Unidade 2 PARTE 5

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COMPUTAÇÃO INDUSTRIAL II 
Unidade 2: Redes Industriais 
Parte 5 
CAN 
• Controller Area Network 
 
• Desenvolvida pela Bosch, para aplicações em tempo real; 
 
• Aplicada principalmente na indústria automotiva; 
 
• Padronizada desde 1994: 
 
– ISO11898 – Camada de ligação de dados; e 
– ISO11519-2 – Propagação de sinais e também a comunicação de dados série a 
baixa velocidade; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAN 
• Sistema flexível com um máximo de 110 unidades num projeto com 
distâncias máximas compreendidas entre 500m e 1Km; 
 
• Para barramentos de 500m atinge até 100kbps e para distâncias de 
50m chega a 1Mbit/s; 
 
• Confiabilidade da transmissão de dados: permite definir a 
prioridade de mensagens; 
 
• Na detecção e sinalização de erros: retransmite automaticamente 
as mensagens corrompidas; Em casos de colisão, utiliza o “bitwise 
arbitration” e o “NON-Destructive Collision Resolution”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAN 
• A comunicação dos dispositivos com o barramento é realizada em 
modo Multicast; 
 
• Os outros dispositivos que estão à escuta, ao receberem a 
mensagem, verificam se devem processá-la ou não através de um 
teste de aceitabilidade; 
 
• O identificador também define a prioridade da mensagem. Quanto 
menor for o seu valor numérico, maior será a sua prioridade; 
 
• O padrão ISO 11898 assegura que os chips de interface consigam 
comunicar-se com um único fio em casos do segundo estar 
danificado, curto-circuitado à fonte de alimentação ou à terra. 
 
 
 
 
 
 
 
CAN 
• Propriedades: 
 
– Comunicação a dois fios; 
– Priorização das mensagens; 
– Flexibilidade de configuração; 
– Recepção do multicast com sincronização de tempo; 
– Consistência larga dos dados do sistema; 
– Multimestre, produtor-consumidor; 
– Detecção e sinalização de erro; 
– Retransmissão automática de mensagens corrompidas assim que o 
barramento estiver ativo novamente; 
– Distinção entre erros provisórios e falhas permanentes dos nós. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAN: Tipos 
• 11 bits  2048 identificadores 
 
• 29 bits  537 milhões de identificadores 
 
 
 
 
 
 
CAN: Controladores 
 
CAN: Funcionalidades 
• Proteção contra curto-circuito; 
 
• Proteção contra descargas eletrostáticas; 
 
• Alta impedância de entrada; 
 
• Modos de baixa corrente e sleep; 
 
• Proteção térmica; 
 
• Plug and play. 
CAN: Lógica de Barramento 
• O meio de transmissão diferencial, no qual é avaliada a diferença de 
tensão entre dois fios, a saber CANH e CANL; 
• O bit recessivo = valor lógico alto (1); 
• O bit dominante = valor lógico baixo (0); 
• Quando não está transmitindo nenhuma informação, a rede recebe 
um fluxo constante de bits recessivos; 
• A cada tempo de transmissão de um bit, a interface de nível físico 
se encarrega de gerar um bit: 
– dominante ao receber um nível lógico baixo; ou 
– de não fazer nada ao receber um nível lógico alto; 
CAN: Lógica de Barramento 
CAN: Detecção de Erro 
• Mecanismos a nível de mensagem: 
 
– 1 - Cyclic Redundancy Checks (CRC): com 15 bits efetivos e 1 como 
delimitador; 
 
– 2 - Frame Checks – Faz a verificação do quadro, identificando bits recessivos 
onde só pode haver bits dominantes, como SOF, EOF e os delimitadores CRC e 
ACK; 
 
– 3 - Acknowledgement Error Checks Possui um bit de confirmação e um 
delimitador; 
CAN: Detecção de Erro 
• Mecanismos a nível de bit: 
 
– 4 - Bit Monitoring – Verifica a consistência dos bits, onde a interface avalia se 
o bit transmitido é igual ao bit lido após a escrita, caso contrário gera um 
frame de erro. 
 
– 5 - Bit Stuffing - Determina que após 5 bits consecutivos de mesmo valor, o 6º 
é o complemento dos anteriores. 
CAN: Mensagens 
• Informações na rede são enviadas em um formato fixo de 
diferentes tamanhos, porém limitados. 
 
• Quando a rede está livre, qualquer unidade conectada pode 
começar a transmitir. 
 
• O Identificador define uma prioridade durante o acesso ao 
barramento. 
 
• Medidas de detecção de erro são implementadas em cada nó; 
 
• O protocolo CAN suporta dois tipos de estrutura de mensagens, 
sendo a única diferença entre eles o tamanho do identificador. 
 
 
 
 
 
 
CAN: Mensagens CAN 2.0A 
• SOF (Start of Frame): indica início da mensagem – um único bit dominante; 
• Identificador da mensagem: Quanto maior a prioridade, menor seu valor; 
• RTR (Remote Transmission Request): Identifica se é mensagem de dados ou 
estrutura de dados; 
• IDE (Identifier Extension): Distinção entre formato base e estendido 
• r0: os 2 primeiros estão reservados; 
• DLC: os 4 últimos indicam o número de bytes no “Data Field”; 
• Data Field: Com 8 bytes, o bit mais significativo o primeiro a ser transmitido; 
• CRC: Com 15 bits + um bit recessivo delimitador; 
• ACK (Acknowledge): reconhecimento do receptor 
• EOF (End of Frame): Fim da mensagem 
• IFS (Interframe Space): Número mínimo de bits entre mensagens consecutivas 
 
 
 
CAN: Mensagens CAN 2.0B 
• O extended CAN, surgiu para compatibilização com outros 
protocolos de comunicação série utilizados em aplicações 
automatizadas nos EUA; 
• Modificações na trama do standard CAN: 
– Bit SRR (Substitute Remote Request): Substitui o RTR para decidir a prioridade 
entre trama standard e extended com o mesmo identificador base. A trama 
standard terá prioridade. 
– Bit IDE: Distingue entre formatos, sendo dominante para standard CAN e 
recessivo para extended CAN; 
– R1: Bit reservado adicional. 
– Passa-se de apenas um campo identificador para 2 campos identificadores. O 
ID de 11 bits e o extended ID de 18 bits; 
 
 
CAN: Fabricantes 
 
CAN: Camada Física 
• Cada nó CAN deve ser composto de: 
– Controlador CAN; 
– Microcontrolador; 
– Transceiver CAN; 
• Terminador de rede: 120 Ω 
CAN: Derivações 
• CANOpen 
• DeviceNET 
• J1939 (trens, caminhões, ônibus e etc) 
• FMS (sistema de gerenciamento de frota) 
• MilCAN (veículos militares) 
• NMEA 2000 (veículos marítimos e navegação) 
• ISO 11992 series (truck/trailer conecções) 
• ISO 11783 series (máquinas agríclolas e florestais) 
CAN: DeviceNet 
• DeviceNet utiliza o padrão CAN na camada de link de dados; 
 
• Utiliza somente o tipo de frame de dados do protocolo CAN; 
 
• Aplicado em suma maioria na automação industrial; 
 
• Implementa em 1994 pela Allen Bradley.