238 1 Autodidactico 238 CAN Bus

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  • El intercambio de datos en el bus de datos CAN I

    Nociones generales

    Programa autodidctico 238

    Service.

  • 2

    NUEV

    O AtencinNota

    En el programa autodidctico se describen el diseo

    y el funcionamiento de los nuevos desarrollos.

    Su contenido no se actualiza.

    Las instrucciones actualizadas sobre los trabajos de

    verificacin, ajuste y reparacin se debern

    consultar

    Empleando el sistema de bus de datos CANen el automvil se interconectan todas las unidades de control. Gracias a ello, se pueden aprovechar nuevas funciones en el vehculo y en el diagnstico que abarcan todas las unidades de control.

    Tras un primer resumen de esta tecnologa en el programa autodidctico 186 El CAN-Bus de datos se describen en este programa auto-didctico 238 las principales funciones del sis-tema de bus de datos CAN actual

    Programa autodidctico 238:Explica las funciones bsicas delsistema de bus de datos CAN como,por ejemplo, el intercambio de datos.

    Programa autodidctico 269:Explica los sistemas especiales de bus dedatos como, por ejemplo, el CAN del reade la traccin y el CAN de confort y cmose emplean en VOLKSWAGEN y AUDI.

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  • 3

    Referencia rpida

    Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    Para qu sirve un sistema de bus de datos? . . . . . . . 4La configuracin, el diseo, caractersticas esenciales 6Los estados de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8La gestin del bus de datos CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    El sistema bsico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    El principio de interconexin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11El intercambio de informacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

    Las unidades funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    La unidad de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14El mdulo CAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14El transceptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    Las secuencias de una transmisin de datos . . . . . . 18

    El envo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19La recepcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Intento de envo simultneo de varias unidades de control

    La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

    Gestin interna de errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Indicacin para el diagnstico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    Pruebe sus conocimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

  • 4

    Para qu sirve un sistema de bus de datos?

    Con el empleo del sistema de bus de datos CAN en el vehculo se interconectan componentes electrni-cos como unidades de control o sensores inteligentes, por ejemplo, el sensor de ngulo de direccin.

    La abreviatura CAN significa Controller Area Network. Gracias a la utilizacin del sistema de busde datos CAN, se obtienen las siguientes ventajas en el sistema general del vehculo:

    El intercambio de datos entre las unidades de control tiene lugar en una plataforma unitaria. Esta plataforma se denomina protocolo. El bus de datos CAN ejerce la funcin de lo que se denominaautopista de datos.

    Los sistemas diferentes a los de las unidades de control, como por ejemplo el ESP, se hacen factiblesde una forma econmica.

    Se pueden resolver con mayor facilidad ampliaciones de sistemas en forma de equipos complementarios.

    El bus de datos CAN es un sistema abierto que permite una adaptacin a diferentes medios detransferencia como, por ejemplo, cables de cobre o cables de fibra ptica.

    El diagnstico de las unidades de control tiene lugar a travs del cable K. En el interior del vehculoel diagnstico ya tiene lugar en parte a travs del bus de datos CAN (por ejemplo en el airbag y enla unidad de control de la puerta). En relacin a esto se habla de cable K virtual (vase la pgina 7). En los vehculos del futuro se prescindir en gran medida del cable K.

    Se puede realizar un diagnstico de todo el sistema utilizando para ello simultneamente varias unidades de control.

    Introduccin

    Desde la unidad de control central hasta el sistema interconectado

    Vehculo con unidad de control central

    238_002

  • 5

    Vehculo con 3 unidades de control y sistema de bus de datos

    Introduccin

    Unidad de controldel ABS

    Unidad decontrol del motor

    Cuadrode instrumentos

    Red CAN del rea de la traccin con 3 unidades de control

    Vehculo con 3 unidades de control

    Bus de datos CAN

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    238_004

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    Actuador

    Sensor

  • 6

    Introduccin

    La configuracin, el diseo, caractersticas principales

    En el sistema de bus de datos CAN hay conectados paralelamente muchos mdulos individuales. De ello resultan los siguientes criterios de exigencia para la configuracin del conjunto del vehculo:

    Gran seguridad: Las interferencias en la transmisin, sean internas o externas, se tienen que detectarcon gran fiabilidad.

    Gran disponibilidad: En caso de avera en alguna unidad de control el resto del sistema debe permanecer operativo en la medida de lo posible para poder intercambiar informacin.

    Gran densidad de datos: Todas las unidades de control tienen en todo momento el mismo estado deinformacin. As no habr datos discrepantes entre las unidades de control. En caso de avera en algn punto del sistema se informa a todos los componentes de la misma formay en el mismo momento.

    Gran tasa de transferencia de datos: El intercambio de datos entre los componentes de la red tieneque efectuarse de forma rpida para cumplir las exigencias en tiempo real.

