BELAJAR CAN BUS DENGAN CEPAT

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Wednesday, 19 February 2014 Published Date Written by Syaiful Karim

BELAJAR CAN BUS DENGAN CEPAT

 Oleh      : Syaiful Karim (syaiful_k@yahoo.com)
Widyaiswara Madya PPPPTK BOE Malang

 ABSTRAK

CAN (Contral Area Network) pertama kali dikembangkan oleh Robert Bosch GmbH, Jerman pada tahun 1986 whenthey diminta untuk mengembangkan sistem komunikasi di antara tiga ECU (electronic control unit) kendaraan yang dirancang oleh Mercedes. Mereka menemukan melakukan titik ke titik komunikasi yang tidak lagi cocok dalam situasi ini. Kebutuhan untuk sistem komunikasi multi-master Menjadi keharusan. Silikon CAN pertama yang kemudian dibuat pada tahun 1987 oleh Intel. Untuk mempelajari system CAN Bus masih banyak kendala, karena belum ada model/trainer pembelajaran yang mudah dan cepat.

 

Trainer yang dirancang untuk pembelajaran pemrograman, yang Programnya dibuat pada komputer menggunakan software Keil Compiler µVision 3dan Flip (Flexible In-System Programmer). Download program ke mikrokontroller menggunakan sambungan kabel RS 232. Trainer ini sangat praktis dilengkapi Input Output, sebagai monitor penerima data dan pengirim data

 Hasil implementasi Trainer CAN BUS dengan mikrokontroler Atmel yang dilengkapi dengan Input Output sangat membantu Guru/Instruktur mengajar sistem ini dapat berfungsi dengan dan dapat dihubungkan dengan berepa trainer sebagai simulasi sistem komunikasi CAN pada sebuah mobil.

 Kata Kunci: CAN BUS, µVision 3,Flip, Trainer

 

Pendahuluan

Pertama tama kita harus mengetahui apa yang dimaksud dengan CAN BUS yaitu Controller Area Network(CAN) adalah jaringanserial, yang dikirim dan diterima adalah data berupa bilangan Hexsadesimal  maksimum sebanyak 8 data byte.Sebuah jaringanantarasensor, mikrokontrolerdan aktuator sebagai contoh pada mobil jaringan antara tiga system kontrol elektronik unit /ECUs (electronic control units).

 

 

 Gambar 1. Sistim CAN di Mobil

Sekarangpopulerdalam otomasi industridan aplikasipertanian. CAN Bus menggunakan sistemdua-kawat, sangat cocokuntuk aplikasikecepatan tinggimenggunakan pesansingkat. Menawarkantingkatkomunikasihingga1Mbit/ detikMembiarkankontrolsecara real-time.

CAN adalah jaringan multi-master yang dilakukan menggunakan Pesan Prioritas. Pesan prioritas tinggi dijamin untuk mendapatkan akses bus seolah-olah itu adalah satu-satunya pesan yang dipancarkan. Pesan prioritas rendah yang secara otomatis kembali ditransmisikan dalam siklus bus berikutnya, atau dalam tawaran siklus bus berikutnya jika ada diam lainnya, pesan prioritas tinggi menunggu untuk dikirim. Sebelum mengirim pesan pemeriksaan simpul CAN jika bus sibuk. Oleh karena itu menggunakan deteksi tabrakan untuk tambang deterministik jika pesan telah diubah. Isi pesan tersebut diberi label oleh identifier di lakukan adalah unik Sepanjang jaringan. Semua node lain pada jaringan menerima pesan dan masing-masing melakukan pada tes penerimaan pada identifier untuk tambang deterministik jika ada pesan, dan berlari sehingga isinya, relevan untuk melakukan simpul khusus. Jika pesan yang relevan, maka akan diproses, kalau tidak diabaikan.

