CAN bus Tutorial

Perché esiste il CAN bus ?

Per risolvere un problema tecnico ed economico dovuto ai cavi. Inizialmente il sistema elettrico ed elettronico in un veicolo era composto solo da due principali centraline, quella motore ed il body computer per la gestione elettrica dell’abitacolo. Si cablavano direttamente le centraline elettroniche con i relativi sensori ed attuatori, come si farebbe con un sistema isolato. Man mano che aumentano le funzionalità in un veicolo, aumentano le centraline, sensori ed attuatori, e di conseguenza aumentano i cavi. Ad un certo punto la quantità di cavi inizia a creare problemi di vario tipo, i costi lievitano, il montaggio diventa più difficoltoso, in caso di guasti bisognava smontare e controllare molti cavi. Serviva un sistema i grado di sfruttare meglio i cavi, di usali come autostrade di dati, permettendo a diverse centraline di usare una buona parte degli stessi cavi. E così è nato il CAN, per permettere di aumentare le funzionalità in modo sostenibile.

Quali sono le caratteristiche principali del bus can ?

E’ un sistema relativamente semplice, costa poco, è robusto ma allo stesso tempo flessibile. La grande popolarità di questa tecnologia ha permesso una concorrenza adeguata e questo ha permesso un abbassamento dei costi di tutti i dispositivi e materiali correlati. Il cavo è rappresentato da due fili intrecciati, ogni centralina dispone di un trasmettitore e ricevitore in grado di codificare e decodificare le informazioni sul CAN bus. Alcune versioni di CAN bus continuano a funzionare anche se uno dei due cavi viene spezzato o cortocircuitato. E’ possibile agganciare e sganciare le centraline dalla rete senza stravolgere la rete stessa. Ogni centralina decide se un messaggio che circola è utile per se stesso o meno. Anche fare manutenzione è diventato più semplice, insomma, il CAN bus è un sistema robusto, efficiente e flessibile.

Perché il bus CAN è così robusto?

Si tratta di una trasmissione efficiente, solo lo stretto necessario viene trasmesso. Il Can bus è in grado di filtrare disturbi elettrici e le interferenze elettromagnetiche. Il frame CAN è strutturato in modo da avere una targa di riconoscimento del messaggio, diversi bit di controllo, il carico pagante vero e proprio, ed una checksum robusta. La rete CAN può essere impostata per funzionare ad una velocità relativamente alta, oppure per funzionare ad una velocità molto più bassa, ma in grado di essere Fault Tolerant, anche se un filo si spezza, si continua a comunicare solo con l’altro filo.

In che modo la tecnologia CAN gestisce gli errori e la priorità dei messaggi ?

Riesce anche a gestire gli errori su rete facendo comunicare le centraline tra di loro anche per i messaggi di errore. E’ in grado di gestire la priorità. I messaggi più importanti passano prima. La priorità viene decisa durante l’arbitraggio, in cui i messaggi che iniziano a circolare contemporaneamente su rete si confrontano tra di loro fino a quando uno la spunta. Chi ha la targa, o meglio l’identificatico del messaggio con valore numerico più basso, vince l’arbitraggio. Precisione assoluta anche all’interno di un singolo bit. Il segnale viene campionato in un momento preciso per diminuire la probabilità di leggere un valore sbagliato.

Solo CAN? LIN, Flexray, MOST ed Ethernet

Si sceglie in base alle necessità, con un occhio ai costi. Esiste la rete LIN, meno costosa e meno performante, usata spesso come sottorete di un sistema. Flexray e MOST sono più costose, ma permettono una velocità e qualità di trasmissione più elevata. MOST in particolare viene usata in ambito infotainment, per una qualità audio video insuperabile. Ethernet viene utilizzata nei veicoli per applicazioni ad alta larghezza di banda, come i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), per gestire grandi quantità di dati provenienti da sensori, telecamere e altre centraline elettroniche.

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