Aula 03 Parte II (CAN)

Arquitetura CAN
José Sérgio da Rocha Neto
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Sumário
• Rede CAN.
•Arquitetura do Sistema Implementado.
• Interface SPI.
• Controlador CAN MCP2510.
• Transceiver MCP2551.
• ADuC812.
• Resultados Obtidos.
• Conclusões.
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REDE CAN
• CAN – Controller Area Network.
• Sistemas distribuídos.
• Sistemas em tempo real.
• Desenvolvido pela empresa Bosch na década
de 80.
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APLICAÇÕES
• Veículos (Marítimo, Aéreos e Terrestres).
• Sistemas de Controle Industrial.
• Domótica.
• Sistemas Médicos.
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APLICAÇÕES
• Telescópios.
• Simuladores de Vôo.
• Satélites Artificiais.
• Robótica e outros.
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APLICAÇÕES
• Automóveis
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APLICAÇÕES
• Helicópteros
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APLICAÇÕES
• Domótica
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APLICAÇÕES
• Sistemas Médicos
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CONCEITOS BÁSICOS
• CAN consiste basicamente de um padrão de
hardware com diferentes tipos de mensagens
(pacotes), regras de decisão para a transmissão de
mensagens e métodos para detecção e correção de
erros.
• A rede é formada por módulos CAN (Nó).
• Utiliza o mecanismo “wired and” ou “wired or”.
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CONCEITOS BÁSICOS
• Não existe o endereçamento dos destinatários
no sentido convencional. Em vez disso, são
transmitidas mensagens que possuem um
determinado identificador.
• Os identificadores determinam a prioridade
intrínseca das mensagens.
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COMPONENTES DE UM NÓ
CAN
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CARACTERÍSTICAS
• Padrão ISO/OSI.
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CARACTERÍSTICAS
• Capacidade multi-mestre.
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CARACTERÍSTICAS
• Processo de arbitragem não destrutiva.
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CARACTERÍSTICAS
• Capacidade broadcast.
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CARACTERÍSTICAS
• Elevadas taxas de transferências.
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CARACTERÍSTICAS
• Redução do número de fios.
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CARACTERÍSTICAS
• Considerável imunidade ao ruído.
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CARACTERÍSTICAS
• Classificação dos nós.
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CARACTERÍSTICAS
• Máximo de 8 bytes de informação útil.
• Flexibilidade.
• Confiabilidade.
• Baixo custo.
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TRANSMISSÃO E
RECEPÇÃO DE
MENSAGENS
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FORMATO DAS MENSAGENS
• Formato Padrão
• Formato Estendido
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TIPOS DE MENSAGENS
• Mensagem de Dados
• Mensagem de Requisição de Dados
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TIPOS DE MENSAGENS
• Mensagem de Erro
• Mensagem de Sobrecarga
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Monitorização de Bit.
• Verificação do Formato.
• Verificação da Seqüência CRC de 15 bits.
• Verificação do Reconhecimento (ACK).
• Verificação da Regra de Inserção de Bits.
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Monitorização de Bit.
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Verificação do Formato.
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Verificação da Seqüência CRC de 15 bits.
Polinomial Geradora
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Verificação do Reconhecimento (ACK).
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MECANISMOS DE
DETECÇÃO DE ERROS
• Verificação da Regra de Inserção de Bits.
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BIT TIME
• É o período de transmissão e recepção de um bit.
• Todos os nós da rede devem ter o mesmo bit time.
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BIT TIME
• O Bit Time é formado por 4 segmentos:
- Segmento de Sincronização.
- Segmento de Propagação.
- Segmento de Fase 1.
- Segmento de Fase 2.
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BIT TIME
• Cada segmento do bit time duram um determinado
tempo inteiro, chamado de time quanta (tq).
• O time quanta é uma unidade de tempo fixo
derivado do período do oscilador do sistema.
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TIME QUANTA
TQ = 2* ( BRP + 1)* Tosc
Onde:
TQ – Time Quanta
BRP – Baud Rate Prescaler
Tosc – Período do Oscilador
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SINCRONISMO
• Sincronização Forçada - É acionada na borda
de descida quando o barramento está livre, que é
interpretado como o SOF.
• Re-sincronização - É usado para ajustar o tempo
de bit enquanto um nó CAN está recebendo uma
mensagem, de forma a permitir que a localização
do ponto de amostragem seja correta.
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SINCRONISMO
• Processo de sincronização com transmissor lento.
• SJW – Largura do Pulso de Sincronização.
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SINCRONISMO
• Processo de sincronização com transmissor
rápido.
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CAMADA FISÍCA
• É possível utilizar diversos meios físicos, tais
como: par de fios entrelaçados, fibra óptica, rádio
freqüência e etc.
• A maioria das aplicações utiliza um barramento
diferencial a dois fios, o CAN_L e o CAN_H.
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TRANSMISSÃO VIA
INFRAVERMELHO
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TRANSMISSÃO RF
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CONTROLADORES CAN
• CAN Básico;
• CAN Completo.
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INTEGRAÇÃO DOS
CONTROLADORES
• Stand – Alone.
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INTEGRAÇÃO DOS
CONTROLADORES
• Integrado.
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INTEGRAÇÃO DOS
CONTROLADORES
• Single – Chip.
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ARQUITETURA DO SISTEMA
IMPLEMENTADO
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ARQUITETURA DO SISTEMA
IMPLEMENTADO
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SENSORES INTELIGENTES
• Integração entre um sensor e um
microcontrolador.
• Transformam o sinal em uma representação
padrão.
• Verificam e calibram os sinais.
• Acionam atuadores.
• Transmitem os sinais através de um protocolo
de comunicação.
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Interface SPI
• SPI – Serial Peripheral Interface.
• Full Duplex.
• Configuração Mestre – Escravo.
• Interface com 4 fios:
- SCLK (Clock).
- CS (Chip Select).
- MOSI (Master Out Slave In).
- MISO (Master In Slave On).
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Interface SPI
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MCP2510
• Controlador CAN completo.
• Arquitetura Stand-Alone.
• Transmite e recebe mensagens nos
formatos padrão e estendido a taxas de até
1Mbps.
• Possui seis filtros e duas máscaras de
aceitação.
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MCP2510
• Três buffers de transmissão e dois de
recepção.
• Possui a interface SPI.
• Taxas de até 5 Mbps.
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PINAGEM
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DIAGRAMA DE BLOCOS
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MCP2551
• Dispositivo que atua como interface entre o
protocolo CAN e o barramento físico.
• Compatível com o padrão ISO11898.
• Opera a taxas de até 1Mbps.
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TRANSCEIVER
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PINAGEM
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ADuC812
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Representação dos Sinais nos Pinos
SCLK, MOSI, MISO E CS da
Interface SPI.
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Representação das Mensagens de
Dados e do Bit de Reconhecimento.
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Tela do Hyperterminal do PC
no Nó CAN1
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CONCLUSÕES
• Bons mecanismos de detecção e
sinalização de erros.
• Comunicação eficiente e robusta.
• Valores de temperatura medidos
foram satisfatórios (erro < 1,5%).
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