jueves, 26 de noviembre de 2015
lunes, 23 de noviembre de 2015
Informe Mes de Noviembre
COMPUERTAS LÓGICAS
Moisés Vallejo Rodríguez
Mecatronica 5to Semestre
INTRODUCCIÓN:
La tecnología microelectrónica actual permite la elevada integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance tecnológico.
INDICE:
- OBJETIVO.
- DESARROLLO.
- TIPOS DE LOGICAS.
- ALGEBRA DE BOOLE.
- COMPUERTAS LOGICAS.
- COMPUERTA AND.
- COMPUERTA OR.
- COMPUERTA NOT.
- COMPUERTA XOR.
- COMPUERTA NAND.
- COMPUERTA NOR.
- COMPUERTA XNOR.
- EJEMPLO DE EMPLEO EN CIRCUITO.
- MAPA MENTAL.
- RESUMEN.
- REFERENCIAS
OBJETIVO:
Orientar al Estudiante a emplear correctamente la aplicación de compuertas lógicas de un circuito representado por una expresión booleana.
Escribir la expresión booleana para las compuertas lógicas y las combinaciones de compuertas lógicas.
DESARROLLO:
- Lógica Positiva. En esta notación al 1 lógico le corresponde el nivel más alto de tensión (positivo, si quieres llamarlo así) y al 0 lógico el nivel mas bajo (que bien podría ser negativo)
- Lógica Negativa. Aquí ocurre todo lo contrario, es decir, se representa al estado "1" con los niveles más bajos de tensión y al "0" con los niveles más altos
Aunque usualmente se ocupa la lógica positiva.
Álgebra de Boole:
El álgebra booleana es la teoría matemática que se aplica en la lógica
combinatoria. Las variables booleanas son símbolos utilizados para
representar magnitudes lógicas y pueden tener sólo dos valores
posibles: 1 (valor alto) ó 0 (valor bajo).
Operaciones Booleanas y Compuertas Básicas:
Las operaciones boolenas son posibles a través de los operadores
binarios negación, suma y multiplicación, es decir que estos combinan
dos o más variables para conformar funciones lógicas. Una compuerta
es un circuito útil para realizar las operaciones anteriormente mencionadas.
Compuertas Lógicas:
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos
estados lógicos que funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra
el resultado.
Compuertas Lógicas:
COMPUERTA AND:
La puerta AND o compuerta AND es unapuerta lógica digital que implementa laconjunción lógica -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Ésta entregará una salida ALTA (1), dependiendo de los valores de las entradas, siendo este caso, al recibir solo valores altos en ambas entradas. Si alguna de estas entradas no son ALTAS, entonces se mostrará un valor de salida BAJA (0). 
COMPUERTA OR:
La puerta OR o compuerta OR es unapuerta lógica digital que implementa ladisyunción lógica -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando al menos una o ambas entradas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA.
En lógica digital, un inversor, puerta NOT ocompuerta NOT es una puerta lógica que implementa la negación lógica . A la derecha se muestra la tabla de verdad. Siempre que su entrada está en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 1 o en ALTA, mientras que cuando su entrada está en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 0 o en BAJA.
COMPUERTA XOR:
COMPUERTA XOR:
Es una puerta lógica digital que implementa el o exclusivo; es decir, una salida verdadera (1/HIGH) resulta si una, y solo una de las entradas a la puerta es verdadera. Si ambas entradas son falsas (0/LOW) o ambas son verdaderas, resulta en una salida falsa. La XOR representa la función de la desigualdad, es decir, la salida es verdadera si las entradas no son iguales, de otro modo el resultado es falso.
COMPUERTA NAND:
COMPUERTA NAND:
Es una puerta lógica que produce una salida que es falsa solamente si todas sus entradas son verdaderas; por tanto, su salida es complemento a la de la puerta AND, -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas sus entradas están en 1 (uno) o en ALTA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 0 o en BAJA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA.
COMPUERTA NOR:
Es una puerta lógica digital que implementa la disyunción lógica negada -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 1 o en ALTA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 0 o en BAJA. NOR es el resultado de la negación de que el operador OR.
