REDES CAN

CAPÍTULO I


1. INTRODUÇÃO

“O CAN é um protocolo de comunicação serial síncrono, que permite controle distribuído em tempo real, com elevado nível de segurança. O sincronismo entre os nós conectados à rede é feito em relação ao início de cada mensagem enviada ao barramento (evento que ocorre em intervalos de tempos conhecidos e regulares)”. (WATANABE, 2006)

Em se tratando de Redes CAN é sempre importante lembrar que esta tecnologia foi proposta por Robert Bosch em 1980, lançada no mercado em 1987, para interconectar componentes de controle de veículos automotivos, mas devido a seu crescimento essa tecnologia hoje em dia vem sendo utilizada também em aplicações industriais, por ser uma rede extremamente robusta e confiável.

“A rede automotiva de dados CAN é padronizada mundialmente pela resolução ISO 11898, gerada pela International Society of Organization. A regulamentação específica que determina os diferentes tipos de redes CAN e aplicabilidade de cada uma em diferentes veículos é regulamentada pela Society of Automotive Enginneers (SAE)”. (BARBOSA, 2003)

O objetivo principal deste artigo é proporcionar aos estudantes e profissionais de informática conhecimentos sobre esta tecnologia, suas aplicabilidades e benefícios para a sociedade.

Durante o desenvolvimento do trabalho será apresentado características da tecnologia, vantagens e desvantagens de sua utilização, aplicabilidades, topologia, funcionamento e segurança.


CAPÍTULO II


3. REDES CAN 3.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

• Alta confiabilidade, com detecção e sinalização de erros.
• O CAN possui cinco mecanismos para detecção de erros: Cyclic Redundancy Checks (CRC), Frame Checks, Acknowledgement Error Checks, Bit Monitoring, Bit Stuffing.
• Protocolo digital.
• Robusta.
• Prioridade de mensagens.
• Tempos de latência garantidos.
• Garantia de consistência dos dados.
• Multimestre.
• Broadcast
• Baseado na técnica CSMA/CR (Carrier Sense Multiple Access / Collision Resolution).
• Flexibilidade de configuração.
• Conformidade com o modelo OSI, camada física com as funções de Sincronização, Temporização dos Bits e Codificação e Decodificação dos Bits e a camada de enlace, dividida em LLC (Logical Link Control) com as funções de Recepção, Filtragem, Notificação de Overload e Gerenciamento de Recuperação e MAC (Medium Access Control) com as funções de encapsulamento, desencapsulamento dos dados, codificação dos quadros, gerenciamento de acesso ao meio e detecção e sinalização de erros.
• Alcances de no máximo 500m a 1km.
• Velocidade máxima de 1Mbps a uma distância de até 50m, se 500m velocidade atingida de 100Kbps.
• Fabricantes e controladores CAN, Siemens, Motorola, Intel, Philips e a National Semicondutores.
• Barramento com até 64 nós.
  

3.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS

a) Vantagens

• Baixo custo de planejamento e instalação
• Implementação simples
• Diagnósticos de erros
• Alta viabilidade econômica
• Conexões seguras
• Redução do cabeamento total da rede
• Funciona em tempo real
  

b) Desvantagens

• Restrições de integração de dispositivos à rede CAN

3.3 VERSÕES DAS REDES CAN

Segundo Barbosa (2003), “Existem atualmente três principais tipos de redes CAN em uso. As diferenças entre elas são principalmente em taxas de transferência de dados no barramento e em tamanho do campo de identificação”.

A versão de baixa velocidade chega até uma taxa de transferência de 125kbps, distância máxima atingida de 530m e o padrão é o ISO 11519, a versão 2.0A a taxa de transferência máxima chega a 1Mbps, a uma distância de 40m, podendo variar essa distância para maior com velocidades menores, o mesmo ocorrendo com a versão 2.0B, formato padrão do quadro de até 2048 mensagens na rede e o padrão ISO 11898 (1993) e a versão 2.0B a taxa de transferência chega a 1Mbps, distância de 40m, são possíveis no formato estendido até 537 milhões de mensagens na rede e o padrão ISO 11898 (1995).

