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Relación General del Sistema La aplicación masiva de sistemas electrónicos de control y regulación en el vehículo motorizado, como por ejemplo: Control del cambio Control electrónico del motor o de la bomba de inyección. Sistema antibloqueo (ABS). Sistema de tracción antideslizan - te (ASR). Control de estabilidad (ESP). Regulación del momento de arrastre del motor (MSR). Inmovilizador. Ordenador de a bordo, etc. Requieren una interconexión en red de las diversas unidades de con- trol. El intercambio de informaciones entre los sistemas reduce la cantidad de sensores y mejora el aprovecha- miento de los sistemas individuales. Las interfaces de los sistemas de comunicación desarrollados espe- cialmente para vehículos motoriza- dos, pueden subdividirse en dos categorías: Interfaces convencionales Interfaces en serie como el CAN (Controller Area Network). Transmisión de datos conven - cional: Se caracteriza por el hecho de que a cada señal le esta asignada una conducción individual. Las seña- les binarias solamente pueden trans- mitirse mediante dos estados “0” o “1” (código binario) (por ejemplo com- presor de aire acondicionado “conec- tado” o “desconectado”). Mediante relaciones de impulsos pueden trans- mitirse magnitudes variables conti- nuamente (ejemplo: estado del sen- sor del pedal del acelerador). El incremento del intercambio de datos entre los componentes electrónicos en el vehículo motorizado, ya no puede ser realizado razonablemente con interfaces convencionales. La complejidad de los mazos de cables tan solo puede dominarse actual- mente con gran esfuerzo y aumentan cada vez mas las exigencias plantea- das al intercambio de datos entre las unidades de control, figura 1. Transmisión de datos en serie (CAN): Los problemas en el inter- cambio de datos a través de interfa- ces convencionales, pueden resol- verse mediante la aplicación de siste- mas bus (vías colectoras de datos), por ejemplo CAN, un sistema bus desarrollado especialmente para vehículos motorizados. Bajo la condi- ción de que las unidades de control electrónicas tengan un interfafase en serie CAN. Existen tres campos de aplicación Interfase OBD II con LM327 Descripción de una Interfase OBD II El Sistema CAN Bus Antes de continuar con la explicación paso a paso de la forma de realizar programas por medio de comandos OBD, es necesario “rever” qué es una red de área controlada para transmisión de datos en electrónica automotor. En esta nota brindamos una des - cripción general, con el aporte de www.meca - nicavirtual.org Selección de Luis Horacio Rodríguez Service & Montajes 26 AUTO ELÉCTRICO

Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

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Antes de continuar con la explicación paso a paso de la forma de realizar programas por medio de comandos OBD, es necesario “rever” qué es una red de área controlada para transmisión de datos en electrónica automotor.

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Page 1: Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

Relación General del Sistema

La aplicación masiva de sistemaselectrónicos de control y regulaciónen el vehículo motorizado, como porejemplo:

Control del cambio

Control electrónico del motor o de

la bomba de inyección.

Sistema antibloqueo (ABS).

Sistema de tracción antideslizan -

te (ASR).

Control de estabilidad (ESP).

Regulación del momento de

arrastre del motor (MSR).

Inmovilizador.

Ordenador de a bordo, etc.

Requieren una interconexión enred de las diversas unidades de con-trol. El intercambio de informacionesentre los sistemas reduce la cantidadde sensores y mejora el aprovecha-

miento de los sistemas individuales.Las interfaces de los sistemas decomunicación desarrollados espe-cialmente para vehículos motoriza-dos, pueden subdividirse en doscategorías:

Interfaces convencionalesInterfaces en serie como el CAN

(Controller Area Network).

