Protocolos de Comunicação – Conheça o CAN

Fala galera, beleza? No post de hoje, falaremos do protocolo de comunicação CAN, um pouco de sua história, como funciona e suas principais aplicações. Se você tiver dúvidas, acompanhe mais este artigo completo do blog EC.

Um pouco de história

O protocolo CAN (Controller Area Network) foi desenvolvido por Robert Bosh, na década de 1980, com sua aplicação inicial em veículos. Tal protocolo tem como objetivo simplificar os sistemas complexos de fios, dos sistemas embarcados existentes no veículo: freio ABS, injeção eletrônica, etc.

A tecnologia CAN partilha dados e controle em tempo real. Com isso, tornou-se muito popular e, até hoje, é largamente utilizada, principalmente nos automóveis, tratores e aplicações de automação da área automotiva.

Características do protocolo

O protocolo CAN é um sistema de barramento multi-mestre, ou seja, vários nós podem pedir acesso ao meio de transmissão, simultaneamente. Em resumo, todos os dispositivos ligados a uma rede CAN podem transmitir solicitações de consulta e/ou resposta, a qualquer outro dispositivo.

No protocolo CAN não existe um endereçamento dos destinatários, como existe em outros protocolos tradicionalmente. Ao invés disso, a mensagem é transmitida, possuindo determinado identificador. Sendo assim, quando uma mensagem é enviada a todos os dispositivos da rede, verifica-se através do identificador, se deve ou não processar aquela mensagem. E além disso, o identificador define a prioridade da mensagem.

Esta liberdade de tráfego pode gerar alguns problemas, como a colisão das informações. Para isso, o programador deverá definir a regra de prioridade das mensagens a ser transmitidas e conhecer bem como funciona o protocolo, além dos dispositivos que estarão formando a rede.

Fonte: http://www.sindicatodaindustria.com.br/noticias/2017/08/72,115830/diagnostico-de-falhas-no-sistema-de-comunicacao-entre-modulos-atraves-do-conector-dlc.html

Em síntese, as principais características desse protocolo são:

  • Segmentação para transmissão de mais bytes;
  • Taxas de 1Mbps até 40m e 50kbps em 1km;
  • Identificador de dados (0 a 8 bytes).

Devido a estas características, o protocolo CAN se mostra bastante flexível. Isso porque, possibilita a inclusão de novos dispositivos na rede, sem alterações de hardware ou software dos restantes dos dispositivos. Isso torna a expansão da rede, relativamente, simples e sem grandes custos adicionais.

Entenda a estrutura do barramento

O acesso ao barramento é manipulado, através de comunicação serial CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Em resumo, isto significa que a colisão de mensagens é evitada através da arbitragem de bit a bit.

No barramento, existem 2 estados, sendo o “dominante” e o “recessivo”. A lógica do barramento determina, que os bits dominantes equivalem a nível lógico baixo (0) e os bits recessivos equivalem a nível lógico alto (1).

Fonte: http://lyceumonline.usf.edu.br/salavirtual/documentos/1598.pdf

Para que seja possível transmitir os dois possíveis estados do barramento, um dos modos mais utilizados é o uso de um cabo de par trançado. Além dessa maneira, pode-se aplicar o meio óptico para transmissão.

Como mencionado nas características acima, é possível transmitir com velocidade de 1Mbps até 40m. Conforme se aumenta o comprimento, a taxa de transmissão cai. A seguir, o gráfico mostra a relação entre taxa de transmissão e distância, entre os nós da rede:

As linhas do barramento são denominadas CAN_H e CAN_L, sendo controladas por um sinal diferencial. O par de fios trançados é terminado com um resistor de valor típico de 120Ω, em cada ponta da linha. Por conta da transmissão trabalhar de forma diferencial, o protocolo CAN apresenta grande imunidade às interferências eletromagnéticas.

Compreenda as aplicações do barramento

As aplicações dos barramentos do protocolo CAN podem ser classificadas, basicamente, em três categorias diferente, de acordo com sua capacidade de transmissão em tempo real:

  • Classe A: Velocidade baixa de até 10kbps, geralmente utiliza-se em sistemas de gerenciamento do chassi do veículo;
  • Classe B: Velocidade intermediária de transmissão de até 10kbps a 125kbps. Utiliza-se para o gerenciamento do painel e diagnósticos gerais do veículo;
  • Classe C: Alta velocidade, podendo chegar a 1Mbps para aplicações de tempo real. Usado para gerenciamento do motor, controle do sistema de freios ABS, caixa de câmbio, etc.

Para uso do protocolo CAN em veículos, definiu-se dois padrões para interface do barramento:  O CAN High-Speed, conforme ISO-IS 11898, com taxas de 125kbps a 1Mbps; E o CAN Low-Speed, conforme ISO-IS 11519-2, com taxas até 125kbps.

Para finalizar…

Bom galera, espero que tenham gostado o artigo de hoje. Basicamente, foi um overview sobre o que é o protocolo CAN, um pouco do histórico e algumas informações importantes do mesmo. Para estimular ainda mais seu estudo, compartilho com vocês 2 links, que achei interessante:

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Muito obrigado e até a próxima!

Yhan Christian

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