01 Conseitos protocolo Ca~n

8/19/2019 01 Conseitos protocolo Ca~n

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Visão Geral do Protocolo CANBusHistória

CAN – Controller Area Network.

Desenvolvido, pela BOSC , na d!cada de "# para ainterli$a%ão dos siste&as de controle eletr'nicos nosauto&(veis.


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Visão Geral do Protocolo CANBus

1. CAN, que foi desenvolvido pela BOSCH na década de 198 etornou!seu" padr#o internacional $%SO 11898& e" 199', foi especial"entedesenvolvido para r(pida troca de dados entre controladoreseletr)nicos

e" ve)culos &otori*ados .*. CAN ta"+é" pode ser usado na i"ple"enta #o de redes dedispositivos &icroprocessados industriais , por e-e"plo, co"o u"+arra"ento interno de "(quinas ferra"entas, co"o intercone-#o desiste"as de "edi #o distri+u dos, fun /es de controle e "onitora #onon vel inferior ao superior ou co"o u" +arra"ento de ca"po parainterli0ar sensores, atuadores e interfaces o"e" "(quinas.


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Outros protocolos que utili2a" a especifica #o do CAN

DeviceNet Auto&a%ão +ndustrialS&art Distri uted S-ste& SDS/ Auto&a%ão +ndustrialCANopen Auto&a%ão +ndustrialCAN 0in$do& Controle Distri u)doSA1 23454 Ca&in67es e 8ni us


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34"59 %nic o de desenvolvi"ento do pro3eto de redes e"

ve culos pela Bosc34":9 %ntrodu #o oficial do protocolo CAN34";9 4ri"eiro c ip controlador CAN feito pela %ntel e 4 ilipsSe"icondutores34439 4u+licado especifica /es Bosc CAN *.34439 %ntrodu2ido o protocolo CAN 5in0do"6CAN!+aseado e"+anda!lar0a por 5vaser344eviceNet por Allen!Bradle344>9 4u+licado a %SO 11898 a"end"ent $e-tended fra"efor"at&344>9 4u+licado o protocolo a+erto CAN pela C%Aesenvolvi"ento do protocolo ?i"e!tri00ered co""unication for CAN $??CAN&



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DeviceNet

>eviceNet $%7C @* *@& é u" padr#o internacional +aseano "ais avan ado protocolo CAN, dedicado aauto"ati2a #o industrial e auto"otiva.

O con3unto de especifica /es >eviceNet co"preende osperfis do ard;are e do soft;are de aplica #o. 7stasespecifica /es s#o desenvolvidas e "antidas pela

Associa #o A+erta de desenvolvedores Nonprofit>eviceNet $O> A&.


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O siste"a >evicenet é usado principal"ente naauto"ati2a #o industrial co"o u"a rede de co"unica #oentre dispositivos de % O e controladores $por e-e"plointerruptores de li"ite, sensores, "ovi"enta /es,e-posi /es e rela /es do operador&.

u"a rede produtor!consu"idor que suporta ierarquias"Dltiplas de u"a co"unica #o e priori2a" "ensa0ens. Osiste"a >evicenet suporta confi0ura /es "aster slave+e" co"o u"a co"unica #o par!E!par. Até @' nós s#ousados e" u"a Dnica rede ló0ica. O siste"a >eviceNet suporta 1*F


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Controller Area Network

O protocolo de dados e" rede CAN é u" siste"a deco"unica #o do"inante e"+utidos e" siste"as decontrole auto"otivos, fornecendo6Capacidade de co"andos "Dltiplos,

G"a co"unica #o da trans"iss#o que redu2ae-i0=ncias da lar0ura de fai-a, un /es de detec #o sofisticadas do erro, que au"enta

a confia+ilidade de u"a co"unica #o,Confina"ento ori0inal da fal a, que 0arante aconsist=ncia dos dados.


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O CAN é u" protocolo de co&unica%ão serial s)ncrono .O sincronis"o entre os "ódulos conectados a rede é feitoe" rela #o ao in cio de cada "ensa0e" lan ada ao+arra"ento $evento que ocorre e" intervalos de te"pocon ecidos e re0ulares&.

?ra+al a +aseado no conceito &ulti?&estre , onde todos os"ódulos pode" se tornar "estre e" deter"inado "o"entoe escravo e" outro, alé" de suas "ensa0ens sere"enviadas e" re0i"e multicast , caracteri2ado pelo envio detoda e qualquer "ensa0e" para todos os "ódulose-istentes na rede.


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! 4otencialidade :ulti!"estre6 Al0uns nós da CAN pode"e"itir u"a "ensa0e", se o +arra"ento estiver inativo.