COMPUERTA XNOR:
Es una puerta lógica digital cuya función es la inversa de la puerta OR exclusiva (XOR). La versión de dos entradas implementa laigualdad lógica, comportándose de acuerdo a la tabla de verdad de la derecha. Una salida ALTA (1) resulta si ambas las entradas a la puerta son las mismas. Si una pero no ambas entradas son altas (1), resulta una salida BAJA (0).
EJEMPLO DE EMPLEO EN CIRCUITO:
MAPA MENTAL:
RESUMEN:
Las compuertas Implementan y simplifican circuitos lógicos empleando diferentes leyes del álgebra de Boole de acuerdo al tipo de compuerta, ya que sus funciones se aplican mediante suma, multiplicación, nagacion, afirmación.
Para este tipo de sistema se usan solo dos funciones los cuales son 1= que se podria decir que es la afirmacion o la señal para el cambio de estado de la compuerta, 0=a la negacion o a la señal para que quede inactivo la entrada o salida del circuito.
Estas compuertas nos ayudan a cambiar la entrada de la señal ya sea para 1 o 0 o para que la señal salga con una igualdad 1-1 o 0-0.
Tambien puden presentarse como cambios combinados como es la nand y la nor.
Hay que saber que funcion tiene cada compuerta para poder aplicarla o añadirla al circuito electrico de acuerdo a la necesidad del trabajo
REFERENCIAS:
http://electronicacompleta.com/lecciones/compuertas-logicas/
lunes, 26 de octubre de 2015
Informe Mensual de Octubre
Moisés Vallejo Rodríguez
Mecatronica del Auto
FLEXRAY
Introducción:
FlexRay es un nuevo protocolo de comunicaciones para buses de datos en el automóvil desarrollado por el consorcio FlexRay entre 2000 y 2009. Se considera un protocolo de comunicación más avanzado que el CAN y el MOST en lo relativo al precio y a las prestaciones. DESARROLLO:
Flexray es un protocolo soportado por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG entre otros, Flexray implementa una arquitectura con tiempos de respuesta conocidos, utilizando el esquema de acceso multiple por división en el tiempo TMDA Time Division Múltiple Access, ademas soporta hasta una velocidad maxima de hasta 10Mbps, con los que se pueden enviar y recibir mensajes practicamente en tiempo real, respecto a las aplicaciones automotrices.
Índice:
1. Objetivo
2. Desarrollo
3. Topologías de red
4. Características de flexray
5. Parametros
6. Protocolo de transmisión
7. Diferencias entre CAN y FLEXRAY
8. Adaptación a un nodo
9. Resumen
10. Mapa Mental
11. Referencias
Objetivo:
Este informe se hace con la finalidad de conocer el protocolo de flexray, conociendo su metodo de acceso al medio y las partes que la conforman a nivel software y hardware, tambien se daran a conocer las diferencias que tiene con el sistema CAN.
Desarrollo:
Un nodo Flexray está formado esencialmente por un microcontrolador, un periférico llamado Communication Controller, 2 transceivers y una fuente de alimentación. El micro-controlador es el propio de la ECU, el cual seguramente realiza otras funciones externas propias de la ECU y que cada cierto tiempo envía y recibe una trama de información al bus Flexray. Para ello se comunica con el Communication Controller (CC), que no es más que un periférico hardware que gestiona en todo momento el protocolo. Es decir, el microcontrolador no se encarga de la pila del protocolo, si no que lo gestiona todo el CC. Así pues, el CC se comunica a su vez con los transceivers que se encargan de transformar los datos lógicos a niveles eléctricos de Bus. Flexray dispone de 2 canales de comunicación, lo que requiere un transceiver para cada canal. Entre los diferentes bloques mencionados existen líneas optativas de señalización para determinadas situaciones. Esto será explicado más adelante con más detalle.
Topologías de red.
Flexray permite un amplio abanico de topologías de red. El hecho de tener 2 canales independientes aporta además otro grado de libertad, pudiendo hacer para cada canal una configuración de nodos diferente.
