Interfața CAN

Pentru distanţe mici, de câţiva metri, semnalele digitale care nu au o bandă prea mare se pot transmite direct, fără precauţii deosebite. În cazul transmiterii informaţiilor la distanţe mari, este obligatorie folosirea unor circuite speciale, interfeţe, care realizează o amplificare a semnalului astfel încât atenuarea semnalului produsă de firul telefonic să nu reducă semnificativ raportul semnal zgomot. De regulă, amplificarea este realizată în tensiune sau în curent.

Aceste interfeţe sunt standardizate, principalele tipuri şi caracteristicile lor fiind prezentate în tabelul urmator:

Cu excepţia acestor tipuri de interfeţe, devenite deja clasice, în ultimii ani a apărut un protocol pentru interfeţe care operează în medii cu puternice perturbaţii electrice asigurând o protecţie ridicată împotriva erorilor, având o arhitectură deschisă, un mediu de transmisie cu proprietăţi definite de utilizator, într-un cuvânt interfaţa CAN (Controller Area Network). CAN este un sistem de magistrală serială performantă destinată controlului distribuit,destinată iniţial utilizării pentru autovehicule. Interfaţa a fost creată de firma Robert Bosch GmbH la sfârşitul anilor 1980.

Dezvoltarea CAN a fost impusă de implementarea unui număr din ce în ce mai mare de dispozitive electronice în autovehiculele moderne, cum ar fi: sisteme de control ale motorului, suspensii active, ABS, cutii de viteze automate, controlul luminilor, aer condiţionat, air-baguri, închidere centralizată etc. Toate acestea semnifică nu numai o siguranţă şi un confort sporit pentru şofer, ci şi o reducere a consumului de carburant şi a emisiilor de noxe.

Îmbunătăţirea comportamentului autovehiculelor a făcut necesar ca diferitele sisteme de control, inclusiv senzorii lor, să schimbe informaţii. Schimbul de date era rezolvat prin interconectarea punct la punct a sistemelor. Între timp, necesităţile au crescut aşa de mult astfel încât era necesar un cablaj electric de mai mulţi kilometri şi o mulţime de conectoare. Toată această structură de trasee electrice prin autovehicul a creat probleme în ceea ce priveşte productivitatea, costul de producţie şi nu în ultimul rând fiabilitatea sistemului. Soluţia acestei probleme a fost interconectarea sistemelor de control prin intermediul unei interfeţe seriale care, bineînţeles, avea caracteristici

specifice datorită utilizării într-un autovehicul. Simplificarea cablajului electric impune, totuşi, adăugarea de dispozitive specifice la fiecare sistem din autovehicul, dispozitive care “cunosc” regulile şi protocolul de transmitere şi recepţionare a datelor pe interfaţa serială.

Interfaţa CAN este larg folosită pentru autovehicule şi automatizări industriale. Alte utilizări comune ale CAN sunt echipamente electronice pentru trenuri, tehnică medicală, automatizări casnice, sisteme de control securitate, mediu etc. pentru clădiri etc. În anul 1998 erau estimaţi circa 20 milioane de utilizatori CAN urmând ca după anul 2000 numărul acestora să se ridice la peste 140 milioane.

Cu excepţia interfeţei CAN dezvoltată de Bosch şi-au dezvoltat propria interfaţă şi alte companii auto: Volkswagen (A-BUS), Peugeot şi Renault (VAN – Vehicle Area Network), Chrysler, General Motors şi Ford (J1850) dar, de departe, dominaţia pe piaţa europeană aparţine CAN. CAN este standardizată internaţional ISO (International Standardization Organization) şi SAE (Society of Automotive Engineers). În concluzie, CAN este o magistrală multi-master, cu o structură liniară, deschisă, cu noduri egale. Protocolul nu limitează numărul de noduri. Numărul de noduri poate fi schimbat dinamic, fără a deranja funcţionarea celorlalte noduri.

a) Concepte de bază CAN

Conform cu modelul ISO-OSI, protocolul CAN are mai multe nivele:

- Nivel aplicaţie.

- Nivel obiect:

* filtrare mesaje;

* manipulare mesaje şi stări.

-Nivel transfer:

* limitare erori;

* detectare şi semnalare erori;

* validare mesaje;

* confirmare mesaje;

* arbitrare;

* încadrare mesaje;

* viteza de transfer şi sincronizare.

Nivelul de transfer constituie nucleul protocolului CAN. El prezintă mesajele recepţionate nivelului obiect şi acceptă de la acesta mesajele de transmis. Nivelul de transfer este responsabil cu sincronizarea biţilor, încadrarea mesajelor, confirmări, arbitrări, etectarea, semnalarea şi limitarea erorilor.

-Nivel fizic:

* nivel semnal şi reprezentare biţi;

* mediu de transmisie.