3ª parte los protocolos can van e

41
1 Los Protocolos LOS PROTOCOLOS Formación MULTIPLEXADO

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3ª entrega del curso de los sistemas multiplexados CAN-VAN Bus. En esta parte trata los protocolos de comunicacion.

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Page 1: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

1

Los Protocolos

LOS PROTOCOLOS

Formación MULTIPLEXADO

Page 2: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

2

Histórico:

Histórico del VAN :

1987 : Nacimiento del protocolo VAN

1990 : VAN pasa a ser la norma AFNOR R-13708

1992 : primeros prototipos rodantes (CITROËN XM)

1993 : 1.000 vehículos en línea de producción (CITROËN XM)

1994 : VAN pasa a ser la norma ISO 11519-3

1995 : Renault abandona VAN

1999 : primera red confort con BSI-VAN en serie en XSARA y XSARA Picasso

LOS PROTOCOLOS

Page 3: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

3

Histórico:

Histórico del CAN :

1980 : Nacimiento del protocolo CAN

1991 : CAN Low Speed pasa a ser una propuesta de norma ISO

1992 : MERCEDES utiliza la CAN en la Clase S

1993 : CAN High Speed pasa a ser norma ISO 11898

1994 : CAN Low Speed pasa a ser norma ISO 11519-2

1995 : PSA adopta el protocolo CAN HS para las aplicaciones Intersistemas sustituyendo a la VAN

2000 : PSA decide bascular de la VAN hacia la CAN Low Speed para sus aplicaciones Carrocería y Confort

LOS PROTOCOLOS

Page 4: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

4

Concepto y generalidades

Formación MULTIPLEXADO

Page 5: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

5

LOS PROTOCOLOS

Bus

DATA y DATA/

CAN H y CAN L

PSA

Está compuesta por 2 cables en las redes VAN y CAN

Soporte que permite la transmisión de las informaciones entre los diferentes calculadores (Bus, Médium)

Los protocolos de comunicación CAN y VAN no imponen un Médium particular (fibra óptica, conexión Herciana, conexión eléctrica por cableado convencional)

Para las aplicaciones automóviles, la conexión eléctrica es la de mayor adaptación.

Concepto y generalidades:

El Medium o Bus :

Page 6: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

6

Noción Maestro y esclavo:

Las redes son definidas según las necesidades del constructor teniendo en cuenta costes y funciones a asegurar .

Concepto y generalidades:

LOS PROTOCOLOS

La red Maestro / Esclavos MAESTRO

ESCLAVO ESCLAVOESCLAVO

VAN

La red Multimaestros / Multiesclavos MAESTRO MAESTRO

ESCLAVO ESCLAVOVAN

Page 7: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

7

Noción Maestro y esclavo:

LOS PROTOCOLOS

Concepto y generalidades:

La red Multimaestros

MAESTRO

MAESTRO

MAESTRO

MAESTROMAESTRO

VAN y CAN

Page 8: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

8

NUDO / ESTACION / MODULO:Juntos componen una interfase electrónica estandarizada que permite comunicar por una red VAN o CAN

INTERFASE DE

LINEA

CONTROLADOR

DE

PROTOCOLO

VAN o CAN

APLICAR

Nudo VAN o CAN

DATA/ o CAN_H

DATA o CAN_L

VAN o CAN

LOS PROTOCOLOS

Concepto y generalidades:

Datos a emitir

Datos recibidos

Page 9: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

9

Función de los diferentes elementos:

LOS PROTOCOLOS

Concepto y generalidades:

• interfase de línea

Efectúa la conexión entre el controlador de protocolo y el Bus

Administra la gestión de activación / reposo de las redes

Filtra los parásitos, sobretensiones

DATA/ o CAN_H

DATA o CAN_LInterfase de

línea

• inspector de protocolo

Recibe y transmite las informaciones de la aplicación que sigue el protocolo utilizado sobre la red.

Controla-dor de

protocolo

Page 10: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

10

Concepto y generalidades

Interfase de línea: Características

• etapa de emisión (TX)

1 etapa; DATA y DATA/ en VAN,

CAN L y CAN H en CAN

• Mecanismo de vigilancia / activación

Sobre actividad de la red en CAN LS, corriente consumida sobre DATA / en VAN

LOS PROTOCOLOS

DATA/ o CAN_H

DATA o CAN_L

Interfase de línea

• Diagnosis de línea

1 célula de decisión en CAN LS

(función integrada en el controlador de protocolo en VAN )

Diag.

