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Es­tru­tu­ra da Re­de CAN Au­to­mo­ti­va

Entendendo o problema

I­ma­gi­ne a se­guin­te si­tu­a­ção: ins­ta­lar um rá­dio e uma câ­me­ra de ré em um ve­í­cu­lo. Fa­zen­do is­so no mo­do con­ven­ci­o­nal, pa­ra ins­ta­lar o rá­dio, te­mos que alo­já-lo no pa­i­nel do ve­í­cu­lo, fa­zer com que a a­li­men­ta­ção se­ja for­ne­ci­da so­men­te se a i­gni­ção for li­ga­da, es­ten­der os fios para os alto-fa­lan­tes e co­lo­car uma an­te­na (1). Si­mi­lar­men­te, para ins­ta­lar a câ­me­ra de ré te­mos que es­co­lher um local a­pro­pri­a­do na parte tra­sei­ra do ve­í­cu­lo para a­lo­já-la, pas­sar a fi­a­ção de a­li­men­ta­ção por al­gum ponto de for­ne­ci­men­to de e­ner­gia, in­ter­rom­per o sinal atra­vés do in­ter­ru­ptor da luz de ré da caixa de marchas e passar a fiação do sinal de vídeo de forma que chegue até o painel do ve­í­cu­lo, onde será a­co­pla­do à uma tela (2).

Para ob­ter­mos os sinais pro­ve­ni­en­tes da chave de ig­ni­ção e do in­ter­rup­tor da luz de ré da trans­mis­são, temos que fazer com que esses cabos pas­sem por esses cir­cui­tos es­pe­cí­fi­cos, com­par­ti­lhan­do o sinal do cha­ve­a­men­to. Além disso, todo o ca­be­a­men­to ne­ces­sá­rio à trans­mis­são do som, sinal de an­te­na e vídeo são dis­tin­tos, sendo es­ten­di­dos ao longo do chassi do ve­í­cu­lo con­for­me a ne­ces­si­da­de. Se mais tarde de­ci­dir­mos ins­ta­lar mais uma câ­me­ra, por exem­plo, todo o tra­ba­lho de ca­be­a­men­to e cha­ve­a­men­to terá que ser re­pe­ti­do.

CAN co­mo so­lu­ção pa­ra o pro­ble­ma

A e­xe­cu­ção do mesmo ser­vi­ço em­pre­gan­do um sis­te­ma de in­for­ma­ções com­par­ti­lha­da, evita que te­nha­mos que re­cor­rer ao cha­ve­a­men­to re­pe­ti­ti­vo à ca­da no­vo dis­po­si­ti­vo ins­ta­la­do. Em con­se­quên­cia, te­re­mos e­co­no­mi­a de ca­be­a­men­to pelo pro­vi­si­o­na­men­to de co­ne­xões a­tra­vés do chi­co­te prin­ci­pal ou a­tra­vés de chi­co­tes es­pe­ci­ais for­ne­ci­dos junto com o mó­du­lo do sub­sis­te­ma (3), no nosso e­xem­plo, in­for­ma­ções e en­tre­te­ni­men­to, como mos­tra­do na fi­gu­ra 2.

Mó­du­los de Con­tro­le ou ECUS

Mó­du­los ou ECU’s, do in­glês Elec­tronic Con­trol Unit, são pe­que­nos com­pu­ta­do­res es­pe­ci­a­li­za­dos no ge­ren­ci­a­men­to de seu sub­sis­te­ma. Esses com­po­nen­tes pro­ces­sam in­for­ma­ções dis­po­ní­veis, co­man­dan­do seus a­tu­a­do­res que irão se a­de­quar à cada si­tu­a­ção (4).

Para tornar a so­lu­ção i­de­a­li­za­da a­tra­vés da CAN pos­sí­vel, todos os sub­sis­te­mas em um ve­í­cu­lo, ou ao menos os sub­sis­te­mas prin­ci­pais, ne­ces­si­tam estar pre­pa­ra­dos para o­pe­rar via in­for­ma­ção dis­tri­bu­í­da. Sig­ni­fi­ca que seus mó­du­los de con­tro­le de­vem não apenas cum­prir as funções bá­si­cas como ler, in­ter­pre­tar e a­jus­tar seu sub­sis­te­ma, como também com­par­ti­lhar in­for­ma­ções a­tra­vés da rede (5).

