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Aplicaciones:
Otros Protocolos de Comunicación

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ETHERNET AUTOMOTRIZ

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CAN Y LIN

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OTROS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN

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Intro

Protocolo de Transmisión de Nibble de Borde Único (SENT)

El protocolo SENT encuentra su aplicación principalmente en la industria automotriz, específicamente para transmitir datos de sensores a las Unidades de Control Electrónico (ECU) dentro de un vehículo. A continuación, se desglosan sus aplicaciones clave:
 

Aplicaciones en el Tren Motriz:
 

  • Sensor de posición del acelerador

  • Sensor de masa de flujo de aire

  • Sensor de temperatura del refrigerante del motor

Transmisión de Datos de Otros Sensores:
 

  • Sensores de posición de pedal (freno, acelerador)

  • Sensores de nivel de líquido (combustible, aceite)

  • Sensores de dirección asistida eléctrica
     

Aplicaciones Sensibles al Costo:


SENT destaca en aplicaciones donde el costo es una preocupación importante. Dado que requiere un cableado mínimo y tiene un formato de datos simple, es ideal para la transmisión básica de datos de sensores donde protocolos complejos como CAN podrían ser excesivos.

A continuación, se enumeran puntos adicionales a considerar:
 

No apto para datos de alta velocidad: SENT no es adecuado para necesidades de transferencia de datos de alta velocidad, como las que requieren los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) o los sistemas de entretenimiento en el vehículo.
 

Alternativa a otros protocolos:
 

  • SENT puede verse como una alternativa de bajo costo a protocolos como LIN (Local Interconnect Network) para aplicaciones específicas de sensores.

  • En general, SENT ofrece una solución confiable y rentable para transmitir datos de sensores a las ECU, lo que lo convierte en una herramienta valiosa en diversas aplicaciones automotrices.

 

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Protocolo FlexRay

FlexRay es protocolo de comunicación poderoso, diseñado específicamente las exigentes necesidades de las redes automotrices modernas. Combina las fortalezas de dos protocolos de comunicación existentes (CAN y Ethernet), para así poder una combinación única de características:
 

Confiabilidad: Al igual que can FlexRay prioriza la transmisión de datos críticos, asegurando que los mensajes de los sistemas de seguridad y las unidades de control del motor lleguen a tiempo, incluso en situaciones de red saturada.

Alto ancho de banda: A diferencia de CAN, FlexRay ofrece capacidades de ancho de banda significativamente mas altas. Esto es crucial para manejar las siempre crecientes demandas de datos de los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y los futuros vehículos autónomos.

Flexibilidad: FlexRay proporciona una programación de comunicación flexible. Puede manejar ambos:
 

  • Segmentos estáticos: Estos garantizan una transmisión predecible y activada por tiempo para datos críticos con registros de temporización estrictos.

  • Segmentos dinámicos: estos permiten la comunicación activada por eventos, similar a CAN, para manejar datos menos críticos que necesitan enviarse inmediatamente después de un evento.

Aplicaciones del protocolo FlexRay:
 

Funciones ADAS: Proporciona intercambio de datos en tiempo real para sistemas ADAS complejos como advertencia de cambio de carril, control de crucero adaptativo y frenado automático de emergencia.

Control del tren motriz: Gestiona la comunicación entre varios componentes del tren motriz para una gestión eficiente del motor y el control de vehículos híbridos/eléctricos.

Sistemas X-by-Wire: Habilita la transmisión de datos confiable para sistemas donde los controles electrónicos reemplazan los enlaces mecánicos tradicionales (por ejemplo, dirección por cable, freno por cable).

 

Full-Duplex Ethernet para Aviónica (AFDX)

Ethernet Determinístico para Aviónica (AFDX), también conocido como ARINC 664 Parte 7, está ganando terreno rápidamente como el protocolo de comunicación de próxima generación para sistemas de aviónica en aeronaves modernas y futuras. He aquí lo que lo distingue:

1. Comunicación de Alta Velocidad:

AFDX aprovecha la tecnología Ethernet, permitiendo velocidades de datos significativamente más altas (hasta 1 Gbps) en comparación con su predecesor, ARINC 429. Este mayor ancho de banda satisface las crecientes demandas de datos de los sistemas de aviónica modernos, que incluyen control de vuelo complejo, datos de sensores de alta resolución y sistemas avanzados de entretenimiento a bordo.
 

2. Comunicación Determinista:

A diferencia del Ethernet convencional, AFDX incorpora funciones como mecanismos de programación y sincronización de tiempo. Esto asegura una entrega de datos predecible y oportuna, crucial para aplicaciones en tiempo real en sistemas de aviónica donde incluso pequeños retrasos pueden comprometer la seguridad y el rendimiento.

3. Eficiencia Mejorada:
 

AFDX utiliza una topología de red conmutada, lo que permite un enrutamiento de datos eficiente y minimiza las colisiones de datos. Esto se traduce en una mejor utilización de la red y una menor latencia en comparación con los protocolos de comunicación punto a punto como ARINC 429.
 

4. Tolerancia a Fallas:
 

AFDX ofrece mecanismos de redundancia incorporados, que incluyen canales duales y componentes intercambiables en caliente. Esto garantiza la operación continua incluso si un componente falla, mejorando la confiabilidad y seguridad del sistema.
 