• etapa de recepción

1 comparador en CAN HS (3 en VAN y CAN LS )

Page 11: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

11

Concepto y generalidades:

Interfase de línea: Efecto de una perturbación

+

-

Perturbación simétrica:

Suprimida a la salida

Perturbación asimétrica:

Causa de error de interpretación

LOS PROTOCOLOS

Interfase de línea

Page 12: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

12Bus VAN

R0R1R2

TX

Interfasede

línea

VANDiag.

DATA

DATA

Aplicación

Controlador de protocolo

Interfase de líneaVAN

LOS PROTOCOLOS

Concepto y generalidades

Bus VAN

Page 13: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

13Bus CAN

RX

TXInterface de

Ligne CAN HS I/S

CAN

CAN_H

AplicaciónCAN_L

Controlador de protocolo

Interfase de líneaCAN

Diag.

RXDiag.

Bus CAN LS

Fault Tolerant

LOS PROTOCOLOS

Concepto y generalidades

Page 14: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

14

Las tramas de comunicación

VAN y CAN

LOS PROTOCOLOS

Formación MULTIPLEXADO

Page 15: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

15

DATA

DATA /

Bus

VAN

CAN L CAN H CAN I/S

CAN H

CAN LCAN LS

Nuevo

LOS PROTOCOLOS

Las tramas de comunicación:

Las diferentes Tramas:

Page 16: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

16

Las tramas de comunicación:

Composición de las tramas VAN y CAN :Una trama VAN está compuesta por 9 campos

Fin de datos6

Principio de Trama1

Confirmación7

Datos4

Mandato3

Identificador2

Fin de Trama8

Separador de trama

SOF IDEN COM DATA EOD EOFACK IFSCRC

5 Control validez de mensaje

LOS PROTOCOLOS

Page 17: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

18

Sello(urgente)

Princi-pio

Fin

Dirección

Identificador

Texto

Datos

Firma

Control fin datos

Acuse de recibo

AckCom

Tipo de difusión

A.R ?VAN

A.R ?

LOS PROTOCOLOS

Las tramas de comunicación:

Función de los campos:

Analogía con Correos

Page 18: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

22

Las tramas de comunicación:

Tipo de comunicación:

• Modo difusión

Sin petición de confirmación en la trama

Dirección indicando la naturaleza de los datos (no indica el destinatario)

VAN

Receptores

ResultadoEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOF

DIRECCION DATOS EODMANDATOSOF CRCEmisor EOF

Sin petición de confirmación = modo difusión

LOS PROTOCOLOS

Page 19: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

23

Las tramas de comunicación:

Tipo de comunicación: CAN

• Modo difusión

Confirmación en la trama

Dirección indicando la naturaleza de los datos

Receptores

Résultat Dél. CRCCRCDATOSMANDATODIRECCIONStartBit

EOF

DIRECCION DATOS Dél. CRCMANDATOStartBit

CRCEmisor EOF

Imposible impedir la confirmación con la CAN

ACK

ACK

LOS PROTOCOLOS

Page 20: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

24

Las tramas de comunicación:

Tipo de comunicación : VAN

• Modo punto a punto

Con petición de confirmación en la trama

Dirección física indicando el destinatario de los datos que debe confirmar la trama

Récepteur

DIRECCION DATOS EODMANDATOSOF CRCEmisor EOF

Dirección física

ACK

RésultatEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOFACK

LOS PROTOCOLOS

Page 21: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

26

Las tramas de comunicación:

Tipo de comunicación :

VAN

• Punto a punto lectura con respuesta en la trama

Corresponde a una demanda con una respuesta inmediata.

