Multiplexagem e a Rede CAN2

O conceito de Rede CAN aplicado ao automóvel, possibilita a interconexão dos diversos computadores (unidades de comando) presentes no veículo de forma simples e eficiente. Assim, o conjunto de Controladores associado à Rede CAN, forma um sistema Multiplexado de comunicação. Para entender o conceito de Multiplexação ou Multiplexagem, é apresentado o diagrama em bloco do Astra G '99, o qual será comparado com aquele correspondente ao Palio Fire (sistema Ve.N.I.C.E).
No exemplo do Astra somente foram incluídos módulos de eletrônica embarcada, equivalentes àqueles presentes no Palio. Na realidade, um Astra completo pode comportar um número maior de controladores.
Nos diagramas estão representadas somente, as interconexões entre os diversos módulos. Neles não foram consideradas as conexões dos módulos com os sensores e atuadores correspondentes.

• Comparativo
Analisando os diagramas apresentados a seguir, surgem algumas conclusões:

- Reparar que no Astra existe um fio para cada sinal compartilhado por outro(s) módulo(s).
- No caso do Palio, os módulos estão interligados por um simples par trançado de fios, e as informações (sinais) compartilhadas circulam todas elas, pelo mesmo par de fios.
É esse par de fios que constituem a rede CAN, também denominada de CANBus. Assim por exemplo, a informação de velocidade do veículo, gerada no módulo ABS, é disponibilizada por essa unidade de comando, na rede CAN, através do Módulo NBC (body computer). O mesmo acontece com a informação de temperatura do motor, a qual é disponibilizada pela unidade da injeção. Tais informações podem ser utilizadas por outros módulos. Por exemplo, a unidade da injeção ou a do painel de instrumentos, retiram da rede a informação de velocidade do veículo. A informação de temperatura do motor é utilizada pela unidade do painel (NQS).
Já no caso do Astra, analisando o diagrama pode verificar-se que existe um fio para o sinal de velocidade, um outro para a temperatura do motor, e assim por diante.
- No conector de diagnóstico do Astra, estão presentes as linhas de comunicação serial, necessárias à comunicação com o equipamento de teste (scanner).
- No conector de diagnóstico do Palio, também, aparecem as linhas de comunicação serial, correspondentes aos módulos do Motor, ABS, Air Bag e Fiat Code, assim como os fios do CANBus.

Resumindo, nos sistemas Multiplex ou multiplexados, um mesmo canal de comunicação, no caso, a rede CAN, serve para transportar a informação dos diversos módulos que compõem o sistema. Obviamente que tais trocas de informações não podem ocorrer ao mesmo tempo; devem acontecer de forma seqüencial no tempo (multiplexada): ou seja, quando uma unidade transmite, as outras entram na fase de recepção.
Deve haver por tanto, uma série de regras que organizem de forma não destrutiva, essa troca de informações. O conjunto de regras a serem seguidas pelos diversos módulos conectados à rede, constituem o denominado Protocolo CAN.
A seguir, alguns exemplos de informações que trafegam pelo CANbus do sistema Ve.N.I.C.E:

. tempratura do motor
. temperatura do ar exterior
. velocidade do veículo
. rotação do motor
. pressão do óleo
. nível do combustível no reservatório

Existem outros exemplos de redes Multiplex aplicadas ao veículo:
- Rede Class 2: aplicadas em veículos da GM desde início dos anos '90
- Rede Van: aplicada em veículos PSA (Peugeot/Citroen)
- Rede CCD: aplicada em veículos Chrysler





O sistema multiplexado que equipa os veículos Citoën C5 se compõe de 4 redes. Uma rede CAN de alta velocidade e 3 redes VAN de baixa velocidade. Observar que o número de computadores interconectados é superior ao do Astra do exemplo anterior; no entanto, o número de fios de interconexão diminui substancialmente.



