Para el año 2008, todos los vehículos nuevos vendidos en los E.E.U.U. serán requeridos para tener un sistema de diagnóstico a bordo con el protocolo CAN. Pero usted no tendrá que esperar hasta entonces para enfrentarse con los diagnósticos del CAN porque muchas de las primeras aplicaciones están ya fuera de garantía y pueden ahora llegar a su taller.
HABLANDO COMO EXPERTOS
Si usted no está a la velocidad de la electrónica de hoy y no sabe distinguir entre un ómnibus de datos y un ómnibus de la escuela, el diagnosticar los sistemas CAN será un desafío. Sin embargo, usted no tiene que ser ingeniero para llevar a cabo diagnósticos básicos en los vehículos equipados con CAN porque el diagnóstico es esencialmente igual que en los vehículos actuales de OBD II. La única diferencia es que usted necesita una herramienta escáner con CAN compatible para leer los datos en serie del vehículo. La mayoría de la generación de escáneres actuales no tiene el hardware o el software correcto para comunicarse con los vehículos equipados con CAN. Algunos escáneres tienen el hardware correcto pero se tienen que actualizar con un nuevo software para manejar los rangos de comunicación más rápidos y para descifrar los mensajes del CAN.
Como muchos vehículos actuales, la información en un vehículo equipado con CAN se comparte con un ómnibus de datos en serie. El ómnibus es el circuito que lleva toda la conversación electrónica entre los módulos (nodos). El ómnibus puede tener un alambre o dos. Si tiene dos, los alambres se tuercen generalmente para evitar la interferencia electromagnética. La velocidad en la cual el ómnibus lleva la información varía dependiendo del grado de la “clase” del ómnibus así como del protocolo con el cual se conforma.
Un ómnibus de datos con un grado de velocidad de “clase A” es un circuito relativamente lento, de poca velocidad que lleva típicamente menos de 10 kilobytes (10 Kbps) de información por segundo. Un ómnibus de datos que funciona a las velocidades de la clase A se limita a funciones de comando simples como la operación de los espejos eléctricos, los asientos eléctricos, las ventanas eléctricas, los seguros eléctricos de las puertas, la operación a control remoto de la cajuela y las luces.
Un ómnibus de datos con un grado de “clase B”, en comparación, puede funcionar desde los 10 Kbps hasta los 125 Kbps, dependiendo del protocolo de funcionamiento (SAE J1850 o ISO 9141-2 de Europa). Ésta clase es suficientemente rápida como para llevar una información más compleja y datos sensitivos con el tiempo. Los sistemas que pueden compartir un ómnibus de datos con una clase de grado B incluyen la instrumentación electrónica, los controles electrónicos de la transmisión, los sistemas de seguridad, y el control electrónico del clima.
La clase C es actualmente el grado más rápido del ómnibus de datos. Los sistemas de clase C pueden funcionar a velocidades de hasta 1 Megabyte por segundo, la cual es hasta 100 veces más rápida que un ómnibus de datos típico de la clase B. Muchos de los vehículos que están utilizando actualmente un ómnibus de datos de la clase C están funcionando a velocidades de alrededor 500 Kbps, la cual es bastante rápida para los módulos de control del tren de potencia, los módulos de la bolsa de aire, y los sistemas de frenos anti-bloqueantes de acción rápida y los sistemas de control de la estabilidad. Aún están saliendo incluso sistemas más rápidos, con grados de “clase D” de más de 1 megabyte por segundo. Y algunas aplicaciones como por ejemplo los sistemas de entretenimiento a bordo requieren incluso una velocidad más alta para el audio y el video.
Una cosa que se debe tener presente sobre el CAN estándar es que CAN también como otros protocolos tales como SAE J1939, GMLAN, OBD II, SAE J1587 y LIN tienen más que hacer con la manera que se formatea, se transmite y se recibe la información que con la velocidad que se envía. Esto significa que los ingenieros automotrices que diseñan la electrónica a bordo para los vehículos con el protocolo CAN están libres de elegir cualquier velocidad de funcionamiento que ellos deseen (hasta un Megabyte por segundo) así como también el tipo de conductor del ómnibus (un alambre, un par de alambres torcidos o un cable de fibra óptica). En la mayoría de los autos de hoy, un ómnibus de datos de alta velocidad es necesario para manejar el volumen de información que se lleva y se trae entre toda la electrónica a bordo.
