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SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON

SEMINARIO SOBRE USO DEL BUS CAN (CONTROL AREA NETWORK) Y EL PROTOCOLO CANopen

Lugar: Aula Magna de la Escuela Politécnica Superior de Ingenieros de Gijón

Fecha: Viernes 5 de Marzo de 2010

Reiner Zitzmann de CAN in Automation (CAN-CiA)

F.F.Linera – Pablo Luque y Daniel Alvarez de los Departamentos DIEECS y DCIF de la Universidad de Oviedo


Índice

• ¿Por qué un bus?

• Bus CAN en el automovil• Bus CAN en el automovil

• OBD (On-Board-Diagnostic) basado en CAN


Causas1. Las crecientes exigencias en cuanto a seguridad, confort e información del cliente.

2. El comportamiento regulado de emisiones de escape y consumo de combustible.

3. Aumento de la complejidad del sistema eléctrico/electrónico del automóvil.

4. Problemas técnicos con la instalación (tamaño, número de conectores, pines, ...)

5. Desarrollo tecnológico en la electrónica (miniaturización, potencia de cálculo, ...)

Sistema de intercambio de información

¿Por qué un bus?

Sistema de intercambio de información

entre unidades de control


¿Por qué un bus?

Una unidad de control central con sensores y actuadores exige conductores de gran longitud

para su conexión. Esto conduce a una instalación cada vez más costosa y pesada.

Unidad de control centralUnidad de control central

Sensores y actuadores inteligentesSensores y actuadores inteligentes


¿Por qué un bus? DATOS:

•Cada 50 kg de cable incrementa el consumo de combustible en 0,2 litros/100Km. Además de ocupar volumen.

•En 1998, Motorola publicó que la reducción del mazo de cables en las 4 puertas de un BMW redujo el peso en 15

Kg, además de mejorar la funcionalidad.

•El coste de la electrónica en un vehículo de alta gama supera el 23% del coste total.

Más unidades de controlMás unidades de control

STOPMás sensores y actuadoresMás sensores y actuadores

Espacio interior limitadoEspacio interior limitado

Mayor cableadoMayor cableado

STOP


¿Por qué un bus? ECUsECUs: Unidades : Unidades

de Control de Control

Electrónicas ó Electrónicas ó

CentralitasCentralitas

Mínima probabilidad de caída de la red

Máxima versatilidad en cuanto a la configuración de la red

Aumento de la funcionalidad (diagnóstico, programación en línea, funciones de confort, ...)


Testigo EGAS

Testigo EOBD

Testigo Precalentamiento

Temp. Agua

Sensor

Temp. Exterior

Desconexion A.A.

Sensor

Temp. agua

Cuadro Instrumentos

Centralita

control

Centralita

control

RPM

Reserva combustible

Velocidad

Sensor

Temp. Exterior

Velocidad

RPM

Elevación ralenti

Desconexion A.A. control

Motor

Climatronic

control

Motor


Testigo EGAS

Testigo EOBD

Testigo Precalentamiento

Temp. Agua

Sensor

Temp. Exterior

Sensor

Temp. agua

Cuadro Instrumentos

CentralitaCentralita

control Testigo Precalentamiento

RPM

Reserva combustible

Velocidad

Velocidad

RPM

Elevación ralenti

Desconexion A.A.

Centralita

control

Motor

Climatronic

control

Motor


Bus CAN en el automovil


Controller

Area

Network

Controller

Area

Network

Sistema de intercambio de información ( topología de Bus) desarrollado por la firma

ROBERT BOSCH GmbH desde 1983 hasta 1988 para la industria del automóvil.


NetworkNetwork

Intercambio de datos entre unidades de control

EmisorReceptorLa transmisión de datos en

serie es usada en distancias

mayores, en los que la

transmisión en paralelo tiene

un coste excesivo.