    La transferencia de seales en el sistema de bus de datos CAN tiene lugar de forma digital, actual-mente a travs de cables de cobre. Gracias a ello es posible una transferencia segura con una veloci-dad de hasta 1.000 Kbit/s (1 Mbit/s) como mximo. La tasa mxima de transferencia de datos especificada de forma estndar en VOLKSWAGEN y AUDI es de 500 Kbit/s.Debido a diferentes exigencias con respecto a la tasa de repeticin de las seales por un lado y por otro lado al volumen de datos que se genera el sistema de bus de datos CAN se divide en 3 sistemas especiales:

    Bus de datos CAN del rea de la traccin (High Speed) con 500 Kbit/s con demandas casi en tiempo real

    Bus de datos CAN del rea de confort (Low Speed) con 100 Kbit/s con demandas de tiempo menores

    Bus de datos CAN del rea de infotenim. (Low Speed) con 100 Kbit/s con demandas de tiempo menore

    Tasas de transferencia de datos en el sistema de bus de datos CAN

    1111 2222 3333 4444

    1111

    = 500 Kbit/s = CAN rea de la traccin

    2222

    = 100 Kbit/s = CAN rea de confort

    3333

    = 100 Kbit/s = CAN rea de infotenimiento

    4444

    = 1000 Kbit/s = Tasa mxima de transferencia de datos

    238_051

  • 7

    Palancaselectora

    CCCCAAAANNNN rrrreeeeaaaa

    CCCCAAAANNNN rrrreeeeaaaa

    Unidad decontrol del

    motor

    Unidad decontrol de los

    frenos

    Sensor de ngulo de

    viraje

    ...

    Unidad decontrol del

    cambio

    Unidad decontrolairbag

    Unidad decontrol

    climatizador

    Asistencia deaparcami-

    ento

    Control depresin de neumticos

    Memoria deposic. asiento

    conductor

    Unidad decontrol rea

    confort

    Unidad decontrol puerta

    conductor

    Unidad decontrol puertaacompaante

    Unidad decontrol puertatr. izquierda

    Unidad decontrol puerta

    tr. derecha

    Radio

    Caja interfaztelfono

    Radio/navegacin

    DSP ...

    Introduccin

    El sistema de bus de datos CAN (ejemplo Polo AM 2002)

    238_006

    Servodirec-cin

    Cuadro deinstrumentos

    ...

    CCCCAAAANNNN rrrreeeeaaaa

    Unidad de control de pasarela

    Conectores del vehculo

    Cable K real

    Cable K virtual

    ...

    Otras unidades de control en proyecto

    238_006b

    slo cuadroinstrumentos

    Higline

    Conectorpara

    diagnsticos

    ttttrrrraaaacccccccciiiinnnn

    ccccoooonnnnffffoooorrrrtttt((((CCCCAAAANNNN iiiinnnnffffooootttteeeennnniiiimmmmiiiieeeennnnttttoooo))))

    ccccoooonnnnffffoooorrrrtttt

  • 8

    Introduccin

    La implantacin en la serie y los estados de desarrollo

    La primera implantacin en la serie en Volkswagen tuvo lugar en el ao de modelos 97 con el sistema de confort con 62,5 kBit/s en el Passat..

    Otras etapas del desarrollo son:AM 98 CAN en el rea de la traccin en el Golf y el Passat con 500 kBit/s

    AM 00 Pasarela (gateway) cable K en CAN en el Golf y el Passat.

    AM 00 CAN del rea de confort 100 kBit/s estndar en el Grupo por ejemplo en el SKDA FabiaPasarela CAN rea de traccin / CAN confort en el SKDA Fabia

    AM 01 CAN confort 100 kBit/s estndar en el Grupo por ejemplo en el Passat

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    Introduccin

    La gestin del bus de datos CAN

    El bus de datos CAN es un sistema autnomo dentro de la electrnica del vehculo y sirve comolnea de datos para el intercambio de datos entre las unidades de control conectadas.

    Debido a su diseo y su configuracin el sistema funciona con una gran fiabilidad.

    Sin embargo, si a pesar de ello, se produce algn error, se suele memorizar ste en la memoria de averas de la respectiva unidad de control y se podr consultar mediante el comprobador de diagns-tico.

    Las unidades de control disponen de funciones de autodiagnstico mediante las cuales tambin se pueden detectar averas relacionadas con el sistema de bus de datos CAN.

    Tras consultar los registros de averas en el sistema CAN con el comprobador de diagnstico (por ejemplo VAS 5051, 5052), se dispone de esta informacin para una localizacin precisa de la avera.

    Los registros de la memoria de averas de las unidades de control sirven para una primera constatacin de la avera. Aparte de ello, tambin se puede consultar la constatacin de lareparacin de la avera. Para que el sistema se actualice es necesaria una nueva puesta en marchadel motor.

    Un requisito importante para un vehculo con el estado Bus de datos CAN en orden es queno aparezca ningn registro de avera CAN en ningn estado operativo de la conduccin!

    Para efectuar un anlisis que ayude a la localizacin de la avera y subsanar la misma se requieren unos conocimientos bsicos sobre el intercambio de datos en el bus de datos CAN.

  • 10

    Notas

  • 11

    El sistema bsico

    El sistema bsico se compone de varias unidades de control. Estn conectadas en paralelo al cable del bus de datos a travs de los llamados transceptores (amplificadores de emisin y recepcin). De esta forma son vlidas las mismas condiciones para todas las estaciones. Esto significa que todas las unidades de control reciben el mismo tratamiento, no hay ninguna unidad de control preferencial. En este contexto tambin se habla de una arquitectura de maestro mltiple.

    El intercambio de informacin tiene lugar en serie (de forma consecutiva).

