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O que é um sistema de barramento CAN?
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Olga Weis Olga Weis Ultima atualização Dec 13, 2022

O que é um sistema de barramento CAN?

O acrônimo CAN significa Controller Area Network. CANs são usados ​​para estabelecer comunicação entre microcontroladores em uma rede ou barramento. CANs são comparáveis ​​a Ethernet ou LANs que fornecem um método padrão para comunicação entre computadores.

A CAN oferece um método simplificado de fornecer controles eletrônicos sobre os sistemas que foram usados ​​anteriormente. A implementação de um barramento CAN permite que os fabricantes de automóveis façam uma redução substancial na quantidade de fiação em cada automóvel.

CAN Bus in a car

A linha principal chamada "backbone" forma a base de um sistema de barramento CAN. O backbone conecta todos os microcontroladores em um veículo e fornece informações a um controlador primário centralizado responsável por monitorar todos os sistemas eletrônicos. Essa configuração simplifica a identificação de possíveis falhas e investigar e resolver um erro sem consultar vários subsistemas colocados em um automóvel.

o que é barramento CAN

Um sistema de barramento CAN minimiza possíveis pontos de falha e consolida a comunicação enviando dados em uma única linha. Ele elimina qualquer preocupação com várias falhas de conexão que causam problemas difíceis de identificar. A redundância aprimorada de um barramento CAN melhora a confiabilidade, permitindo que o sistema principal permaneça operacional mesmo se os subsistemas falharem. Essa redundância era impossível de implementar com controladores discretos.

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Como funciona um barramento CAN

Uma linha de barramento CAN é construída usando um par trançado de fios que possuem um resistor de terminação de 120 ohms em cada extremidade. Um fio é designado como CAN alto e o outro chamado CAN baixo. Todos os dispositivos conectados ao barramento são conhecidos como unidades de controle eletrônico (ECUs) ou nós.

CAN Bus wire

As ECUs podem desempenhar várias funções em um sistema de barramento CAN automotivo. Os nós podem servir como unidades de controle para o motor, faróis, ar condicionado, airbags e outros sistemas necessários para a operação do veículo. Automóveis modernos podem ter até 70 ECUs que precisam transmitir e compartilhar dados com outros nós.

Cada nó consiste no mínimo de um controlador CAN e um microcontrolador embutido. Os dados digitais são convertidos em mensagens no barramento pelo controlador CAN. O controlador CAN aceita informações, as traduz e as envia para outro controlador CAN.

O microcontrolador embutido processa dados e executa tarefas como acender uma luz dentro do carro ou abaixar uma janela. Os microcontroladores podem controlar o fluxo de informações para o painel em resposta a uma mensagem gerada pelo controlador CAN.

Controladores CAN Bus

O que é a fiação Can Bus?

Esses dois diagramas ilustram como os nós se comunicam e trocam dados com e sem o protocolo CAN e o sistema de barramento CAN.

sistema sem CAN Bus sistema com CAN Bus

Ao usar o barramento CAN, uma única ECU pode transmitir dados para todas as outras ECUs conectadas ao sistema. Essas ECUs podem revisar as informações e optar por recebê-las ou ignorá-las.

Um barramento CAN permite a comunicação usando dois fios: CAN baixo (CAN L) e CAN alto (CAN H). A camada de enlace de dados do barramento CAN é descrita pela ISO 11898-1 com a camada física descrita pela ISO 11898-2.

A camada física de um barramento CAN é composta por cabos, impedância de cabo, níveis de sinal elétrico, requisitos de nó e outros itens necessários para a operação da rede.

O ISO 11898-2 descreve as especificações para itens na camada física, como comprimento do cabo, terminação do cabo e taxa de transmissão. A seguir estão alguns exemplos dessas especificações.


🔹 Cada extremidade do barramento CAN precisa ser terminada com um resistor de barramento CAN de 120 Ohms

🔹 Os nós CAN requerem conexões usando dois fios com taxas de transmissão de até 1 Mbit/s (CAN) ou 5 Mbit/s (CAN FD)

🔹 O comprimento do cabo para um barramento CAN pode ser de 40 metros a 1 Mbit/s ou 500 metros a 125 Kbit/s

como funciona o barramento CAN

Vários tipos diferentes de redes podem ser implementados com um barramento CAN.


