Dave Ireland, EMEA Marketing. Manager for D&M, Tektronix.
Traducido por Juan Ojeda, de AFC Ingenieros


Las redes modernas a bordo de vehículos integran muchos módulos que procesan información a alta y baja velocidad. Típicamente, los nodos de red tienen que procesar datos de alta velocidad para satisfacer requisitos de seguridad y de emanaciones de gases, mientras que las partes de la red que localmente están conectadas a las luces y a los interruptores funcionan a velocidades más bajas.
La industria del automóvil utiliza dos tecnologías de red principales: La red CAN (Controller Area Network) y la red LIN (Local Interconnect Network). Y el hecho de que estas tecnologías coexistan en redes heterogéneas hace que los procesos de prueba y de eliminación de errores sean tareas desafiantes y grandes consumidoras de tiempo.
El bus CAN proporciona dos servicios de comunicación: el envío de un mensaje (transmisión de tramas de datos) y la petición de un mensaje (solicitud remota de transmisión o RTR). El resto de los servicios tales como la señalización de errores y la retransmisión automática de tramas erróneas son transparentes para el usuario, lo cual significa que el chip de CAN realiza automáticamente estos servicios. El bus CAN funciona a velocidades de datos comprendidas entre 10kbit/s y 1Mbit/s y las aplicaciones se dividen según la velocidad: las de baja velocidad (hasta 125kbit/s) y las de alta velocidad (desde 125kbit/s hasta 1Mbit/s).
El bus LIN fue desarrollado para conseguir una comunicación económica con los sensores y elementos inteligentes de los vehículos de motor, específicamente en las aplicaciones donde no se requieren el ancho de banda y la flexibilidad del bus CAN. El bus LIN es ideal para las aplicaciones que precisan de una conectividad local robusta gracias a su protocolo simple, los bajos requisitos de procesamiento y el bus de un solo hilo. La velocidad de datos para el bus LIN es de alrededor de 20kbit/s.
Una red típica que usa estos buses serie baratos está formada por los nodos múltiples de CAN o por una combinación de los nodos CAN y LIN. Los usuarios que diseñan, integran y actualizan tales redes necesitan optimizar su funcionamiento asegurando la puntual comunicación entre los diversos nodos. También tienen que asegurar el funcionamiento apropiado de la red cuando se agregan nuevos nodos CAN ó LIN, descifrar sus protocolos y supervisar estos al mismo tiempo.
Estos requisitos presentan varios desafíos con respecto al equipo de prueba usado:
Se necesita la supervisión de los diversos mensajes del bus CAN presentes en la red y también saber el tiempo que transcurre entre dos mensajes que aparezcan el bus. El usuario también necesita saber el número de veces que aparece un mensaje; así como poder supervisar el tráfico del bus en función del contenido de los mensajes del bus CAN.
Si dos segmentos de la red están separados por un puerto de interconexión, cada segmento necesita ser supervisado simultáneamente. Cada uno de los segmentos podría ser una red CAN; o bien, uno podría ser CAN y otro LIN.
Se necesita saber la tolerancia y el retardo de propagación del oscilador, de manera que el nodo CAN tome muestras del mensaje CAN en el tiempo correcto para cada bit.
Finalmente, es importante poder ver el diagrama del ojo del mensaje CAN.
Estos requisitos, de forma alternativa, dictan los parámetros clave interrelacionados que necesitan ser medidos y visualizados por el equipo de prueba. Por ejemplo, el usuario necesita saber el porcentaje del tráfico de bus utilizado en la red y después supervisar los mensajes CAN basados en el contenido del campo del mensaje. También necesita supervisar el tráfico del bus CAN por si aparece cualquier mensaje CAN con un contenido particular y ver el contenido del mensaje CAN en el bus basado en el comportamiento visual de la red CAN.
Entre los parámetros específicos que necesitan medirse se incluyen la velocidad de datos de cada nodo CAN y el tiempo que transcurre desde que el sistema arranca hasta que aparece el primer mensaje CAN. Es también importante poder ver el contenido del campo CAN en formato hexadecimal, así como las formas de onda correspondientes en formato y/t y saber qué código hexadecimal se relaciona con qué mensaje CAN en la visualización en formato y/t. Se necesita también medir el tiempo entre mensajes CAN consecutivos y visualizar el conjunto de bits de los mensajes CAN.

Software del osciloscopio
La herramienta elegida para la observación de las diversas señales encontradas en los buses serie es un osciloscopio de varios canales, pero la observación de las formas de onda no da por si sola una percepción de las interacciones y de la estructura del mensaje antes descritas. Sin embargo, los osciloscopios modernos basados en el software abierto de Windows pueden utilizar paquetes de software de análisis que proporcionan estas características adicionales. Recientemente se ha desarrollado un software que, conjuntamente con un módulo de disparo serie externo, permite al osciloscopio ser utilizado como un sistema integrado para llevar a cabo el análisis temporal y la descodificación del protocolo en los sistemas CAN y LIN.
Este nuevo software ayuda a realizar pruebas eficientes y a eliminar errores en los buses CAN y LIN mediante la medición de los parámetros de funcionamiento de los nodos, tales como la tolerancia y el retardo de propagación del oscilador y generando también diagramas de ojo del bus CAN y analizando la actividad del protocolo. Otras características clave incluyen: la medida de la utilización del bus y la velocidad de los datos para optimizar el uso eficiente de la red, el análisis de los diagramas del ojo del bus CAN para ayudar a la localización de problemas de ruido en el mensaje CAN y la captura de los datos CAN y LIN basados en el contenido de la trama y su visualización en un formato de protocolo descodificado para ayudar a medir el tiempo de latencia en las puertas de interconexión de las redes.
También está disponible un disparo avanzado, tanto para la eliminación de errores de la capa física, como para la descodificación del protocolo. Mediante la utilización de las características de disparo incorporadas en el osciloscopio, los usuarios pueden sincronizarse con el comienzo o con el final de una trama, con un identificador o datos específicos, con una indicación de falta de acuse de recibo o incluso con un error dentro de la trama. Si los usuarios necesitan todavía una mayor capacidad para eliminar errores, como un disparo complejo y un filtrado de datos, un módulo de disparo externo para automoción puede proporcionar estas características adicionales. Este método permite a los usuarios ajustar las condiciones de disparo basándose en el contenido del mensaje CAN. Las condiciones de disparo se descargan entonces durante la ejecución en el módulo externo, que dispara en tiempo real utilizando esas condiciones. Ayuda a establecer claramente las causas de los problemas intermitentes con la capacidad de realizar disparos utilizando condiciones de tipo ‘if-then-else’.

Conclusión
Los ingenieros que trabajan en las industrias de electrónica de automoción que necesitan diseñar y asegurar el funcionamiento de los nodos de redes basadas en buses de datos serie CAN y LIN, precisan de herramientas que proporcionen capacidad para realizar pruebas y eliminar errores de forma eficiente en las redes y nodos de los buses de baja velocidad CAN y LIN. Según lo indicado en este artículo, los osciloscopios modernos basados en Windows, tales como los nuevos DPO7000 y DPO4000 de Tektronix pueden trabajar con software de análisis específico para aplicaciones de CAN y LIN, permitiendo llevar a cabo las pruebas clave requeridas para redes basadas en dichos buses.