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FEBBRAIO 2024 FIELDBUS & NETWORKS 45 Fieldbus & Networks - CAN, LIN e Most CAN (Controller Area Network) è un protocollo di comunicazione seriale asin- crono in grado di gestire con elevata efficienza sistemi di controllo distribuiti, con un elevato livello di sicurezza e di integrità dei dati trasmessi (si veda figura 1). Progettato per funzionare nei sistemi distribuiti, LIN (Local Interconnect Net- work) è un altro protocollo di comunicazione seriale asincrono che viene nor- malmente utilizzato come sottorete locale alla rete bus principale. Forma così un sistema a elettronica distribuita, a basso costo, interconnettendo vari com- ponenti, principalmente sensori e attuatori di tipo smart, soprattutto in appli- cazioni automotive. Il protocollo LIN non intende sostituire i protocolli esistenti, quali TTP-Time Trig- gered Protocol, CAN, FlexRay, Byteflight ecc., bensì completarli. Questo protocollo può essere utile quando le caratteristiche e la versatilità dei protocolli citati non sono richieste: si formano così delle sottoreti locali per ge- stire il traffico dati scambiato in ambito, appunto, locale. Una sottorete LIN può essere installata, per esempio, all’interno di una portiera, nei sedili, nel cofano posteriore dell’auto e via dicendo, ovvero dove si ha la necessità di gestire un traffico dati proveniente da un sistema di tipo sensore-attuatore, e dove non occorre avere elevate velocità di trasmissione. Fra gli altri protocolli presenti sui veicoli figura il Most (Media oriented systems transport), che è stato progettato per le applicazioni multimediali in campo au- tomotive e prevede anche l’utilizzo di fibra ottica come mezzo trasmissivo, per cui il bit rate che è in grado di fornire è piuttosto elevato: circa 23 Mbps. Most Focus sulla rete CAN U na rete CAN nella sua versione tradizionale è composta da un bus li- neare realizzato con una coppia intrecciata di fili (schermati o meno) e da un numero teoricamente infinito di interfacce (nodi), collegate fra loro attraverso questo mezzo trasmissivo. Il bus non viene occupato secondo uno schema predefinito; tutti i componenti collegati sul bus hanno gli stessi diritti, ascoltano in parallelo tutti i messaggi, sono sempre pronti a ricevere e, quando necessario, cominciano a trasmettere se nessun altro compo- nente sta inviando messaggi sul bus. Si tratta di una comunicazione di tipo event-driven, ossia viene inizializzata solo quando richiesto dall’applicazione (gestita dagli eventi del nodo) e trasmessa se il bus è libero. CAN appartiene alla categoria dei protocolli detti producer-consumer, in cui tutti i nodi della rete possono teoricamente essere in grado di inviare dati sul bus e tutti possono ricevere qualsiasi messaggio (si parla anche di bro- adcasting dei messaggi). I nodi non hanno un proprio indirizzo specifico (per questo il CAN è definito come protocollo Message-based anziché Address-based), quindi l’informa- zione di indirizzo è contenuta nel campo ‘Identifier’ del frame trasmesso; questo identificatore viene utilizzato da tutti i nodi della rete per controllare se i dati trasportati dal frame sono o meno di loro competenza. CAN si basa quindi sul contenuto di una comunicazione che viene contrassegnata da questo identificatore. L’identificatore trasmesso viene utilizzato anche per stabilire la priorità di trasmissione del messaggio in caso di contempora- neità di accesso al bus. Non essendoci, come detto, uno schema predefinito di accesso al bus, è necessario utilizzare una tecnica di arbitraggio che decida quale messaggio può accedere al bus per primo, nel caso di una contemporanea richiesta di accesso. Il bit rate raggiungibile dal bus è pari a 1 Mbps con una linea di circa 40 m. Parliamo del protocollo LIN L a topologia della rete LIN consiste in un singolo master e uno o più slave (le specifiche LIN raccomandano fino a 15 slave+1 master). Il master è il gestore di rete e dirige tutti i trasferimenti dati sul bus, di conseguenza non è necessario un sistema di arbitraggio (come esiste per CAN), quindi l’accesso al bus non è un problema. Ciò conduce a un comportamento di accesso al bus di tipo deterministico, garantendo tempi di latenza noti e specifici per i frame che transitano sulla rete LIN. La rete è realizzata utilizzando un cavo unico; la velocità di trasmissione non deve superare il valore specificato di 20 kbps e la maggior parte dei dispositivi dovrà sopportare velocità standard, per esempio 2.400, 9.600 e 19.200 bit/s. Il protocollo è costruito a partire dal protocollo Uart (Universal Asynchro- nous Receiver Transmitter): ciò significa che tutti i messaggi inviati al bus LIN sono codificati in byte in conformità, appunto, a questo protocollo. Fig.1 - Tipica architettura delle reti a bordo veicolo