7/25/2019 Breve descripcin del protocolo de comunicacin CAN

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Universidad Simn Bolvar

Departamento de Electrnica y Circuitos

TAREA SOBRE ESTNDARES DE TRANSMISIN DE DATOS

Caracas, 13 de septiembre de 2014

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Los estndares de transmisin son un conjunto de reglas y normas que caracterizan la

forma en la cual se pueden comunicar dos o ms dispositivos, ya sea fsicamente por medio de

cableado o a travs de redes inalmbricas, es decir, basndose en las telecomunicaciones. Los

datos a transmitir pueden ser seales de dos tipos: analgicas o digitales.

La transmisin de seales analgicas es un mtodo de transmisin a travs del cual sepueden enviar datos de voz, imagen, video, entre otros tipo de informacin que consisten en

una seal continua con variaciones de amplitud, fase o alguna otra propiedad de dicha seal.

Este tipo de transmisin suele ser utilizada en lneas telefnicas, altavoces, entre otros. Por

otro lado, la transmisin de seales digitales consiste en enviar datos representados como

seales electromagnticas, por ejemplo voltajes, microondas, ondas de radio o infrarrojo,

siendo stas mensajes discretos. Alguna de sus aplicaciones ms comunes son las de telefona

celular, telemetra, televisin digital, radio digital, entre otras.

Ahora bien, para que la comunicacin entre dos o ms dispositivos se d

adecuadamente es necesario que el mensaje a enviar se transmita con la menor cantidad de

errores posibles e idealmente sin error alguno. Para lograr esto se deben tomar en cuenta las

fuentes de error ms comunes, stas son las inherentes a las lneas de comunicacin como la

longitud del cableado o del canal de transmisin y las interferencias o ruido externo. Una

interferencia es cualquier cosa que modifique o corrompa un mensaje a medida que ste viaja

a travs del canal que comunica a los dispositivos y puede ser producto de ondas

electromagnticas, un cruce entre lneas de comunicacin, entre otras. Por otra parte, el ruido

en las comunicaciones es una fluctuacin en la seal elctrica producida por los dispositivos

que actan en la transferencia de informacin, pudiendo producir una alteracin aleatoria en

el mensaje.

Existen varias formas de evitar que estos disturbios afecten la informacin a enviar,

por ejemplo, se puede utilizar un tipo de transmisin llamada transmisin diferencial, la cual

consiste en enviar el mensaje con dos seales complementarias en una pareja de cables

llamados par diferencial; la informacin se enviar como la diferencia de seal entre estos

dos cables, por lo tanto, suponiendo que el ruido o las interferencias actuarn de la misma

forma sobre ambos cables, se elimina su efecto sobre las lneas. Esto convierte a la transmisin

diferencial en una buena opcin para comunicaciones a larga distancia. Este mtodo es

utilizado en los protocolos de comunicacin RS-422, RS-485, Ethernet, HDMI, USB y varios

otros.

A diferencia de la transmisin diferencial, la transmisin simple es una de las ms

utilizadas debido a que consiste en un cable por cada seal que se desea enviar ms un cable

de tierra convirtindola en una opcin ms econmica. Sin embargo, carece de la habilidad de

rechazar el ruido o las interferencias, por lo cual es utilizada para comunicar dispositivos en

distancias cortas. Este mtodo es utilizado para los protocolos de comunicacin RS-232, I2C,

entre otros.

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BUS DE RED DE REA DE CONTROLADORES (CAN)

Es un protocolo de comunicacin creado en 1983 por la firma Robert Bosch GmbH

especficamente para la industria automotriz, pero debido a las ventajas que ofrece se ha

expandido a otras industrias como la martima y la aeroespacial. Consiste bsicamente en unbus conformado por dos cables a travs del cual se pueden comunicar todos los dispositivos

que estn conectados al mismo sin necesidad de que existan dispositivos maestros o esclavos.

La comunicacin entre las diferentes unidades del sistema se realiza cuasi

simultneamente, esto se logra gracias a que los mensajes deben seguir segn el protocolo un

formato especfico. Cuando el bus se encuentra libre cualquier dispositivo puede enviar un

mensaje a travs del mismo, sin embargo hay que destacar que los mdulos poseen un nivel

de prioridad segn la informacin a transmitir, por tanto si existen varios mensajes en el bus al

mismo tiempo estos sern enviados segn sea su prioridad hasta que el bus quede

nuevamente libre.

La trama de datos de un mensaje para el protocolo CAN tiene la siguiente forma:

El primer bit es el inicio de trama (en ingls Start of Frame) e indica cuando inicia un

mensaje; el campo de identificador es quien indica la prioridad del mensaje, seguido por un bit

RTR (en ingls Remote Transmission Request) que seala si se estn enviando datos o una

trama remota.

A continuacin se encuentran los campos de control, primero est el bit IDE (Identifier

Extension por sus siglas en ingls) el cual indica si el mensaje es de trama estndar o

extendida. Seguidamente viene el bit r0 para futuros usos y luego el cdigo de longitud dedatos (DLC por sus siglas en ingls) que sealan la longitud de los datos a enviar.

Despus se tienen los datos a enviar (pueden ocupar de 0 a 8 bytes), un campo de

control llamado CRC (Cdigo de Redundancia Cclica) compuesto por 16 bits que permite la

deteccin de errores, dos bit de reconocimiento (ACK por su traduccin al ingls: acknowledge)

que permiten al transmisor saber si alguno de los receptores conectados al bus recibi el

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mensaje correctamente y finalmente se tienen los bits de fin de trama (EOF por sus siglas en

ingls).

Este protocolo, al ser diseado para la industria automotriz es muy robusto, confiable y

posee varios mecanismos para la deteccin de errores en la transmisin de mensajes. Adems

es del tipo diferencial y el cableado utilizado para la comunicacin es enmallado por lo cual losmensajes no se ven muy afectados por las interferencias o el ruido al que pueda estar

sometido. Uno de las caractersticas ms formidables de este protocolo es que cuando detecta

que ha ocurrido algn error en la comunicacin enva una trama de error a todos los nodos

que han recibido el mensaje, cancelndolo de los nodos y actualizando el estado de error para

luego reenviar la informacin.

Algunas de las desventajas de este protocolo es que no puede ser utilizado a

velocidades muy altas cuando se quiere transmitir informacin a distancias mayores a 10km y

que no posee ningn tipo de seguridad para evitar que algn dispositivo no deseado o

malicioso se conecte al sistema y pueda tener acceso a la informacin que se esttransmitiendo pues sta no es una de las caractersticas con la que fue diseado.

Para la implementacin del protocolo CAN se necesitan 2 hilos en modo diferencial por

un Par Trenzado Blindado (STP), un Par Trenzado No Apantallado (UTP) o un cable plano

(cinta). El bus necesita tener una impedancia caracterstica de 120 por lo tanto se le colocan

dos resistencias de terminacin de 120 cada una. El par trenzado est conformado por los

cables de CAN high (CANH) y CAN low (CANL), la primera opera a un voltaje de 3.6v mientras

que la segunda funciona a 1.4v.

Finalmente se tiene que decir que el protocolo de comunicacin CAN posee una gran

tolerancia a errores en ambientes industriales. Adems la velocidad del bus puede ser

programada a una velocidad alta (1 Mbit/s en 40m) o a una velocidad baja (5 kbits/s sobre una

distancia de 10 Km) segn sea necesario.

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