En 1995, GM introdujo su propio ómnibus de datos de “clase 2” para manejar la comunicación entre los módulos. El sistema corría a una velocidad de 10.400 bits por segundo (10.4 Kbps), que era más que adecuado para los vehículos hace una década. En el 2004, GM se movió a su sistema del ómnibus de datos de generación siguiente que llamaron “GMLAN” (GM local área Network). Introducido en el Cadillac XLR y el Ion de Saturn, GMLAN agregó la capacidad para funcionar a dos velocidades en dos ómnibus separados: un ómnibus de baja velocidad (33.33 Kbps) y un ómnibus de alta velocidad (500 Kbps). 
El lado de baja velocidad del sistema de GMLAN funciona con un solo alambre para manejar funciones de control relacionadas a la carrocería, mientras que el ómnibus de alta velocidad utiliza dos alambres para llevar datos entre el tren de potencia (powertrain), la transmisión y los módulos de los frenos anti- bloqueantes. Un nodo “Gateway” conecta el ómnibus de alta velocidad y el ómnibus de baja velocidad, y permite que la información sea compartida entre los módulos. Por ejemplo, el radio (que está conectado con el ómnibus de baja velocidad) puede ajustar el volumen basado en la velocidad del motor y la velocidad del vehículo (del ómnibus de alta velocidad) para compensar el ruido del camino.
CÓMO SE ENVÍAN Y SE RECIBEN LOS DATOS
Si sus ojos no se han cristalizado todavía con todo esta plática entre expertos, aquí va cómo los datos se manejan en un sistema con protocolo CAN. Cada módulo (nodo) que se une a la red del ómnibus de datos es capaz de enviar y de recibir señales. Cada módulo (nodo) tiene su propia y única dirección en la red. Esto permite que el módulo reciba las entradas de información y los datos que necesita para funcionar, mientras que ignora la información enviada para otros módulos que comparten la red. Cuando un módulo transmite información sobre la red, la información se codifica para que todos los otros módulos reconozcan de donde vino.
Los datos se envían como una serie de dígitos binarios digitales que consisten en “0’s” y “1’s”. Si usted observa los datos en un scope, usted verá un patrón de onda cuadrada que cambia entre una lectura alta y una baja. La lectura de bajo voltaje corresponde generalmente al “0” mientras que la lectura de alto voltaje corresponde al “1”. Las lecturas reales de voltaje varían dependiendo de la aplicación y de los protocolos que el fabricante del vehículo está utilizando, pero la mayoría funcionan en el rango de los 5 a 7 voltios.
El CAN estándar requiere un formato “Marco de Base” para los datos. Lo que esto significa es que por cada mensaje distinto enviado o recibido por un módulo en la red, hay un dígito binario que comienza (llamado “comienzo del marcos” o “comienzo del mensaje”), seguido por un código “identificador” (un código de 11 dígitos binarios que dice qué clase de datos el mensaje contiene), seguido por un código de prioridad (“petición remota de transmisión”) que indica que tan importante son los datos, seguida por 0 a 8 bits (un byte equivale a 8 dígitos) de datos actuales, seguidos por más dígitos que verifican la información (control de redundancia cíclica), seguidos por algunos dígitos finales del mensaje y un dígito binario de “fin del marco”.
¿Me están siguiendo? ¡Aun hay más! Una de las tareas de cualquier sistema de red es mantener todos los mensajes separados de tal forma que no choquen y no se mutilen uno con otro. Generalmente al módulo de control de la carrocería o al modulo del panel de instrumentos se les asigna la tarea de manejar el tráfico de la red. Cuando ve un mensaje venir en el omnibus, mira el primer dígito en la corriente de datos. Si el dígito es un “0”, al mensaje se le da prioridad sobre los otros. A esto se le llama un mensaje “dominante”. Si el primer dígito es un “1” se le da una prioridad más inferior (un mensaje “recesivo”). Así, que los mensajes de más alta prioridad siempre llegan a sus destinaciones previstas pero los mensajes de baja prioridad pueden ser bloqueados temporalmente hasta que el tráfico se despeje.
