CAN-bus: Cos'è e come Funziona

Cercheremo di spiegarti cos’è CAN-bus e come funziona nel modo più semplice e comprensibile, dati e termini tecnici permettendo. Verso la fine degli anni ’80, è stato introdotto dalla Robert Bosch GmbH allo scopo di collegare varie ECU (unità di controllo elettronico). Nel 1987, Intel in collaborazione con Bosch sviluppò il primo chip per reti CAN-bus chiamato 82256 e, nel 1995, nacque la norma per il protocollo esteso denominato CAN 2.0 B.

Scoprendone il significato capirai meglio di cosa si tratta. Trasmette dati e presenta molti vantaggi che descriveremo paragrafo dopo paragrafo. CAN-bus: Cos’è e come Funziona? Conosci a malapena l’ABC di questo sistema, ne hai sentito parlare ma non lo conosci davvero, nei dettagli.

Scopri insieme a noi i concetti base, cosa c’è da sapere e l’importanza di acquistare lampade LED o kit xenon adeguati.

Cos’è CAN-bus: definizione

Che cosa significa CAN-bus? Innanzitutto analizziamo il nome: CAN-bus. CAN è l’acronimo della cosiddetta tecnologia Controller Area Network, uno standard di serie per ‘bus’ di campo in ambito prevalentemente automotive di tipo multicast. ‘Bus’ in gergo elettronico equivale a collettore (canale di raccolta dei dati).

Si tratta di un vero e proprio protocollo di rete di bordo paragonabile alle reti LAN per i PC. Questo impianto elettrico intelligente trasmette dati in modo diverso in confronto alle vecchie centraline. Rispetto alle centraline del passato quelle di oggi montate sui veicoli sono del tutto simili a personal computer: hanno un proprio sistema operativo, un programma da eseguire e sono collegate in rete tra loro. L’obiettivo è uno solo: la condivisione delle informazioni. Facciamo qualche esempio per spiegarci meglio.

Cos’è il sistema CAN-bus: come funziona

Prendiamo un veicolo che non dispone di tecnologia CAN-bus: noteremo che la centralina ABS sfrutta 4 sensori (per altrettante ruote) allo scopo di misurare la velocità delle ruote, mentre la centralina di iniezione ha il suo sensore di velocità (in genere, sul cambio) che monitora la velocità dell’auto. Ha un totale di 5 sensori, 5 cablaggi.

Cosa succede, invece, in un veicolo dotato di sistema CAN-bus? In questo caso, la centralina ABS calcola la velocità dell’auto e la comunica al body computer che comunicherà questo dato a tutte le centraline a cui necessita (gestione motore, cruscotto, climatizzazione, sistema satellitare, ecc.). Come risultato avremo 4 sensori e 4 cablaggi (dell’ABS) ed ogni centralina riceve l’informazione necessaria.

La comunicazione e condivisione dei dati non si limita, di certo, all’informazione della velocità ma vale per qualsiasi segnale. Per esempio, nel caso del numero di giri, questo sarà rilevato dalla centralina di gestione del motore e condiviso con il cruscotto ed altre centraline che necessitano di questa informazione.

Ogni auto ha il suo livello di ‘condivisione dati’: il sistema di dialogo con centralizzazione delle informazioni è in grado di controllare anche l’emissione della corrente per l’illuminazione e di mantenere stabili dati come assorbimento o tensione.

Dove si trova esattamente il body computer ovvero il cuore dei sistemi elettronici di un veicolo? Dipende dal modello di auto: nella FIAT Punto si trova sotto il volante, in altre auto la localizzazione può variare notevolmente. Oltretutto, c’è da considerare che auto dello stesso tipo e anno di immatricolazione possono disporre di sistemi elettronici ed equipaggiamenti differenti.

Lampadine LED, kit xenon e controllo CAN-bus

In caso di installazione di kit xenon o lampade LED su auto che prevedono l’utilizzo di normali fari anabbaglianti alogeni (12 V 50 W), al momento dell’accensione (dopo una manciata di secondi) le luci o si spengono o cominciano ad accendersi e spegnersi con effetto stroboscopico. Perché?

In quel momento, al body computer del veicolo – dopo aver inviato la tensione per l’accensione delle lampade – ritorna un segnale anomalo, con dati diversi da quelli pre-impostati dal produttore. Di conseguenza, il computer non fa altro che bloccare il segnale di emissione per, poi, riformularlo (dopo qualche secondo) e via così. Si crea una sorta di loop.

Tutto questo succede perché il controllo CAN-bus sta rilevando un minore assorbimento di energia e reagisce causando sfarfallii o notifiche di errore. Che si può fare in questo caso? Per non avere problemi con la centralina dell’auto bisogna intervenire con particolari moduli (decoder) per eludere il sistema. Basterà acquistare resistenze per simulare il restante carico non risultante dai dati pre-impostati nella centralina.

Il sistema CAN-bus, in sostanza, potrebbe diagnosticare per errore che le lampadine LED installate (pur essendo funzionanti e di qualità) non sono valide (in quanto non alogene standard); di conseguenza, il sistema riduce la potenza al faro mostrando l’errore sul cruscotto. Un bel guaio a cui, però, si può rimediare.

