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SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
SEMINARIO SOBRE USO DEL BUS CAN (CONTROL AREA NETWORK) Y EL PROTOCOLO CANopen
Lugar: Aula Magna de la Escuela Politécnica Superior de Ingenieros de Gijón
Fecha: Viernes 5 de Marzo de 2010
Reiner Zitzmann de CAN in Automation (CAN-CiA)
F.F.Linera – Pablo Luque y Daniel Alvarez de los Departamentos DIEECS y DCIF de la Universidad de Oviedo
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Índice
• ¿Por qué un bus?
• Bus CAN en el automovil• Bus CAN en el automovil
• OBD (On-Board-Diagnostic) basado en CAN
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Causas1. Las crecientes exigencias en cuanto a seguridad, confort e información del cliente.
2. El comportamiento regulado de emisiones de escape y consumo de combustible.
3. Aumento de la complejidad del sistema eléctrico/electrónico del automóvil.
4. Problemas técnicos con la instalación (tamaño, número de conectores, pines, ...)
5. Desarrollo tecnológico en la electrónica (miniaturización, potencia de cálculo, ...)
Sistema de intercambio de información
¿Por qué un bus?
Sistema de intercambio de información
entre unidades de control
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¿Por qué un bus?
Una unidad de control central con sensores y actuadores exige conductores de gran longitud
para su conexión. Esto conduce a una instalación cada vez más costosa y pesada.
Unidad de control centralUnidad de control central
Sensores y actuadores inteligentesSensores y actuadores inteligentes
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¿Por qué un bus? DATOS:
•Cada 50 kg de cable incrementa el consumo de combustible en 0,2 litros/100Km. Además de ocupar volumen.
•En 1998, Motorola publicó que la reducción del mazo de cables en las 4 puertas de un BMW redujo el peso en 15
Kg, además de mejorar la funcionalidad.
•El coste de la electrónica en un vehículo de alta gama supera el 23% del coste total.
Más unidades de controlMás unidades de control
STOPMás sensores y actuadoresMás sensores y actuadores
Espacio interior limitadoEspacio interior limitado
Mayor cableadoMayor cableado
STOP
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¿Por qué un bus? ECUsECUs: Unidades : Unidades
de Control de Control
Electrónicas ó Electrónicas ó
CentralitasCentralitas
Mínima probabilidad de caída de la red
Máxima versatilidad en cuanto a la configuración de la red
Aumento de la funcionalidad (diagnóstico, programación en línea, funciones de confort, ...)
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Testigo EGAS
Testigo EOBD
Testigo Precalentamiento
Temp. Agua
Sensor
Temp. Exterior
Desconexion A.A.
Sensor
Temp. agua
Cuadro Instrumentos
Centralita
control
Centralita
control
RPM
Reserva combustible
Velocidad
Sensor
Temp. Exterior
Velocidad
RPM
Elevación ralenti
Desconexion A.A. control
Motor
Climatronic
control
Motor
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Testigo EGAS
Testigo EOBD
Testigo Precalentamiento
Temp. Agua
Sensor
Temp. Exterior
Sensor
Temp. agua
Cuadro Instrumentos
CentralitaCentralita
control Testigo Precalentamiento
RPM
Reserva combustible
Velocidad
Velocidad
RPM
Elevación ralenti
Desconexion A.A.
Centralita
control
Motor
Climatronic
control
Motor
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Bus CAN en el automovil
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Controller
Area
Network
Controller
Area
Network
Sistema de intercambio de información ( topología de Bus) desarrollado por la firma
ROBERT BOSCH GmbH desde 1983 hasta 1988 para la industria del automóvil.
Bus CAN en el automovil
NetworkNetwork
Intercambio de datos entre unidades de control
EmisorReceptorLa transmisión de datos en
serie es usada en distancias
mayores, en los que la
transmisión en paralelo tiene
un coste excesivo.