• VW POLO AM 2002


TRACCIÓN500 Kbps

CONFORT100 Kbps

Centralita Cuadro Instrumentos

Centralita Motor

Centralita Cambio Automático

Centralita Bordnetz

Interface para bus de datos (Gateway)

Centralita Confort

Centralita Climatronic/Climatic


Centralita Puerta Trasera Derecha

1 Kbps =1000 bytes por segundo

Centralita ABS

Centralita Servodirección

Centralita Airbag = CAN tracción 500 kbits/s

= CAN confort 100 kbits/s

= Línea K

Centralita Puerta Conductor

Centralita Puerta Acompañante

Centralita Puerta Trasera Izquierda


CAN Bus CAN Bus CAN Bus CAN Bus TracciónTracciónTracciónTracción (500 (500 (500 (500 KbpsKbpsKbpsKbps) ) ) )

Centralita Cuadro Instrumentos J285

Conector de diagnosis

Centralita Motor J220

Centralita Airbag J234

Cuadro Instrumentos J285

Centralita ABS J104

Centralita Servodirección J500

Centralita Motor J220


CAN Bus CAN Bus CAN Bus CAN Bus ConfortConfortConfortConfort (100/125 (100/125 (100/125 (100/125 KbpsKbpsKbpsKbps))))

Centralita Climatronic J255

Centralita Climatic J301

Centralita

Conector de diagnosis

CentralitaPuerta Trasera Derecha J389

Centralita Confort J393

Centralita Puerta Conductor J386

CentralitaPuerta Trasera Izquierda J388

Centralita Puerta Acompañante J387


5 CAN 5 CAN 5 CAN 5 CAN Bus Bus Bus Bus enenenen unununun SEAT ALTEASEAT ALTEASEAT ALTEASEAT ALTEA

TracciónTracciónTracciónTracción, , , , cuadrocuadrocuadrocuadro y y y y diagnosisdiagnosisdiagnosisdiagnosis a 500Kbpsa 500Kbpsa 500Kbpsa 500Kbps

InfotenimientoInfotenimientoInfotenimientoInfotenimiento y y y y confortconfortconfortconfort a 100 a 100 a 100 a 100 KbpsKbpsKbpsKbps


Unidad de Control 1 Unidad de Control 2

Color :Color :

High naranja/verde

Color :Color :

High naranja/verde

CAN Bus CAN Bus -- CCoonnfort fort CAN Bus CAN Bus -- CCoonnfort fort

Cable par trenzado | sección 0,35-0,50 mm2 | distancia entre crestas : 20 mm

Low naranja/marrónLow naranja/marrón


CAN CAN Tracción y diagnosisTracción y diagnosisHigh naranja/negro

Low naranja/marrón

CAN ConfortCAN ConfortHigh naranja/verdeHigh naranja/verde

Low naranja/marrón

CAN CAN InfotenimientoInfotenimientoHigh naranja/violeta

Low naranja/marrón


Mediante un procedimiento via software se puede conmutar el acceso para un diagnóstico directo vía conector de diagnóstico.

Acceso CAN protegido externamente

ConvertidorConvertidor


Log en CDLog en CD

Acceso CAN protegido externamente

ConverterConverter


Tramas de datos CANTramas de datos CAN

Campo de inicio

Identificador (11 bit)

Campo de datos (64 bit)

Campo ACK

Campo RTR

Campo de control (6bit)

Campo CRC

Campo final trama


Campo de ControlCampo de Control


Campo de DatosCampo de Datos


Bases de Datos

• El campo Identificador señala el contenido del mensaje.

• La base de datos establece para cada mensaje: un nombre y el contenido del campo de

datos.

• Las distintas informaciones del campo de datos se denominan señales.

• Una señal es una descripción simbólica de un segmento de datos dentro del mensaje.

• La base de datos esta fijada para todo el consorcio y salvo pocas excepciones es

identicamente válida para todos los coches. Todos los proveedores deben respetar esta

clasificación.clasificación.

• A partir de la base de datos se obtiene una matriz de señales que especifica la relación

entre emisor y receptor del mensaje.

FT0_res0

mTSG_FT_0

Kom_171a.dbc

Señales

Mensajes

Base de Datos


Ejemplo Kom_115a.dbc


Cada fabricante/modelo tiene diferentes mensajes/identificadores para la transmisión de señales en el campo de datos.

Para la interpretación física de las señales que vienen en el campo de datos se necesita una base de datos proporcionada por el fabricante.