1. Model Referensi untuk Sistim Teknik Komunikasi

 Pada International  Standardization  Organization  (ISO) menetapkan dengan ISO/OSI-7-lapis (layer), merupakan standart internasional untuk sistim komunikasi. Tugas-tugas komplek dalam keseluruhan komunikasi antar perangkat dijabarkan kedalam setiap lapisan. Pada setiap lapisan terdapat objek-objek yang lebih terperinci lagi fungsinya. Komunikasi antar lapisan diatur oleh protokol-protokol tertentu. Protokol didefinisikan sebagai suatu pernyataan tata cara untuk pertukaran informasi.

 Pada sistim komunikasi yang sederhana (Field bus) tidak diperlukan semua seluruh fungsi-fungsi dari OSI model. Demikian pula pada fungsi dari sistim otomasi, misalnya Routing (mencari jejak atau arah dalam jaringan yang komplek), yang dipilah dalam lapisan ke 4 tidak diperlukan lagi. Atas dasar tersebut, maka sistrm teknik komunikasi dalam lingkup automasi cukup diperlukan lapisan fisik (layer 1, Physical Layer), lapisan pemasti data (layer 2, Data-Link Layer), dan lapisan aplikasi (layer 7, Application Layer).

 , lapisan pemasti data (layer 2, Data-Link Layer), dan lapisan aplikasi (layer 7, Application Layer).

 

Gambar 2. : ISO/OSI-Modell

 Lapisan Fisik (Layer 1)

Pada lapisan ini ditentukan berlangsungnya pemindahan data. Hal tersebut berkaitan dengan besaran level, penataan logika dan penempatan kaki steker.

 

Pada CAN pemindahan data memlalui port RS 485 (perbedaan tegangan) atau sesuai dengan ISO 11899

Lapisan Pemasti Data (Layer 2)

Pada lapisan ini informasi yang akan dikirim dikemas dalam bentuk frame yang sesuai dan dilengkapi dengan suatu kode untuk pengujian kesalahan. Pada lapisan ini juga dipantau acces suatu media.

Pada CAN banyak sekali terdapat protokol chip dipasaran. Demikian pula dengan mikrokontroler ada yang ditawarkan CAN modul yang telah terintegrasi.

Lapisan aplikasi (Layer 7)

Pengguna dapat memanfaatkan layanan-layanan yang diperlukan untuk fungsi-fungsi dasar dalam komunikasi yang dibutuhkan dalam aplikasi (misalnya memulai dan mengakhiri hubungan).

Untuk penggunaan CAN dalam teknik automasi telah diciptakan CAN Application Layer. Hal ini didefinisikan berbagai layanan yang dapat dipergunakan untuk suatu aplikasi.

2. Sistim Teknik Jaringan komunikasi

Pada sistem jaringan secara teknis berdasarkan ISO/OSI model  terdiri atas :

2.1 Topologi (bentuk jaringan)

Bentuk jaringan adalah suatu hubungan antar sistim, secara umum ada beberapa bentuk topologi antara lain star, ring dan bus

 Gambar 3: Topologi dalam bentuk jaringan

 Bentuk Star

Komputer pusat adalah titik tengah dalam star. Setiap stasiun terhubung dengan saluran tersendiri. Komunikasi secara keseluruhan dikendalikan oleh komputer pusat dan terlibat bersamaan. Jika komputer pusat tidak bekerja, maka komunikasi tidak lagi berfungsi.

 Bentuk Ring

 Setiap titik stasiun merupakan pengirim dan penerima. Data berputar dalam ring satu kali dan menjangkau dari satu titik ke titik stasiun berikutnya. Setiap titik stasiun menguji, apakah data diarahkan kepadanya. Jika demikian halnya, maka data tersebut dipindahkan ke dalam memorinya. Hak pengirim pada umumnya diatur oleh token yang berputar melingkar (tokenring)

 Bentuk Bus

 Pada bentuk Bus tidak demikian tertutup setiap titik stasiun dapat saling berkomunikasi. Akses untuk bus menggunakan berbagai bentuk (Gambar 3)

 Catatan:

 Dalam CAN menggunakan bentuk Bus, yang informasinya dapat menjangkau seluruh stasiun (dipandang dari timing signal) secara bersamaan, yang merupakan fungsi dari CAN

 2.2 Arbitrasi

Jika banyak pengguna (stasiun) berkomunikasi dalam suatu media fisik, maka diperlukan pengaturan akses terhadap media pemindah data. Dalam hal ini berlaku aturan dasar, hanya satu pengirim yang boleh aktif, namun untuk penerima secara bersamaan dapat mengakses. Jika terjadi konflik berlaku mekanisme akses (arbitrasi) untuk memanfaatkan bus.