( IFR: In Frame Respuesta)

Emisor/Receptor

ResultadoEODCRCDATOSMANDATODIRECCIONSOF EOF

DIRECCION MANDATOSOFEmisor EOF

ACK

EODCRC

ACK

DATOS

LOS PROTOCOLOS

Page 22: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

27

Las tramas de comunicación:

Tipo de comunicación :

VAN y CAN

• Punto a punto lectura con respuesta diferida

MANDATO

ACK

CRCDIRECCIONStartBit

MANDATO Dél. CRC

CRCDIRECCIONStartBit

StartBit

StartBit

DIRECCION MANDATO CRC

CRCMANDATODIRECCION

Dél. CRC

Dél.CRC

Data

Data

ACK

ACKDél. CRC

EOF EOF

ACK

ACK ACK

EOF

Emisor

Receptor

Resultado

PREGUNTA RESPUESTA

EOF

No aplicado en PSA

LOS PROTOCOLOS

Page 23: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

29

El numérico

Formación MULTIPLEXADO

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

Page 24: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

30

El numérico:

Principio del numérico:

la función del " lenguaje numérico " es transformar valores físicos en un valor escrito explotable por los calculadores y los componentes electrónicos.

el principio es de comunicar un conjunto de calculadores o componentes electrónicos utilizando " un lenguaje numérico ".

sistemas utilizados :

La numeración decimal La numeración Binaria La numeración Hexadecimal

LOS PROTOCOLOS

Page 25: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

31

El numérico:

Numeración decimal:

Empleada en la vida corriente

Es de base : 10los caracteres utilizados son ; 0, 1, 2, …., 9

Puede ser desarrollada utilizando potencias de 10

Ejemplo: 2624 = (2x103) + (6x102) + (2x101) + (4x100) = 2000 + 600 + 20 + 4

LOS PROTOCOLOS

Page 26: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

32

El numérico:

Numeración binaria :

Está particularmente adaptada a los conjuntos electrónicos y a los ordenadores .

Es de base 2 (2 estados son posibles « 0 » o « 1 » )

Una información binaria elemental es llamada « Bit » Binary Digit

Todas las informaciones transmitidas sobre el Bus están codificadas en Binario

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

LOS PROTOCOLOS

Page 27: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

33

El numérico:

Numeración binaria :

El Morse ya era un medio de comunicación que utilizaba una mensajería codificada en dos estados . y -

escrito : . . . (S)

lámpara: luz corta / luz larga

sonoro : bip largo / bip corto

En el multiplexado, efectuamos la misma cosa

con 0 y 1

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

LOS PROTOCOLOS

Page 28: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

34

El numérico:

Numeración hexadecimal :

Permite comprimir una expresión binaria

Es de base 16 los carácteres utilizados son: 0,1,..., 9, A, B, C, D,

E y F

El Hexadecimal es utilizado únicamente para facilitar el tratamiento de las informaciones

LOS PROTOCOLOS

Page 29: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

35

El numérico:

Conversión :Decimal Binario Hexadecimal

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2

3 0011 3

4 0100 4

5 0101 5

6 0110 6

7 0111 7

8 1000 8

9 1001 9

10 1010 A

11 1011 B

12 1100 C

13 1101 D

14 1110 E

15 1111 F

Ej : conversión

Nota : Un conjunto de 8 Bits corresponde a un

octeto

{01000101}

Ventaja de la conversión en Hexadecimal :

Decimal 100

Binaria 0110 0100

Hexa 6 4

LOS PROTOCOLOS

Page 30: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

36

El numérico:

Ejemplo de una sonda de Temperatura CTN :

R

T °c

T° = 20

R = 2500

R = 2500 101000 1 0 1 0 0 0

Calculador

A

Calculador

B

T° = 20 1 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0

LOS PROTOCOLOS

Page 31: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

37

El numérico:

t t t tD1D2D3D4D5

Dn

RelojCables de

control

"n" cables

de datos

Comunicación paralelo:

Cada cable transmite un solo rango binario.

Comunicación serie:Se utiliza un procedimiento que permite transmitir los datos sobre un cable.

0 0 1 0 1 0 0 1Datos

Reloj

Emisor

Línea de reloj

Línea de datos

Masa común0 0 1 0 1 0 0 1

Receptor

D1 D2 D3 D4 D5 Dn D1 D2 D3 D4 D5 Dn

LOS PROTOCOLOS

Page 32: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

38

Aplicación retenida por PSA

Comunicación serie con reloj integrado: El reloj del receptor se sincroniza con el principio del mensaje que contiene un BIT de « Start »

Nota : Para evitar las perturbaciones electromagnéticas y asegurar el sistema, la línea de datos consta de 2 cables.