!G"a co"unica #o da trans"iss#o6 ?odas as "ensa0enstrans"itidas s#o rece+idas e" todos os nós. ?odos os nósde recep #o decide" se 0ostaria" de aceitar esta"ensa0e". %sto 0arante a consist=ncia dos dados enquanto

todos os nós no siste"a usa" a "es"a infor"a #o. ! :ecanis"o detector de erros sofisticados e re!trans"iss#o de "ensa0ens defeituosas6 %sto 0arante aconsist=ncia dos dados.

!Ar+itra #o n#o!destrutiva do +arra"ento6 Se dois ou "aisnós da CAN pedire" si"ultanea"ente u"a trans"iss#o da"ensa0e", o protocolo 0arante que a "ensa0e" co" aprioridade "ais elevada co"ece o acesso da +arra"ento

i"ediata"ente.


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1strutura @)sica da CAN


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O protocolo CAN define a ca"ada de dados e a ca"adaf sica no "odelo OS%, que consiste e" sete ca"adas.

A or0ani2a #o de padr/es internacional $%SO& definiu u"padr#o incorporando ( especifica /es da CAN u"a partef sica6 sinali2ar f sico, que co"preende codifica #o e

decodifica #o $non retorno a 2ero, NIJ&, o +it!ti"in0 e asincroni2a #o. Bit encodin$


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tili*a%ão do es ue&a N


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Bit!ti"in0 e sincroni2a #o


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A velocidade de trans&issão dos dados é inversa"enteproporcional ao co"pri"ento do +arra"ento. A "aior ta-a

de trans"iss#o especificada é de 1:+ps considerando!seu" +arra"ento de ' "etros.

l


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Considerando!se fios elétricos co"o o "eio detrans"iss#o dos dados, e-iste" tr=s for"as de seconstituir u" +arra"ento CAN, dependentes direta"enteda quantidade de fios utili2ada. 7-iste" redes +aseadase" 1, * e ' fios. As redes co" * e ' fios tra+al a" co"os sinais de dados CANE CANHigh / e

CANEF CANLow /. No caso dos +arra"entos co" ' fios,alé" dos sinais de dados, u" fio co" o CC$ali"enta #o& e outro co" o KN> $refer=ncia& fa2e" parte

do +arra"ento, levando a ali"enta #o Es duaster"ina /es ativas da rede. As redes co" apenas u" fiot=" este, o fio de dados, c a"ado e-clusiva"ente delin a CAN.

C i l


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Considerando o CAN funda"entado e" * e ' fios, seuscondutores elétricos deve" ser tran ados e n#o +lindados.Os dados enviados através da rede deve" serinterpretados pela an(lise da diferen a de potencial entreos fios CANLH e CANL .

4or isso, o +arra"ento CAN é classificado co"o Parran%ado Di@erencial. 7ste conceito atenua forte"ente os

efeitos causados por interfer=ncias eletro!"a0néticas, u"ave2 que qualquer a #o so+re u" dos fios ser( sentidata"+é" pelo outro, causando flutua #o e" a"+os ossinais para o "es"o sentido e co" a "es"a intensidade.Co"o o que vale para os "ódulos que rece+e" as"ensa0ens é a diferen a de potencial entre os condutoresCANLH e CANL $e esta per"anecer( inalterada&, aco"unica #o n#o é pre3udicada.

C i l t


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No CAN, os dados n#o s#o representados por +its e" n velM ou n vel M1 . S#o representados por +its >o"inantes e+its Iecessivos, criados e" fun #o da condi #o presentenos fios CANLH e CANL .

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Co"o "encionado, todos os "ódulos pode" ser "estre eenviar suas "ensa0ens. 4ara tanto, o protocolo é

suficiente"ente ro+usto para evitar a colis#o entre"ensa0ens, utili2ando!se de u"a ar itra$e& it a itnão destrutiva . 4ode"os e-e"plificar esta situa #o,analisando o co"porta"ento de dois "ódulos enviando,ao "es"o te"po, "ensa0ens diferentes. Após enviar u"+it, cada "ódulo analisa o +arra"ento e verifica se outro"ódulo na rede o so+rescreveu $vale acrescentar que u"+it >o"inante so+rescreve eletrica"ente u" Iecessivo&.G" "ódulo interro"per( i"ediata"ente sua trans"iss#o,

caso perce+a que e-iste outro "ódulo trans"itindo u"a"ensa0e" co" prioridade "aior $quando seu +itrecessivo é so+rescrito por u" do"inante&. 7ste "ódulo,co" "aior prioridade, continuar( nor"al"ente suatrans"iss#o.