    Generalmente, el bus de datos CAN ya es completamente operativo con un solo cable.Sin embrago, el sistema est dotado de un segundo cable de bus de datos.En este segundo cable inciden las seales en el orden inverso. Gracias a esta inversin de las seales se consigue suprimir de forma ms eficaz las interferencias externas.

    El principio de interconexin

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollll AAAA

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollll BBBB

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollll CCCC

    RX TX RX TX RX TX

    Bus CAN

    Transceptor

    El principio de interconexin

    238_012

    Para simplificar el principio bsico de la transmisin de datos seutilizar en los ejemplos a continuacin un solo cable CAN.

  • 12

    El sistema bsico

    El intercambio de informacin

    Las informaciones que se van a intercambiar se denominan mensajes. Cualquier unidad de controlpuede enviar y recibir mensajes.

    Un mensaje contiene principalmente valores fsicos como, por ejemplo, el rgimen del motor. En este caso se representa el rgimen del motor como valor binario (secuencia de ceros y unos).Por ejemplo: (El rgimen del motor 1.800 rpm tambin se podra representar con 00010101.)

    En el proceso de envo se transforma, en primer lugar, el valor binario en un tren de bits.Este tren de bits se coloca a travs del cable de TX (cable de envo) en el transceptor (amplificador).El transceptor convierte el tren de bits en valores de tensin apropiados para ser transmitidosconsecutivamente por el cable del bus de datos.

    En el proceso de recepcin se reconvierten los valores de tensin a travs de los transceptores de nuevoen un tren de bits que se transmite a travs del cable de RX (cable de recepcin) a las unidades de control. A continuacin, las unidades de control vuelven a transformar los valores seriales a valores binarios en mensajes. Por ejemplo: (El valor 00010101 se vuelve a transformar en 1.800 rpm)

    Un mensaje enviado puede ser recibido por cualquier unidad de control.

    Este principio tambin se denomina Broadcast (radiodifusin). Es como una emisora de radio que emite un programa que puede ser sintonizado por cualquier participante conectado.

    Gracias al procedimiento Broadcast se consigue que todas las unidades de control conectadas tengansiempre el mismo estado informativo.

    El principio Broadcast: Uno emite, todos reciben.

    238_013

  • 13

    Mensajeen paralelo

    Tren de bitsen serie

    Rgimen del motor

    0001 0101 0001 0101 0001 0101

    RX TX RX TX RX TXTransceptor

    Unidad

    00

    01

    010

    1

    1010

    10

    00

    1010

    10

    00

    Transmisin elctrica de seales en secuencia temporal

    El sistema bsico

    Nivel seal

    t (tiempo)

    Intercambio de informacin de un mensaje en el bus de datos CAN (principio Broadcast)

    5V

    0V

    238_014

    238_015

    Transmisinelctrica de sealesuno enva, todos reciben

    de control AUnidad

    de control BUnidad

    de control C

    Rgimen del motor Rgimen del motor

  • 14

    Las unidades funcionales

    La unidad de control

    La unidad de control recibe seales de los sensores, las procesa y las enva de nuevo a los actuadores.Los componentes esenciales de una unidad de control son: un microcontrolador con memoria de entrada, memoria de salida y una memoria de programas.Los valores de los sensores recibidos por la unidad de control como, por ejemplo, la temperatura del motor o el rgimen del motor se consultan regularmente y se guardan consecutivamente en la memoria de entrada. Este proceso equivale, en principio, a un mecanismo de movimiento intermitente con un conmutadorselector giratorio de entrada (vase la figura).El microcontrolador interrelaciona los respectivos valores de entrada utilizando para ello el programaimplantado. El resultado de este proceso se almacena en la correspondiente memoria de salida y desde aqu se enva a los correspondientes actuadores. Para poder procesar mensajes CAN cada unidad de control dispone adicionalmente de una zona dealmacenamiento CAN para los mensajes recibidos y los que se tienen que enviar.

    El mdulo CAN

    El mdulo CAN sirve para el intercambio de datos, concretamente el intercambio de los mensajes CAN.Est dividido en dos reas. El rea de recepcin y el rea de emisin.

    La integracin del mdulo CAN a la unidad de control tiene lugar a travs del buzn de entrada o atravs del buzn de salida. Por lo general, est integrado en el chip del microcontrolador de las uni-dades de control.

    El transceptor

    El transceptor es un amplificador de emisin y de recepcin. Transforma el tren de bits serial (nivel lgico) del mdulo CAN en valores de tensin elctricos (nivel de cable) y viceversa.Los valores de tensin elctricos son apropiados para el transporte de datos en cables de cobre.

    La integracin del transceptor en el mdulo CAN tiene lugar a travs del cable de TX(cable de envo) o a travs del cable de RX (cable de recepcin).

    El cable de RX est conectado directamente al bus de datos CAN a travs de un amplificador y permiteuna continua participacin en la escucha de las seales del bus de datos.

    El cable K

    El cable K sirve para conectar un dispositivo de comprobacin VAS para efectuar un diagnstico delvehculo en el Servicio Postventa.

  • 15

    Las unidades funcionales

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollll

    MMMMdddduuuulllloooo CCCCAAAANNNN

    TTTTrrrraaaannnnsssscccceeeeppppttttoooorrrr

    Conmutador selectorde entrada

    Memoria deentrada

    Memoria desalida

    Microprocesador

    rea CANcon control del

    tiempo

    Mensaje de error

    Buzn de entrada Buzn de salida

    rea de recepcin rea de envo

    RRRRXXXX TTTTXXXX

    Bus CAN

    Unidades funcionales: unidad de control, mdulo CAN y transceptor

    Sensores, p. ej.: Sensor de rgimen Sensor de temperatura Manmetro de aceite etc. ...