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Bus CAN en el automovil
• VW POLO AM 2002
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TRACCIÓN500 Kbps
CONFORT100 Kbps
Centralita Cuadro Instrumentos
Centralita Motor
Centralita Cambio Automático
Centralita Bordnetz
Interface para bus de datos (Gateway)
Centralita Confort
Centralita Climatronic/Climatic
Bus CAN en el automovil
Centralita Puerta Trasera Derecha
1 Kbps =1000 bytes por segundo
Centralita ABS
Centralita Servodirección
Centralita Airbag = CAN tracción 500 kbits/s
= CAN confort 100 kbits/s
= Línea K
Centralita Puerta Conductor
Centralita Puerta Acompañante
Centralita Puerta Trasera Izquierda
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CAN Bus CAN Bus CAN Bus CAN Bus TracciónTracciónTracciónTracción (500 (500 (500 (500 KbpsKbpsKbpsKbps) ) ) )
Centralita Cuadro Instrumentos J285
Conector de diagnosis
Centralita Motor J220
Centralita Airbag J234
Cuadro Instrumentos J285
Centralita ABS J104
Centralita Servodirección J500
Centralita Motor J220
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CAN Bus CAN Bus CAN Bus CAN Bus ConfortConfortConfortConfort (100/125 (100/125 (100/125 (100/125 KbpsKbpsKbpsKbps))))
Centralita Climatronic J255
Centralita Climatic J301
Centralita
Conector de diagnosis
CentralitaPuerta Trasera Derecha J389
Centralita Confort J393
Centralita Puerta Conductor J386
CentralitaPuerta Trasera Izquierda J388
Centralita Puerta Acompañante J387
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5 CAN 5 CAN 5 CAN 5 CAN Bus Bus Bus Bus enenenen unununun SEAT ALTEASEAT ALTEASEAT ALTEASEAT ALTEA
TracciónTracciónTracciónTracción, , , , cuadrocuadrocuadrocuadro y y y y diagnosisdiagnosisdiagnosisdiagnosis a 500Kbpsa 500Kbpsa 500Kbpsa 500Kbps
InfotenimientoInfotenimientoInfotenimientoInfotenimiento y y y y confortconfortconfortconfort a 100 a 100 a 100 a 100 KbpsKbpsKbpsKbps
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Unidad de Control 1 Unidad de Control 2
Color :Color :
High naranja/verde
Color :Color :
High naranja/verde
CAN Bus CAN Bus -- CCoonnfort fort CAN Bus CAN Bus -- CCoonnfort fort
Cable par trenzado | sección 0,35-0,50 mm2 | distancia entre crestas : 20 mm
Low naranja/marrónLow naranja/marrón
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CAN CAN Tracción y diagnosisTracción y diagnosisHigh naranja/negro
Low naranja/marrón
CAN ConfortCAN ConfortHigh naranja/verdeHigh naranja/verde
Low naranja/marrón
CAN CAN InfotenimientoInfotenimientoHigh naranja/violeta
Low naranja/marrón
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Mediante un procedimiento via software se puede conmutar el acceso para un diagnóstico directo vía conector de diagnóstico.
Acceso CAN protegido externamente
ConvertidorConvertidor
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Log en CDLog en CD
Acceso CAN protegido externamente
ConverterConverter
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Tramas de datos CANTramas de datos CAN
Campo de inicio
Identificador (11 bit)
Campo de datos (64 bit)
Campo ACK
Campo RTR
Campo de control (6bit)
Campo CRC
Campo final trama
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Campo de ControlCampo de Control
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Campo de DatosCampo de Datos
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Bases de Datos
• El campo Identificador señala el contenido del mensaje.
• La base de datos establece para cada mensaje: un nombre y el contenido del campo de
datos.
• Las distintas informaciones del campo de datos se denominan señales.
• Una señal es una descripción simbólica de un segmento de datos dentro del mensaje.
• La base de datos esta fijada para todo el consorcio y salvo pocas excepciones es
identicamente válida para todos los coches. Todos los proveedores deben respetar esta
clasificación.clasificación.
• A partir de la base de datos se obtiene una matriz de señales que especifica la relación
entre emisor y receptor del mensaje.
FT0_res0
mTSG_FT_0
Kom_171a.dbc
Señales
Mensajes
Base de Datos
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Ejemplo Kom_115a.dbc
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Ejemplo Kom_115a.dbc
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Cada fabricante/modelo tiene diferentes mensajes/identificadores para la transmisión de señales en el campo de datos.
Para la interpretación física de las señales que vienen en el campo de datos se necesita una base de datos proporcionada por el fabricante.
PQ35_46_ACAN_Signalmatrix_V5_4_6_F_20080526_MH.xls
Plataforma PQ35:
Audi A3 Mk2 (8P) Volkswagen Touran (1T) Volkswagen Caddy (2K) SEAT Altea (5P)
Plataforma PQ46:
Volkswagen Passat (3C) Volkswagen Passat CC (35)Skoda Superb II (3T)
Ejemplo: Base de datos para tracción.
