Sistema CAN Bus – Uma Parceria Poderosa para Dados e Eficiência da Frota

Imagine que seu veículo pudesse lhe dizer exatamente o que precisa, quando precisa e onde precisa. Melhor ainda, imagine que ele também pudesse contar tudo isso sem a sua ajuda.

Bem, com o barramento CAN, faz exatamente isso e muito mais.

Prepare-se para espiar sob o capô de seus veículos enquanto revelamos tudo o que você precisa saber sobre o barramento CAN.

Neste artigo, você irá:

• Aprenda o que é o barramento CAN e como ele facilita a comunicação entre componentes
• Explorar o mecanismo de funcionamento do barramento CAN, desde protocolos até enquadramento de mensagens
• Compreender os três principais tipos de CAN e sua influência na velocidade de transmissão
• Descubra as vantagens de uma rede CAN bus
• Descubra a integração perfeita das soluções Cartrack Moçambique com CANBus

Em primeiro lugar, o que é barramento CAN?

Em termos simples, é a linguagem digital que permite que as peças do seu carro se comuniquem de forma eficaz entre si.

O barramento CAN, abreviação de Controller Area Network Bus, é como o sinal ou rede do próprio carro que permite que todos os componentes do veículo, do motor aos freios, sintonizem e compartilhem informações perfeitamente.

Esta ‘comunicação’ permite que os componentes do seu veículo ou Unidades de Controle Elétrico (ECUs), como motor, transmissão e sensores, compartilhem informações em tempo real.

Como funciona o barramento CAN?

Em vez de ter um componente principal que dá ordens, o barramento CAN permite que cada ECU se comunique diretamente com as outras. Isto é útil em carros e fábricas, pois garante que tudo funcione perfeitamente.

Dentro de uma rede de barramento CAN, diferentes recursos de um veículo dependem da troca contínua de informações para garantir uma operação suave. Essa comunicação colaborativa é facilitada por uma fiação especial, onde cada componente é equipado com um microcontrolador, um pequeno computador, que faz o processamento das mensagens recebidas e o envio das enviadas.

O processo de comunicação envolve estas etapas principais:

1. Protocolo de comunicação unificada
   O barramento CAN atua como um tradutor de idiomas, garantindo que todas as partes possam entender e se comunicar de forma eficaz entre si, permitindo um diálogo coeso.
2. Enquadramento da mensagem
   A informação está dentro de tipos de “frames” ou pacotes de dados. Cada quadro contém detalhes, como a identidade do remetente, a natureza da mensagem e a carga útil real dos dados. Pense nisso como uma carta, o quadro é a carta, a identidade do remetente é o endereço de retorno, a natureza da mensagem é a linha de assunto e a carga útil de dados real é o conteúdo.
3. Sistema de prioridades
   Algumas mensagens são mais urgentes que outras, para isso, o barramento CAN garante que as mensagens críticas sejam enviadas primeiro.
4. Rede multiacesso
   Ao contrário de uma conversa individual, o barramento CAN permite que várias partes falem ao mesmo tempo. Isto garante que todos permaneçam informados e que as ECUs não fiquem apenas esperando a sua vez de “falar” e perder tempo.
5. Gestão de colisões
   Com todas as partes “conversando” ao mesmo tempo, às vezes as mensagens podem entrar em conflito umas com as outras. Se isso acontecer, PODE encorajar os componentes a se revezar e tentar transmitir novamente.

Para tornar isso um pouco mais simples de entender, consulte as quatro etapas do processo mencionadas acima como quadros CAN:

• Quadro de dados – o único quadro para transmissão real de dados
• Quadro de erro – contém nós para detectar erros
• Quadro de sobrecarga – é ativado quando há um atraso entre os dados e o quadro remoto
• Quadro remoto – um quadro que solicita informações de um identificador específico

Compreendendo a estrutura da mensagem do protocolo CAN

Agora que cobrimos a jornada de uma ECU para outra, vamos nos aprofundar nos detalhes do que exatamente elas comunicam e na estrutura específica de sua comunicação.

Em um sistema de barramento CAN, a forma como as mensagens são estruturadas desempenha um papel fundamental para tornar a comunicação entre dispositivos eficiente. O protocolo depende de um formato de quadro de dados que inclui vários campos, como identificador, campo de controle, campo de dados e mecanismo de detecção de erros.

Identificador: mostra a importância de cada mensagem na rede. Existem até 2.048 níveis diferentes de importância e cada mensagem recebe seu emblema de importância exclusivo.

Campo de dados: é onde a informação real é transportada, movendo-se entre os nós em pedaços pequenos.