PQ35_46_ACAN_Signalmatrix_V5_4_6_F_20080526_MH.xls

Plataforma PQ35:

Audi A3 Mk2 (8P) Volkswagen Touran (1T) Volkswagen Caddy (2K) SEAT Altea (5P)

Plataforma PQ46:

Volkswagen Passat (3C) Volkswagen Passat CC (35)Skoda Superb II (3T)

Ejemplo: Base de datos para tracción.

SEAT Altea (5P) Volkswagen Golf Mk5 / GTI / R32 / Rabbit Mk5 (1K) Škoda Octavia Mk2 (1Z) Volkswagen Golf Plus (5M) SEAT Toledo Mk3 (5P) Volkswagen Jetta Mk5 (1K) SEAT León Mk2 (1P) Audi TT Mk2 (8J) Volkswagen Eos (1F) Volkswagen Tiguan (5N) Volkswagen Scirocco (13) Audi Q3 Volkswagen Golf Mk6 (5K) Škoda Yeti

Skoda Superb II (3T)


IDID EmisorEmisor RepeticiónRepetición ObservacionesObservaciones

1A0H

Motor 1 10 mseg (gasol.)20 mseg (diesel)

Requerimiento ASR o MSR, intervención EDS, EBV o ESP, y testigos ABS, ASR / ESP y freno y señal de velocidad

280H

Freno 1 7 mseg

Información del ralentí, kickdown, conmutador de embrague, intervención ASR, MSR. RPM’s y Posición E-Gas

Motor 2 10 mseg288H Versión CAN. Código motor, código cambio, temperatura

Transmisión cíclica de los mensajesTransmisión cíclica de los mensajes

Motor 2 10 mseg288H Versión CAN. Código motor, código cambio, temperatura líquido refrigerante, interruptor luz de freno, activación AA, comunicación OBD2, informaciones GRA, etc..

320H Cuadro 1 25 msegEstado puertas, presión aceite, falta líquido refrigerante, testigo de combustible, lámpara precalentamiento, estado testigo de frenos, señal de velocidad.

440H Cambio 1 8 msegPetición desconexión AA, información embrague (WK), petición elevación ralentí, posición palanca selectora, marcha objetivo y marcha de emergencia.