5. Integración e Interoperabilidad:

Al basarse en la tecnología Ethernet estandarizada, AFDX promueve la compatibilidad con la infraestructura de TI existente y componentes comerciales disponibles. Esto simplifica la integración del sistema, reduce los costos de desarrollo y facilita futuras actualizaciones.
 

Aplicaciones:
 

AFDX se adopta cada vez más para diversas funciones de aviónica, que incluyen:

  • Sistemas de control de vuelo

  • Control de motor

  • Sistemas de Aviónica Modular Integrada (IMA)

  • Sistemas de entretenimiento a bordo y gestión de cabina

  • Y muchos más

Sin embargo, AFDX también tiene limitaciones a considerar:

  • Mayor complejidad: En comparación con ARINC 429, AFDX requiere una gestión y configuración de red más compleja, lo que podría afectar los costos de desarrollo e implementación.

  • Preocupaciones de seguridad: Al aprovechar la tecnología Ethernet de código abierto, AFDX plantea consideraciones de seguridad que deben abordarse mediante protocolos de seguridad robustos y estrategias de segmentación de red.

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ARINC 429

ARINC 429, formalmente conocido como la especificación 429 del Comité de la Industria de Radio Aeronáutica (ARINC), rige como el protocolo de comunicación dominante para intercambio de datos entre sistemas de aviónica en aeronaves comerciales. Sus principales fortalezas radican en:
 

  • Alta integridad: ARINC 429 prioriza la transmisión de datos confiable y sin errores en aplicaciones de vuelo críticas.
     

  • Detección y corrección de errores: Garantiza la integridad de los datos identificando y rectificando errores durante la transmisión.
     

  • Bit de paridad: Proporciona una capa adicional de verificación de errores.
     

  • Filtrado de etiquetas: Permite a receptores específicos filtrar mensajes irrelevantes, lo que reduce la sobrecarga de datos.
     

  • Comunicación Simplex: Esta estructura de comunicación punto a punto y unidireccional simplifica la implementación y reduce la complejidad en comparación con protocolos más intrincados.
     

  • Rentabilidad: Si bien no es tan rentable como LIN utilizado en automóviles, ARINC 429 ofrece un equilibrio entre costo y confiabilidad adecuado para los exigentes requerimientos de los sistemas de aviónica.
     

  • Robustez: Diseñado para soportar el duro entorno eléctrico de una aeronave, ARINC 429 emplea señalización diferencial balanceada y cables de par trenzado para minimizar la interferencia de ruido.
     

  • Estandarización: Como estándar industrial ampliamente aceptado, ARINC 429 garantiza la compatibilidad entre varios componentes de aviónica de diferentes fabricantes, facilitando la integración y el mantenimiento del sistema.

ARINC 429 encuentra aplicación en una amplia gama de sistemas de aviónica, incluyendo:
 

  • Control de motor

  • Control de vuelo

  • Navegación

  • Tren de aterrizaje

  • Comunicación y radar

  • Y muchos más
     

Sin embargo, es importante tener en cuenta que ARINC 429 tiene limitaciones:
 

Menor velocidad de datos (100 kbps): En comparación con protocolos modernos como AFDX, ARINC 429 tiene una velocidad de datos más baja, que podría no ser adecuada para futuras aplicaciones de alto ancho de banda en aviónica.

Comunicación unidireccional: A diferencia de los protocolos full-duplex, ARINC 429 solo permite la transmisión de datos en una dirección, lo que potencialmente requiere canales de comunicación adicionales para las necesidades de comunicación bidireccional.

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MIL-STD-1553

MIL-STD-1553, es un estándar militar introducido por primera vez en la década de 1970, ha sido un protocolo heredado utilizado para la comunicación entre subsistemas en aeronaves militares y algunas civiles. Si bien su uso está disminuyendo gradualmente en favor de protocolos más nuevos como ARINC 429 y AFDX, comprender su función proporciona contexto histórico y resalta su influencia duradera.
 

Características Clave:

  • Comunicación Simplex: Similar a ARINC 429, MIL-STD-1553 emplea una estructura de comunicación punto a punto y unidireccional. Esto simplifica la implementación en comparación con protocolos más complejos.
     

  • Bus Multimaestro: A diferencia de la comunicación de fuente única de ARINC 429, MIL-STD-1553 permite que múltiples dispositivos (maestros) transmitan datos en un bus compartido, lo que ofrece una mayor flexibilidad para el diseño del sistema.
     

  • Comunicación Basada en Mensajes: Los datos se intercambian en formatos predefinidos llamados mensajes, lo que mejora la interoperabilidad entre diferentes equipos de varios fabricantes.
     

Aplicaciones:

Históricamente, MIL-STD-1553 se ha utilizado para una variedad de funciones en aeronaves, que incluyen:

  • Sistemas de control de vuelo

  • Control de motor

  • Sistemas de armamento

  • Navegación

  • Transmisión de datos de sensores
     

Limitaciones:
 

  • Menor Ancho de Banda (1 Mbps): En comparación con protocolos más nuevos, MIL-STD-1553 tiene una velocidad de datos limitada, lo que lo hace inadecuado para sistemas de aviónica modernos con demandas de alto ancho de banda.

  • Características Limitadas: Carece de funcionalidades como corrección de errores y capacidades de programación avanzada presentes en protocolos más nuevos.

  • Consideraciones de Peso y Tamaño: El cableado utilizado en MIL-STD-1553 puede ser voluminoso y pesado, lo que contribuye a un mayor peso de la aeronave, un factor crucial en la aviación.
     

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