¿Qué es el bus CAN?

La red de área de controlador (bus CAN) permite la comunicación.

Controller Area Network (CAN) es una tecnología de red en serie diseñada para la industria del automóvil, especialmente para los coches europeos, pero también se ha convertido en un bus popular en la automatización industrial y otras aplicaciones.

El bus CAN se utiliza principalmente en sistemas embebidos y es una tecnología de red que proporciona una comunicación rápida entre microcontroladores hasta los requisitos de tiempo real, eliminando la necesidad de la tecnología mucho más cara y compleja de una RAM de doble puerto.

CAN es un sistema de red de dos hilos, semidúplex y de alta velocidad muy superior a las tecnologías serie convencionales, como RS232, en cuanto a funcionalidad y fiabilidad, aunque las implementaciones de CAN son más rentables.

Mientras que, por ejemplo, TCP/IP está pensado para el transporte de grandes cantidades de datos, CAN está diseñado para requisitos en tiempo real y, con una velocidad de transmisión de 1 MBit/seg, puede superar fácilmente a una conexión TCP/IP de 100 MBit/seg en lo que se refiere a tiempos de reacción cortos, detección de errores a tiempo, recuperación rápida de errores y reparación de errores.

El BaudRate se configura como bits por segundo. Los bits transferidos incluyen el bit de inicio, los bits de datos, el bit de paridad (si se utiliza) y los bits de parada. Sin embargo, sólo se almacenan los bits de datos.

La velocidad en baudios es la velocidad a la que se transfiere la información en un canal de comunicación. En el contexto del puerto serie, "9600 baudios" significa que el puerto serie es capaz de transferir un máximo de 9600 bits por segundo.

Si la unidad de información es un baudio (un bit), entonces la tasa de bits y la tasa de baudios son idénticas.

Si un baudio se da como 10 bits, (por ejemplo, ocho bits de datos más dos bits de encuadre), la tasa de bits sigue siendo 9600 pero la tasa de baudios es 9600/10, o 960.

Siempre se configura BaudRate como bits por segundo. Por lo tanto, en el ejemplo anterior, configure BaudRate a 9600.

Tenga en cuenta que tanto el ordenador como el dispositivo periférico deben estar configurados con la misma velocidad en baudios para poder leer o escribir datos correctamente.

Las velocidades en baudios estándar incluyen 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 57600, 115200, 128000 y 256000 bits por segundo.

Las redes CAN pueden utilizarse como sistema de comunicación integrado para microcontroladores y como sistema de comunicación abierto para dispositivos inteligentes. Algunos usuarios, por ejemplo en el campo de la ingeniería médica, optaron por CAN porque tienen que cumplir requisitos de seguridad especialmente estrictos.

Los fabricantes de otros equipos con requisitos de seguridad o fiabilidad muy elevados (por ejemplo, robots, ascensores y sistemas de transporte) debían tener en cuenta requisitos similares.

La mayor ventaja de la red de área de controlador reside en la reducción del cableado, combinada con una ingeniosa prevención de la colisión de mensajes (lo que significa que no se perderán datos durante la transmisión de mensajes).

A continuación se ofrece una visión general de las características técnicas de CAN:

Muchos chips de microprocesador, como el procesador ARM Cortex-M3, ofrecen interfaces como Ethernet, E/S digital, E/S analógica, USB, UARTS y Red de Área de Control. Sin embargo, eso no significa que se pueda utilizar el chip "tal cual" y conectarlo a una red, sensores, etc.

Todas estas interfaces requieren un "controlador de hardware"

En el caso de tecnologías serie como RS232 o CAN, necesitará el transceptor correspondiente.

En el caso concreto del controlador de bus CAN, necesitamos un controlador de línea (transceptor) para convertir la señal TTL del controlador al nivel CAN real, que es una tensión diferencial. El uso de tensión diferencial contribuye a la gran fiabilidad de CAN.

Aunque es eficaz en automóviles y pequeñas aplicaciones integradas, CAN por sí solo no es adecuado para proyectos que requieren un mínimo de gestión de red y mensajes con más de ocho bytes de datos.

En consecuencia, se diseñaron protocolos de capa superior (software adicional sobre la capa física CAN), como CANopen para la automatización industrial y SAE J1939 para vehículos todoterreno, con el fin de ofrecer una tecnología de red mejorada que admita mensajes de longitud ilimitada y permita la gestión de la red, lo que incluye el uso de ID de nodo (CAN sólo admite ID de mensaje, donde un nodo puede gestionar varios ID de mensaje).

Irónicamente, sin embargo, es muy previsible que la tecnología básica CAN prevalezca sobre protocolos de capa superior para la industria de la automatización, como CANopen y DeviceNet, debido a su uso continuado en automóviles.

En la actualidad, CANopen y DeviceNet son protocolos "muertos" en lo que se refiere a nuevos desarrollos. La única excepción es SAE J1939, que está estrechamente relacionado con la tecnología de motores diesel y que incluye, una vez más, los vehículos.

Algunos consideran que CANopen es un protocolo bastante complejo y tremendamente sobrecargado con un ancho de banda decepcionantemente bajo. Añádase a esto que CANopen está perdiendo rápidamente su atractivo para la industria de la automatización debido a la aparición de los protocolos más potentes de Ethernet Industrial y ahora hay dos razones por las que nunca intenté escribir una pila CANopen.

El Subcomité de Comunicaciones y Control de Camiones y Autobuses de la Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE) ha desarrollado una familia de normas relativas al diseño y uso de dispositivos que transmiten señales electrónicas e información de control entre los componentes del vehículo.

SAE J1939 y sus documentos complementarios se han convertido rápidamente en la norma aceptada del sector y en la red de área de control (CAN) preferida para máquinas todoterreno en aplicaciones como la construcción, la manipulación de materiales y las máquinas forestales.

Entre los derivados de SAE J1939 se incluyen:

La especificación DeviceNet, que consta de dos volúmenes: Volumen Uno - Protocolo Industrial Común (CIP) y Volumen Tres - Adaptación DeviceNet de CIP, está disponible únicamente para los miembros de ODVA (Open DeviceNet Vendor Association).