En el caso que conectemos más nodos podemos hacerlo de manera pasiva o de manera activa.
La interconexión básica entre dos nodos responde al siguiente esquema:
Topología de bus:
Es la topología más básica y una de las más usadas. Se puede apreciar como es posible que un nodo se conecte a los dos canales (por ejemplo en el caso que este nodo representara una función crítica del sistema) mientras que otros nodos se conectan a uno de los dos canales. Las limitaciones más importantes a tener en cuenta en esta topología son: Longitud del bus 24m. Número máximo de nodos conectados al bus mediante stubs 22 mínima distancia entre stubs 15cm
Topología de estrella:
La cual tiene las mismas limitaciones que el anterior. Eso sí se limita el uso de la Passive Star a un máximo de 1 ‘splice’ (empalme). La idea de la Passive Star es que todos los nodos se unen en un solo punto.
Topologías con Active Stars:
Estas topologías hacen uso del elemento repetidor Active Star. Este elemento
de bus es capaz de desacoplar eléctricamente las diferentes ramas a las cual
está conectado, además de regenerar la señal aunque por otro lado introduce
retardos. Se les puede dotar de cierta inteligencia consiguiendo un ruteado del
mensaje, todo y que esto acumularía aún más retardo. También pueden
desconectar una rama de la red si detectan un mal funcionamiento. Las
limitaciones en este caso son:
Distancia máxima de un nodo al Active Star 24m
Longitud máxima entre dos AS 24m
Número máximo de AS en cascada 2
Es posible crear una red a base de la unión de topologías básicas, todo y que no es muy recomendable ya que son topologías no estándar y poco probadas. En estos casos, las limitaciones son una mezcla de las topologías básicas que entrañe. La gran ventaja de estas topologías es su versatilidad.
Características de Flexray:
Sus características más destacadas son:
Una alta transmisión de datos (10 megabits por segundo)
Un comportamiento estimulado por factores temporales
Redundancia, seguridad y tolerancia de errores
Las especificaciones de éste protocolo están siendo actualmente revisadas. El primer vehículo del mercado que contaba con ésta tecnología fue el BMW X5, lanzado al mercado en Enero de 2007. Este vehículo se basa en ésta tecnología para comunicar los sensores en los amortiguadores con una centralita electrónica central que sirve como reguladora. El objetivo de este sistema es una respuesta rápida a las asperezas de la carretera para lograr un conducción lo más suave posible. Se espera el uso de esta tecnología a gran escala en el 2008. La versión actual es la 3.0 (2009).
PARÁMETROS DE CABLEADO:
PARÁMETROS DE CONECTORES:
Flexray usa una partición del tiempo entre los diferentes nodos. Es decir, si el ciclo dura 4 segundos y hay 4 nodos, cada nodo disfrutará para sí solo de un segundo para transmitir cada 4 segundos.
Protocolo de transmisión:
Flexray es en realidad un protocolo mixto, pues dispone en su tiempo de ciclo de un segmento determinístico y otro orientado a eventos. Todo esto es configurable y aporta flexibilidad al protocolo. Por otro lado, estas funciones y el control del tiempo y sincronización de los nodos hacen de Flexray un protocolo más complicado y al cual se le atribuyen más funciones al CC (Communication Controller). Otro aspecto es que Flexray multiplica por 10 la tasa de transmisión máxima del CAN.
Diferencias entre can y flexray:
Diferencias entre can y flexray a nivel fisico:
Para dotar a un nodo de la tecnología Flexray necesitaremos:
• 1. Un microcontrolador encargado de la gestión de la aplicación de alto nivel. Seguramente se encargará de otras funciones propias de la ECU (sensores, actuadores...)
• Un Controlador Flexray (Communication Controller o CC). En un futuro la mayoría de nodos lo llevarán integrado en el microcontrolador. Nosotros haremos el diseño considerándolo externo para aportar más información.
• Dos transceivers (o Bus Drivers). Necesitaremos un transceiver para cada Canal.