Transmisión de datos conven -

cional: Se caracteriza por el hechode que a cada señal le esta asignadauna conducción individual. Las seña-les binarias solamente pueden trans-mitirse mediante dos estados “0” o“1” (código binario) (por ejemplo com-presor de aire acondicionado “conec-tado” o “desconectado”). Medianterelaciones de impulsos pueden trans-mitirse magnitudes variables conti-nuamente (ejemplo: estado del sen-sor del pedal del acelerador). Elincremento del intercambio de datos

entre los componentes electrónicosen el vehículo motorizado, ya nopuede ser realizado razonablementecon interfaces convencionales. Lacomplejidad de los mazos de cablestan solo puede dominarse actual-mente con gran esfuerzo y aumentancada vez mas las exigencias plantea-das al intercambio de datos entre lasunidades de control, figura 1.

Transmisión de datos en serie

(CAN): Los problemas en el inter-cambio de datos a través de interfa-ces convencionales, pueden resol-verse mediante la aplicación de siste-mas bus (vías colectoras de datos),por ejemplo CAN, un sistema busdesarrollado especialmente paravehículos motorizados. Bajo la condi-ción de que las unidades de controlelectrónicas tengan un interfafase enserie CAN.

Existen tres campos de aplicación

Interfase OBD II con LM327Descripción de una Interfase OBD II

El Sistema CAN BusAntes de continuar con la explicación paso a

paso de la forma de realizar programas por

medio de comandos OBD, es necesario

“rever” qué es una red de área controlada

para transmisión de datos en electrónica

automotor. En esta nota brindamos una des -

cripción general, con el aporte de www.meca -

nicavirtual.org

Selección de Luis Horacio Rodríguez

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AUTO ELÉCTRICO

Page 2: Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

esenciales para el sistema CAN en elvehículo motorizado:

Acoplamiento de unidades de

control.

Electrónica de la carrocería y de

confort.

Comunicación móvil.

Acoplamiento de Unidades

de Control

También llamado a las aplicacio-nes que funcionan en tiempo realcomo son las unidades de control delmotor, el control del cambio y la regu-lación de la dinámica de marcha(ESP), sirven para la regulación delmovimiento del vehículo. Se caracte-rizan por unas velocidades de trans-misión situadas entre 125 kBit/s y1MBit/s (High-Speed-CAN).

Electrónica de Carrocería

y de Confort

También llamado a las aplicacio-nes múltiplex que se emplea para elcontrol y la regulación de componen-tes en el sector de la electrónica decarrocería y confort, por ejemplo: laregulación del aire acondicionado, elcierre centralizado y el ajuste delasiento. Las velocidades de transmi-sión se sitúan entre 10 kBit/s y 125125 kBit/s (Low-speed-CAN).

Comunicación Móvil

Las aplicaciones de comunica-ción móvil comunican componentestales como el sistema de navegaciónGPS, el teléfono, o los equipos deaudio con unidades centrales de indi-cación y mando. El objetivo consisteen unificar, en lo posible, las secuen-

cias de operación, agruparinformaciones de estado yconseguir que la distraccióndel conductor sea mínima.Las velocidades de transmi-sión de los datos se sitúanhasta los 125 kBit/s; noobstante, sin ser posible latransmisión directa dedatos de audio o vídeo.

Acoplamiento de

Unidades de Control

Se acoplan entre sí sistemaselectrónicos como el control delmotor o de bomba de inyección, sis-tema antibloqueo ABS, sistema detracción antideslizante ASR o regula-ción de la dinámica de marcha ESP,control electrónico de cambio, etc.Las unidades de control están aquíunidas como estaciones con igualdadde derechos, mediante una estructu-ra de bus lineal, figura 2. Esta estruc-tura presenta la ventaja de que encaso de fallar una estación, el siste-ma bus continúa estando plenamentea disposición de las demás estacio-nes. En comparación con otras dis-posiciones lógicas (estructuras anu-lares o estructuras en estrella) sereduce así esencialmente la probabi-lidad de un fallo total. En el caso deestructuras anulares o en estrella, elfallo de una estación o de la unidadcentral, conduce a un fallo total. Lasvelocidades de transmisión típicasestán entre aproximadamente 125kBit/s y 1Mbit/s (ejemplo: la unidadde control del motor y la unidad decontrol de bomba en la regulaciónelectrónica diesel comunican entresía 500 kBit/s). Las velocidades detransmisión deben ser tan altas parapoder garantizar el comportamientode tiempo real requerido.