Verificação de redundância cíclica (CRC): Atuando como um detector de erros integrado, o CRC garante uma comunicação confiável detectando erros de transmissão e solicitando um reenvio, se necessário.

Slot de confirmação: Um único bit que os nós receptores usam para confirmar que receberam uma mensagem com sucesso ou para apontar erros que precisam ser reenviados.

Quadro de erro: uma parte opcional das mensagens CAN que permite que os nós sinalizem se detectarem um problema com suas próprias mensagens ou com mensagens recebidas de outros dispositivos na rede.

Compreender três tipos principais de CAN dentro da estrutura de mensagens do protocolo

Os três tipos a seguir influenciam a estrutura da mensagem do protocolo CAN em termos de velocidade e capacidades de transmissão de dados. Veja como cada tipo difere um do outro e como cada um funciona.

1. CAN de baixa velocidade:
   Muitas vezes apelidado de tolerante a falhas ou ISO 11898-3, o CAN de baixa velocidade opera em velocidades de até 125 kbps. Ele encontra seu nicho em sistemas menos críticos, como módulos de controle de carroceria, especificamente fechaduras de portas, iluminação interna e controles de janelas.

   O que faz com que ele se destaque? Este CAN ainda pode funcionar, mesmo se um fio no barramento decidir encerrá-lo.

2. CAN de alta velocidade:
   Também conhecido como ISO 11898-2, é um CAN de alta velocidade que vai além, atingindo velocidades de até 1 Mbps. Adaptado para aplicações urgentes como: – Também conhecido como ISO 11898-2, é um CAN de alta velocidade que eleva as coisas, atingindo velocidades de até 1 Mbps. Adaptado para aplicações urgentes, como:

   – Sistemas eletrônicos de frenagem: Garantindo resposta rápida e precisa aos comandos de frenagem

   – Controle de transmissão: Gerenciando a mudança de marcha em transmissões automáticas. Possui taxas de transferência de dados mais rápidas do que suas contrapartes de baixa velocidade. No entanto, ele vem sem a rede de segurança de tolerância a falhas encontrada em redes de baixa velocidade.

   Assim, por exemplo, num automóvel equipado com sistema de travagem antibloqueio (ABS), o CAN de alta velocidade facilita a comunicação rápida entre os sensores ABS e o sistema de travagem.

3. CAN FD (taxa de dados flexível):
   Introduzido pela Bosch em 2012, o CAN FD é uma extensão de redes de alta velocidade com taxas de dados aumentadas, atingindo até 5 Mbps. Ele mantém compatibilidade retroativa com dispositivos e sistemas de alta velocidade existentes.

   Sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS): processamento e transmissão de dados para recursos como assistência na manutenção de faixa e prevenção de colisões.

   Sistemas de infoentretenimento: Tratamento de dados de alta largura de banda para recursos multimídia e de conectividade.

   O CAN FD também pode ser usado para transmitir e processar dados de sensores para controle de cruzeiro adaptativo ou estacionamento automatizado.

   A principal vantagem desta tecnologia é a transmissão eficiente de cargas úteis maiores em comparação com o CAN tradicional, tornando-a adequada para veículos modernos com sistemas eletrônicos cada vez mais complexos ou recursos de segurança avançados.

   A escolha de qual tipo de CAN usar está alinhada com as necessidades específicas das aplicações, garantindo desempenho e confiabilidade ideais em contextos automotivos e industriais.

Quais são as vantagens de uma rede CAN bus?

Existem muitas razões pelas quais o barramento CAN se tornou a arquitetura de rede preferida para veículos modernos e outros sistemas complexos.

Aqui estão alguns dos principais motivos pelos quais você pode optar por usar o barramento CAN:

Fácil acesso: O barramento CAN fornece ‘um ponto de entrada’ para comunicação com todas as ECUs das unidades de controle elétrico – permitindo diagnóstico central, registro de dados e configuração.

Fiação simplificada: Adeus, fios espaguete. O barramento CAN substitui o antigo labirinto de fios ponto a ponto por um único par de cabos trançados. Isso economiza espaço e peso e simplifica a manutenção, tornando os carros mais leves e fáceis de montar.

Confiabilidade aprimorada: O barramento CAN é construído para ser robusto. O protocolo inclui mecanismos de detecção e correção de erros, garantindo que as mensagens cheguem intactas ao seu destino. Isso se traduz em menos falhas elétricas e desempenho mais confiável.

