quiere dejar claro que las redes de comunicaci贸n en el autom贸vil est谩n siempre en constante evoluci贸n, y dado que la red CAN ya es un sistema 鈥渧iejo鈥, estandarizado ISO ya en 1993,聽 est谩 siendo sustituida paulatinamente por redes m谩s r谩pidas y capaces, como el Flexray, el MOST e incluso sistemas de fibra 贸ptica, sistemas que con el paso del tiempo reducen sus costes de producci贸n, por lo que el gr谩fico anterior est谩 en constante evoluci贸n.

Ejemplo real de una red de comunicaci贸n en un autom贸vil

Como ejemplo final para concluir el objetivo n潞 1 de este art铆culo聽pondremos un ejemplo real del sistema de comunicaci贸n digital en un autom贸vil actual.

La imagen anterior muestra las distintas redes en un autom贸vil del 2015. En ella pueden verse una serie de unidades de control divididas por colores seg煤n su conexi贸n a distintas redes de comunicaci贸n. Podemos ver t茅rminos como 鈥淧-CAN鈥 (l铆nea CAN de tracci贸n) con una velocidad de 500 kbps,聽 鈥淐-CAN鈥 (l铆nea CAN de chasis),聽 鈥淏-CAN鈥 (carrocer铆a) con una velocidad de 100 kbps e incluso 鈥淢OST鈥 (entretenimiento). Todas ellas est谩n conectadas en su extremos a un elemento llamado 鈥淐ompuerta de enlace centralizada (CGW)鈥.

驴Cu谩l es el objetivo de esta CGW? Como hemos podido observar, las velocidades de las distintas redes son distintas, y debe de existir alg煤n elemento que sirva de 鈥渆nlace鈥 para que se puedan comunicar unidades que se encuentren en redes distintas. 驴Con qu茅 motivo?

Pongamos el siguiente ejemplo. La unidad de control de motor (en P-CAN, a 500 kbps) quiere comunicar con el m贸dulo que controla el volumen de la radio (en M-CAN, a 100 kbps) para que, cuando la velocidad del veh铆culo aumente, el volumen de la radio aumente proporcionalmente. Sin esta puerta de enlace no ser铆a posible su comunicaci贸n. Aplicado a las personas, es como si una persona quiere comunicarse en ingl茅s con otra que s贸lo habla espa帽ol, necesitan un traductor para entenderse. El papel del traductor en las personas es el mismo que el que tiene la CGW en el autom贸vil.

(V脥DEO) Posibilidades Infinitas de una red CAN programable en coches de competici贸n y calle

驴Es posible eliminar +80% del cableado de un coche y a煤n as铆 controlar todos sus par谩metros?聽 驴C贸mo puedes ver y controlar todas las variables del motor en pantallas digitales? Utilizando CAN BUS. 馃憞

Hoy conocer谩s a 脕lex D铆az, ingeniero creador de Canart Engineering. Y cr茅eme, este hombre es un put* genio.

Resumen de las principales caracter铆sticas de la l铆nea CAN Bus

Por 煤ltimo, para finalizar este art铆culo, resumimos en pocos puntos las caracter铆sticas principales de la red de comunicaci贸n digital CAN Bus que hemos ido viendo a lo largo de este 芦tochaco禄. Y son:

Fin del聽art铆culo t茅cnico

Si has llegado hasta aqu铆 eres un valiente, un temerario. Eso o realmente te interesa el tema y no se te ha hecho demasiado 芦pesado禄. Sea por el motivo que sea, 隆espero que hayas disfrutado de este art铆culo t茅cnico (1潞 parte) sobre las caracter铆sticas de un sistema CAN Bus!

驴Tienes alguna pregunta? 驴Algo que no haya quedado claro? 驴Quieres saber m谩s? 隆No te cortes un pelo, d茅janos un comentario al final del art铆culo聽o ponte en contacto con nosotros!:)

Segunda parte. Las aver铆as en el CAN Bus. C贸mo diagnosticarlas y solucionarlas.

驴Te has quedado con ganas de m谩s? Pues vamos a meternos a煤n m谩s en profundidad, en algo m谩s pr谩ctico y real: Las aver铆as que puedes encontrarte en la red CAN Bus de tu coche.

驴Te da p谩nico este tipo de aver铆as? 隆Nada, no hay que tenerle miedo! En la segunda parte, Diagn贸stico de l铆nea CAN Bus. Soluci贸n de problemas, ejemplos y t茅cnica, despejaremos todas las dudas, 隆te lo garantizo!

驴Qu茅 ocurre cuando la red Can Bus del coche falla? 驴C贸mo se encuentran los fallos? 驴Qu茅 s铆ntomas tiene el veh铆culo? Diagn贸stico de l铆nea CAN Bus Soluci贸n de problemas ejemplos y t茅cnica
Diagn贸stico-de-l铆nea-CAN-Bus.-Soluci贸n-de-problemas-ejemplos-y-t茅cnica

EXTRA: Petrolhead, 驴quieres aprender las bases de la electricidad aplicada al autom贸vil?

驴No tienes claras las bases de la electricidad b谩sica en el autom贸vil? Pincha en el enlace o en la imagen para ver un art铆culo completo sobre ello, con ejemplos y casos pr谩cticos.

驴Qu茅 es la Electricidad? 驴El Voltaje? 驴La corriente el茅ctrica? 驴La resistencia el茅ctrica? 驴C贸mo se mide? 驴Qu茅 herramientas y conocimientos necesitamos? En este curso de electricidad automotriz veremos los conceptos b谩sicos de la electricidad b谩sica en el autom贸vil parte 1 las bases - PetrolheadGarage
Electricidad b谩sica en el autom贸vil parte 1 las bases 鈥 PetrolheadGarage

EXTRA:Videotutorial sobre l铆nea CAN BUS. Caracter铆sticas, fallos en el coche y soluci贸n

驴Quieres ver todo esto resumido en un v铆deo sobre las bases de la l铆nea CAN Bus, sus mediciones reales en un coche del 2017 (usando un mult铆metro y un osciloscopio), ver qu茅 hace el coche cuando empieza a fallar y, lo m谩s importante, c贸mo encontrar d贸nde est谩 el fallo? 隆Aqu铆 lo tienes!

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Caracter铆sticas de un sistema Can Bus
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Caracter铆sticas de un sistema Can Bus
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Sistema de comunicaci贸n CAN Bus en el autom贸vil, 驴Qu茅 es? 驴C贸mo funciona? 驴Qu茅 beneficios aporta? 隆Respondamos a estas y otras muchas preguntas!聽
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