Controller Area Network (CAN) é um protocolo robusto de comunicação veicular projetado para transmissão eficiente de dados em automóveis modernos. Opera com base no princípio de transmissão de mensagens entre múltiplas unidades de controle eletrônico (ECUs) conectadas a uma rede compartilhada. Veja como funciona a fiação do barramento CAN em carros:
1. Arquitetura do barramento CAN:
- O barramento CAN é implementado usando um par trançado de fios denominado CAN High (CAN-H) e CAN Low (CAN-L). Esses fios formam o canal de comunicação física através do qual as mensagens são transmitidas.
- O fio CAN-H transporta o sinal diferencial correspondente a um “1” lógico, enquanto o CAN-L transporta um “0” lógico.
- Todas as ECUs conectadas ao barramento CAN são nós da rede, cada um com um identificador exclusivo denominado Node ID.
2. Formato da mensagem:
- As mensagens CAN consistem em uma série de bits que seguem um formato específico. Cada mensagem inclui as seguintes informações:
- Início do quadro (SOF):Indica o início de uma mensagem.
- Identificador (ID):Identifica o tipo e a prioridade da mensagem.
- Código de comprimento de dados (DLC):especifica o número de bytes de dados na mensagem.
- Campo de Dados:Contém os dados reais transmitidos pela ECU.
- Cyclic Redundancy Check (CRC):Garante a integridade da mensagem detectando erros durante a transmissão.
- Fim do quadro (EOF):Denota o fim de uma mensagem.
3. Transmissão e recepção de mensagens:
- Quando uma ECU tem dados para transmitir, ela transmite a mensagem no barramento CAN. A mensagem é transmitida diferencialmente com uma taxa de bits fixa, normalmente 1 Mbps ou superior.
- Todas as ECUs conectadas à rede CAN recebem a mensagem transmitida. Cada ECU avalia então o ID da mensagem para determinar se ela é relevante para sua função ou não.
- Se o ID do nó de uma ECU corresponder ao ID da mensagem ou for um destinatário dos dados transmitidos, ela processa e utiliza as informações recebidas de acordo.
4. Prevenção de Colisões:
- O barramento CAN usa um mecanismo Carrier Sense Multiple Access com Collision Avoidance (CSMA/CA) para evitar colisões de mensagens. Isto significa que uma ECU que tenta transmitir uma mensagem verifica primeiro se o barramento CAN está ocupado (tem um nível alto no CAN-H). Se estiver ocupado, a ECU aguarda um breve período antes de tentar novamente.
- Este mecanismo para evitar colisões garante que apenas uma ECU transmita por vez, mantendo a integridade da comunicação de dados na rede.
5. Tratamento de erros:
- CAN também inclui mecanismos para detecção e tratamento de erros. Cada mensagem inclui um checksum para verificação de erros, e a sinalização diferencial auxilia na detecção de falhas de transmissão.
- Se uma ECU detectar um erro, ela poderá enviar uma mensagem de erro ou tomar medidas corretivas, como solicitar novamente a mensagem ou reiniciar a rede.
6. Vantagens:
- O barramento CAN oferece diversas vantagens em relação aos sistemas de fiação tradicionais, como:
- Complexidade de fiação reduzida:elimina a necessidade de extensa fiação ponto a ponto entre ECUs.
- Maior confiabilidade:Os recursos de sinalização diferencial e tratamento de erros garantem uma transmissão de dados confiável.
- Flexibilidade:Adicionar novas ECUs ou sensores à rede é relativamente fácil com o barramento CAN.
- Economia:a fiação do barramento CAN pode reduzir os custos gerais de produção em comparação com os métodos de fiação tradicionais.
Ao utilizar a fiação do barramento CAN, os veículos modernos alcançam uma comunicação eficiente entre várias ECUs, permitindo recursos sofisticados no carro, sistemas de segurança aprimorados e desempenho geral aprimorado do veículo.