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Nel corso degli anni lo standard CAN originario (Basic CAN) è
stato ampliato ed esteso con varianti che hanno permesso di
aumentare la velocità (Full CAN), di semplificare ulteriormente
il cablaggio (Single Wire CAN), di implementare un meccanismo
di allocazione temporale (TT-CAN), di incrementare la banda dati
(CAN FD) e di ridurre i consumi (parti quinta e sesta dello standard
ISO 11898). Da questo punto di vista, si può affermare che CAN sia
uno standard in continua evoluzione, che si adopera per rimanere
al passo coi tempi.
Partiamo dall’automotive...
A dare impulso all’introduzione dei bus, rispetto alle soluzioni
punto-punto, è stato in primis il desiderio di limitare la comples-
sità del cablaggio: le architetture a bus riducono drasticamente
la lunghezza dei collegamenti e semplificano le connessioni,
facendo anche risparmiare sui tempi di installazione. Il settore
automobilistico è da sempre particolarmente sensibile su questo
fronte, per via delle pressanti esigenze dettate dalla produzione
‘just-in-time’ e dall’enorme numero di combinazioni di cablaggio
che scaturiscono dall’offerta di molteplici varianti per ogni sin-
golo modello di automobile. Se negli anni ’50 l’automobile media
conteneva una quarantina di collegamenti, essenzialmente limi-
tati ai circuiti di batteria, avviamento, candele e illuminazione,
all’inizio degli anni ’90 la lunghezza dei cavi a bordo veicolo si mi-
surava già in chilometri. La complessità del cablaggio è cresciuta
esponenzialmente con l’introduzione dei sistemi di accensione a
iniezione elettronica, con il loro corollario di sensori e attuatori,
e la crescente diffusione di dispositivi di sicurezza, come airbag
e ABS (sistema antibloccaggio in frenata), nonché di accessori
per il comfort quali climatizzatori e vetri elettrici. Il protocollo
CAN viene sviluppato negli anni ’80 dall’azienda tedesca Bosch
come soluzione di interconnessione di tre unità elettroniche di
controllo (MCU) a bordo dei veicoli prodotti da Mercedes Benz.
L’introduzione di un sistema multi-master per le comunicazioni
tra i microcontrollori ha permesso di superare i limiti delle con-
nettività punto-punto consentita dalle interfacce Uart utilizzate
all’epoca.
La prima pubblicazione riferita a CAN risale a febbraio 1986, in
un articolo tecnico presentato alla conferenza tenuta a Detroit
dalla società americana SAE (Society of Automotive Engineers). Il
primo integrato a incorporare funzionalità CAN viene prodotto da
Intel nel 1987; negli anni immediatamente successivi ai produt-
tori si aggiunge anche Motorola. Un aspetto fondamentale per
comprendere la diffusione di CAN negli anni della sua giovinezza
è l’agnosticismo nei confronti dei microcontrollori supportati:
il poter connettere i chip di interfaccia a MCU di terze parti ha
costituito un potente incentivo alla capillare diffusione di CAN
nell’industria. All’inizio degli anni ’90 Mercedes Benz è stato il
primo produttore automobilistico a implementare CAN di serie
sulle sue autovetture Classe S: una versione ad alta velocità per
il controllo di motore, trasmissione e strumentazione (quelle che
SAE cataloga come applicazioni di Classe A) e una versione a
bassa velocità per controllare la climatizzazione (tipico esempio
di applicazione SAE di Classe C). Gli altri produttori di vetture di
fascia alta, come BMW, Porsche e Jaguar, si sono presto accodati,
seguiti poi dal resto dei produttori automobilistici. Oggi CAN è
visto come il protocollo di riferimento per le comunicazioni tra le
unità elettroniche di controllo che gestiscono le applicazioni SAE
di Classe A e C, nonché per le interconnessioni tra le dorsali delle
diverse reti di controllo a bordo di un veicolo. La tendenza verso
una maggiore velocità di trasmissione e il ridursi del differenziale
di prezzo tra le versioni di CAN ad alta e bassa velocità hanno
fortemente ridotto le quote di mercato di quest’ultimo. Nel corso
degli anni nuovi bus si sono affacciati sul panorama automotive:
FlexRay si presenta per esempio come contendente di CAN per la
realizzazione delle funzioni critiche di bordo; LIN (Local Intercon-
nect Network) si presta allo sviluppo a basso costo delle funzioni
più semplici; Most (Media oriented system transport) si occupa di
applicazioni di infotainment; Ethernet infine mostra le potenzia-
lità per occupare tutti i campi. La posizione di CAN è comunque
solida, anche alla luce del fatto che è uno dei cinque protocolli
adottati nello standard europeo di comunicazione per la diagno-
stica di bordo Eobd, obbligatorio dal 2001 per i veicoli a benzina
e dal 2004 per quelli diesel, e dall’analogo standard statunitense
OBD-II, obbligatorio dal 1996.
...per arrivare all’automazione industriale
e oltre
Nel 1997 la produzione annuale di interfacce CAN è stata di 24
milioni di unità; al volgere del secolo ha superato la soglia dei 70
milioni e oggi, quando tutti i principali produttori di circuiti inte-
grati annoverano soluzioni CAN tra le proprie offerte, pare sia ar-
rivata a più di un miliardo. Tuttavia, non tutti questi chip finiscono
a bordo di un veicolo: oltre che per connettere ECU a bordo di
mezzi di trasporto di ogni tipo (autovetture, mezzi pesanti, mezzi
agricoli, treni, navi, aeroplani), CAN è utilizzato per connettere
PLC, sensori e attuatori nel campo dell’automazione industriale,
per creare reti di contatori intelligenti, per comandare ascensori
APRILE 2015
AUTOMAZIONE OGGI 380
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Fonte: www.european-coatings.com