Informações trocadas pelos Módulos ligados à Rede CAN

NQS – Painel de Instrumentos

Entradas
- Rotação do motor
- Nível de combustível
- Consumo
- Temperatura do motor
- Hodômetro
- Sinal de ativação dos leds de avaria
- Sinal de intensidade de iluminação do painel (sem reostato)

Saídas
- Mensagens de funcionamento da rede
- Mensagem de estado de funcionamento do painel

NCM – Controle do Motor

Entradas
- Habilitação para partida (rolling code)
- Velocidade do veículo
- Estado de funcionamento dos outros módulos kligados à rede CAN
- Sinal de freio acionado (somente sistema Bosch)


Saídas
- Rotação do motor
- Temperatura do motor
- Pressão do óleo
- Solicitação da habilitação de partida
- Mensagem de falha no sistema

NBC – Computador de Carroçaria ("Body Computer")

Entradas
- Solicitação de habilitação de partida
- Temperatura do motor

Saídas
- Sinal de habilitação de partida
- Nível de combustível
- Sinal de ativação das luzes do painel
- Velocidade do veículo

• Diagnóstico em Sistemas não Multiplexados
O Astra '99 é um exemplo típico. Analisando o diagrama funcional vemos que existe, no conector de diagnóstico, um terminal para cada unidade de comando cujo diagnóstico pode ser realizado através de scanner. É através destes terminais que se processa a comunicação, utilizando um protocolo não multiplexado , denominado de Protocolo ISO. O único requisito requerido do scanner é estabelecer a comunicação com a unidade desejada, através do terminal correspondente.

• Diagnóstico em Sistemas Multiplexados
Neste caso os fabricantes de veículos têm aplicado diversas soluções para disponibilizar a informação de diagnóstico no conector:

1) As unidades de comando dos diversos subsistemas eletrônicos estão interligadas por uma rede interna, através da qual trocam as informações necessárias ao seu funcionamento.
Para diagnóstico, existe um conversor de protocolo entre a rede interna e o conector de diagnóstico, o qual converte a informação de diagnóstico para protocolo ISO. Assim, não há possibilidade de se ter acesso à rede, através do scanner.
Em alguns casos, a rede está presente no conector de diagnóstico, mas somente para equipamentos de verificação utilizados na linha de produção.
Como exemplo deste tipo de solução podemos citar: Mercedes, BMW até 2000; caminhões Mercedes; em todos estes casos, a rede interna é CAN.

2) A rede interna multiplexada é utilizada também para o diagnóstico via scanner. Ou seja, o equipamento de teste se comunica com as unidades de comando através da rede interna e utilizando o protocolo da mesma.
Exemplos: veículos das linhas GM USA; Ford USA

3) Algumas das unidades eletrônicas utilizam a rede interna para a troca de informações. Para os fins de diagnóstico, algumas unidades disponibilizam um terminal no conector de diagnóstico para comunicação com o scanner utilizando um protocolo ISO.. A rede interna também está presente no conector e é através dos terminais correspondentes que pode ser realizado o diagnóstico em outra unidade do sistema. Os requisitos básicos para a realização de testes neste caso, são:

- Para aquelas unidades que possuem um terminal específico no conector de diagnóstico, o equipamento de teste deverá comunicar-se através dele, utilizando o protocolo ISO.
- Para aquelas unidades que não possuem uma linha específica de diagnóstico, a comunicação deve realizar-se através dos terminais da rede interna, presentes no conector de diagnóstico e utilizando o protocolo da rede interna.

O sistema Ve.N.I.C.E, utilizado nos Fiat Fire, é um exemplo para este tipo de configuração. Analisando o diagrama funcional surge que:

- As unidades de controle do motor NCM, do ABS, do Air-Bag e do Fiat Code (imobilizador), disponibilizam um terminal específico para diagnóstico, no próprio conector. Para essas unidades, a comunicação é através de protocolo ISO. Não é necessário por tanto, que o equipamento de teste trate o protocolo interno (CAN). As informações de diagnóstico correspondentes às unidades apontadas acima, não trafegam pela rede CAN.

Obs.: A programação das chaves é feita através da rede CAN. O fabricante não informa se também é possível realizar esta operação via linha de diagnóstico "K".

- O computador da carroçaria ( NBC/"body computer") e o painel de instrumentos (NQS) são diagnosticados através da rede multiplexada CAN (CANbus). Por tanto, somente nestes casos o equipamento de teste deverá ter a capacidade de acessar a rede CAN.