• Un regulador de voltaje. Podrían haber soluciones de diseño con varios reguladores, nosotros partiremos de una situación general con un solo regulador.
• Un oscilador para el microcontrolador y otro para el Communication controller.
• Conectores y cables para el bus.
• Resistencias, condensadores, diodos...
El microcontrolador:
El microcontrolador de la ECU no es vinculante a Flexray. Dependiendo de las prestaciones y requerimientos de la ECU se escogerá uno u otro, pero sí que hay aspectos a tener en cuenta. Por ejemplo, si partimos de que tenemos el CC fuera del microcontrolador, tendremos que comunicarnos con él. Normalmente los CC externos ofrecen varias maneras de comunicarse con ellos como son el SPI o el bus paralelo. Así pues habrá que escoger un microcontrolador que ofrezca al menos una de estas opciones. También hay que tener en cuenta que nos puede interesar tener varios puertos de interrupción ya que los CC suelen ofrecer unas 4 líneas de interrupción para agilizar la comunicación con el microcontrolador.
Dependiendo de la aplicación de alto nivel que desarrolle la ECU podría servir desde uno de 8 bits sencillo como el MC9S08DZ60 de Freescale (40Mhz, 64 pines, 60k FLASH) hasta uno potente como el MB91F467DA de Fujitsu (96Mhz, 208 pines,1Mb Flash)
El Communication Controller (CC):
El Communication Controller puede estar integrado en el microcontrolador o no. Nosotros estudiaremos el caso en que no lo está. Como controladores externos existen varias opciones en el mercado pero todas con un encapsulado similar y basadas en la misma IP E-RAY de Bosch. Los fabricantes más evolucionados en este aspecto son Freescale y Fujitsu, aunque recientemente se han unido Infineon y Nec. Las 4 opciones son muy parecidas y nosotros tomaremos como referencia el MB88121B de Fujitsu por considerar que es el más completo.
El transceiver:
En Flexray son necesarios 2 transceivers, uno por Canal. A día de hoy, el fabricante mejor posicionado en este ámbito es NXP (Phillips) con su TJA1080. Ha sido el pionero, y en breve sacará una versión con mejoras en el silicio. Otros fabricantes en el mercado o próximos al mercado son Austriamicrosystems y Infineon. Nos vamos a fijar en el TJA1080 de NXP por ser el más común, aunque en general todos tienen el mismo comportamiento.
Estados del transceiver :
Los estados en los que puede estar el transceiver son Normal mode, Receiveonly mode, Standby mode, go-to-sleep mode y sleep mode.
Al alimentarse, el transceiver entrará por defecto en el Stanby Mode.
A partir de aquí, según las indicaciones del microcontrolador por vía de los pines STBN y EN cambiará o no el estado.
• Normal mode: En modo normal, el transceiver puede transmitir y recibir del bus Flexray y comunicarse con el controlador.
• Receive-only mode: En este modo, el transceiver sólo puede recibir símbolos del bus.
• Standby mode: Es un modo de ahorro de energía. Ni transmite ni recibe aunque mantiene activo el receptor de baja energía para detectar posibles símbolos Wake-up. En este modo, si no hay un flag de wake activado (que significa que no hay orden de levantar el nodo) deja el pin INH2 flotando, lo que nos podría servir para deshabilitar un regulador de voltaje, por ejemplo. El pin INH1 sigue en HIGH.
• Go-to-sleep mode: Estado transición hacia Sleep mode.
• Sleep mode: Es un modo de ahorro de energía. En este estado tanto el pin INH1 como el INH2 están flotando. Así pues, podríamos inhibir dos reguladores de voltaje. Podemos volver a activar el transceiver ya que en todo momento disponemos de la tensión de batería y de VIO, que nos permiten detectar un flanco positivo en el pin STBN y Cambiar de modo del transceiver, activando de nuevo los reguladores de voltaje.
Regulador de voltaje:
Este bloque no es exclusivo de Flexray pero sí que nos puede interesar un
cierto rango de reguladores dentro del amplio abanico que hay en el mercado.