Ejemplo 1: Trama Ejemplo 1: Trama de datos de datos CAN mBremse_3CAN mBremse_3

IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS

B4 17 8A 18 E4 17 D2 18

4A0 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

VariableIdentificado

rMensaje Identificado

r (hex)Nº bits Datos Formula Unidades Limites

Sentido giro anterior

izq mBremse_3BR3_Fahrtr_

VL0x4A0 1 D0<0>

0 - Hacia delante

1-Hacia atrás

Velocidad rueda

anterior izq mBremse_3BR3_Rad_km

h_VL0x4A0 15

D1<7:0>:D0<

7:1>

0.01*(D1<7:0>:D0

<7:1>)Km/h 0 .. 326.39


der mBremse_3BR3_Fahrtr_

VR0x4A0 1 D2<0>

0 - Hacia delante

1-Hacia atrás

Velocidad rueda

anterior der mBremse_3BR3_Rad_km

h_VR0x4A0 15

D3<7:0>:D2<

7:1>

0.01*(D3<7:0>:D2

<7:1>)Km/h 0 .. 326.39

Sentido giro trasera izqmBremse_3BR3_Fahrtr_

HL0x4A0 1 D4<0>

0 - Hacia delante

1-Hacia atrás

Velocidad rueda

trasera izq mBremse_3BR3_Rad_km

h_HL0x4A0 15

D5<7:0>:D4<

7:1>

0.01*(D5<7:0>:D4

<7:1>)Km/h 0 .. 326.39

Sentido giro trasera izqmBremse_3BR3_Fahrtr_

HR0x4A0 1 D6<0>

0 - Hacia delante

1-Hacia atrás

Velocidad rueda

trasera der mBremse_3BR3_Rad_km

h_HR0x4A0 15

D7<7:0>:D6<

7:1>

0.01*(D7<7:0>:D6

<7:1>)Km/h 0 .. 326.39




B4 17 8A 18 E4 17 D2 18

4A0 h 8

D0 = B4h = 1011 0100bD1 = 17h = 0001 0111b


izq mBremse_3BR3_Fahrtr_

VL0x4A0 1 D0<0>

0 - Hacia

delante 1-Hacia

atrás

0 - Hacia delante

D0 = B4h = 1011 0100bD1 = 17h = 0001 0111b

0001 0111 1011 010 b = 3034 d

Velocidad rueda

anterior izq mBremse_3BR3_Rad_k

mh_VL0x4A0 15

D1<7:0>:D0

<7:1>

0.01*(D1<7:0>:D

0<7:1>)Km/h 0 .. 326.39

x 0,01

30,34 Km/h

izq VL atrás




B4 17 8A 18 E4 17 D2 18

4A0 h 8

Sentido giro anterior izq D0<0>

Velocidad rueda anterior izq D1<7:0>:D0<7:1>B4 17

Sentido de giro: 0 - Hacia delante

Velocidad: 3034 x 0,01 = 30,34 Km/h

8A 18


Velocidad: 3141 x 0,01 = 31,41 Km/h

Sentido giro anterior der D2<0>

Velocidad rueda anterior der D3<7:0>:D2<7:1>

E4 17


Velocidad: 3058 x 0,01 = 30,58 Km/h

Sentido giro trasera izq D4<0>

Velocidad rueda trasera izq D5<7:0>:D4<7:1>

D2 18


Velocidad: 3177 x 0,01 = 31,77 Km/h

Sentido giro trasera izq D6<0>

Velocidad rueda trasera der D7<7:0>:D6<7:1>




88 60 07 8A 31 4F 15 AB

5A0 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

VariableIdentificad

orMensaje Identificad

or (hex)Nº bits Datos Formula Unidades LimitesVariable

orMensaje

or (hex)Nº bits Datos Formula Unidades Limites

Aceleración lateral mBremse_2BR2_Querb

eschl0x5A0 8 D0<7:0>

0.01*D0<7:0>-

1.27g

-1.27 ..

1.27

88 Acel. Lat.: 136 x 0,01 - 1,27 = 0,09 GAceleración lateral D0<7:0>


MERCEDESOBD BASADO EN CAN

Entre los Entre los HLPsHLPs de cada fabricante hay una parte común IS0 15031de cada fabricante hay una parte común IS0 15031

FORDRENAULT


HISTORIA OBDHISTORIA OBD

• STANDARD MUNDIAL INCLUIDO EN LOS VEHICULOS DESDE EL AÑO 2006

• IMPULSADO POR LA AGENCIA MEDIOAMBIENTAL AMERICANA EN 1988 PARA EL

CONTROL Y SUPERVISION DE EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES.

•SUFRE EXTENSIONES PARA PODER ACCEDER NO SOLO A LOS GASES DE

COMBUSTION EMITIDOS SINO A MUCHOS OTROS PARAMETROS DISPONIBLES EN

LAS CENTRALITAS DEL VEHICULO.