To­man­do a trans­mis­são au­to­ma­ti­za­da (6) como e­xem­plo, a TECU (Trans­mission Elec­tronic Control Unit) recebe em in­ter­va­los de tempo bas­tan­te curtos, in­for­ma­ções da rede a res­pei­to da ro­ta­ção do motor, seu torque e po­si­ção do a­ce­le­ra­dor, en­quan­to sen­so­res in­ter­nos per­mi­tem cal­cu­lar qual mar­cha está en­ga­ta­da. Como res­pos­ta a esse com­jun­to de in­for­ma­ções, a­ci­o­na seus a­tu­a­do­res para, por e­xem­plo, abrir a em­bre­a­gem, so­li­ci­tar a a­ce­le­ra­ção do mo­tor para sin­cro­ni­zar as en­gre­na­gens, en­ga­tar uma mar­cha mais re­du­zi­da e a­co­plar a em­bre­a­gem no­va­men­te.

Du­ran­te es­se pro­ce­di­men­to, cada etapa do pro­ces­so será ve­ri­fi­ca­da dando ou não pros­se­gui­men­to ao mesmo. As in­for­ma­ções ge­ra­das pela TECU são trans­mi­ti­das à rede para serem u­ti­li­za­das por outras ECU’s em tempo real.

Compartilhamento de sinais

Em uma rede CAN todos os mó­du­los podem trans­mi­tir, pro­ces­sar e enviar dados, não existe um com­pu­ta­dor central res­pon­sá­vel pelo ge­ren­ci­a­men­to da rede, todos os mó­du­los pos­suem a mesma pri­o­ri­da­de e a im­por­tân­cia da men­sa­gem trans­mi­ti­da por qual­quer mó­du­lo é de­fi­ni­da em fun­ção de seu con­te­ú­do. Isso per­mi­te a im­ple­men­ta­ção da rede na for­ma de bar­ra­men­to.

Po­de­mos con­cei­tuar bar­ra­men­to a partir de uma ins­ta­la­ção e­lé­tri­ca de onde saem várias lâm­pa­das em pa­ra­le­lo:

A grosso modo, e­le­tri­ca­men­te falando, cada uma das lâm­pa­das re­pre­sen­ta a li­ga­ção de um mó­du­lo na rede CAN, a di­fe­ren­ça fun­da­men­tal é que, en­quan­to as lâm­pa­das re­ce­bem cor­ren­te al­ter­na­da com fre­quên­cia cons­tan­te, na CAN a cor­ren­te é con­tí­nua, com baixa vol­ta­gem, o­be­de­cen­do a fre­quên­cias que variam em função da in­for­ma­ção trans­mi­ti­da. A ten­são de a­li­men­ta­ção é dis­tri­bu­ida pelo chi­co­te prin­ci­pal, po­rém por ou­tros dois cabos.

Com­po­nen­tes

Uma ECU de­ve es­tar sub­di­vi­di­da em três blo­cos prin­ci­pa­is:

• Con­tro­le do Sub-sis­tema;
• Con­tro­le da CAN;
• Trans­cei­ver.

O Trans­ceiver é a ponte entre o ca­be­a­men­to da rede e o mó­du­lo, lendo os dados cir­cu­lan­tes, pas­san­do-os ao con­tro­le da CAN. Como todo mó­du­lo co­nec­ta­do à rede re­ce­be todas as men­sa­gens cir­cu­lan­tes, o Con­tro­le da CAN ve­ri­fi­ca se a men­sa­gem é ou não re­le­van­te à sua função. Se for, irá pro­ces­sá-la pas­san­do-a para o Con­tro­le do Sub­sis­tema, e se não for irá ig­no­rá-la. No ca­mi­nho in­ver­so, as in­for­ma­ções do sub­sis­te­ma são lidas pelo Con­tro­le da CAN e dis­po­ni­bi­li­za­das na rede a­tra­vés do Trans­ceiver.