    Actuadores, p. ej.: Mariposa servoacc. Electrovlvula Diodo luminoso etc. ...

    CCCCaaaabbbblllleeee KKKK

    Nivel lgico: 0 o 1

    Nivel de seal: 0V o 5V

    238_016

  • 16

    Las unidades funcionales

    Una particularidad la constituye el acoplamiento del cable de TX al bus. Se realiza a travs de un conmutador de colector abierto.

    De esta forma resultan en el cable del bus dos estados diferentes:

    Estado 1: estado cerrado, transistor cerrado, (conmutador abierto)pasivo: nivel del bus=1, a travs de resistencia alto ohmiajeEstado 0: estado conmutado a tope, transistor conmutado a tope (conmutador cerrado)activo: nivel del bus=0, sin resistencia bajo ohmiaje

    Particularidades del transceptor

    El transceptor con acoplamiento al cable de TX

    RX TX

    5V

    + 5V

    Cable del bus

    Representacin esquemtica conun conmutador

    Acoplamiento de 3 transceptores al cable del bus (principio), transceptor C activo

    Conmutador abierto significa 1 (pasivo) Conmutador cerrado significa 0 (activo)

    Tres transceptores conectados a un cable del bus

    Transceptor A Transceptor B Transceptor C

    + 5 V+ 5 V+ 5 V

    Cable del bus (0V)

    238_019

    238_018238_017

  • 17

    Las unidades funcionales

    De esta forma se consigue lo siguiente:

    Si el bus est en el estado 1 (pasivo), cualquier otra estacin podra imponer a este estado el estado 0 (activo).

    El nivel pasivo del bus se denomina recesivo. El nivel activo del bus se denomina dominante.

    Esto es importante en el caso de:

    a) La sealizacin de interferencias en la transmisin (mensajes de error Error Frames).b) La deteccin de colisiones (cuando varias estaciones quieren enviar al mismo tiempo).

    Del ejemplo anterior (tres transceptores conectados a un cable del bus) pueden resultar las siguientesposiciones de conmutacin:

    Posibles posiciones del conmutador con 3 transceptores conectados a un cable del bus, transceptor C activo

    TTTTrrrraaaannnnsssscccceeeeppppttttoooorrrr AAAA TTTTrrrraaaannnnsssscccceeeeppppttttoooorrrr BBBB TTTTrrrraaaannnnsssscccceeeeppppttttoooorrrr CCCC CCCCaaaabbbblllleeee ddddeeeellll bbbbuuuussss

    1111 1111 1111 1111 ((((5555VVVV))))

    1111 1111 0000 0000 ((((0000VVVV))))

    1111 0000 1111 0000 ((((0000VVVV))))

    1111 0000 0000 0000 ((((0000VVVV))))

    0000 1111 1111 0000 ((((0000VVVV))))

    0000 1111 0000 0000 ((((0000VVVV))))

    0000 0000 1111 0000 ((((0000VVVV))))

    0000 0000 0000 0000 ((((0000VVVV))))

    Comportamiento:

    Si algn conmutador est cerrado, fluye corriente por las resistencias. En el cable del bus se regula una tensin de 0V.

    Si todos los conmutadores estn abiertos, nofluye corriente.En la resistencia no cae la tensin.En el cable del bus se regula una tensin de 5V.

  • 18

    Las secuencias de una transmisin de datos

    La transmisin de datos en el ejemplo Registro de rgimen > Transmisin > Indicacin

    El siguiente ejemplo muestra un intercambio completo de la informacin del rgimen desde el registrohasta la indicacin en el cuentarrevoluciones. De l se desprende la secuencia cronolgica de la trans-misin de datos y la accin conjunta de los mdulos CAN con las unidades de control.

    En primer lugar el sensor de la unidad de control del motor registra el valor de rgimen. Ahora llega regularmente de retorno (cclico) a la memoria de entrada del microcontrolador. Ya que el valor actual de rgimen tambin se precisa para otras unidades de control, por ejemplo para el cuadro de instrumentos, se tiene que transmitir en el bus de datos CAN. Por ello, el valor de rgimen es copiado a la memoria de envos de la unidad de control del motor.

    Desde la memoria de envos la informacin llega al buzn de salida del mdulo CAN. Si en el buzn de salida hay un valor actualizado, se indicar esto con la banderita de envos(se levanta la banderita). Con la orden de envo al mdulo CAN la unidad de control del motor ha cumplido su funcin en este proceso.