Dalam aplikasinya metode yang digunakan dibagi dua yaitu akses terkontrol (deterministis) dan akses kebetulan (stokastis).

 

Gambar 4. Mekanisme akses secara umum

 Dalam metode terkontrol dibedakan lebih lanjut apakah pelimpahan hak akses oleh sentral (master, perangkat sinkronisasi) atau desentralisasi melalui persetujuan antara pengguna, misal melalui penyerahan token yang dilaksanakan satu pengguna ke pengguna yang lain.

 

Dalam metode dengan akses secara kebetulan pengguna dapat mereservasi bus segera setelah bus terbebas. Setiap pengguna dalam hal ini hak akses mempunyai prioritas yang sama (multi master system). Karena cara ini dapat diberlakukan untuk banyak pengguna secara bersamaan dan dengan demikian memmicu kolisi., maka wajib berlaku pengaturan sesuai metode untuk menghindari atau memicu situasi tersebut. Dalam akses bus secara kebetulan memungkinkan suatu pengiriman informasi berdasarkan even. Dalam hal ini suatu pengiriman akan berlangsung hanya diperlukan saja.

 Catatan:

Pada CAN dipergunakan metode CSMS/CA ( Carrier-Sense Multiple Access/Collision Avoidance )

 

Beim CAN  wird das CSMA/CA-Verfahren ( Carrier-Sense Multiple Access/Collision Avoidance ). Dalam hal terjadi konflik (berbagai akses dalam waktu bersamaan) berlangsung melalui arbitrasi bit per bit (lihat sub VI).

3. Komunikasi pada CAN

Lingkup penggunaan dan daya guna sistim teknik jaringan sangat tergatung pada metode arbitrasi dan cara kerja protokol dalam lapisan ke 2.

Komunikasi antar pengguna berlangsung melalui protokol berorientasi pengguna atau informasi.

Protokol berorientasi Pengguna

Dalam protokol ini pengirim mengekprisikan alamat asal dan tujuan dalam aliran data. Dengan demikian informasi menjadi eksklusif untuk pengguna tertentu. 

Protokol berorientasi Informasi

Pengguna yang berwenang mengirimkan informasi yang ditujukan kepada seluruh pengguna yang terhubung (Broadcasting). Penerima memiliki perangkat pemfilteran untuk menyeleksi suatu informasi. Informasi dilengkapi dengan nomer informasi (identifier). Alamat tujuan informasi dalam hal ini tidak diperlukan

Komunikasi dalam CAN berbasiskan protokol berorientasi informasi. Obyek-obyek informasi yang dipergunakan dalam CAN adalah:

Dalam CAN seluruh pengguna mempunyai akses yang sama (multimaster). Dengan demikian pertukaran informasi antar pengguna secara langsung dapat dimungkinkan

4. Membuat Informasi CAN (Data dan Remote Frame)

Suatu informasi pada CAN terdiri dari:

 

Dalam standart CAN (CAN-2.0 A) identifier terdiri dari 11 bit. Hingga 2048 identifier dapat ditempatkan didalam suatu sistim. Nomer terrendah memegang hak prioritas tertinggi (lihat kapital 4). Dalam Extended CAN (CAN Specifikation 2.0 B) memiliki 29 bit identifier.Dengan demikian akan dapat dibedakan informasi hingga sebanyak 538 juta informasi.

 

Gambar 5. Susunan informasi CAN standart (identifier 11 bit)

Jumlah angka byte data dikodekan secara dual dalam DLC (ruang medan 4 bit). Dari kemungkinan 16 byte data secara teori hanya maksimal 8 per definisi yang diloloskan.