¿Así que, qué tiene todo esto que hacer cuando se diagnostican fallas en el vehículo? Una cosa, usted necesita un módulo adaptador especial para el CAN para usar el escáner Tech 2 en un vehículo reciente de GM con capacidad de CAN. Todos la fabricantes de autos están en el proceso de actualizar o reemplazar sus herramientas escáneres actuales con unas compatibles con CAN (algunas de las cuales estarán basadas en las PC contrario a los escáneres portátiles hoy en uso que no tienen esto). En cuanto a las herramientas escáner del mercado de accesorios alterno, algunas son CAN compatibles y otras no lo son, así que revise con su proveedor de escáner antes de que usted compre una.
Los vehículos compatibles con CAN son tan vulnerables a las fallas electrónicas tanto como los vehículos más viejos. Sin embargo como los sistemas CAN utilizan pocos alambres y pocos conectores (para eliminar el peso y el costo), también utilizan más módulos y módulos más complicados. Los problemas pueden ocurrir si los conectores del módulo se corroen o se aflojan, si los cables se ponen a tierra, en cortocircuito o se rompen, o el sistema de voltaje está por debajo de las especificaciones. Algunos módulos pueden incluso olvidarse de sus configuraciones o localizaciones si la batería se desconecta o se descarga.
En algunos minivans de Chrysler, por ejemplo, el sistema de control automático del clima no trabaja si se pierde la carga de la batería. Esto sucede porque los motores eléctricos de pasos que controlan la posición de las puertas de la mezcla de aire se olvidan de sus localizaciones. El sistema tiene que ser puesto en el modo de “re-aprendizaje” para restablecer todas las localizaciones y configuraciones del motor.
Una de las características del CAN y de otros sistemas de la red es que los módulos pueden enviar y recibir señales “aceptables” para informarle al módulo de control principal si estos están trabajando o no. En teoría, esto hace el diagnóstico más fácil. ¡Por otra parte, también significa que un módulo que no opere bien puede generar bastante ruido como para interrumpir la red entera y causar que todo el vehículo no funcione!
Cuando ocurre un problema de comunicación en serie del omnibus, generalmente se grabará un código de diagnóstico de falla tipo “U” (DTC) y prenderá la luz indicadora de fallas (MIL). Dependiendo de la falla, el vehículo puede o no puede comenzar, o puede funcionar solamente en el modo de “respaldo” con capacidades limitadas. La pérdida de comunicación entre el controlador del motor y el controlador de la transmisión (código U1026 en un GM, por ejemplo) puede poner la transmisión en el modo de respaldo donde funcionará solamente en uno o dos cambios.
Los códigos de falla de comunicación pueden indicar un problema del cableado en el omnibus, o una falla con un módulo. Para aislar la falla se puede requerir desconectar los módulos uno a la vez hasta que se encuentre la falla. Solo recuerde que todos los módulos en una red del omnibus necesitan tres cosas para funcionar correctamente: corriente, tierra y una conexión de datos en serie.
Cuando se diagnostique problemas de comunicación del omnibus o del módulo, usted generalmente debe comenzar revisando el voltaje en el módulo, después la conexión de tierra, y finalmente la línea de datos. Si los tres están bien pero el módulo no está funcionando, el módulo necesita ser substituido.
En las aplicaciones de GM, un código U100 o U1255 significa una pérdida general de comunicación en el ómnibus de datos. Con un escáner Tech 2, usted puede ir a Diagnostic Circuit Check, después a Message Monitor para ver una lista de módulos activos y luego compararla con la lista de los módulos que se suponen deben estar activados cuando la llave está encendida.
Para reducir al mínimo las cargas parásitas en la batería cuando el vehículo está apagado, una señal de “dormir” se envía a los módulos en la red. Algunos pueden quedar activados por un período de tiempo corto después de que se apague la ignición (módulo de la bolsa de aire, por ejemplo), y algunos pueden nunca ir a dormir (módulo antirrobo y receptor de entrada al vehículo sin llave, por ejemplo) pero la mayoría se pone en el modo de dormir para mantener la carga de la batería. Si la señal de dormir nunca se envía, o un módulo no puede reconocer la señal de dormir, puede seguir robando carga activa a la batería. Dependiendo de la descarga actual, esto puede hacer que la batería se descargue si el vehículo se deja parado por un período de tiempo