A figura abaixo mostra o formato dos quadros de mensagens padrão (versão 2.0A) e estendido (versão 2.0B):



3.4 TOPOLOGIA DAS REDES CAN

• Topologia física formada por um barramento central com ramificações
• Utiliza em seu meio físico cabo coaxial e fibra ótica
• Máximo de 110 nós por segmento
• Não aceita utilização de repetidores
• Comprimento máximo do barramento de 1km

3.5 APLICABILIDADES DAS REDES CAN

• Veículos automotivos (marítimo, terrestre, aéreo)
• Sistema de controle industrial (por exemplo, robôs, controle de maquinário)
• Automação Predial (controle dos elevadores, ar condicionado, iluminação)
• Sistemas médicos, telescópios, aeronaves, entre outros.

3.7 FUNCIONAMENTO DAS REDES CAN

As redes CAN funcionam baseadas em barramentos seriais multi-mestre, e possui como componente de seu funcionamento a unidade de controle eletrônico, responsável pelo envio e recepção de dados na rede, os terminadores, que são colocados no final da rede para controle dos sinais elétricos, e cabos, meio físico para transporte dos dados, geralmente cabos entrelaçados.

Nas redes CAN o funcionamento se dá através destes componentes onde toda vez que for enviar uma mensagem, deve enviá-la ao controlador CAN do próprio nó, onde a mensagem é formada e enviada ao barramento quando for autorizado o acesso ao mesmo, quando o nó principal já estiver com o controle de todo processamento, todos os outros receberão a mensagem, pois funcionarão como receptores.

“O CAN utiliza um método de filtragem chamado Frame Acceptance Filtering, através de um identificador único, em toda rede, que, além de caracterizar o conteúdo da mensagem, estabelece a prioridade de mensagem de tal forma que somente o nó ou os nós, que utilizam a informação, e aceitam a mensagem”. (WATANABE, 2006)

Por exemplo, em um veículo automotivo, teremos toda estrutura de controle CAN, cabeamento e barramento no motor do carro controlando o funcionamento do carro e em comunicação com os controladores do computador de bordo no painel, que recebem e exibem as mensagens dos eventos do veículo, que podem ser portas mal fechadas, nível de óleo e combustível, lanternas queimadas, controle de velocidade atingida, entre outros.

3.8 SEGURANÇA

A tecnologia apresenta segurança robusta com conexões seguras e confiáveis, com detecção e sinalização de erros, tolerância a falhas, funcionamento em tempo real, pois é utilizada principalmente em veículos e aeronaves, e estes, porém transportam pessoas que não podem correr riscos com defeitos na rede da máquina, principalmente quando falamos em aeronaves.

CONCLUSÃO

Durante o estudo para concretização do artigo pôde-se analisar como se encontra o desenvolvimento da tecnologia para automação, tipo CAN, utilizada principalmente em veículos e mais recentemente em indústrias, sendo que existe uma tecnologia mais específica para área de indústrias o Profibus que será estudado futuramente.

Conclui-se que as redes CAN é bastante utilizada pelo mercado mundial, pois é bem vista nas áreas automotiva, automação predial, instrumentos e sistemas médicos, aeronaves e industrias, por ser uma tecnologia de baixo custo, confiáveis, fácil planejamento, instalação e implementação, funciona em tempo real, tolerante a falhas com detecção e sinalização de erros, entre outras vantagens.

O objetivo principal deste artigo foi alcançado, estudar e obter conhecimentos sobre as redes CAN, aplicabilidades, características, funcionamento, vantagens e desvantagens desta tecnologia que foi proposta em meados de 1980 por Bosch e lançada no mercado em 1987.

Autor(es): José Eduardo N. Figueiredo
Maylane Menezes Lima Oliveira