Jika RTR bit di set 1, maka informasi dengan identifier yang sebelumnya ditentukan akan ditunggu. Bila satu pengguna memiliki informasi tersebut, maka pengguna tersebut menempatkan dirinya untuk broadcasting atas seluruh pengguna.

Sekarang banyak disediakan chip protokol untuk pemrogram aplikasi, semuanya adalah untuk membentuk informasi CAN kedalam register tertentu.

Untuk standart CAN yang terdiri dari identifier, RTR bit dan jumlah byte data (DLC) di kodekan dalam dua byte (Descriptorbytes)

Contoh 3.1:

Informasi dengan identifier 123 desimal dan byte data 11, 22, 33 dan 44 semua dalam hexadesimal akan dikirimkan melalui bus.

Tentukan kedua description byte .

Penyelesaian

Langkah 1:       123 desimal diubah kedalam bentuk hexadesimal

Hasil :  07B  hex

Langkah 2:       Angka hexadesimal dari identifier dimasukkan kedalam ruang 11 bit

.                       Hasil:

Trainer CAN dan Contoh Program

Dengan menggunakan trainer dibawah ini maka kita dapat membuat program sebagai contoh dibawah ini:

 

 Gambar 7. Trainer CAN BUS

 

 Gambar 8. Rangkaian Trainer CAN BUS

 /*

 ; Programmname : test07.c             Datum: Juli 2013

 ; Programmierer: Syaiful

 ; ProgFunktion :                Incrementiert im Sekundentakt P2

 ;                                                                               Falls eine beliebige CAN-Nachricht eingelaufen ist

 ;                                                                               wird eine CAN -Sendung mit ID=000 per Interrupt ausgelöst                            

 */

 #include <T89C51RC2.h>

 #include <CEST_treiber.h>

 void int0() interrupt 0

 {

 // eintreffende CAN-Nachricht löst diesen Interrupt aus

                 EA=0;    //globaler Interrupt sperren

                 canreg_write(SJA_TRDSCR1,0x00);

                 canreg_write(SJA_TRDSCR2,0x01);

                 canreg_write(SJA_TRBYTE1,0x55);

                 canreg_write(SJA_CMR,0x01);

                 while(((canreg_read (SJA_SR))&0x08)==0);         //warten bis Sendung abgeschlossen

                 canreg_write(SJA_CMR,0x0C);  //Empfangspuffer wieder freigeben

                 canreg_read(SJA_IR);   // unbedingt lesen sonst wird kein neuer Interrupt zugelassen

                 EA=1;  //Interrupt wieder scharf machen

 }

 void main(void)

 {

                 SP=0x80;

                 IT0=1;

                 EX0=1;  //externer Interrupt INT0 beim T89C51RC2 vorbereiten

                 can_init(1000,0x00,0xff); // CAN-Kommunikation auf 100k und volle Akzeptanz

                 v24_init(9600);

                 canreg_write(SJA_CR,0x02);       //Empfangsinterrupt freigeben

                 EA=1;    //globale Interruptfreigabe vom T89C51RC2

                 P2=0;

                 while(1)

                 {

                 P2++;

                sec(1);

                 v24_send(0x41);        

                }

}

Kesimpulan

  1. Dengan trainer CAN BUS widyaiswara lebih mudah menjelaskan konsep dasar CAN BUS sekaligus dapat belajar memprogram.
  2. Trainer CAN BUS Guru bersama sama siswa membuatnya dan mencobanya serta mengajar pemrograman
  3. Trainer tersebut sangat bisa untuk program keahlian Elektronika dan program keahlian Automotif.

Daftar Pustaka

Rudy Hamsch, (1997) CAN BUS einfuerung,Elektronik schule Tettnang

CAN BUS (Controller Area Network), www.engr.uky.edu/~jel/

CAN Bus Overview, teaching.shu.ac.uk/

CAN-USB Adapter, PCAN-USB | IPEH-002021, IPEH-002022 – Phytec,www.phytec.com/products/industrial.../can.../can-usb-pcan-adapter

T89C51RB2/RC2 - Atmel Corporation, www.atmel.com/Images/doc4105.pdf