    El valor del rgimen se transforma en un mensaje del motor, primeramente en una forma especfica deCAN, de acuerdo con el protocolo. Los componentes ms importantes de un protocolo son:

    Principio de composicin de un mensaje CAN

    IIIIddddeeeennnntttt iiiiddddaaaadddd:::: (((( iiiiddddeeeennnntttt iiii ffff iiiiccccaaaaddddoooorrrr ddddeeee 11111111 bbbbiiii ttttssss))))Sirve para la identificacin del mensaje

    CCCCoooonnnntttteeeennnniiiiddddoooo mmmmeeeennnnssssaaaajjjjeeee:::: ((((ccccaaaammmmppppoooo ddddaaaattttoooossss mmmmxxxx.... 8888xxxx8888 bbbbiiii ttttssss))))El contenido del mensaje

    ((((PPPPrrrruuuueeeebbbbaaaa CCCCRRRRCCCC ddddeeee 11116666 bbbbiiii ttttssss)))) ::::Suma de verificacin para el

    almacenamiento de datos

    CCCCoooonnnnffff iiiirrrrmmmmaaaacccciiiinnnn ((((AAAAcccckkkk ddddeeee 2222 bbbbiiii ttttssss)))) :::: Acknowledge

    Los componentes de un mensaje del motor son por ejemplo: Identidad=Motor_1, Contenido= Rgimen.Tambin estn incluidos en el mensaje del motor otros valores como, p. ej., ralent, par motor, etc.

    En los siguientes esquemas de desarrollo se representa el mensajeCAN con un smbolo de carta.

    238_020

  • 19

    Las secuencias de una transmisin de datos

    El mdulo CAN comprueba a continuacin a travs del cable de RX si el bus de datos est activo (si actualmente se estn intercambiando otras informaciones). Si es preciso, esperar hasta que el bus de datos est libre. (Nivel 1 (pasivo) durante un periodo de tiempo determinado) Si el bus est libre, se enva el mensaje del motor

    Inicio de un proceso de envo

    El envo

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollllddddeeeellll mmmmoooottttoooorrrr

    SSSSaaaallll iiiiddddaaaaccccuuuueeeennnnttttaaaarrrrrrrreeee----vvvvoooolllluuuucccciiiioooonnnneeeessss

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollllddddeeeellll AAAABBBBSSSS

    CCCCuuuuaaaaddddrrrroooo ddddeeeeiiiinnnnssssttttrrrruuuummmmeeeennnnttttoooossss

    SSSSeeeennnnssssoooorrrr ddddeeee rrrrggggiiiimmmmeeeennnn

    LLLLeeeevvvvaaaannnnttttaaaabbbbaaaannnnddddeeeerrrraaaaoooorrrrddddeeeennnn ddddeeeeeeeennnnvvvvoooo

    BBBBuuuussss CCCCAAAANNNN

    CCCCoooonnnnssssuuuullll ttttaaaabbbbuuuussss llll iiiibbbbrrrreeee????

    Detalle: Esquema de consulta bus libre?

    bbbbuuuussss llll iiiibbbbrrrreeee????

    ssssiiii

    eeeessssppppeeeerrrraaaarrrr

    nnnnoooo?

    ccccaaaabbbblllleeee ddddeeee RRRRXXXX

    238_021

    238_022

    RX TX RX TX RX TX

  • 20

    T

    Las secuencias de una transmisin de datos

    La recepcin

    Un proceso de recepcin est formado por dos pasos:

    Paso 1 = Comprobacin de la correccin del mensaje (en el nivel de control) Paso 2 = Comprobacin de la utilidad del mensaje (en el nivel de aceptacin)

    Todas las estaciones conectadas reciben el mensaje enviado por la unidad de control del motor. Este mensaje llega a travs de los cables de RX a la correspondiente rea de recepcin de los mdulos CAN.

    Detalle: rea de recepcin, nivel de control y de aceptacin

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollllddddeeeellll mmmmoooottttoooorrrr

    SSSSaaaallll iiiiddddaaaaccccuuuueeeennnnttttaaaarrrrrrrreeee----vvvvoooolllluuuucccciiiioooonnnneeeessss

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooonnnnttttrrrroooollllddddeeeellll AAAABBBBSSSS

    CCCCuuuuaaaaddddrrrroooo ddddeeee iiiinnnnssssttttrrrruuuummmmeeeennnnttttoooossss

    SSSSeeeennnnssssoooorrrr ddddeeee tttteeeemmmmppppeeeerrrraaaa----ttttuuuurrrraaaa

    BBBBuuuussss CCCCAAAANNNN

    Nivel de control

    Nivel de aceptacinno

    si

    nosi

    no

    si

    nosi

    238_025

    238_023

    238_024

    Proceso de recepcin

    RX TX RX TX RX TX

  • 21

    Las secuencias de una transmisin de datos

    Todos los receptores han recibido el mensaje del motor y han comprobado su correccin en el respectivo nivel de control. As se consiguen detectar incidencias locales que slo se han producidoen una unidad de control. Esto provoca la ya mencionada gran densidad de datos. (Vase tambinel captulo La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias)

    Todas las estaciones conectadas reciben el mensaje enviado por la unidad de control del motor (Broad-cast). Mediante una llamada suma de verificacin CRC podrn averiguar ahora en el nivel de control si se han producido errores en la transmisin. CRC significa Cycling Redundancy Check. En el envo de cada mensaje se forma y se transmite para todos los bits una suma de verificacin de 16 bits. Los receptores calculan, siguiendo la misma directriz, la suma de verificacin de todos los bits recibidos.Para finalizar, se compara la suma de verificacin recibida con la suma de verificacin calculada.

    Si no se ha detectado ningn error, se lo comunican todas las estaciones al emisor con una confirma-cin, el llamado Acknowledge, a continuacin a la suma de verificacin.

