7044137 3 Parte Los Protocolos CAN VAN E

LOS PROTOCOLOS

Formación MULTIPLEXADO

Los Protocolos

1

LOS PROTOCOLOS Histórico: 

Histórico del VAN :



1987 : Nacimiento del protocolo VAN



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



XM) 1992 : primeros prototipos rodantes (CITROËN XM)



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



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 2

LOS PROTOCOLOS 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 aplicaciones Carrocería Carrocería y Confort 3


Concepto y generalidades

4

LOS PROTOCOLOS Bus

Concepto y generalidades: 

El Medium o Bus :

PSA

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 c onexión Herciana, conexión eléctrica por cableado convencional) Para las aplicaciones automóviles, la conexión eléctrica es la de mayor adaptación. Está compuesta por 2 por 2 cables en las redes VAN VAN y y CAN CAN DATA y DATA/ CAN H y CAN L 5

LOS PROTOCOLOS Concepto y generalidades: 

Noción Maestro y esclavo:

Las redes son definidas según las necesidades del constructor teniendo en cuenta costes y funciones a asegurar . La red Maestro / Esclavos

MAESTRO

VAN ESCLAVO

La red Multimaestros / Multiesclavos

ESCLAVO

MAESTRO

ESCLAVO

MAESTRO

VAN ESCLAVO

ESCLAVO 6


Noción Maestro y esclavo:

VAN y CAN

La red Multimaestros MAESTRO

MAESTRO

MAESTRO

MAESTRO

MAESTRO

7


NUDO / ESTACION / MODULO:

Juntos componen una interfase electrónica estandarizada que permite comunicar por una red VAN o CAN

DATA o CAN_L

INTERFASE

CONTROLADOR

DE

DE

Datos recibidos

APLICAR LINEA

DATA/ o CAN_H

VAN o CAN

PROTOCOLO VAN o CAN

Datos a emitir

8

LOS PROTOCOLOS Concepto y generalidades: DATA o CAN_L



Función de los diferentes elementos:

Interfase de línea

DATA/ o CAN_H

• interfase de línea Efectúa la conexión entre el controlador de protocolo y el Bus Administra la gestión de activación / reposo de las las redes Filtra los parásitos, sobretensiones

• inspector de protocolo

Controlador de protocolo

Recibe y transmite las informaciones de la aplicación que sigue el protocolo utilizado sobre la red. 9

LOS PROTOCOLOS Concepto y generalidades 

Interfase de línea:

Características

Interfase de línea DATA o CAN_L DATA/ o CAN_H

• etapa de recepción 1 comparador en CAN HS (3 en VAN y CAN LS ) • etapa de emisión (TX) 1 etapa; DATA y DATA/ en VAN, CAN L y CAN H en CAN • Diagnosis de línea

Diag.

1 célula de decisión en CAN LS (función integrada en el controlador de protocolo en VAN ) • Mecanismo de vigilancia / activación Sobre actividad de la red en CAN LS, corriente consumida /

10

LOS PROTOCOLOS Interfase de línea

Concepto y generalidades: 

Interfase de línea:

Efecto de una perturbación

Perturbación asimétrica: Causa de error de interpretación

+ -

Perturbación simétrica: Suprimida a la salida

11

LOS PROTOCOLOS Concepto y generalidades

Interfase de líneaVAN Bus VAN


Interfase de línea

R0 R1 R2

Diag. VAN

TX

DATA DATA

Aplicación

Bus VAN 12

LOS PROTOCOLOS Concepto y generalidades

Diag.

RX

Bus CAN LS

Interfase de líneaCAN

Fault Tolerant


Diag.

RX

CAN

TX

Interface de Ligne CAN HS I/S

CAN_H CAN_L

Bus CAN

Aplicación

13

LOS PROTOCOLOS


Las tramas de comunicación VAN y CAN

14

LOS PROTOCOLOS Las tramas de comunicación: 

Las diferentes Tramas:

Bus

DATA VAN

CAN I/S

CAN LS Nuevo

DATA /

CAN H CAN L

CAN L CAN H 15


Composición Composici ón de las tramas VAN y CAN :

Una trama VAN está compuesta por 9 campos SOF

1

IDEN

Principio de Trama 2

Identificador 3

Mandato 4

COM

DATA

5

CRC

EOD ACK

EOF

IFS

Control validez de mensaje 6

Fin de datos 7

Datos

Confirmación 8

Separador de trama

Fin de Trama

16


Composición Composici ón de las tramas VAN y CAN :

Una trama VAN está compuesta por 9 campos Start

1

IDEN

Principio de Trama 2

Identificador 3

Mandato 4

DATA

COM

5

CRC

Del ACK CRC

EOF

IFS

Control de validez validez de mensaje CRC 6

Delimitador de CRC 7

Confirmación

Datos

8

Separador de trama

Fin de Trama 17


Analogía con Correos

Función de los campos:

Texto

Dirección

Principio

Firma

Sello (urgente)

A.R ? VAN

Identificador

Com

Tipo de difusión

Datos

Acuse de recibo

Control fin Ack datos

Fin

A.R ?