SEAT Altea (5P) Volkswagen Golf Mk5 / GTI / R32 / Rabbit Mk5 (1K) Škoda Octavia Mk2 (1Z) Volkswagen Golf Plus (5M) SEAT Toledo Mk3 (5P) Volkswagen Jetta Mk5 (1K) SEAT León Mk2 (1P) Audi TT Mk2 (8J) Volkswagen Eos (1F) Volkswagen Tiguan (5N) Volkswagen Scirocco (13) Audi Q3 Volkswagen Golf Mk6 (5K) Škoda Yeti
Skoda Superb II (3T)
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IDID EmisorEmisor RepeticiónRepetición ObservacionesObservaciones
1A0H
Motor 1 10 mseg (gasol.)20 mseg (diesel)
Requerimiento ASR o MSR, intervención EDS, EBV o ESP, y testigos ABS, ASR / ESP y freno y señal de velocidad
280H
Freno 1 7 mseg
Información del ralentí, kickdown, conmutador de embrague, intervención ASR, MSR. RPM’s y Posición E-Gas
Motor 2 10 mseg288H Versión CAN. Código motor, código cambio, temperatura
Transmisión cíclica de los mensajesTransmisión cíclica de los mensajes
Motor 2 10 mseg288H Versión CAN. Código motor, código cambio, temperatura líquido refrigerante, interruptor luz de freno, activación AA, comunicación OBD2, informaciones GRA, etc..
320H Cuadro 1 25 msegEstado puertas, presión aceite, falta líquido refrigerante, testigo de combustible, lámpara precalentamiento, estado testigo de frenos, señal de velocidad.
440H Cambio 1 8 msegPetición desconexión AA, información embrague (WK), petición elevación ralentí, posición palanca selectora, marcha objetivo y marcha de emergencia.
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Ejemplo 1: Trama Ejemplo 1: Trama de datos de datos CAN mBremse_3CAN mBremse_3
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
B4 17 8A 18 E4 17 D2 18
4A0 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
VariableIdentificado
rMensaje Identificado
r (hex)Nº bits Datos Formula Unidades Limites
Sentido giro anterior
izq mBremse_3BR3_Fahrtr_
VL0x4A0 1 D0<0>
0 - Hacia delante
1-Hacia atrás
Velocidad rueda
anterior izq mBremse_3BR3_Rad_km
h_VL0x4A0 15
D1<7:0>:D0<
7:1>
0.01*(D1<7:0>:D0
<7:1>)Km/h 0 .. 326.39
Sentido giro anterior
der mBremse_3BR3_Fahrtr_
VR0x4A0 1 D2<0>
0 - Hacia delante
1-Hacia atrás
Velocidad rueda
anterior der mBremse_3BR3_Rad_km
h_VR0x4A0 15
D3<7:0>:D2<
7:1>
0.01*(D3<7:0>:D2
<7:1>)Km/h 0 .. 326.39
Sentido giro trasera izqmBremse_3BR3_Fahrtr_
HL0x4A0 1 D4<0>
0 - Hacia delante
1-Hacia atrás
Velocidad rueda
trasera izq mBremse_3BR3_Rad_km
h_HL0x4A0 15
D5<7:0>:D4<
7:1>
0.01*(D5<7:0>:D4
<7:1>)Km/h 0 .. 326.39
Sentido giro trasera izqmBremse_3BR3_Fahrtr_
HR0x4A0 1 D6<0>
0 - Hacia delante
1-Hacia atrás
Velocidad rueda
trasera der mBremse_3BR3_Rad_km
h_HR0x4A0 15
D7<7:0>:D6<
7:1>
0.01*(D7<7:0>:D6
<7:1>)Km/h 0 .. 326.39
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Ejemplo 1: Trama Ejemplo 1: Trama de datos de datos CAN mBremse_3CAN mBremse_3
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
B4 17 8A 18 E4 17 D2 18
4A0 h 8
D0 = B4h = 1011 0100bD1 = 17h = 0001 0111b
Sentido giro anterior
izq mBremse_3BR3_Fahrtr_
VL0x4A0 1 D0<0>
0 - Hacia
delante 1-Hacia
atrás
0 - Hacia delante
D0 = B4h = 1011 0100bD1 = 17h = 0001 0111b
0001 0111 1011 010 b = 3034 d
Velocidad rueda
anterior izq mBremse_3BR3_Rad_k
mh_VL0x4A0 15
D1<7:0>:D0
<7:1>
0.01*(D1<7:0>:D
0<7:1>)Km/h 0 .. 326.39
x 0,01
30,34 Km/h
izq VL atrás
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Ejemplo 1: Trama Ejemplo 1: Trama de datos de datos CAN mBremse_3CAN mBremse_3