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HO IA OS DAS I1NSAG1NS7-iste" dois for"atos de "ensa0ens no protocolo CAN6

CAN


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CAN


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Princ)pio de troca de dados

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Princ)pio de troca de dados

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CAN Bus ? Circuito de +nter@ace 1l!trica4 Pin &ale/ D?Su CAN us PinOut

Pin # Signal Names Signal Description

1. Reserved Upgrade Path

2. CAN_L Dominant Low3. CAN_GND Gro nd

!. Reserved Upgrade Path

". CAN_#$LD #hield% &ptional

'. GND Gro nd% &ptional(. CAN_$ Dominant $igh

). Reserved Upgrade Path

*. CAN_+, Power% &ptional


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PAD K1S 1L+S 1N 1S Os funda"entos do CAN s#o especificados por duas nor"as6 a +SO33"4" e a+SO33>34?


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ASP1C OS D1 +IPF1I1N AM O9 1L1IPFO D1 1D1

G"a rede CAN, dependendo da sua aplica #o, poder( ter atécentenas de "ódulos conectados. O valor "(-i"o para a cone-#o de"ódulos e" u" +arra"ento depende da nor"a que se utili2a nadada aplica #o.?oda rede CAN possui dois er&inadores . 7stes ter"inadores nada

"ais s#o que resistores co" valores entre 1* e 1*' o "s,conectados E rede para 0arantir a perfeita propa0a #o dos sinaiselétricos pelos fios da "es"a. 7stes resistores, u" e" cada pontada rede, 0arante" a refle-#o dos sinais no +arra"ento e o corretofunciona"ento da rede CAN.

Outra caracter stica de deter"inadas aplica /es funda"entadas noCAN é que estas poder#o ter duas ou "ais su+!redes tra+al ando,cada qual, e" u"a velocidade diferente. Os dados s#o transferidosde u"a su+!rede para a outra através de "ódulos que atua" nasduas su+!redes. 7stes "ódulos s#o c a"ados de Gateways .

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Iede CAN de u" siste"a auto"otivo, co" duas su+!redese dois ter"inadores. O Gateway desta aplica #o é o 4ainel

de %nstru"entos

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rans&issão real?ti&e 7-e"plo de priori2a #o de "ensa0ens6

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ASP1C OS D1 +IPF1I1N AM O9 ION AG1I DA 1D1 Barra&ento é o ter"o técnico que representa os condutores elétricos das lin as de

co"unica #o e a for"a co"o eles s#o "ontados. Apesar de parecer si"ples, o atode interli0ar os "ódulos requer +astante aten #o.

So+re o ca+ea"ento necess(rio, considerando!se u"a aplica #o CAN de dois fios,deve!se utili2ar par tran ado onde a sec #o transversal de cada u" dos fios deveser de no " ni"o , F""U.

As duas ter"ina /es $resistores de apro-i"ada"ente 1* o "s&, do ponto de vistateórico, pode" ser instaladas nas e-tre"idades do c icote, direta"ente nos fios dedados CANLH e CANL . >o ponto de vista pr(tico isto é e-tre"a"ente co"ple-o. Oque deve ser feito é adicionar as ter"ina /es nas duas 7CGs $Gnidades 7letr)nicasde Controle& conectadas aos e-tre"os da rede. Se as 7CGs fore" "ontadasdependendo dos opcionais do ve culo, deve!se procurar instalar as ter"ina /es nas7CGs que se"pre estar#o presentes nele $ve culo&. As ter"ina /es s#o "andatóriasnu"a rede CAN.

No "o"ento de se pro3etar o rotea"ento do +arra"ento, al0u"a re0ra e" rela #oao co"pri"ento dos c icotes deve" ser o+servadas. O sincronis"o das opera /esdas 7CGs no CAN é funda"entado no te"po de propa0a #o f sica das "ensa0ensno +arra"ento. Assi", a rela #o do co"pri"ento de deter"inados intervalos doc icote no +arra"ento s#o funda"entais ao +o" funciona"ento da rede.

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Dia$ra&a ue ilustra as &edidas ue deve& sero servadas no desenvolvi&ento do c6icote.

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História do siste"a CAN34"59 %nic o de desenvolvi"ento do pro3eto de redes e"ve culos pela Bosc34":9 %ntrodu #o oficial do protocolo CAN34";9 4ri"eiro c ip controlador CAN feito pela %ntel e 4 ilipsSe"icondutores34439 4u+licado especifica /es Bosc CAN *.34439 %ntrodu2ido o protocolo CAN 5in0do"6CAN!+aseado e"+anda!lar0a por 5vaser344eviceNet por Allen!Bradle344>9 4u+licado a %SO 11898 a"end"ent $e-tended fra"efor"at&344>9 4u+licado o protocolo a+erto CAN pela C%A

esenvolvi"ento do protocolo ?i"e!tri00ered co""unication for CAN $??CAN&

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1volu%ão dos &icrocontroladores CAN

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Pre@er ncia de prot(colos pela industria

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