Flexray tiene destinado su uso principal en el sector de la automoción. Si
vamos a diseñar una ECU para este sector necesitaremos un regulador de
voltaje de automoción. En consecuencia, que admita una tensión de entrada de
12V capaz de gestionar los transitorios propios de la automoción, que disponga
de watchdog, de enable y wake.
El CC necesita un oscilador de una tolerancia máxima de 1500ppm. Esto es debido a la importancia de la sincronización en la red Flexray.
Los conectores para el bus Flexray no son un factor crítico, y igual que pasa con CAN interesa que sean de bajo coste, para no incrementar el precio de la ECU. Existen en el mercado un amplio abanico de conectores de diferentes fabricantes como MOLEX, JST, FCI... Los dos parámetros más importantes serían una baja resistencia de contacto (50mΩ) y una impedancia de conector entre 70 y 200Ω. Los cables tienen dos parámetros importantes que han de cumplir. Por un lado, la impedancia en modo diferencial a 10Mhz debe de estar entre 80 y 110 Ω y por otro tienen que tener un retardo máximo de 10ns/m.
Resumen:
En la actualidad se cuenta con una gran variedad de sistemas de comunicaciones automotrices, de los cueles son el CAN y el LIN, ante esta necesidad se ha desarrollado el sistema de transmición flexray.
Flexray es un protocolo que surgio por las firmas BMW AG, General Motors corporation, Robert Bosch GmbH y Volkswagen AG.
Un hecho importante a considerar es que está prohibido intentar despertar los dos canales a la vez, puesto que en caso que hubiera un nodo fallando podría perturbar los dos canales y impedir la comunicación Flexray.
El protocolo de flexray esta diseñado para trabajar a 10Mbps. por lo que el tiempo nominal del bit minimo es de 100ns.
Mapa mental:
Referencias:
- http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/3.%20Migrando%20de%20CAN%20a%20Flexray.pdf?sequence=5&isAllowed=y
- http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6115/2.%20El%20protocolo%20Flexray.pdf?sequence=4&isAllowed=y
- https://autolandmexico.wordpress.com/2011/03/17/que-es-flexray/
martes, 29 de septiembre de 2015
sábado, 26 de septiembre de 2015
Informe Mes de Septiembre
CAN-BUS:
CAN (Controller Area Network), es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de mensajes en ambientes distribuidos, además ofrece una solución a la gestión de la comunicación entre múltiples CPUs (unidades centrales de proceso).
OBJETIVO:
Este informe se hace con la finalidad de dar a conocer la red can-bus, con este informe podremos saber como fue la necesidad de encontrar o aplicar esta red, su funcionalidad, sus ventajas, su modo de transmisión de datos y su velocidad, sus protocolos de funcionalidad etc.Con esto nos ayudara a conocer una nueva red util que nos ayudara a nuestro desarrollo profesional.
INDICE:
- FUNCIONAMIENTO.
- CARACTERÍSTICAS.
- TRANSMISIÓN DE DATOS.
- COMPONENTES DEL CAN BUS.
- DATOS DE TRANSMISIÓN.
- PROTOCOLO DE COMUNICACIONES CAN.
- DETECCIÓN Y SEÑALIZACION DE ERRORES
- TIPOS DE TRAMAS.
- IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA
- RESUMEN.
- MAPA MENTAL.
- REFERENCIAS
DESARROLLO:
1, FUNCIONAMIENTO:
Inicialmente se pensó en el como bus de campo, pero donde realmente encontró utilidad fué en el sector del automóvil, para interconectar el bus de confor, seguridad, etc. El Mercedes Clase E fue el primer coche en incorporar el bus CAN,
El protocolo de comunicaciones CAN proporciona los siguientes beneficios:
Es un protocolo de comunicaciones normalizado, con lo que se simplifica y economiza la tarea de comunicar subsistemas de diferentes fabricantes sobre una red común o bus.
El procesador anfitrión (host) delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador anfitrión dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas.
Al ser una red multiplexada, reduce considerablemente el cableado y elimina las conexiones punto a punto.
Para simplificar aun más la electrónica del coche se puede utilizar una subred más simple, que se conecta a la red CAN, llamada LIN.