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
B4 17 8A 18 E4 17 D2 18
4A0 h 8
Sentido giro anterior izq D0<0>
Velocidad rueda anterior izq D1<7:0>:D0<7:1>B4 17
Sentido de giro: 0 - Hacia delante
Velocidad: 3034 x 0,01 = 30,34 Km/h
8A 18
Sentido de giro: 0 - Hacia delante
Velocidad: 3141 x 0,01 = 31,41 Km/h
Sentido giro anterior der D2<0>
Velocidad rueda anterior der D3<7:0>:D2<7:1>
E4 17
Sentido de giro: 0 - Hacia delante
Velocidad: 3058 x 0,01 = 30,58 Km/h
Sentido giro trasera izq D4<0>
Velocidad rueda trasera izq D5<7:0>:D4<7:1>
D2 18
Sentido de giro: 0 - Hacia delante
Velocidad: 3177 x 0,01 = 31,77 Km/h
Sentido giro trasera izq D6<0>
Velocidad rueda trasera der D7<7:0>:D6<7:1>
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Ejemplo 2: Trama Ejemplo 2: Trama de datos de datos CAN mBremse_2CAN mBremse_2
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
88 60 07 8A 31 4F 15 AB
5A0 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
VariableIdentificad
orMensaje Identificad
or (hex)Nº bits Datos Formula Unidades LimitesVariable
orMensaje
or (hex)Nº bits Datos Formula Unidades Limites
Aceleración lateral mBremse_2BR2_Querb
eschl0x5A0 8 D0<7:0>
0.01*D0<7:0>-
1.27g
-1.27 ..
1.27
88 Acel. Lat.: 136 x 0,01 - 1,27 = 0,09 GAceleración lateral D0<7:0>
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MERCEDESOBD BASADO EN CAN
Entre los Entre los HLPsHLPs de cada fabricante hay una parte común IS0 15031de cada fabricante hay una parte común IS0 15031
FORDRENAULT
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HISTORIA OBDHISTORIA OBD
• STANDARD MUNDIAL INCLUIDO EN LOS VEHICULOS DESDE EL AÑO 2006
• IMPULSADO POR LA AGENCIA MEDIOAMBIENTAL AMERICANA EN 1988 PARA EL
CONTROL Y SUPERVISION DE EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES.
•SUFRE EXTENSIONES PARA PODER ACCEDER NO SOLO A LOS GASES DE
COMBUSTION EMITIDOS SINO A MUCHOS OTROS PARAMETROS DISPONIBLES EN
LAS CENTRALITAS DEL VEHICULO.
•LA CONEXION FISICA SE REALIZA A TRAVES DE UN CONECTOR OBD DE 16 PINES
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CONECTOR OBDCONECTOR OBD
VARIOS PROTOCOLOSVARIOS PROTOCOLOS
• ISO 9141-2
•ISO 14230-4 KWP2000
•SAE J1850, VPW 10.4K
•SAE J1850, PWM 41.6K
•ISO 15765 CAN
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ISO_Funktionaler_
Req_All 0x700 1792 8 ISO-TP
ISO_Funktionaler_
Req_OBD 0x7DF 2015 8 ISO-TP
ISO_Getriebe_01_R
eq 0x7E1 2017 8 ISO-TP
ISO_Getriebe_01_R
esp 0x7E9 2025 8 ISO-TP
ISO_Gurtmikro_Re
q 0x763 1891 8 ISO-TP
LISTA DE MENSAJES LISTA DE MENSAJES
DEL STANDARD ISODEL STANDARD ISO
q 0x763 1891 8 ISO-TP
ISO_Gurtmikro_Re
sp 0x7CD 1997 8 ISO-TP
ISO_Lenkhilfe_Req 0x712 1810 8 ISO-TP
ISO_Lenkhilfe_Res
p 0x77C 1916 8 ISO-TP
ISO_LWRAFS_Req 0x754 1876 8 ISO-TP
ISO_LWRAFS_Resp 0x7BE 1982 8 ISO-TP
ISO_LWS_Req 0x751 1873 8 ISO-TP
ISO_LWS_Resp 0x7BB 1979 8 ISO-TP
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Trama Trama de de petición de datos OBDpetición de datos OBD
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
02 01 05 AA AA AA AA AA
7DF h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
• D0: NUMERO DE DATOS ADICIONALES (en el ejemplo 2)
• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en tiempo real)
• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 05
Temperatura de refrigerante del motor).