    CCCCoooonnnnffff iiiirrrrmmmmaaaacccciiiinnnn ((((AAAAcccckkkk ddddeeee 2222 bbbbiiii ttttssss)))) ::::Acknowledge

    Flujo de informacin, confirmacin, matasellos

    A continuacin, el mensaje que se ha recibido correctamente llega al llamado nivel de aceptacinde los correspondientes mdulos CAN.

    En este nivel se decide si se requiere el mensaje para la funcin de la correspondiente unidad decontrol.

    En caso negativo, se elimina el mensaje. En caso afirmativo, el mensaje llega al correspondiente buzn de entrada.Al levantar la bandera de recepcin se le indica al cuadro de instrumentos conectado que hay unmensaje actualizado, por ejemplo el rgimen, esperando a ser procesado. El cuadro de instrumentos consulta este mensaje y copia el valor en su memoria de entrada.

    De esta forma finalizan los procesos de envo y de recepcin en los mdulos CAN.

    En el cuadro de instrumentos el rgimen llega, despus de ser procesado por el microcontrolador, al actuador y, finalmente, al cuentarrevoluciones.

    El intercambio de datos de un mensaje se repite constantemente en funcin de los tiempo de ciclo ajustados (por ejemplo cada 10ms).

    238_026

  • 22

    Las secuencias de una transmisin de datos

    Intento de envo simultneo de varias unidades de control

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ccccoooonnnnttttrrrr.... ddddeeeellll mmmmoooottttoooorrrr

    CCCCaaaabbbblllleeee ddddeeeellll bbbbuuuussssddddeeee ddddaaaattttoooossss

    TTTTXXXX

    RRRRXXXX

    TTTTXXXX

    RRRRXXXX

    TTTTXXXX

    RRRRXXXX

    En el caso de un intento de envo simultneo de varias unidades de control se producira inevitable-mente una colisin de datos en el cable del bus. Para evitar esto se aplica la siguiente estrategia en el CAN:

    Una unidad de control activa comienza el proceso de envo enviando el identificador.

    Todas las unidades de control siguen lo que acontece en el bus registrando a travs de su respectivo cable de RX el estado en el bus.

    El emisor compara por bits el estado del cable de TX con el estado del cable de RX. Aqu se pueden producir discrepancias.

    La estrategia CAN regula esta situacin de la siguiente manera: La unidad de control cuya seal de TX ha sido sobreescrita por un cero se tiene que retirar del bus.

    La importancia de los mensajes se regula por el nmero de los ceros que preceden al identificador.De esta forma se garantiza que los mensajes se enven siguiendo un orden de importancia.

    Regla: Cuanto menor sea el nmero en el identificador, mayor es la importancia del mensaje.Este procedimiento se denomina arbitraje. Derivacin de rbitro

    Procedimiento de arbitraje para evitar una colisin 238_027

    retiene reparto ypermanece en modo de envo

    pierde reparto ycambia a modo de recepcin

    pierde reparto ycambia a modode recepcin

    UUUUnnnniiiiddddaaaadddd ccccoooonnnnttttrrrr.... ddddeeeellll AAAABBBBSSSS

    CCCCuuuuaaaaddddrrrroooo ddddeeeeiiiinnnnssssttttrrrruuuummmmeeeennnnttttoooossss

  • 23

    En el siguiente ejemplo se muestra claramente que en el caso de un deseo de envo simultneo por parte de varias unidades de control, el sensor de ngulo de viraje tiene la mxima prioridad. Por lo tanto, su mensaje es el primero que se enva.Explicacin: El sensor de ngulo de viraje con el nmero ms pequeo (con ms ceros delante) se impone.

    Las secuencias de una transmisin de datos

    Conclusin de la transmisin de valores de sensores (por ejemplo el rgimen)

    Debido a la gran seguridad en la transferencia en el CAN se detectan claramente y de forma fiablenumerosas incidencias como, por ejemplo, las interferencias elctricas o las interrupciones en el sistema CAN.

    El valor de rgimen 1.800 rpm se transmite correctamente o, si ocurre alguna incidencia, no se transmite (no hay indicacin, el cuentarrevoluciones indica 0).

    Si, por ejemplo, aparecen valores de rgimen no plausibles, habr que buscar la causa no en la transmisin (CAN), sino en un sensor averiado, un instrumento de indicacin averiado o en la lnea de conexin.

    Motor_1

    Freno_1

    Cuadro instr._1

    ngulo viraje_1

    Cambio_1

    Identificadores posibles en el CAN traccin 238_027b

  • 24

    La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias

    Gestin interna de errores

    Para garantizar una alta seguridad de los datos, se monta en el CAN un complejo sistema de gestin interna de errores.

    De esta forma se consigue que los posibles errores de transmisin se detecten con gran fiabilidad. De esta forma se pueden adoptar las correspondientes medidas. La tasa de errores no detectados, la llamada posibilidad de errores residuales es < 10-12 .Este valor equivale a 4 errores a lo largo de toda la vida til de un vehculo.

    Gracias al procedimiento Broadcast (uno enva, todos reciben y analizan) se le avisa a todos losparticipantes acerca de cualquier error que aparezca y que sea detectado por algn participantede la red mediante un mensaje de error, el llamado Error Frame.As todos los participantes eliminarn el mensaje actual.