•LA CONEXION FISICA SE REALIZA A TRAVES DE UN CONECTOR OBD DE 16 PINES


CONECTOR OBDCONECTOR OBD

VARIOS PROTOCOLOSVARIOS PROTOCOLOS

• ISO 9141-2

•ISO 14230-4 KWP2000

•SAE J1850, VPW 10.4K

•SAE J1850, PWM 41.6K

•ISO 15765 CAN


ISO_Funktionaler_

Req_All 0x700 1792 8 ISO-TP

ISO_Funktionaler_

Req_OBD 0x7DF 2015 8 ISO-TP

ISO_Getriebe_01_R

eq 0x7E1 2017 8 ISO-TP

ISO_Getriebe_01_R

esp 0x7E9 2025 8 ISO-TP

ISO_Gurtmikro_Re

q 0x763 1891 8 ISO-TP

LISTA DE MENSAJES LISTA DE MENSAJES

DEL STANDARD ISODEL STANDARD ISO

q 0x763 1891 8 ISO-TP

ISO_Gurtmikro_Re

sp 0x7CD 1997 8 ISO-TP

ISO_Lenkhilfe_Req 0x712 1810 8 ISO-TP

ISO_Lenkhilfe_Res

p 0x77C 1916 8 ISO-TP

ISO_LWRAFS_Req 0x754 1876 8 ISO-TP

ISO_LWRAFS_Resp 0x7BE 1982 8 ISO-TP

ISO_LWS_Req 0x751 1873 8 ISO-TP

ISO_LWS_Resp 0x7BB 1979 8 ISO-TP


Trama Trama de de petición de datos OBDpetición de datos OBD


02 01 05 AA AA AA AA AA

7DF h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

• D0: NUMERO DE DATOS ADICIONALES (en el ejemplo 2)

• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en tiempo real)

• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 05

Temperatura de refrigerante del motor).


MODOS DE FUNCIONAMIENTO Y MODOS DE FUNCIONAMIENTO Y

OPERACIONALES DEL STANDARD OBDOPERACIONALES DEL STANDARD OBD

(dato D1)(dato D1)

1. Diagnóstico en tiempo real.

2. Diagnóstico basado en memoria (Freeze Frame).

3. Petición de códigos de fallos DTC.

4. Reseteo de DTCs y valores almacenados.4. Reseteo de DTCs y valores almacenados.

5. Diagnóstico de los sensores de oxígeno.

6. Diagnóstico de test no continuo.

7. Diagnóstico de DTCs pendientes (detectados durante el último ó

actual ciclo de conducción).

8. On-Board Test.

9. Información del vehículo.


Listado de Listado de PIDsPIDs para el modo 1para el modo 1

(dato D2)(dato D2)

Listado completo en http://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs


Trama Trama de de respuesta de datos OBDrespuesta de datos OBD


03 41 05 5A AA AA AA AA

7E8F h 4

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7


• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO + 40h (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en

tiempo real)

• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 05

Temperatura de refrigerante del motor).

• D3: VALOR DEL DATO SOLICITADO (en el ejemplo 5Ah = 90d, Temperatura del

refrigerante: 90 – 40 = 50ºC).


Ejemplo de respuesta modo 1Ejemplo de respuesta modo 1


04 41 0C 0C 70 AA AA AA

7E8F h 4

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7


• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO +40h (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en

tiempo real)

• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 0Ch = 12d

Revoluciones por minuto del motor).

• D3-D4: VALOR DEL DATO SOLICITADO (en el ejemplo 0Ch 70h = 12d 112d,

Revoluciones por minuto: (12 x 256 +112)/4 = 796rpm).


Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 –– Datos del vehículoDatos del vehículo


02 09 02 AA AA AA AA AA

7DF h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Petición de datos del software al vehículo:Petición de datos del software al vehículo:

Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:


10 14 49 02 01 56 46 31

7E8 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

3 ULTIMOS DATOS: 56h 46h 31h -> Códigos ASCII de VIN (3 primeras letras del número de Bastidor del coche)


Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 –– Datos del Datos del vehiculovehiculo


30 00 00 00 00 00 00 00

7E0 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Mensaje “Preparado para recibir más datos”:Mensaje “Preparado para recibir más datos”:

Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOSIDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS

21 4A 4D 44 45 47 36 33

7E8 h 8

BASTIDOR: JMDEG63


22 36 33 38 39 39 35 38

7E8 h 8

BASTIDOR: 6389958


Ejemplo de petición y respuesta en modo 3 Ejemplo de petición y respuesta en modo 3 –– Códigos de fallos Códigos de fallos DTCsDTCs


01 03 00 00 00 00 00 00

7DF h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Petición de datos del software al vehículo:Petición de datos del software al vehículo:



04 43 01 01 55 55 55 55

7E8 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Código de Fallo: P0195 Malfuncionamiento del sensor de la temperatura del aceite del motor


Ejemplo de petición y respuesta en modo 4 Ejemplo de petición y respuesta en modo 4 –– ResetReset de de DTCsDTCs


01 04 00 00 00 00 00 00

7DF h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Envío de datos del software al vehículo:Envío de datos del software al vehículo:



03 7F 04 22 55 55 55 55

7E8 h 8

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

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