Funcionamiento de la Transmisión en Redes Multiplexadas

En los sistemas de comunicación multiplexados, las Unidades de Control Electrónico (UCE) se interconectan y comunican a través de un bus de datos. A continuación, se describe el proceso general de transmisión:

Ciclo de Transmisión

• Suministro de datos: El microprocesador de la UCE proporciona los datos al controlador, este los prepara y los pasa al transmisor-receptor (Tx-Rx).
• Transmisión del mensaje: El Tx-Rx amplifica los datos y los envía a la línea de bus.
• Recepción del mensaje: Los Tx-Rx del resto de UCE conectadas reciben el mensaje, adaptan la tensión y lo pasan a su controlador.
• Análisis del mensaje: Las UCE analizan los datos y determinan si son necesarios para sus funciones.
• Aceptación/Rechazo del mensaje: Las UCE que necesitan los datos los aceptan y procesan. El resto de UCE los descartan.

Estructura del Mensaje

Los mensajes consisten en una serie de impulsos eléctricos agrupados en campos que circulan por el bus y contienen la información que se transmiten las UCE conectadas al sistema. Estos mensajes cumplen con las reglas del protocolo específico utilizado.

En el protocolo se definen los campos que componen cada mensaje. Por ejemplo, en el protocolo CAN 2.0, cada mensaje consta de 8 campos, cada uno con un número determinado de bits y una función concreta.

El mensaje contiene dos tipos de información:

• Los datos a transmitir (campo de datos, 0-8 bytes, 0-64 bits).
• Información para el correcto intercambio de información entre UCE (resto de campos).

En el protocolo CAN, los mensajes pueden presentar dos tipos de formato, cuya diferencia radica en la longitud del identificador del campo de arbitraje: estándar (11 bits) o extendido (29 bits).

El volcado de los mensajes al bus se realiza cada 20 ms por parte de las UCE del sistema de confort y entre 7-20 ms por las del área de motopropulsión.

La prioridad en el volcado de datos a la línea está especificada en el identificador (campo de arbitraje, nombre de la UCE).

Los mensajes son bidireccionales.

CAN BUS en el Seat Toledo (1999)

En el Seat Toledo de 1999, las UCE se interconectan mediante dos redes CAN BUS independientes entre sí y con características específicas cada una:

CAN BUS de Confort

Unidades abonadas: UCE de control central, UCE de puerta, UCE de asiento eléctrico del conductor.

• Velocidad de transmisión de datos: 62.5 Kbaudios.
• Periodicidad de volcado de mensajes: 20 ms.
• Duración de la transmisión de un mensaje: 1 ms.
• Valores de tensión en el Bus:
  • Cable High: 0.00 – 2.25 V.
  • Cable Low: 2.75 – 5.00 V.

CAN BUS de Motopropulsión

Unidades abonadas: UCE de control del motor, UCE del ABS, UCE del cambio automático.

• Velocidad de transmisión de datos: 500 Kbaudios.
• Periodicidad de volcado de mensajes:
  • UCE del ABS: 7 ms.
  • UCE Motronic: 10 ms.
  • UCE TDI: 20 ms.
  • UCE del cambio automático: 20 ms.
• Duración de la transmisión de un mensaje: 0.25 ms.
• Valores de tensión en el Bus:
  • Cable Low: 0.00 – 1.25 V.
  • Cable High: 1.25 – 2.50 V.

Red Multiplexada en el Seat Ibiza (2002)

Estructura del Sistema de Comunicaciones

El Seat Ibiza de 2002 presenta una estructura de sistema de comunicaciones entre UCE más compleja.

Gateway

El Gateway es un circuito integrado con software específico que actúa como puente entre diferentes redes. Se puede encontrar integrado en la UCE de la red de a bordo o como un módulo independiente.

Red de a Bordo

La red de a bordo es el sistema que controla una serie de funciones auxiliares del vehículo. Está conectada con el CAN BUS de confort y el CAN BUS de motopropulsión. En su carcasa se encuentra el Gateway.

Recibe información de sensores específicos y de otros sensores a través del CAN BUS de confort y del CAN BUS de motopropulsión. La UCE de la red de a bordo se sitúa en una posición central dentro de la red.

Funciones de la Red de a Bordo

Intermitentes

• Controla el funcionamiento de los intermitentes en casos de cambio de dirección, emergencia, colisión, alarma antirrobo y bloqueo/desbloqueo del cierre centralizado.
• Activa los testigos en el cuadro de instrumentos a través de la línea CAN BUS.
• Controla el estado de las lámparas (excepto las laterales). En caso de menor consumo, incrementa la frecuencia de los avisadores acústicos.

Limpiaparabrisas

• Controla el funcionamiento del limpiaparabrisas en los siguientes casos:
  • Activación: lento, rápido, intervalos (posición del potenciómetro de la palanca, velocidad del vehículo).
  • Bloqueo por capó abierto.
• Controla el funcionamiento del lavafaros.

Iluminación Interior

La UCE de la red de a bordo controla:

• Totalmente el plafón central.
• Parcialmente la iluminación del maletero y la guantera.

Activación:

• Apertura de puerta (la UCE recibe masa).
• Extracción de la llave de arranque.
• Vía CAN BUS de confort, desde la UCE central del sistema de confort, al desbloquear las puertas con el conmutador interior o el mando a distancia.
• Vía CAN BUS de motopropulsión, desde la UCE del airbag, en caso de colisión.