18


Particularidades Particularidade s de la trama VAN : Trama VAN

EOD

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

EOD , Símbolo de fin de datos Este campo no no existe en el protocolo CAN Ext Rack R/W RTR

19


Trama CAN

Particularidades Particularidade s de la trama CAN :

Identificador

com

RTR

Verificación de los datos Del CRC

el tipo de mensaje está en el identificador datos 0 1 consulta

Mandato Communica la longitud de los datos

Del CRC, Símbolo de fin de control de los datos. Bit a 1 20


Tipo de comunicación: VAN

• Punto a punto (con confirmación)

• Difusión de datos

CAN

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

• Difusión de datos

21


Tipo de comunicación:

VAN

• Modo difusión Sin petición de confirmación en la trama Dirección indicando la naturaleza de los datos (no indica el destinatario) Emisor

SOF

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

EOD

EOF

Receptores

SOF

Resultado

EOD

Sin petición de confirmación = modo difusión

EOF

22


Tipo de comunicación:

CAN

• Modo difusión Confirmación en la trama Dirección indicando la naturaleza de los datos Emisor

Start Bit

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

EOF

Dél. CRC

ACK

Receptores

Résultat

Start Bit

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

Dél. CRC

ACK

Imposible impedir la confirmación con la CAN

EOF

23


Tipo de comunicación :

VAN

• Modo punto a punto Con petición de confirmación en la trama t rama Dirección física indicando el destinatario de los datos que debe confirmar la trama Emisor

SOF

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

EOF

EOD

ACK

Récepteur

SOF

Résultat

DIRECCION

MANDATO

DATOS

Dirección física

CRC

EOD

ACK

EOF

24


CAN


• Modo punto a punto ESCRITURA

Confirmación en la trama Confirmación aplicativa por transmisión de un mensaje de confirmación Emisor Start Bit

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

Dél. CRC

ACK

ACK

EOF

Receptor concernido Start Bit

ACK

Receptores

DIRECCION

MANDATO

DATA

CRC

Dél. CRC

MANDATO

DATA

CRC

Dél. CRC

EOF

Resultado Start Bit

DIRECCION

MANDATO

DATOS

MANDATO

CRC

Dél. CRC

ACK ACK

EOF

Start Bit

DIRECCION

ACK

EOF

CONFIRMACION aplicativa No aplicado en PSA

25

LOS PROTOCOLOS Las tramas 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

SOF

DIRECCION

MANDATO

Emisor/Receptor

SOF

Resultado

DIRECCION

MANDATO

DATOS

CRC

EOD

DATOS

CRC

EOD

ACK

EOF

ACK

EOF

26

LOS PROTOCOLOS Las tramas de comunicación: VAN y CAN 


• Punto a punto lectura con c on respuesta diferida

No aplicado en PSA

Emisor Start Bit

DIRECCION

MANDATO

CRC

Dél. CRC

ACK

Start Bit

ACK

Receptor

ACK

EOF

DIRECCION

MANDATO

Data

CRC

Dél. CRC

MANDATO

Data

CRC

Dél. CRC

EOF

Resultado Start Bit

DIRECCION

MANDATO

CRC

PREGUNTA

Dél. CRC

ACK ACK

EOF

Start Bit

DIRECCION

ACK

EOF

RESPUESTA

27


VAN

Condiciones de confirmación:

• 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 • CAN Trama conforme al formato CAN Ninguna detección de error por el CRC 28


El numérico 1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101 1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101 1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101 1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101 29

LOS PROTOCOLOS El numérico: 

Principio del numérico: 

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

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

sistemas utilizados : 

La numeración decimal  La numeración Binaria  La numeración Hexadecimal 30


Numeración decimal:



Empleada en la vida corriente



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



Puede ser desarrollada utilizando potencias de 10

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

31


Numeración binaria :

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

Es de base 2



Una información binaria elemental es llamada « Bit » Binary Digit

(2 estados son posibles « 0 » o « 1 » )

Todas las informaciones transmitidas sobre el Bus están codificadas en Binario

1001100111110001000000011010011010110001100010110001101101011110101101100110101000101

32


Numeración binaria :

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

escrito :



lámpara: luz corta / luz larga



sonoro : bip largo / bip corto

. . . (S)

En el multiplexado, efectuamos la misma cosa con 0 y 1 33


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 ún icamente para facilitar el tratamiento de las informaciones

34


Conversión :

Ventaja de la conversión en Hexadecimal : Decimal

100

Binaria

0110 0100

Hexa

6

4

Nota : Un conjunto de 8 Bits corresponde a un octeto {01000101}

De ci ma l

Bina ri o

He x a de cim a l

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

13

1101

D

14

1110

E

15

1111

F

Ej : conversión C

35


Ejemplo de una sonda sonda de Temperatura Temperatura CTN :