Direccionamiento Referido

al Contenido

El sistema bus CAN no asignadirecciones a las diversas estacio-nes, sino que asigna a cada “mensa-

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El Sistema CAN Bus

Figura 1

Figura 2

Page 3: Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

je” un “identificador” fijo de 11 o 29bits. Este identificador representa elcontenido del mensaje (ejemplo:número de revoluciones del motor).Una estación emplea únicamenteaquellos datos cuyo identificadorcorrespondiente está almacenado enla lista de mensajes a recibir. Todoslos demás datos se ignoran simple-mente. El direccionamiento referidoal contenido hace posible enviar unaseñal a varias estaciones, mandandoun sensor su señal, directamente o através de una unidad de control, a lared bus que la distribuye entoncescorrespondientemente. Además esposible así realizar muchas variantesde equipamiento, porque puedenañadirse por ejemplo: estaciones adi-cionales a un sistema bus CAN yaexistente.

Prioridad: El identificador deter-mina junto al contenido de datossimultáneamente la prioridad (prefe-rencia) del mensaje al realizar la emi-sión. Una señal que varía rápidamen-te (ejemplo: el número de revolucio-nes del motor) debe transmitirse tam-bién con gran rapidez, y recibe por lotanto una prioridad mayor que unaseñal que varía relativamente lenta(ejemplo: temperatura del motor).

Asignación de bus: C u a n d oestá libre el bus puede comenzarcualquier estación a transmitir sumensaje. Si comienzan a emitirvarias estaciones simultáneamente,se impone el mensaje de mayor prio-ridad, sin que se produzca una pérdi-da de tiempo o de bit. Los emisorescon mensajes de menor prioridad seconvierten automáticamente enreceptores y repiten su intento deemisión, en cuanto está libre otra vezel bus.

Formato de mensaje: Para latransmisión en el bus se crea unmarco de datos (Data Frame), cuyalongitud abarca como máximo 130 bit(formato estándar) o 150 bit (formato

ampliado). De esta forma queda ase-gurado que el tiempo de esperahasta la siguiente transmisión, posi-blemente muy urgente, se mantengasiempre corto.

El “Data Frame” consta de sietecampos sucesivos, tal como semuestra en la figura 3:

“Start of Frame”: marca elco -

mienzo de un mensaje y sincroniza

todas las estaciones.

“Arbitration Field”: consta del

identificador del mensaje y un bit de

control adicional. Durante la transmi -

sión de este campo, el emisor com -

prueba en cada bit si todavía está

autorizado para emitir o si está emi -

tiendo otra estación de mayor priori -

dad. El bit de control decide si el

mensaje se trata de un “Data Frame”

o de un “Remote Frame”.

“Control Field”: contiene el códi -

go sobre la cantidad de bytes de

datos en el “Data Field”.

“Data Field”: dispone de un con -

Figura 4

Auto Eléctrico

Figura 3

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Page 4: Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

tenido de información entre 0 y 8

bytes. Un mensaje de longitud 0

puede emplearse para la sincroniza -

ción de procesos distribuidos.

“CRC Field”: contiene una pala -

bra de protección de marco para el

reconocimiento de posibles anomalí -

as de transmisión producidas.

“Ack Field”: contiene una señal

de confirmación de todos los recepto -

res que han recibido el mensaje sin

fallos.

“End of Frame”: �marca el final

del mensaje.

La figura 4 muestra cómo se inter-

conectan los diferentes subsistemasa través de un sistema CAN.

Diagnóstico integrado

El sistema bus CAN dispone deuna serie de mecanismos de controlpara el reconocimiento de anomalías.Pertenece aquí por ejemplo: la señalde seguridad en el “Data Frame” y el“Monitoring”, en la que cada emisorrecibe otra vez su propio mensaje,pudiendo reconocer entonces posi-bles divergencias. Si una estaciónregistra una anomalía, emite enton-

ces un “flag de error”, que detiene latransmisión en curso. De esta formase impide que otras estaciones reci-ban el mensaje erróneo. En caso deuna estación defectuosa podría ocu-rrir, sin embargo, que todos los men-sajes, es decir también los mensajessin errores, sean interrumpidos conun flag de error. Para evitar esto, elsistema bus CAN esta equipado conun mecanismo que puede distinguirentre anomalías ocasionales y ano-malías permanentes y pueden locali-zar fallos de estación. Esto se produ-ce mediante una evaluación estadís-tica de las situaciones de error.