As in­for­ma­ções são pro­ces­sa­das pelas ECU’s em for­ma­to bi­ná­rio e dis­po­ni­bi­li­za­das a­tra­vés do Con­tro­le da CAN para o Trans­ceiver. Este con­ver­te os dados bi­ná­rios em cor­ren­te e­lé­tri­ca para pas­sá-los a­tra­vés do ca­be­a­men­to da rede. No sen­ti­do in­ver­so, o Trans­ceiver re­ce­be os sinais e­lé­tri­cos e os con­ver­te em có­di­go bi­ná­rio para en­viá-los ao Con­tro­le da CAN.

A in­ten­si­da­de dos sinais e­lé­tri­cos pre­sen­tes na trans­mis­são de dados pode sofrer al­te­ra­ções em fun­ção de ru­í­dos ge­ra­dos pelo ca­be­a­men­to da rede. Um dos fa­to­res que in­flu­en­ci­am a qua­li­da­de da trans­mis­são é a pre­sen­ça de ru­í­dos ge­ra­dos pela vol­ta­gem e cor­ren­te no ca­be­a­men­to que, por ser curto, não con­se­gue dis­si­par to­tal­men­te o sinal que, ao a­tin­gir os ex­tre­mos do ca­be­a­men­to a­ca­ba re­tor­nan­do, ca­u­san­do pro­ble­mas na trans­mis­são. Teo­ri­ca­men­te, se o cabo fosse in­fi­ni­to não ha­ve­ria re­tor­no, deste modo são cal­cu­la­dos re­sis­to­res e­qui­va­len­tes que con­se­guem dis­si­par toda a di­fe­ren­ça de po­ten­cial. Esses re­sis­to­res, nor­mal­men­te de 120 ohms, são ins­ta­la­dos nas ex­ter­mi­da­des da rede, nos chi­co­tes dos mó­du­los prin­ci­pais, e­li­mi­nan­do esse pro­ble­ma.

Le­gis­la­ção

A partir de 1991 (5) nos Es­ta­dos U­ni­dos, co­me­ça­ram a surgir leis que o­bri­gam às mon­ta­do­ras, for­ne­ce­rem um meio de ve­ri­fi­ca­ção do status do ve­í­cu­lo quanto à emis­são de po­lu­en­tes, dis­po­ni­bi­li­zan­do al­gu­ma forma para a­co­pla­men­to de um dis­po­si­ti­vo ex­ter­no, como um com­pu­ta­dor, para ve­ri­fi­car o es­ta­do de cada um dos sen­so­res re­la­ti­vos a e­mis­sões. Em 1996 o co­nec­tor OBDII foi pa­dro­ni­za­do tendo sua pre­sen­ça o­bri­ga­tó­ria desde então. No Brasil essa o­bri­ga­to­ri­e­da­de o­cor­reu em 2010. Esse co­nec­tor deve também per­mi­tir o a­ces­so à le­i­tu­ra dos dados das ECU’s re­la­ti­vos ao seu fun­ci­o­na­men­to, tor­nan­do a ma­nu­ten­ção do sis­te­ma sim­pli­fi­ca­da e deve ficar no in­te­ri­or da ca­bi­ne, em um raio de 0,61 cm a par­tir do cen­tro do vo­lan­te, pa­ra ser al­can­ça­do com fa­ci­li­da­de.

Referências

• (1) Ins­ta­la­ção de Som Au­to­mo­tivo MUL­TI­LA­SER - SOM AU­TO­MO­TI­VO – Es­que­ma de Li­ga­ção
• (2) Ins­ta­la­ção de Câ­me­ra de ré MUL­TI­LA­SER – INS­TA­LA­ÇÃO DE C­ME­RA DE RÉ
• (3) BOSCH CAN Spe­ci­fi­ca­tion Ver­sion 2 1-In­tro­duc­tion Part A – page 4
• (4) Wikipedia Elec­tro­nic con­trol unit
• (5) SAE J1979 - APR2002 Re­vi­sed by the SAE Ve­hi­cle Elec­tri­cal and Elec­tro­nics Diag­nostic Sys­tem Stan­dar­ds Commit­tee and… April 2002”.
• (6) Trans­mis­sões Au­to­ma­ti­za­das Six­sig­ma­tas – Trans­mis­sões Au­to­ma­ti­za­das
• (7) Self-Study 238 and 269 ssp238 Data Ex­chan­ge on CAN bus I
  ssp269 Da­ta Trans­fer on CAN bus II

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