Capítulo 3: Rede LIN e MOST

Por: Redação

Apesar da rede CAN ainda ser a rede de comunicação mais utilizada nos veículos atualmente, outras redes de comunicação também vêm sendo aplicadas em menor escala no mercado automotivo. Tendo como objetivo reduzir os custos de produção do veículo ou até mesmo para aprimorar alguns sistemas, como é o caso das redes: LIN e MOST.

LIN: LIN ou Local Interconnect Network é um protocolo recente e surgiu da necessidade da redução dos custos quando o uso da rede CAN torna-se superdimensionado como, por exemplo, em sensores inteligentes, atuadores ou unidades de comando com pouca atuação na segurança do veículo ou dos ocupantes. Ele é constituído de apenas um fio e sua velocidade é bem inferior a da rede CAN.

Um dos motivos de seu baixo custo é que a rede LIN não utiliza um cristal oscilador utilizado na rede CAN, tendo também um único módulo mestre capaz de comandar até 16 escravos, que por sua vez esperam a mensagem do mestre para agirem.

Através de um osciloscópio é possível analisar o funcionamento da rede LIN. Quando ela está em modo de repouso, ou não está transmitindo mensagem, o valor de tensão será de aproximadamente 12V (sinal recessivo). Quando uma mensagem for transmitida no barramento, a tensão irá variar entre sinal recessivo e dominante (aproximadamente 0V). Contudo, por se tratar de uma rede bastante versátil, a rede LIN possibilita margens de tolerância para o entendimento de um bit recessivo ou dominante, como pode ser visualizado na ilustração.

A rede LIN foi criada na década de 90, para servir de sub-rede ao CAN, pois dessa forma o sistema de comunicação ficaria mais barato. Ela vem sido empregada nas funções e sistemas que não requerem grandes responsabilidades, pois caso aconteça falhas, elas não acarretam nenhum dano ao veículo ou ao condutor.

O bus LIN é um bus bidirecional de 12 V com velocidade de transmissão de 1 a 20 kbit/s. O emprego das aplicações do bus LIN tem aumentado muito recentemente e hoje este protocolo já está presente na maioria dos veículos. Com um bus LIN pode-se operar paralelamente várias unidades de controle.

MOST (Media Oriented Systems Transport): Esta rede representa uma rede de transporte de dados orientados de mídia, isto é, os dados transmitidos por ela são direcionados a um destinatário específico. Trata-se de um sistema de bus serial para a transferência de sinais de áudio, vídeo, voz e dados através de condutores ópticos. Por se tratar de uma transmissão óptica a velocidade de transmissão alcançada pode variar de 20 Mbit/s até 150Mbit/s, sendo bem maior que a velocidade de transmissão da rede CAN.

Exemplo da rede MOST sendo utilizada em uma topologia de rede tipo anel no sistema de infotenimento da Touareg 2011

Do ponto de vista físico o MOST é uma estrutura de rede (topologia) com forma de anel e pode conectar até 64 dispositivos. A ordem em que estão dispostos os componentes do sistema no anel é definida durante o projeto e não se pode modificar. A versão mais completa desta rede em veículos Volkswagen é prevista na seguinte ordem: Main Unit > receptor de TV > trocador de DVD > rádio > sistema de som digital > instrumento combinado > Gateway.

A Main Unit e a Gateway são unidades de controle obrigatórias. As unidades restantes são opcionais ou, se estão implementadas no veículo, estão na sequência definida.
A transmissão de dados com ondas luminosas permite uma taxa de transferência consideravelmente maior. As ondas luminosas tem comprimento de onda muito curta em comparação com as ondas de radiofrequência. Não geram interferência eletromagnéticas e, ao mesmo tempo, são insensíveis às interferências eletromagnéticas externas. Os componentes principais das unidades de controle no bus MOST são:

– Conector óptico para condutor óptico: Através deste conector se transmitem os sinais de luz até a unidade de controle ou a partir desta;

– Conector elétrico: A alimentação de tensão, o diagnóstico de quebra do anel e os sinais de entrada e de saída são estabelecidos por este conector;

– Alimentação de tensão interna na unidade: A tensão alimentada para a unidade de controle através do conector elétrico é repartida pela alimentação interna da unidade até os componentes. Isto permite desativar componentes específicos na unidade de controle para reduzir a absorção de corrente de repouso.

O fotodiodo assume a função de transformar as ondas luminosas em sinais de tensão. Isto significa que quanto maior for a quantidade de luz que incide no fotodiodo, maior é a corrente que flui através do mesmo. Este fenômeno recebe o nome de efeito fotoelétrico. O fotodiodo se conecta em série com uma resistência. Se aumenta a corrente através do fotodiodo em função de uma maior radiação luminosa, a queda de tensão aumenta na resistência. Desse modo se transforma o sinal de luz num sinal de tensão

A unidade é composta por um fotodiodo e um diodo luminoso. Os sinais luminosos recebidos são transformados pelo fotodiodo em sinais de tensão, que são retransmitidos até o transceptor MOST. O diodo luminoso desempenha a função de transformar os sinais de tensão do transceptor MOST em sinais luminosos. As ondas luminosas geradas tem um comprimento de 650nm e são visíveis na forma de luz vermelha. Os dados são transmitidos por ondas luminosas moduladas que são conduzidas pelo condutor óptico até a seguinte unidade de controle.

– Transceptor MOST: O transceptor MOST consta dos componentes transmissor e receptor. O transmissor envia as mensagens na forma de sinais de tensão até a unidade. O receptor capta os sinais de tensão da unidade e retransmite os dados requeridos até o microcontrolador padrão da unidade de controle.

As mensagens de outras unidades de controle que não são necessárias passam através do transceptor sem transmitir dados ao microcontrolador. Passam sem modificação até a seguinte unidade de controle.

– Microcontrolador: O microcontrolador padrão é a unidade central de processamento na unidade de controle. Consta de um microprocessador que gerencia todas as funções essenciais da unidade de controle.

– Componentes específicos da unidade: Estes componentes se encarregam de executar funções específicas da unidade de controle.

Vista interna da estrutura de uma unidade de controle MOST

O condutor óptico (LWL) consta de várias capas. O núcleo é a parte principal de um condutor óptico e é feito de polimetilmetacrilato. Este é o condutor da luz propriamente dito.

O recobrimento ao redor do núcleo é um polímero fluorado utilizado para se obter a reflexão total. A capa preta de poliamida protege o núcleo contra a penetração de luz do ambiente externo. A capa laranja serve para identificar o cabo e proporcionar proteção contra danos mecânicos e temperatura.

Cladding (polímero fluorado refletivo) – é uma capa sobre o núcleo com um menor índice de refração da luz e uma espessura da ordem de microns, de modo que a luz conduzida no núcleo volta a ser refletida pela bordas até o centro do núcleo praticamente sem perdas de luz “laterais” do núcleo.

Condutores óticos utilizados na rede MOST

Como a topologia de rede utilizada na confecção da rede MOST é do tipo anel, para efeito de diagnóstico, se uma unidade de comando não for capaz de retransmitir os sinais óticos ou se um dos cabos estiver rompido, todo o sistema ficará comprometido e pode então parar de funcionar ou funcionar com algumas restrições.