T °c

R = 2500

10100 0

1

0

1

0

0

0

T° = 20 R R = 2500

T°

Calculador A

0

1

0

T° = 20

1

0

0

10100

0

Calculador B

36


Comunicación paralelo:

Cada cable transmite un solo rango binario. Reloj Cables de control Dn

"n" cables de datos

D5 D4 D3 D2 D1 t



t

t

t

Comunicación serie:

Se utiliza un procedimiento que permite transmitir los datos sobre un cable. Línea de reloj

Reloj Datos

D1 D2 D3 D4 D5 Dn 0 0 1 0 1 0 0 1 Emisor

Línea de datos Masa común

D1 D2 D3 D4 D5 Dn 0 0 1 0 1 0 0 1 Receptor

37

LOS PROTOCOLOS Aplicación retenida por PSA

El numérico: 

Comunicación serie con reloj integrado:

El reloj del receptor se sincroniza con el principio del mensaje que contiene un BIT de « Start » Bit de start

Bit de start

Bit de stop

Bit de stop

Línea de datos Datos

D1 D2 D3 D4 D5 Dn

D1 D2 D3 D4 D5 Dn

0 0 1 0

0 0 1 0

1 0 0 1 1

Reloj interno

Masa común

Emisor

1 0 0 1 1

Resincronización Resincronización reloj interno, receptor Receptor

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

38


Métodos de codificado:

codificado MANCHESTER

codificado NRZ

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

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

5V 5V 0V

Bit 1

Bit 0

0V

Bit 1

Bit 0

39


Metodos de codificado:

Codificado E-MANCHESTER

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

0

0

bits NRZ

1

0

bit Manchester

1

1

1

bits NRZ

1

1

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. 0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

0

1

1 1

bit Manchester bits NRZ

5 bits NRZ

bit Stuffing

Resincronizaciones Resincronizacio nes sistemáticas

VAN

Resincronización No sistemática

CAN

40


Noción de caudal Ny / caudal Bruto: Caudal Bruto

Start

IDEN

COM

DATA

CRC

Del ACK CRC

EOF

IFS

Es el caudal en el sentido físico. Corresponde al número de Bits que componen la totalidad de la trama Caudal Ny DATA

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

con Campo de datos Maxi

=Caudal Ny

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

41


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 . « 0 » dominante « 1 » recesivo

1

0

Zona de arbitraje CAN : campo de identificación VAN : campo de identificación + campo de datos A B

S

Equi p. A

Equi p. B

Re d (S)

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

42


Gestión de las prioridades prioridades de acceso al al Bus : A pierde el arbitraje y ‘llega’ al bus

Nudo A : Nudo B : Nudo C :

B gana el arbitraje allí 'conserva' el bus

C pierde el arbitraje ‘y ‘llega’ al bús

Bus : CAN_L - DATA

43


Plazo de transmisión:

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

44


Carga del Bus :

Carga del Bus =

Tps total de ocupación del Bus Ventana de observación

Red considerada cargada Multimaestros Maestro/esclavos

30 a 40%

1 segundo 450 ms

450 ms

80 a 90%

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

3x5 + 3 + 2,5 + 2,5

= 2,3 %

45

LOS PROTOCOLOS


Los errores de comunicación VAN y CAN

46

LOS PROTOCOLOS Los errores de comunicación VAN y CAN : 

El protocolo VAN : Error CODIGO Error CODIGO

Error BIT Error BIT

ACK Error ACK

Ninguna indicación en el bus

Error CRC Error CRC

Error FORMATO Error FORMATO

47


El protocolo VAN :

• Tipos de errores Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido emiti do (exceptuando los campos

IDEN, COM, DATA) Error CODIGO : Violación de la codificac codificación ión E-Manchester sobre uno de

los campos IDEN, COM, DATA, FCS Error de FORMATO : Error de codificación sobre uno de los campos c ampos SOF,

EOF, ACK, EOF Error CRC : Resultado del control erróneo

Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme

48


El protocoloCAN :

Error STUFF Error STUFF

Error BIT Error BIT

Error ACK ACK

Bus Off

Error CRC Error CRC

Error FORMATO Error FORMATO Indicación de error realizada por el nudo nudo que lo ha detectado

49


El protocoloCAN :

• Tipos de errores Error BIT : Bit recibido diferente del bit emitido emiti do (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 c ampos SOF,

EOF, ACK, EOF Error CRC : Resultado del control erróneo Error ACK : Estado de la confirmación recibida no conforme

50


Defecto ausencia de com. con el calculador

El protocoloCAN :

• 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 30ms à 1s

Bus OFF OFF

OK

Transmisión OK Recepción OK

Número importante de errores en transmisión

Calculador desconectado de la red • Ninguna Transmisión • Ninguna Recepción 51

7044137 3 Parte Los Protocolos CAN VAN E

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