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MODOS DE FUNCIONAMIENTO Y MODOS DE FUNCIONAMIENTO Y
OPERACIONALES DEL STANDARD OBDOPERACIONALES DEL STANDARD OBD
(dato D1)(dato D1)
1. Diagnóstico en tiempo real.
2. Diagnóstico basado en memoria (Freeze Frame).
3. Petición de códigos de fallos DTC.
4. Reseteo de DTCs y valores almacenados.4. Reseteo de DTCs y valores almacenados.
5. Diagnóstico de los sensores de oxígeno.
6. Diagnóstico de test no continuo.
7. Diagnóstico de DTCs pendientes (detectados durante el último ó
actual ciclo de conducción).
8. On-Board Test.
9. Información del vehículo.
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Listado de Listado de PIDsPIDs para el modo 1para el modo 1
(dato D2)(dato D2)
Listado completo en http://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs
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Trama Trama de de respuesta de datos OBDrespuesta de datos OBD
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
03 41 05 5A AA AA AA AA
7E8F h 4
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
• D0: NUMERO DE DATOS ADICIONALES (en el ejemplo 3)
• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO + 40h (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en
tiempo real)
• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 05
Temperatura de refrigerante del motor).
• D3: VALOR DEL DATO SOLICITADO (en el ejemplo 5Ah = 90d, Temperatura del
refrigerante: 90 – 40 = 50ºC).
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Ejemplo de respuesta modo 1Ejemplo de respuesta modo 1
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
04 41 0C 0C 70 AA AA AA
7E8F h 4
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
• D0: NUMERO DE DATOS ADICIONALES (en el ejemplo 4)
• D1: MODO DE FUNCIONAMIENTO +40h (en el ejemplo 1 – modo de diagnostico en
tiempo real)
• D2: PID (IDENTIFICACION DE PARAMETRO) SOLICITADO (en el ejemplo 0Ch = 12d
Revoluciones por minuto del motor).
• D3-D4: VALOR DEL DATO SOLICITADO (en el ejemplo 0Ch 70h = 12d 112d,
Revoluciones por minuto: (12 x 256 +112)/4 = 796rpm).
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Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 –– Datos del vehículoDatos del vehículo
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
02 09 02 AA AA AA AA AA
7DF h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Petición de datos del software al vehículo:Petición de datos del software al vehículo:
Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
10 14 49 02 01 56 46 31
7E8 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
3 ULTIMOS DATOS: 56h 46h 31h -> Códigos ASCII de VIN (3 primeras letras del número de Bastidor del coche)
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 Ejemplo de petición y respuesta en modo 9 –– Datos del Datos del vehiculovehiculo
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
30 00 00 00 00 00 00 00
7E0 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Mensaje “Preparado para recibir más datos”:Mensaje “Preparado para recibir más datos”:
Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOSIDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
21 4A 4D 44 45 47 36 33
7E8 h 8
BASTIDOR: JMDEG63
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
22 36 33 38 39 39 35 38
7E8 h 8
BASTIDOR: 6389958
SEMINARIO CAN/CANOPEN – GIJON
Ejemplo de petición y respuesta en modo 3 Ejemplo de petición y respuesta en modo 3 –– Códigos de fallos Códigos de fallos DTCsDTCs
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
01 03 00 00 00 00 00 00
7DF h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Petición de datos del software al vehículo:Petición de datos del software al vehículo:
Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
04 43 01 01 55 55 55 55
7E8 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Código de Fallo: P0195 Malfuncionamiento del sensor de la temperatura del aceite del motor
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Ejemplo de petición y respuesta en modo 4 Ejemplo de petición y respuesta en modo 4 –– ResetReset de de DTCsDTCs
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
01 04 00 00 00 00 00 00
7DF h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Envío de datos del software al vehículo:Envío de datos del software al vehículo:
Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:Respuesta del vehículo:
IDENTIFICADORIDENTIFICADOR NºDATOSNºDATOS DATOSDATOS
03 7F 04 22 55 55 55 55
7E8 h 8
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7