    A continuacin tiene lugar una repeticin automtica de envo. Este proceso es completamente normaly puede estar provocado por fuertes oscilaciones de tensin, p. ej. al arrancar el motor o por fuertesinterferencias exteriores.

    Una situacin crtica se produce cuando se acumulan repeticiones de envos causadas por errores detectados de forma constante. Para estas situaciones cada estacin lleva instalado un contador internode errores que va sumando los errores detectados y los va restando tras una repeticin de envo efectuado.

    Contador interno de errores

    Aparecen er-rores,contador suma errores

    No hay errores,contador restaerrores

    Acumulacin de erroresmasiva, se sobrepasa elvalor umbral del contador de errores

    Contador errores de RX

    Contadorerrores de TX

    1111 2222 0000

    2222 5555 6666

    222255555555

    222255555555

    111122227777

    111122227777

    0000

    0000

    Tiempo de sistema

    Tiempo de sistema

    BBBBuuuussss

    OOOOffffffff

    EEEErrrrrrrroooorrrr

    PPPPaaaassssssssiiiivvvveeee

    EEEErrrrrrrroooorrrr

    AAAAcccctttt iiiivvvveeee

    Unidad de controldesactivada

    No puedeenviar ms

    Estadonormal

    238_028

  • 25

    La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias

    El contador interno de errores es el responsable de la gestin interna de errores y no se puede consultar.

    Si se sobrepasa un valor umbral especificado (equivale a un mximo de 32 repeticiones de envo),se informa a la unidad de control en cuestin y se desconecta del bus de datos CAN. Tras repetirse el estado Bus Off (sin comunicacin interina) se realizar un registro en la memoriade averas.

    Despus de un tiempo de espera definido (aprox. 0,2s) la unidad de control intenta conectarse de nuevo por s misma al bus.

    El trfico de mensajes tiene lugar, por lo general, de forma cclica con periodos de ciclos especificados. De esta forma se garantiza que los respectivos mensajes se transmitan a tiempo. Sin embrago, si se producen demoras, es decir no se reciben como mnimo diez mensajes, responder el llamado control del tiempo (Time Out del mensaje).

    A consecuencia de ello tambin se realiza una entrada en la memoria de averas de la unidad de control que est recibiendo. Este es el segundo mecanismo de la gestin de errores. De ello resultan para el diagnstico en elServicio Postventa los siguientes mensajes de error:

    1. Bus de datos averiado

    En la unidad de control afectada se han detectado errores graves.

    La unidad de control ha estado desconectada al menos dos veces del bus (Bus Off).

    2. Faltan mensajes de....o bien no hay comunicacin con la unidad de control en cuestin.

    Los mensajes no se reciben a tiempo. Ha respondido el control de Time Out.

  • 26

    La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias

    Indicacin para el diagnstico en el ejemplo de una transmisin incorrecta del rgimen

    El valor del rgimen se transmite correctamente o no se transmite debido a alguna incidencia (no hay indicacin).El sistema de medicin e informacin para vehculos VAS 5051 indica en este caso una nota sobre una incidencia en el sistema CAN:

    Si, por ejemplo, aparecen valores de rgimen no plausibles, no habr que buscar la causa en la transmisin CAN, sino en el sensor o en el actuador (instrumentos de indicacin, por ejemplo el cuentarrevoluciones).

    Indicacin del VAS 5051

    238_029b

    238_029c

    238_029a

  • 27

    La seguridad en la transmisin, comportamiento en caso de incidencias

    En el caso de una incidencia en el sistema CAN, el sistema de medicin e informacin para vehculosVAS 5051 indica un mensaje de error general.

    Con este mensaje an no se sabe cul es el componente del sistema CAN que est averiado.

    Para localizar la avera se puede consultar el estado activo de las unidades de control conectadas al bus de datos CAN a travs de los bloques de valores de medicin 125, 126 de la pasarela (1=activo, 0=pasivo).

    Posiblemente sean precisas otras mediciones elctricas (por ejemplo una comprobacin de la seal con el osciloscopio).

    Perspectivas

    Con el presente programa autodidctico 238 deberan quedar explicadas las principales funciones del sistema CAN. En el programa autodidctico 269 Intercambio de datos en el bus de datos CAN II, CAN del rea de la traccin/CAN del rea de confort se explica el sistema de bus de datos CAN en el vehculo que se emplea en Volkswagen y Audi. Se explican de forma detallada las caractersticas en el bus de datos CAN del rea de la traccin y el bus de datos CAN del rea de confort en cuanto a las funciones y el diagnstico.

    Finalmente, se explica el sistema completo en el que se interconectan el bus de datos CAN delrea de la traccin y el bus de datos CAN del rea de confort a travs de la llamada pasarela. El modo de proceder para la localizacin de averas es otra parte importante de este programa autodidctico.