En el área de la tracción forman un sistema global:
- La unidad de control del motor
- La unidad de control para cambio automático
- La unidad de control ABS
En el área de confort constituyen un sistema global:
- La unidad de control central
- Las unidades de control de puertas
2. CARACTERÍSTICAS:
- La comunicación está basada en mensajes y no en direcciones.
- Un mensaje es diferenciado por el campo llamado identificador, que no indica el destino del mensaje, pero sí describe el contenido del mismo.
- No hay un sistema de direccionamiento de los nodos en el sentido convencional. Los mensajes se envían según su prioridad.
- La prioridad entre los mensajes la define el identificador. Se trata de una prioridad para el acceso al bus.
- Es un sistema multimaestro. Cuando el bus está libre, cualquier nodo puede empezar la transmisión de un mensaje, y el mensaje con mayor prioridad gana la arbitración del bus.
- Todos los nodos CAN son capaces de transmitir 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. Como consecuencia el sistema se convierte en multicast en el cual un mensaje puede estar dirigido a varios nodos al mismo tiempo.
En este momento hay dos tipos de posibilidades:
Como pueden ver para cada información se necesita un cable propio. Por lo tanto, con cada información adicional crece también la cantidad de cables y pines en las unidades de control. Por ese motivo, este tipo de transmisión de datos sólo es practicable con una cantidad limitada de informaciones a intercambiar.
En la imagen anterior se ilustra la informacion que se transmite através de un cable propio, esto quiere decir que se necesitaran 5 cables.
2. Toda la información se intercambia a través de dos cables como máximo, que constituyen el CAN-Bus entre las unidades de control.
Con el CAN-Bus se transmite toda la información a través de dos cables. En ambos cables bidireccionales del CAN-Bus se transmiten los mismos datos.
Con este tipo de transmisión de datos se maneja toda la información a través de dos cables. Independientemente de la cantidad de unidades de control abonadas y de la cantidad de información transmitida. Por ese motivo es conveniente transmitir los datos con un CAN-Bus cuando se intercambia una gran cantidad de información entre las unidades de control.
4. COMPONENTES DEL CAN BUS:
Consta de un controlador, un transceptor, dos elementos finales del bus y dos cables para la transmisión de datos. Con excepción de los cables del bus, todos los componentes están alojados en las unidades de control.
En el funcionamiento conocido de las unidades de control no se ha modificado nada.
Controlador CAN:
Controlador CAN:
Recibe del microprocesador, en la unidad de control, los datos que han de ser transmitidos. Los acondiciona y los pasa al transceptor CAN. Asimismo recibe los datos procedentes del transceptor CAN, los acondiciona asimismo y los pasa al microprocesador en la unidad de control.
Transceptor CAN:
Transceptor CAN:
(Transmisor-receptor) Transforma los datos del controlador CAN en señales eléctricas y transmite éstas sobre los cables del CAN-Bus. Asimismo recibe los datos y los transforma para el controlador CAN.
Elemento final del bus de datos (Terminadores):
Elemento final del bus de datos (Terminadores):
Es una resistencia (Casi siempre de 120Ω, aunque las resistencias de terminación no necesariamente son de aprox. 120 Ω, depende de la topología específica del ramal de cables). Evita que los datos transmitidos sean devueltos en forma de eco de los extremos de los cables y que se falsifiquen los datos.
Cables del bus de datos:
Cables del bus de datos:
Funcionan de forma bidireccional y sirven para la transmisión de los datos. Se denominan con las designaciones CAN-High (señales de nivel lógico alto) y CAN-Low (señales de nivel lógico bajo).
5. DATOS DE TRANSMISIÓN:
Longitud máxima de 1000m (a 40Kbps).
Velocidad máxima de 1Mbps (con una longitud de 40m)
En los coches se uTIliza a 125kbit/s y a 500kbit/s.
Conexiones:
• Único hilo
• Dos hilos diferenciales
• Fibra óp:ca, etc.