Gran parte delle lampadine LED (H4, H1, H7) non includono il decoder, la funzione di decodifica CAN-bus, sistema previsto per alcuni veicoli europei di alta classe o più recenti (come Dodge, Jeep, Chrysler, GMC, Audi, BMW, Suzuki Grand Vitara, Ford, Volkswagen, Mercedes, Opel Astra, ecc). Queste auto richiedono un ‘cancellatore’ di errori, un ‘resistore’ proprio per impedire l’avviso di errori o sfarfallii. Il rischio maggiore che si può correre senza decodificatore CAN-bus? La lampada può bruciarsi.

Cos’è CAN-bus: impianto elettrico intelligente progettato anche per la sicurezza

Cos’è CAN-bus possiamo spiegartelo anche in un altro modo. E’ un sistema ormai presente in tutte le auto moderne, in grado di diagnosticare in modo autonomo e intelligente guasti e anomalie e di notificarlo tramite messaggio o spia sul cruscotto. Questo sistema elettronico evoluto punta, oltretutto, ad aumentare la sicurezza del veicolo attraverso un PC di bordo o centralina che controlla costantemente tutti i parametri vitali dell’auto.

Tra i tanti parametri, ritroviamo l’assorbimento elettrico del faro. Il PC di bordo misura l’assorbimento elettrico della lampada (alogena, LED, xeno) e lo confronta con i valori consentiti e pre-definiti. Se la curva di assorbimento fuoriesce dai limiti dei valori consentiti, per ragioni di sicurezza spegne il faro o trasmette la notifica di errore.

Più i veicoli CAN-bus sono vecchi (o economici), più il livello di tolleranza dei valori cresce. Sulle auto recenti, la tolleranza è davvero minima. Se non vuoi avere problemi con la tua auto (spie sul cruscotto, sfarfallii dei fari, lampade che si bruciano, danni ai tergicristalli) hai due chance: o acquisti prodotti appropriati o ti ‘armi’ di decoder, un cancellatore di errori, un resistore.

Il sistema CAN-bus è un canale di comunicazione complesso. E’ stato progettato per funzionare non solo in ambito automotive ma in molte applicazioni industriali ed ambienti notevolmente disturbati dalla presenza di onde elettromagnetiche. L’immunità ai disturbi EMC può essere migliorata usando cavi di tipo twisted pair.

Il CAN-bus moderno utilizza un protocollo immesso nel mercato automobilistico nel 1993 come ISO 11898-1.

Bit dominanti e frame del sistema CAN-bus

La trasmissione di dati avviene secondo un modello basato su bit dominanti (gli 0 logici) e recessivi (gli 1 logici) dove il bit dominante vince tra i due e può essere visibile in rete mentre il bit recessivo viene semplicemente ignorato. Con questo sistema, siamo sicuri che, tutte le volte che s’impone una differenza di potenziale, la rete rileva (ovvero ‘sa’, essendo un impianto elettrico intelligente) che si tratta di un bit dominante.

Sono i frame (detti anche messaggi) ad eseguire l’effettiva trasmissione dei dati. I messaggi possono essere in due formati: base frame format (con 11 bit di identificazione) ed extended frame format (29 bit).

I frame del CAN-bus sono di 4 tipologie:

Data frame, che contiene dati trasmessi dal nodo;
Remote frame, che richiede la trasmissione di un certo identificatore;
Error frame, trasmesso da qualsiasi nodo che rileva un errore;
Overload frame, che introduce un ritardo fra data frame e remote frame.

CAN-bus: i vantaggi

Diagnostica guasti e anomalie, aumenta la sicurezza dell’auto, tiene sotto controllo l’intero veicolo.

Quali sono gli altri vantaggi di questa sorta di rete intranet su cui convogliano tutte le informazioni ingegneristiche e motoristiche del veicolo?

Ecco quali sono i Pro:

Fornisce informazioni in tempo reale;
È immune ai disturbi delle onde elettromagnetiche;
Consente di aggiungere o rimuovere nodi (centraline) senza dover riorganizzare l’intero sistema;
È altamente affidabile;
È integrabile con sistemi embedded comunicanti tra loro;
Gestisce il canale trasmissivo in maniera eccellente;
Permette di raccogliere un’enorme mole di informazioni tecniche a bordo (freno, innesto marcia, litri consumati, km percorsi, tachimetro, velocità, contagiri, sensori cintura di sicurezza, chiusura vetri, sensore di temperatura esterna, sensore ruote, pressione, ecc.).

L’analisi di tutti i dati viene effettuata mediante specifici report che si possono visionare su una piattaforma web facile da usare.

Prima di concludere non perderti anche:

Conclusioni

Questa guida risponde alla domanda: “CAN-bus: cos’è e come funziona?”.

Partiamo dalla definizione, dal significato del termine di questo canale di comunicazione complesso, un PC di bordo che trasmette dati e monitora tutte le informazioni relative al veicolo.

Scopri i vantaggi di questo impianto elettrico intelligente.

CAN-bus: Cos’è e come Funziona