  • 28

    Pruebe sus conocimientos

    1. Por qu se utilizan en los vehculos sistemas de bus de datos?

    A Por la complejidad, cada vez mayor, de la electrnica de los vehculos

    B Porque son factibles ampliaciones en el sistema en forma de equipos suplementarios

    C Porque lo exige la ley

    2. Cul es la tasa de transferencia de datos en el bus de datos CAN del rea de la traccin?

    A 10 Kbit/s

    B 100 Kbit/s

    C 500 Kbit/s

    3. El comprobador de diagnstico VAS 5051 sirve, entre otras cosas, para detectar ...

    A Averas en el cableado del sistema CAN

    B Averas de hardware en el sistema CAN

    C Indicaciones de mensajes del sistema CAN

    4. Qu mensajes reciben y comprueban las unidades de control?

    A Slo aquellos mensajes destinados a las correspondientes unidades de control

    B Todos los mensajes enviados

    C Los mensajes de mxima prioridad

    5. Tres unidades de control esperan a que el bus est libre y quieren enviar mensajes ...

    A ... todas pueden enviar inmediatamente los mensajes

    B ... se produce una colisin de datos

    C ... el arbitraje regula el orden por el que se envan los mensajes

  • 29

    Pruebe sus conocimientos

    6. Qu significa Bus OFF?

    A Que todos los participantes del sistema de bus de datos se desconectan

    B Que un participante del sistema de bus de datos se retira temporalmente del sistema de bus

    C Que se desactiva todo el bus de datos

    7. Para qu sirve el contador interno de errores?

    A Para contar los mensajes CAN

    B Para contar los errores y as poder conmutar la unidad de control a Bus OFF, si es preciso

    C Para aplicaciones estticas

    8. Qu significa en CAN Alta seguridad en la transmisin ?

    A Que apenas se producen errores de transmisin

    B Que los errores de transmisin se detectan con fiabilidad

    C Que en el caso de detectar errores se informa a todas las unidades de control al

    9. El identificador de un mensaje CAN ...

    A ... indica el nombre y la prioridad de un mensaje

    B ... indica la direccin de destino

    C ... sirve para gestionar los derechos de acceso

    10. El protocolo sirve para ...

    A ... el almacenamiento de datos

    B ... la deteccin de errores

    C ... la gestin de los derechos de acceso

  • 30

    Glosario

    ACK:Acknowlege, confirmacin de recepcin de un mensaje correcto. Se realiza colocando un bit dominante por parte de todos los participantes del bus de datos.

    Actuadores:Elementos de excitacin e indicaciones en el vehculo.

    Arbitraje:Mecanismo para evitar colisiones cuando varios participantes quieren realizar un envo al mismo tiempo.El arbitraje asegura que los mensajes sean enviados siguiendo el orden definido por su importancia.

    Broadcast:Principio de emisin: uno enva - todos reciben.

    Bus de datos CAN del rea de confort:Subsistema para unidades de control en el sistema de confort.

    Bus de datos CAN del rea de infotenimiento:Subsistema para unidades de control en el sistema de radio e informacin.

    Bus de datos CAN del rea de la traccin:Subsistema para unidades de control en el grupo motopropulsor.

    Bus off:Desconexin del bus de una unidad de control al sobrepasar el contador interno de errores.

    Buzn de entrada:La memoria en la que se almacenan los mensajes recibidos por el mdulo CAN.

    Buzn de salida:Memoria en el mdulo CAN en la que se almacenan los mensajes que tiene que enviar la unidad de control.

    Cable de RX:Cable de conexin en el elemento receptor entre el mdulo CAN y el transceptor.

    Cable de TX:Cable de conexin en el elemento emisor entre el mdulo CAN y el transceptor

    Cable del BUS:Conexin elctrica de cobre en el vehculo, dos lneas retorcidas. El cable del bus interconecta las unidades de control.

    Cable K:Cable para el Servicio Postventa, cable de conexin entre las unidades de control y el conector para diagnsticos en el vehculo para conectar el comprobador VAS.

    CAN:Controller Area Network, sistema de bus de datos para la interconexin de unidades de control.

    CRC:Cyclic Redundancy Check, suma de verificacin (16 bits) para la deteccin de errores.

    Error Frame: Mensaje de error (>6 bits dominantes) para sealizar errores de transmisin en el bus de datos.

    Identificador:Zona de comienzo de un mensaje, sirve para identificar y distinguir las prioridades de mensajes.

    Memoria de averas:Memoria en la unidad de control que puede consultarse con el comprobador VAS.

    Mensaje:Un mensaje es el paquete de datos enviado por una unidad de control.

    Microcontrolador:Sistema informtico de 1 chip, compuesto por la CPU, la memoria y mdulos de entrada y salida

    Mdulo CANSirve para la ejecucin del intercambio de datos para mensajes CAN.

    Nivel de aceptacin.Filtracin de mensajes recibidos que son relevantes para la unidad de control en cuestin.

    Nivel de seal:Estado de la tensin elctrica en un cable

    Nivel lgico:Estado 0 o 1 en un punto de conexin del sistema.

    Sensores:Sensores electrnicos en el vehculo, sirven para registrar los estados operativos

    Time Out del mensaje:Control del tiempo por parte del receptor de envos realizados.

    Transceptor:Amplificador electrnico de emisin y recepcin, sirve para acoplar el mdulo CAN al cable del bus de datos.

    Transceptor del bus: Amplificador electrnico de emisin y recepcin para acoplar una unidad de control al bus.

  • 31

    Notas

    Soluciones:

    1: AB / 2: C / 3: AB / 4: B / 5: C 6: B / 7: B / 8: BC / 9: AC / 10: ABC

  • 238

    Slo para uso interno VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg

    Reservados todos los derechos. Sujeto a posibles modificaciones tcnicas

    140.2810.57.60 Estado tcnico 10/01

    ` Este papel ha sido elaborado concelulosa blanqueada sin cloro.