Velocidad máxima de 1Mbps (con una longitud de 40m)
En los coches se uTIliza a 125kbit/s y a 500kbit/s.
Conexiones:
• Único hilo
• Dos hilos diferenciales
• Fibra óp:ca, etc.
6. PROTOCOLO DE COMUNICACIONES CAN:
Fue desarrollado, inicialmente para aplicaciones en los automóviles y por lo tanto la plataforma del protocolo es resultado de las necesidades existentes en el área de la automoción.
La Organización Internacional para la Estandarización (ISO, International Organization for Standarization) define dos tipos de redes CAN: una red de alta velocidad (hasta 1 Mbps), bajo el estándar ISO 11898-2, destinada para controlar el motor e interconectar la unidades de control electrónico (ECU); y una red de baja velocidad tolerante a fallos (menor o igual a 125 Kbps), bajo el estándar ISO 11519-2/ISO 11898-3, dedicada a la comunicación de los dispositivos electrónicos internos de un automóvil como son control de puertas, techo corredizo, luces y asientos.
CAN es un protocolo de comunicaciones serie que soporta control distribuido en tiempo real con un alto nivel de seguridad y multiplexación. El establecimiento de una red CAN para interconectar los dispositivos electrónicos internos de un vehículo tiene la finalidad de sustituir o eliminar el cableado. Las ECUs, sensores, sistemas antideslizantes, etc. se conectan mediante una red CAN a velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Mbps. De todas las características eléctricas que define la capa física, es importante conocer los denominados niveles lógicos del bus. Al tratarse de un bus diferencial, éste está formado por dos señales y la diferencia que existe entre estas dos señales determinan el estado del bus. Por tanto, el CAN dispone de dos niveles lógicos. Normalmente en los sistemas digitales de dos niveles se conocen estos dos estados por nivel alto y nivel bajo, sin embargo en este caso se denominan nivel dominante y nivel recesivo:
Dominante. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 2 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H tenga 3,5 V y CAN_L sea de 1,5 V (nominales). De hecho, si el voltaje de la línea CAN_H es al menos 0,9 V mayor que CAN_L, entonces ya se detectará la condición de bit dominante.
Recesivo. La tensión diferencial entre los pines de comunicación (CAN_H - CAN_L) ha de ser del orden de 0 V. Para conseguir esto es necesario que CAN_H y CAN_L tengan 2,5 V (nominales). Aunque realmente el bus detectará una condición de recesivo si el voltaje de la línea CAN_H no es más alto que el voltaje de la línea CAN_L más 0,5 V.
7. DETECCIÓN Y SEÑALIZACIÓN DE ERRORES:
Trama de error:
Son generadas por cualquier nodo que detecte un error definido. Es una trama de dos campos, por un lado el Flag de error y por otro el delimitador. Éste último consiste en 8 bits recesivos consecutivos que le permite a los nodos iniciar limpiamente la transmisión.
El formato de esta trama es el siguiente:
La condición o indicador de error será distinto según el estado o flag de error del nodo que detecte el error. Existen dos estados o flags de error de nodo: "Activo" y "Pasivo".
El Activo consiste en seis bits dominantes consecutivos y el Pasivo consiste en seis bits recesivos consecutivos, a no ser que estén sobrescritos por otros bits dominantes de otros nodos. Si un nodo en estado de error "Activo" detecta un error en el bus interrumpe la comunicación del mensaje en proceso generando un "Indicador o Condición de error activo" que consiste, como ya se ha comentado antes, en una secuencia de 6 bits dominantes sucesivos y continuos.
Si un nodo en estado de error "Pasivo" detecta un error, el nodo transmite un "Indicador o Condición de error pasivo" seguido, de nuevo, por el campo delimitador de error. El indicador de error de tipo pasivo consiste en 6 bits recesivos seguidos y, por tanto, la trama de error para un nodo pasivo es una secuencia de 14 bits recesivos (6 del flag más 8 del delimitador). De aquí se deduce que la transmisión de una trama de error de tipo pasivo no afectará a ningún nodo en la red, excepto cuando el error es detectado por el propio nodo que está transmitiendo.
