Sistemas de Comunicación Avanzados en Automoción y Fundamentos de Fibra Óptica

Introducción al Multiplexado en Sistemas Automotrices

Hoy en día, la creciente exigencia en la **seguridad de conducción**, el **confort**, la reducción de **emisiones** y la optimización del **consumo** implica un mayor intercambio de información. Con el **multiplexado**, logramos un ahorro significativo en la instalación de sensores, se posibilita el intercambio de comunicación entre **unidades de control (ECUs)**, se facilitan las labores de diagnóstico y, sobre todo, se simplifica la instalación de cableado, lo que se traduce en un ahorro de espacio y coste.

Estructura de un Datagrama de Datos

El protocolo de datos consta de varios bits enlazados, donde cada bit puede adoptar los valores 1 o 0. A continuación, se detallan los campos:

• Campo de Comienzo del Datagrama: 1 bit
• Campo de Estado: 11 bits
• Campo de Control: 6 bits
• Campo de Datos: 64 bits (máximo)
• Campo de Aseguramiento (fallos en la transmisión): 16 bits
• Campo de Confirmación: 2 bits
• Campo de Fin del Datagrama: 7 bits

Protocolo LIN: Roles de Maestro y Esclavo

Maestro (Master)

El maestro en el bus LIN desempeña funciones cruciales:

• Ejerce **control sobre el bus LIN**.
• Determina qué mensaje se envía en cada momento.
• Imparte comandos a las **unidades de control (ECUs)** del LIN y reclama información.
• Actúa como **gateway** al correspondiente sistema de bus CAN.
• Sincroniza los **nodos esclavos (slaves)** del LIN.
• Supervisa e inicia el **modo de reposo (sleep mode)**.
• Determina cómo se debe proceder en caso de fallo.
• El **diagnóstico de los esclavos LIN** se ejecuta a través del maestro.

Esclavo (Slave)

Los nodos esclavos tienen las siguientes responsabilidades:

• Reciben, transmiten o ignoran mensajes.
• Despiertan al maestro mediante una **señal de activación (wake-up signal)**.
• Comprueban la **suma de verificación (checksum)** cuando se reciben datos.
• Generan la **suma de verificación** cuando se envían datos.
• Se sincronizan con el **byte de sincronización** del maestro.
• Solo pueden intercambiar datos con otro esclavo cuando lo solicita el maestro.

Protocolo FlexRay: Ciclos de Comunicación

El protocolo **FlexRay** transporta los mensajes en **ciclos de comunicación** que se repiten constantemente. Cada ciclo dura 5 milisegundos y se compone de:

• Segmento Estático: Transmite los mensajes entre los participantes del bus. Está dividido en 62 intervalos de tiempo fijo para la transmisión de datos, denominados **slots**. Cada slot tiene 42 bytes.
• Segmento Dinámico: Está subdividido en **minislots** recibidos por los participantes del bus.
• Network Idle Time (Tiempo de Inactividad de Red): Es un tiempo sin actividad de red, durante el cual no se transmiten datos en el bus FlexRay. Este tiempo es aprovechado para la **sincronización de los relojes** de los participantes del bus.

Fundamentos de la Fibra Óptica (LWL)

LWL (Lichtwellenleiter)

**LWL** se refiere a un **conductor optoelectrónico** o **fibra óptica**. Es un conector óptico utilizado para la transmisión de luz.

Principio de Reflexión Total Interna

La **reflexión total interna** es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz, al intentar atravesar un medio con un **índice de refracción** menor que el medio en el que se encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios, reflejándose completamente. Este efecto depende del **ángulo de incidencia** de las ondas luminosas en la superficie. Si el ángulo es demasiado agudo (menor que el ángulo crítico), las ondas pueden salir del núcleo de la fibra.