7044137 3 Parte Los Protocolos CAN VAN E

1

Los Protocolos

LOS PROTOCOLOS

Formación MULTIPLEXADO

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

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

4

Concepto y generalidades


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 :

6

Noción Maestro y esclavo:

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


LOS PROTOCOLOS

La red Maestro / Esclavos MAESTRO

ESCLAVO ESCLAVOESCLAVO

VAN

La red Multimaestros / Multiesclavos MAESTRO MAESTRO

ESCLAVO ESCLAVOVAN

7

Noción Maestro y esclavo:

LOS PROTOCOLOS


La red Multimaestros

MAESTRO

MAESTRO

MAESTRO

MAESTROMAESTRO

VAN y CAN

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


Datos a emitir

Datos recibidos

9

Función de los diferentes elementos:

LOS PROTOCOLOS


• 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

10


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 )

11


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

12Bus VAN

R0R1R2

TX

Interfasede

línea

VANDiag.

DATA

DATA

Aplicación

Controlador de protocolo

Interfase de líneaVAN

LOS PROTOCOLOS


Bus VAN

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


14

Las tramas de comunicación

VAN y CAN

LOS PROTOCOLOS


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:

16


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

17


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

Start IDEN COM DATA Del CRC

EOFACK IFSCRC

Delimitador de CRC6

Principio de Trama1

Confirmación7

Datos4

Mandato3

Identificador2

Fin de Trama8

Separador de trama

5 Control de validez de mensaje CRC

LOS PROTOCOLOS

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


Función de los campos:

Analogía con Correos

19


Particularidades de la trama VAN :

ExtRack

R/WRTR

En el protocolo VAN, el tipo de mensaje está en el campo de mandato

EOD , Símbolo de fin de datos

Este campo no existe en el protocolo CAN

Trama VAN

EOD

LOS PROTOCOLOS

20


Particularidades de la trama CAN :

Del CRC, Símbolo de fin de control de los datos. Bit a 1

Trama CAN

DelCRCRTR

Identificador Verificación de los datos

com

Mandato Communica la longitud de los datos

el tipo de mensaje está en el identificador

datos

consulta1

0

LOS PROTOCOLOS

21

• Punto a punto

(con confirmación)

• Difusión de datos

• Punzado a punto, no previsto en el protocolo pero realizable por software

• Difusión de datos

VAN CAN

LOS PROTOCOLOS


Tipo de comunicación:

22


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

23


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

24


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

25


Tipo de comunicación :

CAN

• Modo punto a punto ESCRITURA

Confirmación en la trama

Confirmación aplicativa por transmisión de un mensaje de confirmación

MANDATO

ACK

CRCDIRECCIONStartBit

MANDATODél. CRC


StartBit

StartBit

DIRECCION MANDATO CRC

CRCMANDATODIRECCION

Dél. CRC

Dél.CRC

DATA

DATA

ACK

ACKDél. CRC

EOF EOF

ACKDATOS

DATOS ACK ACK

EOF

Emisor

Receptores

Resultado

MANDATO CONFIRMACION aplicativa

EOF

Receptor concernido

No aplicado en PSA

LOS PROTOCOLOS

26



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

27



VAN y CAN

• Punto a punto lectura con respuesta diferida

MANDATO

ACK


MANDATO Dél. CRCCRCDIRECCIONStart

Bit

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

28

• VAN

Trama conforme al formato VAN

Trama destinada a calculadores con demanda de confirmación

(Descodificado del campo IDEN y COM)

Ninguna detección de error por el CRC


Condiciones de confirmación:

LOS PROTOCOLOS

VAN

• CAN

Trama conforme al formato CAN

Ninguna detección de error por el CRC

29

El numérico


1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

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

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

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

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

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

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

36

El numérico:

Ejemplo de una sonda de Temperatura CTN :

R Ω

T °c

T° = 20

R = 2500 Ω

R = 2500 ⇒ 101000 1 0 1 0 0 0

Calculador

A

Calculador

B

T°

T° = 20 ⇒ 1 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0

LOS PROTOCOLOS

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

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:

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

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:

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; η = 49 % VAN de 28 octetos; η = 81 %

η con Campo de datos Maxi

42

Gestión de las prioridades de acceso al Bus :

Esta gestión de las prioridades interviene sólo en caso de acceso simultáneo a la red de varios módulos .

El numérico:

« 0 » dominante« 1 » recesivo 0

1

Zona de arbitraje

CAN : campo de identificación

VAN : campo de identificación + campo de datos

Equip. A Equip. B Red (S) 1 1 10 1 01 0 00 0 0

LOS PROTOCOLOS

A

BS

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

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

45

Carga del Bus :

El numérico:

Tps total de ocupación del Bus

Ventana de observaciónCarga del Bus =

1 segundo450 ms450 ms

Mensaje periódico (P = 450 ms) de duración igual a 5 ms

Mensaje no periódico de duración igual a 3 ms

Mensaje no periódico de duración igual a 2,5 ms

Mensaje no periódico de duración igual a 2,5 ms

= 2,3 %3x5 + 3 + 2,5 + 2,5

1000

Red considerada cargada

Multimaestros ⇒ 30 a 40%

Maestro/esclavos ⇒ 80 a 90%

LOS PROTOCOLOS

46

Los errores de comunicación

VAN y CAN

LOS PROTOCOLOS


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

48


El protocolo VAN :

• Tipos de errores

Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido (exceptuando los campos IDEN, COM, DATA)

Error CODIGO : Violación de la codificación E-Manchester sobre uno de los campos IDEN, COM, DATA, FCS

Error de FORMATO : Error de codificación sobre uno de los campos SOF, EOF, ACK, EOF

Error CRC : Resultado del control erróneo

Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme

LOS PROTOCOLOS

49


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

50


El protocoloCAN :

• Tipos de errores

Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido (exceptuando los campos IDEN, COM, DATA)

Error STUFF : violación del BIT -STUFFING en uno de los campos IDEN, COM, DATA ou FCS

Error de FORMATO : Error de codificación sobre uno de los campos SOF, EOF, ACK, EOF

Error CRC : Resultado del control erróneo

Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme

LOS PROTOCOLOS

51


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

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