8. TIPOS DE TRAMAS:
Error de bit: Cuando un nodo está transmitiendo, éste monitoriza el nivel del bus y si el bit que lee en el bus no coincide con el que ha transmitido, es que se ha producido un error, así que se señala un "Error de bit". En el siguiente tiempo de bit el nodo transmisor envía una trama de error, entonces, la trama fallida será reenviada después del espacio de intermisión.
Error de Stuff: Como ya se pudo ver, este error detecta si dentro del área codificada por el método del bit stuffing, existen seis bits consecutivos del mismo nivel. El nodo que detecte esto, enviará una trama de error justo en el tiempo de bit siguiente al de detectar el sexto bit del mismo nivel. La trama fallida será retransmitida después del espacio de intermisión.
Error CRC: Tanto este método para detectar errores como los dos siguientes (ACK y Forma) se realizan mediante el chequeo de la misma trama de datos a través de los campos correspondientes. El CRC es un campo de las tramas que contiene un código de redundancia cíclica el cual comprueba si hubo errores en la recepción del mensaje. Con el CRC podemos detectar errores aleatorios en hasta 5 bits o una secuencia seguida de 15 bits corruptos. Si el CRC calcula en el nodo receptor no coincide con el CRC enviado (el que contiene la trama), entonces el receptor descarta el mensaje recibido y envía una trama de error, pidiendo una retransmisión de la trama.
Error ACK: Otro campo que se encuentra en las tramas. En esta ocasión se trata de dos bits que indican si el mensaje fue recibido satisfactoriamente. El nodo transmisor manda el ACK en recesivo esperando a que el nodo receptor lo sobrescriba en dominante, de lo contrario se le considera una trama corrupta y lo retransmitirá. Así, si el transmisor detecta un ACK positivo, es decir, un bit dominante durante el campo ACK, sabrá que al menos un nodo ha recibido correctamente el mensaje.
Error de forma: Algunas partes de los mensajes en CAN tienen formas fijas. Estas zonas son: el delimitador de CRC, el delimitador de ACK, EOF y el espacio de intermisión (IFS). Los bits de estas zonas deben ser recesivos. Si algún controlador de CAN detecta que alguno de estos bits es dominante, genera una Trama de Error porque se ha producido un "Error de forma", esta trama se enviará en el tiempo de bit siguiente al bit erróneo.
9. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA:
10. RESUMEN:
Ante el incremento del numero de dispositivos electrónicos en los automóviles, las necesiadades de cableado y su complejidad fueron aumentando.
No tardo mucho en que se vió la posibilidad de conectar todos los dispositivos a un bus que debía de ser fiable, robusto, alta inmunidad al ruido, etc.
Además, el bus debía poder permitir altas velocidades de transmisión en entornos dificiles por la temperatura, vibraciones, interferencias, etc.
Este sistema esta diseñado para que los datos enviados atraves de los nodos vayan a su lugar de destino correcto esto por medio del identificador.
Este sistema es flexible en cuanto la configuración y tiene un método de detección de errores temporales o de fallos de los nodos, para una desconexión inmediata de ellos .
En cuanto a la transmisión se envía una trama remota de petición, y se contesta con otra trama. Ambas tienen el mismo identificador.
Cuando una trama de datos y una trama remota se inician al mismo tiempo prevalece la primera.
En todos los nodos CAN se implementan medidas especiales para la detección de errores, señalización y auto- chequeo como son el CRC,Bit Stuffing, Chequeo de trama de mensaje.
Este sistema es flexible en cuanto la configuración y tiene un método de detección de errores temporales o de fallos de los nodos, para una desconexión inmediata de ellos .
En cuanto a la transmisión se envía una trama remota de petición, y se contesta con otra trama. Ambas tienen el mismo identificador.
Cuando una trama de datos y una trama remota se inician al mismo tiempo prevalece la primera.
En todos los nodos CAN se implementan medidas especiales para la detección de errores, señalización y auto- chequeo como son el CRC,Bit Stuffing, Chequeo de trama de mensaje.
12. REFERENCIAS:
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