Escalabilidade e flexibilidade: Adicionar novos recursos torna-se muito fácil com o barramento CAN. Os nós podem ser facilmente conectados ou removidos sem grandes religações, tornando-os ideais para integração de novas tecnologias e adaptação a avanços futuros.

Economia: Menos fios, design mais simples e montagem mais fácil se traduzem em custos de produção mais baixos. Além disso, o sistema promove menos tempo de inatividade e despesas com reparos, beneficiando ainda mais fabricantes e proprietários.

Compartilhamento de dados aprimorado: o barramento CAN facilita a comunicação eficiente entre vários sistemas automotivos. Os parâmetros do motor, as leituras dos sensores e os comandos de controle fluem livremente, permitindo recursos como ajustes do motor em tempo real, controle de cruzeiro adaptativo e até manutenção preditiva.

Segurança: A comunicação rápida e confiável do barramento CAN desempenha um papel crucial nos sistemas de segurança. Os airbags podem ser acionados mais rapidamente com base em dados de frenagem em tempo real, e os sistemas de controle de estabilidade podem reagir instantaneamente para evitar derrapagens.

Redução do consumo de energia: A comunicação simplificada e o compartilhamento eficiente de dados dos barramentos CAN contribuem para reduzir o consumo de energia, levando a uma maior eficiência de combustível e à redução do impacto ambiental.

Além disso, as vantagens do barramento CAN vão muito além dos carros. Ele encontra aplicações em diversos campos, como aviação, equipamentos médicos, automação industrial e até mesmo sistemas de gerenciamento predial, tornando-o uma tecnologia de comunicação verdadeiramente versátil e poderosa.

O que é MQTT e sua ligação com o barramento CAN?

Compreender o desempenho de nossos dispositivos usando dados do barramento CAN é crucial, mas traz desafios como altas taxas de dados e largura de banda limitada. É aí que entra o MQTT.

MQTT, ou Message Queuing Telemetry Transport, é um protocolo de mensagens leve projetado para dispositivos com recursos limitados e redes com baixa largura de banda, alta latência ou falta de confiabilidade. Comum em aplicações IoT, o MQTT ajuda sensores, atuadores e dispositivos a se comunicarem de forma eficiente.

No mundo CAN, o MQTT garante que os dados fluam sem problemas dos carros para a nuvem, mesmo quando a rede não é perfeita

Para configurar este sistema de coleta de dados do carro, você pode usar ferramentas como EMQX ou eKuiper. EMQX é um especialista em linguagem e o eKuiper é como um coletor de dados que coleta dados de várias fontes como HTTP, FileSystem, MQTT e barramento CAN, garantindo que tudo seja traduzido corretamente.

Que tipos de veículos usam o barramento CAN?

O barramento CAN não é exclusivo dos carros – é o sistema de comunicação padrão em caminhões, ônibus, navios, baterias de veículos elétricos, máquinas e muito mais.

Por mais avançada que seja esta tecnologia, tornou-se a rede dominante na maioria dos veículos modernos em todo o mundo, produzidos após o final da década de 1990.

Como você pode ver se seu veículo possui barramento CAN:

1. Consulte o manual do proprietário do seu carro ou o site do fabricante para obter informações específicas sobre a arquitetura de rede utilizada. Geralmente contém informações sobre a tecnologia e os recursos integrados ao seu modelo específico.
2. Verifique o conector OBDII. Esta é uma porta do seu veículo usada para diagnóstico. Se o seu carro tiver, provavelmente ele suporta o protocolo CAN (J1979). A maioria dos veículos fabricados depois de 2008 possui esta porta, geralmente localizada abaixo do painel, perto do banco do motorista. Se o seu veículo tiver esta porta, provavelmente está equipado com tecnologia de barramento CAN.

Por que você deve usar o barramento CAN para frotas?

Por um lado, o barramento CAN se destaca como um forte sistema multitarefa que também possui um protocolo tolerante a falhas. Isso ajuda a garantir que o software possa acompanhar com precisão as demandas das aplicações automotivas.

Sua simplicidade, economia, confiabilidade e adaptabilidade a ambientes agressivos melhoram coletivamente a eficiência, a segurança e o gerenciamento geral da frota.

Aqui estão os principais motivos que favorecem a adoção do barramento CAN em aplicações de frota:

1. Monitoramento em tempo real:
   Transmissão de dados eficiente: O barramento CAN permite a comunicação em tempo real entre vários componentes do veículo, fornecendo acesso instantâneo a dados críticos, como desempenho do motor, consumo de combustível e diagnósticos.

   Visibilidade aprimorada da frota: Os gestores de frota podem monitorar o status do veículo, o comportamento do motorista e os parâmetros operacionais em tempo real, permitindo a tomada de decisões proativas e a resposta imediata aos problemas.

