Redes can

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Luiz Roberto Guimarães Barbosa
Rede CAN
Belo Horizonte
Escola de Engenharia da UFMG
2003
1. Interface CAN
1.1. Histórico
Por volta da década de 80, ocorreu um grande aumento no número de
componentes eletrônicos de controle e telemetria usados em veículos. Cresceu
também a quantidade e a espessura dos cabos de dados usados para conectar
todos esses componentes. Em certos casos,a rede de dados chegava a ter 10 km
de extensão, com cabos de cerca de 10cm de diâmetro, conforme visto em [17].
Reconfigurações na rede e manutenção nos nodos tomavam muito tempo e
mostravam-se fontes de erros.
Pensando nisso, o modelo de Controller Area Network (CAN) foi proposto
por Robert Bosch, em 1980, para interconexão de componentes de controle em
veículos [18]. A rede propostaapresenta significativas vantagens, e vem se
tornando a opção de factopara a montagem de uma rede de dados veicular.
A rede automotiva de dados CAN é padronizada mundialmente pela
resolução ISO 11898, gerada pela International Society of Organization. A
regulamentação específica que determina os diferentes tipos de redes CAN e
aplicabilidade de cada uma em diferentes veículos éregulamentada pela Society
of Automotive Enginneers (SAE). Utilizando como referência a definição em
camadas das redes de dados ISO/OSI, toda a especificação da rede CAN diz
respeito apenas aos níveis físico e de enlace (Figura 1).
Devido às suas excelentes características, a rede CAN vem sendo utilizada
também em aplicações industriais, com alto índice de sucesso. Isso se deve àscaracterísticas extremamente robustas e confiáveis da rede. Uma vez que foi
proposta para um ambiente com alto nível de ruído induzido e grandes oscilações
de alimentação, sua aplicação em ambientes industriais é evidente.
A rede CAN possibilita as seguintes características:
•Prioridade de mensagens
•Tempos de latência garantidos
•Flexibilidade de configuração
•Recepção multinodo comre-sincronização
•Consistência dos dados
•Multimestre
•Detecção e sinalização de erro
•Distinção entre erros temporários e falhas permanentes em nodos
A rede CAN é um protocolo de múltiplo acesso com detecção de portadora
e de colisão e arbitragem na prioridade da mensagem (CSMA/CD+AMP). A
detecção de portadora especifica que todo nodo que deseja transmitir deve antes
verificar se o barramentoestá livre, e se o estiver, iniciar a transmissão. Colisões
são detectadas e resolvidas de forma não destrutiva (processo explicado na seção
Nível Físico, logo abaixo). A arbitragem do barramento é definida pela mensagem
e não pelos nodos. Isso garante que mensagens vitais sejam transmitidas em
detrimento de mensagens não tão importantes.
Existem atualmente três principais tipos deredes CAN em uso. As
diferenças entre elas são principalmente em taxa de transferência de dados no
barramento e em tamanho do campo de identificação. Com a versão 2.0A são
possíveis até 2048 números identificadores. Com a versão 2.0B, são possíveis até
537 milhões de números de identificação diferentes[19].
Nomenclatura Padrão Taxa máxima Identificador
CAN baixa-velocidade ISO 11519125kbps 11 bits
Versão 2.0A ISO
11898:1993
1Mbps 11 bits
Versão 2.0B ISO
11898:1995
1Mbps 29 bits
Tabela 1– Tipos de rede CAN
O protocolo de comunicação CAN segue o padrão ISO 11898 e tem
conformidade com o modelo OSI, definido em camadas.
Figura 1– Arquitetura padrão da rede CAN
1.2. Nível físico da rede:
Figura 2– Lógica do barramento CAN
Um dos conceitos mais importantes nonível físico da rede CAN é o de
dominância de bit. A dominância de bit é semelhante à dominância genética, onde
a presença de um gene dominante inibe o efeito de um gene recessivo. Na
dominância de bit, o bit recessivo é o estado de repouso da rede. A rede CAN
utiliza um meio de transmissão diferencial, no qual é avaliada a diferença de
tensão entre dois fios, a saber CANH e CANL. O...
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