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.
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 :
- Topologi (konfigurasi dalam ruang)
- Level dalam media pemindahan data (besaran signal)
- Arbitrasi (hak akses) dalam media pemindahan data
- Protokol (aturan main suatu komunikasi)
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:
- Melalui telegram permintaan data (remote frame), pengguna bus dapat meminta pengirim data suatu informasi tertentu.
- Dengan telegram data (data frame) akan diikuti pemindahan data dari satu pengirim ke satu atau beberapa penerima.
- Dengan diagram kesalahan (error frame) akan diikuti dengan signalisasi satu kesalahan yang ditengarahi pada pengguna bus.
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
- Dengan trainer CAN BUS widyaiswara lebih mudah menjelaskan konsep dasar CAN BUS sekaligus dapat belajar memprogram.
- Trainer CAN BUS Guru bersama sama siswa membuatnya dan mencobanya serta mengajar pemrograman
- Trainer tersebut sangat bisa untuk program keahlian Elektronika dan program keahlian Automotif.
.jpg)
Leave a comment