¿Qué es el CAN BUS y cómo funciona?

Descripción general
El bus CAN (Controller Area Network) por sus siglas en ingles, es un bus automotriz desarrollado por Bosch, que permite que los microcontroladores y dispositivos se comuniquen entre sí dentro de un vehículo sin una computadora host. El bus CAN es un protocolo basado en mensajes, diseñado específicamente para aplicaciones automotrices, pero ahora también se usa en otras áreas como aeroespacial, automatización industrial y equipos médicos.

Conecta los sistemas y sensores individuales como una alternativa a los telares de cables múltiples convencionales. Permite que los componentes automotrices se comuniquen en un bus de datos en red de uno o dos cables de hasta 1 Mbps. 
El bus CAN es uno de los cinco protocolos utilizados en el estándar de diagnóstico del vehículo OBD-II.

Funcionamiento

El bus CAN utiliza dos cables dedicados para la comunicación. Los cables se llaman CAN alto y CAN bajo. El controlador CAN está conectado a todos los componentes de la red a través de estos dos cables. Cada nodo de red tiene un identificador único. Todas las ECU en el bus están efectivamente en paralelo y es por eso que todos los nodos ven todos los datos, todo el tiempo. Un nodo solo responde cuando detecta su propio identificador. Los nodos individuales se pueden eliminar de la red sin afectar a los otros nodos. 

 Cuando el bus CAN está en modo inactivo, ambas líneas transportan 2.5V. Cuando se transmiten bits de datos, la línea alta CAN pasa a 3.75V y la baja CAN baja a 1.25V, generando un diferencial de 2.5V entre las líneas: cada una de las líneas CAN está referenciada a la otra, no a la tierra del vehículo . Dado que la comunicación se basa en un diferencial de voltaje entre las dos líneas de bus, el bus CAN NO es sensible a picos inductivos, campos eléctricos u otros ruidos. Esto hace que el bus CAN sea una opción confiable para comunicaciones en red en equipos móviles.

La alimentación CAN se puede suministrar a través del bus CAN. O una fuente de alimentación para los módulos de bus CAN se puede organizar por separado. El cableado de la fuente de alimentación puede estar totalmente separado de las líneas del bus CAN, lo que da como resultado que se utilicen dos cables de 2 hilos para la red, o puede integrarse en el mismo cable que las líneas del bus CAN, lo que da como resultado un solo cable de 4 hilos. 

La naturaleza de las comunicaciones del bus CAN permite que todos los módulos transmitan y reciban datos en el bus. Cualquier módulo puede transmitir datos, que recibe el resto de los módulos. Es muy importante que el ancho de banda del bus CAN se asigne primero a los sistemas más críticos para la seguridad. Los nodos generalmente se asignan a uno de varios niveles de prioridad. Por ejemplo, los controles del motor, los frenos y las bolsas de aire son muy importantes desde el punto de vista de la seguridad, y los comandos para activar estos sistemas tienen la máxima prioridad. Esto significa que se actuarán antes que los menos críticos. Los dispositivos de audio y navegación suelen ser de prioridad media, y la activación de la iluminación puede ser la prioridad más baja. Un proceso conocido como arbitraje decide la prioridad de cualquier mensaje. 

La mayoría de las redes CAN de vehículos motorizados funcionan a una velocidad de bus de 250 kB / so 500 kB / s. Los últimos vehículos utilizan hasta 3 redes CAN separadas, generalmente de diferentes velocidades conectadas entre sí por puertas de enlace. Los datos en una de las tres redes están disponibles para las otras dos redes. Las funciones de gestión del motor generalmente se encuentran en un bus de alta velocidad a 500 kB / sy los sistemas de chasis funcionan en un bus CAN más lento de 250 kB / s. Otras funciones, como luces, satnav y espejos, se encuentran en un bus LIN (red de interconexión local) de baja velocidad y un solo cable.

Posibles problemas para fallas en la red CAN BUS :

• Los niveles de voltaje pico a pico no son correctos. 
• La señal no está presente en ambos cables CAN.

El estándar ISO 11898 enumera varios modos de falla del cable del bus CAN:

1. CAN_H interrumpido
2. CAN_L interrumpido
3. CAN_H en cortocircuito al voltaje de la batería
4. CAN_L en cortocircuito a tierra
5. CAN_H en cortocircuito a tierra
6. CAN_L en cortocircuito al voltaje de la batería
7. CAN_L en corto a cable CAN_H
8. CAN_H y CAN_L interrumpidos en la misma ubicación
9. Pérdida de conexión a la red de terminación.