Barramento CAN de baixa velocidade

🔹 O barramento CAN de baixa velocidade também é chamado de CAN tolerante a falhas.

🔹 Cada nó tem uma terminação CAN

🔹 O barramento CAN de baixa velocidade suporta taxas de transmissão entre 40 e 125 Kbit/s

🔹 A comunicação pode continuar mesmo se houver uma falha em um dos fios


Barramento CAN de alta velocidade (ISO 11898)

🔹 A chamada simples é um recurso de um barramento CAN de alta velocidade

🔹 Este tipo de rede é o mais utilizado pelos fabricantes de automóveis atuais

🔹 Taxas de transmissão entre 40 Kbit/s e 1 Mbit/s são suportadas

🔹 O barramento CAN de alta velocidade forma a base de protocolos de camada superior como CANopen, j1939 e OBD2


Barramento LIN

🔹 Um barramento LIN é uma alternativa de baixo custo que emprega menos chicotes

🔹 Nós mais baratos são usados ​​em um barramento LIN

🔹 A rede fornece funcionalidade para fechaduras de portas e ar condicionado

🔹 A configuração de rede é normalmente composta por um mestre de barramento LIN atuando como gateway para até 16 nós escravos


CAN FD

🔹 CAN FDs são implantados em veículos de alto desempenho

🔹 O protocolo CAN FD é uma extensão do protocolo CAN original e foi lançado pela Bosch em 2012 para atender à necessidade de maiores velocidades de transferência de dados


Ethernet automotiva

🔹 A Ethernet automotiva suporta taxas de transferência de dados mais altas do que um barramento CAN

🔹 Esta rede não possui os recursos de segurança de CAN e CAN FD

🔹 A indústria automotiva está adotando essa rede e ela será implementada em carros e caminhões modernos.

🔹 A Ethernet automotiva suporta o aumento da largura de banda necessária para implementar sistemas como câmeras a bordo, Sistemas Avançados de Assistência ao Motorista (ADAS), um sistema de gerenciamento de frota e outros recursos que requerem transferência de dados em alta velocidade

O que é um ônibus CAN em um carro?

A implementação da tecnologia de barramento CAN permite que os fabricantes de automóveis implantem protocolos de diagnóstico a bordo. Esses protocolos oferecem códigos de problema padronizados que os mecânicos podem interpretar facilmente para resolução de problemas. As portas de dados no barramento CAN são usadas para introduzir atualizações de software nos sistemas e computadores integrados.

Alguns protocolos populares usados ​​para fornecer recursos automotivos avançados incluem:


🔹 O O diagnóstico de bordo OBD-II (OBD, ISO 15765) oferece aos mecânicos recursos de diagnóstico e relatórios para economizar tempo ao identificar problemas no veículo

🔹 J1939 é a rede padrão para veículos pesados, como caminhões e ônibus

🔹 O CAN FD estende a camada de enlace de dados CAN original e permite uma carga útil aumentada de 8 para 64 bytes. Ele também pode fornecer taxas de bits mais altas com base no transceptor CAN empregado

🔹 O CANopen é implementado em aplicações que possuem controles embarcados, como instalações de automação industrial

O futuro do barramento CAN

O protocolo de barramento CAN continuará sendo importante nos próximos anos. No entanto, as seguintes tendências principais irão influenciá-lo diretamente:


🔹 O uso crescente de veículos autônomos/carros autônomos

🔹 Necessidade crescente de funcionalidades de veículos mais avançadas

🔹 Desenvolvimento de tecnologias de nuvem mais avançadas, como sistemas de gerenciamento de frota baseados em nuvem

🔹 Maior integração da Internet das Coisas (IoT) e veículos conectados

Também é importante notar que a melhoria da tecnologia vehicle-to-network (V2N) e prevê-se que a computação em nuvem fará com que a telemática cresça rapidamente. Esse crescimento também inclui dispositivos IoT, como gravadores CAN IoT.



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