0 0 1 0 1 0 0 1

Datos

Reloj interno

Emisor

Línea de datos

Masa común

Receptor

1

Bit de stop

0 0 1 0 1 0 0 11

Bit de start Bit de stop

Resincronización reloj interno, receptor

Bit de start

D1 D2 D3 D4 D5 Dn D1 D2 D3 D4 D5 Dn

LOS PROTOCOLOS

El numérico:

Page 33: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

39

codificado NRZ

Bit codificado gracias a un elemento temporal ( Time-Slot)1 Time-Slot = 1 Bit

Bit 1 Bit 0

0V

5V

codificado MANCHESTER

Bit codificado gracias a 2 elementos temporales (Time-Slot) complementarios 2 Time-Slot = 1 Bit

Bit 1

0V

5V

Bit 0

El numérico:

Métodos de codificado:

LOS PROTOCOLOS

Page 34: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

40

NRZ con Bit Stuffing

Sincronización asegurada por un método no sistemático de codificado llamado "Bit Stuffing", puesto en marcha después de detección de 5 Bits consecutivos del mismo nivel.

Codificado E-MANCHESTER

Sincronización asegurada por un método de codificado (3 NRZ seguido de un MAN)

VAN CAN

0 0 1 0 1 1 1 1 11

bits NRZ bitManchester

bits NRZbitManchester

Resincronizaciones sistemáticas

0 0 1 1 1 1 1 1

bits NRZ bit

Stuffing

5 bits NRZ

0 1 1 0

0 0 1 1 1 1 10 1 1 1

Resincronización No sistemática

LOS PROTOCOLOS

El numérico:

Metodos de codificado:

Page 35: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

41

Noción de caudal Ny / caudal Bruto:

Caudal Ny

Es el caudal real de información excluyendo el revestido de bits propios del protocolo (sólo es considerado el campo de datos)

DATA

Caudal Bruto

Es el caudal en el sentido físico.

Corresponde al número de Bits que componen la totalidad de la trama

Start IDEN COM DATA Del CRC

EOFACK IFSCRC

=Caudal NyDatos

Trama

LOS PROTOCOLOS

El numérico:

CAN de 8 octetos; = 49 % VAN de 28 octetos; = 81 %

con Campo de datos Maxi

Page 36: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

43

Gestión de las prioridades de acceso al Bus :

Nudo A :

Nudo B :

Nudo C :

Bus : CAN_L - DATA

El numérico:

C pierde el arbitraje ‘y ‘llega’ al bús

A pierde el arbitraje y ‘llega’ al bus

B gana el arbitraje allí 'conserva' el bus

LOS PROTOCOLOS

Page 37: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

44

Plazo de transmisión:

El numérico:

Si un calculador decide transmitir un mensaje, éste no será forzosa e inmediatamente emitido sobre la red.

Puede ser debido a:

• una pérdida de arbitraje

• una red ocupada en el momento de la demanda de emisión

El plazo de transmisión está en función de la carga de la red

LOS PROTOCOLOS

Page 38: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

46

Los errores de comunicación

VAN y CAN

LOS PROTOCOLOS

Formación MULTIPLEXADO

Page 39: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

47

Los errores de comunicación VAN y CAN :

El protocolo VAN :

Error CODIGO

Error ACK

Error CRCError FORMATO

Error BIT

Ninguna indicación en el

bus

LOS PROTOCOLOS

Page 40: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

49

Los errores de comunicación VAN y CAN :

El protocoloCAN :

Indicación de error realizada

por el nudo que lo ha detectado

Error BIT

Error STUFF

Error ACK

Error CRC Error FORMATO

Bus Off

LOS PROTOCOLOS

Page 41: 3ª Parte Los Protocolos CAN VAN E

51

Los errores de comunicación VAN y CAN :

El protocoloCAN :

OK Bus  OFF 

Número importante de errores en transmisión

30ms à 1s

Transmisión OKRecepción OK

Calculador desconectado de la red• Ninguna Transmisión• Ninguna Recepción

Defecto ausencia de com.con el calculador

• el Bus Off

Estado de los nudos debido a la detección de un gran número de errores en transmisión

• Emisión y recepción inactivas

• Ninguna confirmación de las tramas presentes en la red

LOS PROTOCOLOS