2. Diagnóstico abrangente:
   

   Detecção precoce de problemas: O barramento CAN facilita o diagnóstico contínuo, permitindo a detecção precoce de possíveis problemas mecânicos ou elétricos nos veículos da frota.

   Manutenção proativa: Os gestores de frota podem programar a manutenção preventiva com base nas condições reais do veículo, reduzindo o risco de avarias inesperadas e minimizando o tempo de inatividade.

3. Eficiência de combustível e monitoramento de emissões:
   Gestão otimizada de combustível: os dados do barramento CAN fornecem informações sobre os padrões de consumo de combustível, permitindo que os gestores de frota identifiquem oportunidades para melhorias na eficiência de combustível.

   Conformidade com as emissões: O monitoramento dos dados relacionados às emissões ajuda a garantir que os veículos da frota cumpram as regulamentações ambientais, contribuindo para as metas de sustentabilidade.

4. Análise do comportamento do motorista:
   Monitorização de segurança: os dados do barramento CAN incluem informações sobre aceleração, travagem e velocidade, permitindo aos gestores de frota avaliar e abordar comportamentos de condução de risco.

   Oportunidades de formação: Ao analisar o comportamento dos motoristas, os gestores de frota podem implementar programas de formação específicos para aumentar a segurança e reduzir a probabilidade de acidentes.

5. Economia de custos:
   Manutenção preditiva: O atendimento proativo às necessidades de manutenção com base nos dados do barramento CAN reduz a probabilidade de grandes reparos, economizando nos custos de reparo.

   Melhorias na eficiência de combustível: a otimização de rotas e a abordagem de comportamentos de condução ineficientes podem levar a poupanças significativas nos custos de combustível.

6. Otimização da frota:
   Roteamento e logística: os dados do barramento CAN auxiliam na otimização do planejamento de rotas e da logística, melhorando a eficiência geral da frota.

   Rastreamento de ativos: Os gerentes de frota podem rastrear a localização e o status dos veículos, melhorando a visibilidade e a segurança dos ativos.

7. Segurança e precisão dos dados:
   Comunicação segura: Os protocolos CAN bus são projetados com foco na comunicação segura, garantindo a integridade e confidencialidade dos dados.

   Relatórios precisos: Dados confiáveis ​​do barramento CAN suportam relatórios precisos para conformidade regulatória, auditorias e avaliações de desempenho.

Integração perfeita do Cartrack Moçambique com CANbus

A Cartrack Moçambique, fornecedora líder de telemática de veículos e gerenciamento de frotas, aproveita os recursos avançados do CANBus para capacitar empresas em diferentes áreas.

Aqui estão algumas dores de cabeça que um CANBus pode ajudá-lo a evitar:

Acessibilidade de dados: Um dos maiores problemas de não ter um sistema CANBus em um veículo é a limitação na capacidade do veículo de transmitir dados entre vários sistemas e dispositivos com precisão. O Cartrack Moçambique pode integrar-se rapidamente com a tecnologia CANBus, trazendo-lhe dados do veículo em tempo real e permitindo que gestores de frotas e empresas registem rapidamente dados CAN na nuvem para fácil acesso.

Preocupações de segurança: O CANBus permite que as empresas monitorem o comportamento do condutor, incluindo excesso de velocidade, travagens bruscas e condução errática, com dados precisos do painel que mostram a velocidade do veículo, odómetro, RPM, etc., para serem descarregados em tempo real para análise. As empresas podem mitigar o risco de acidentes e garantir a segurança de seus funcionários e ativos.

Conexão: Nossa tecnologia funciona até mesmo em áreas onde os sinais de GPS não estão disponíveis, como dirigir em túneis e estacionamentos subterrâneos, tornando-a um grande trunfo para empresas do setor de mineração.

Quer se trate de monitorizar cargas sensíveis à temperatura ou de garantir a conformidade regulamentar, o Cartrack Moçambique e o CANBus oferecem soluções versáteis.

Integre o software CANBus da Cartrack Moçambique no seu negócio para obter melhores insights e eficiência

Cartrack Moçambique liberta o potencial dos sistemas CAN bus da sua frota, convertendo dados em tempo real como consumo de combustível, comportamento do condutor, estado do motor, segurança da carga e muito mais em informações acionáveis ​​facilmente. Permitindo que sua frota melhore o desempenho, acelere a produtividade e maximize a eficiência.

Entenda o que os seus veículos lhe dizem e comece hoje mesmo com o Cartrack Moçambique.