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El Sistema CAN Bus

Figura 5

Page 5: Interfase OBD II con LM327: Descripción de una Interfase OBD II - El Sistema CAN Bus

Estandarización

El sistema CAN fue estandariza-do por la organización normativainternacional ISO, para el intercam-bio de datos en vehículos motoriza-dos:

Para aplicación hasta 125 kBit/s,

como ISO 11 519-2.

Para aplicaciones superiores a

125 kBit/s como ISO 11 898.

De más está decir que lo dadohasta aquí es una breve introducciónal tema como para que podamosencarar el aprendizaje de programasmediante comando OBD. Paraampliar este tema puede recurrir a laweb: www.mecanicavirtual.org.

Ciclo PRACTICO de CONTROL

La Línea de CAN bus ofrecemuchas ventajas con respecto a loscableados tradicionales porque redu-ce CANTIDAD de CABLES en la ins-talación y, además, la diagnosis yreparación es más fácil de hacerteniendo básicos conocimientos deElectrónica Digital. Para la siguienteexplicación, vea la figura 5.

La LÍNEA de CAN bus va a

TRANSMITIR/RECIBIR s e c u e n c i a sde datos (b i t s) a través de DOSCABLES enrollados o trenzados. Deesta manera se evitan interferenciasporque afectan por igual a las DOSSEÑALES. Los Componentes van arecibir alimentación EléctricaDIRECTAMENTE, y el cableado paralos SENSORES y A C T U A D O R E Sestará junto a cada C o m p o n e n t e ,reduciéndose los metros de Cable dela Instalación con mayor seguridad ymenos averías. La InstalaciónEléctrica de una VIVIENDA es algosimilar al CAN bus ya que del CON-TADOR sale una Línea General a laque se conectan todos los consu-mos. Las instalaciones de losCOCHES comparándola con laVIVIENDA sería similar a que cadaCONSUMO de una VIVIENDA tuvie-se su propio CABLEADO desde elCONTADOR (supuesto absurdo yobsoleto que existe en losCoches). Podemos resumir el cicloen los siguientes pasos:

PRIMER PASO; Información deAVERÍA: Si las DOS Líneas del CANbus están interrumpidas y quedaINCOMUNICADO un COMPONEN-TE ó Unidad de Actuación (MandoPuertas; Intermitentes; ABS, etc),habrá FALLO en ese Componente;

pero si las DOS Líneas están DERI-VADAS a MASA, será cuando seO B S E RVE un fallo en todo elSistema CAN bus...

SEGUNDO PASO: Se controlarála CONTINUIDAD de los DOS cablesde la LÍNEA del CAN bus, porque siel Cable H (High ó Valor ALTO) queva a funcionar con Tensiones deentre 2,7 a 5 Voltios está interrumpi-do ó derivado a Masa, el SistemaCAN bus trabajará únicamente conla Señal L (Low ó Valor BAJO) quees de unos 0 a 2,2 Voltios con res-pecto a Masa y no se nota fallo.

TERCER PA S O : En caso defallar la Línea L (Low ó Valor BAJOque es de 0 a 2,2V) porque se inte-rrumpa o derive a Masa, el SistemaCAN bus trabajará únicamente conla Señal de la Línea H (High ó ValorALTO) pero con respecto a Masa delCoche, no notándose fallos en lossistemas.

CUARTO PASO: De existir uncortocircuito entre los Cables de lasDOS Líneas; la (H y la L), el SistemaCAN bus pasa a trabajar como L(Low) y con la señal (L) trabajandocon respecto a Masa, sin que se per-ciba fallo alguno. ✪

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EDICION ARGENTINANº 122 JUNIO 2010

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