Desactivación:

• Cierre de puertas.
• Extracción de la llave de arranque.
• Desbloqueo exterior de puertas, con un retardo de 30 segundos.
• Por protección de la batería, tras 30 minutos de activación si no se detectan otras señales de activación.

Carga Eléctrica

• Establece la preexcitación de la bobina inductora a través del borne L.
• Determina el nivel de carga del alternador a través del borne L.
• Activa el testigo de carga, vía CAN BUS de motopropulsión, en caso de detectar que la tensión en bornes disminuye de un determinado valor.
• Controla y regula el consumo eléctrico:
  • Recibe información de la tensión de trabajo a través del borne L y del rendimiento del alternador a través del borne +/DF (volcada por la UCE del motor vía CAN BUS de motopropulsión).
  • En caso de tensión por debajo de un determinado valor o de alcanzarse el límite de máximo rendimiento, desconecta los grandes consumidores que no afectan a la seguridad de la circulación (luneta térmica, asientos calefactados, retrovisores térmicos, aire acondicionado).

Bocina y Bomba de Combustible

• Bocina.
• Bomba de combustible: En vehículos con motor de gasolina, ordena una presurización previa del circuito de combustible para facilitar el arranque, a través de un microrrelé en paralelo con el relé de la bomba.

VAN BUS

El VAN BUS se utiliza cuando los requerimientos en cuanto a velocidad de transmisión no son muy elevados. Su principal aplicación es en el área de confort.

Características:

• Similar al CAN BUS.
• Utiliza dos cables de 0.6 mm² de sección trenzados como medio común de comunicación.
• Transmisión diferencial de datos.
• Sistema Multimaster.
• Función de emergencia (como en el CAN BUS de confort).
• Velocidad de transmisión: 62.5 Kbps.
• Sin resistencias terminadoras.
• Conexión con otras redes mediante Gateway.

LIN BUS

El LIN BUS se utiliza en pequeñas redes donde las UCE se ubican en un espacio reducido (como en las puertas) y donde los requerimientos de seguridad y velocidad no son esenciales.

Características:

• Estructura jerarquizada: una UCE maestra y el resto esclavas.
• La LIN maestra controla y traduce los mensajes desde y hacia las UCE esclavas.
• Las unidades esclavas pueden ser UCE, actuadores y sensores (estos últimos deben incorporar electrónica para digitalizar las señales).
• Los mensajes de la LIN maestra pueden solicitar información (a un sensor) u ordenar una acción (a un actuador).
• Varios sensores y/o actuadores comparten una sola línea.
• Bus monoalámbrico de 0.35 mm² de sección. No necesita apantallado contra interferencias electromagnéticas.
• La seguridad en la transmisión se basa en la adopción de tolerancias en los niveles de tensión.
• Interconexión con otras redes mediante Gateway a través de la UCE maestra.

MOST BUS

El MOST BUS permite la transmisión de una elevada cantidad de información a alta velocidad. Se utiliza principalmente para la transmisión de datos multimedia (imagen y sonido).

Características:

• Topología anular: una UCE emite un mensaje que circula de centralita en centralita hasta llegar a la de destino. Los datos retornan a la UCE de origen.
• Los mensajes incluyen la dirección de la unidad de destino.
• Una de las UCE gestiona los mensajes.
• Velocidad de transmisión: hasta 21.2 Mbps.
• Medio de transmisión: cables de fibra óptica.
• Componentes de la fibra óptica:
  • Núcleo: Conduce la luz. Fabricado en polimetilmetacrilato. Baja amortiguación.
  • Funda reflectante: Permite la reflexión total de la luz.
  • Funda negra: Protege el núcleo de la luz exterior.
  • Funda de color: Protección contra temperatura, daños mecánicos e identificación.
• La información viaja en forma digital mediante un haz de luz monocromática de λ = 650 nm (luz roja visible).
• Las UCE trabajan con señales eléctricas, por lo que incorporan elementos para la transformación de señales ópticas (en el bus) en eléctricas (en las UCE) y viceversa:
  • FOT (Unidad de Transmisión y Recepción): Convierte señales luminosas en eléctricas y viceversa.
  • MOST (Transceptor): Convierte las señales del FOT en señales entendibles por el microprocesador de la UCE. Discrimina los mensajes destinados a otras UCE, dejándolos pasar.

Consideraciones Prácticas sobre la Transmisión por Fibra Óptica

• Amortiguación: Debilitamiento de la señal luminosa. Se mide en decibelios (dB).
• Causas de la amortiguación: Radio de curvatura muy pequeño, rotura de las fundas, conexiones defectuosas (desalineación, suciedad), aplastamiento o corte del cableado.
• La señal sufre amortiguación al circular por el cable. La UCE receptora la repite, pero necesita recibirla con una intensidad suficiente para reconocerla.
• Precaución en la elaboración de las curvaturas: La luz se transmite en línea recta, pero el cable presenta curvaturas. La reflexión total en el recubrimiento permite que la luz se desvíe y siga su camino.

Fractura del Anillo

La fractura del anillo es la interrupción en la transmisión de datos. Puede producirse por:

• Corte en el conductor optoelectrónico.
• Alimentación deficiente o avería de alguna UCE.

Efectos de la fractura del anillo:

• Falta de reproducción de señales de audio y video.
• Imposibilidad de ajuste desde el panel de mandos.
• Memorización de la avería en el gestor de diagnóstico.

El sistema dispone de un gestor de diagnosis para comprobar la integridad del anillo y detectar aumentos en la amortiguación de la señal.