Resumen del MPX

Esquema del captulo

Este captulo explica un resumen del MPX.

Resumen Qu es el MPX? Qu es la red BEAN?

2003 TOYOTA MOTOR CORPORATION. All right reserved.

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Resumen

Una de las caractersticas que poseen los vehculos actuales es el rpido desarrollo del control electrnico. Diferentes sistemas Control preciso Un problema que se deriva es el enorme aumento de los mazos de cables.Para afrontar este hecho, cada fabricante ha desarrollado activamente el MPX (Multiplex Communication System). Una ECU encargada de controlar cada sistema enlazado permite el establecimiento de la MPX.

Resumen

Al adoptar el sistema MPX se logran las siguientes ventajas. Reduce el nmero de mazos de cables. El compartir las informacin permite la reduccin en el nmero de interruptores, sensores y actuadores. Dado que la ECU prxima a los interruptores y sensores lee la informacin de las seales y la transmite a las dems ECU, se puede reducir la longitud del cableado.

Ventajas

ECU

ECUECU

Actuador

ActuadorActuadorSensor

SensorSensor

sin MPX

ECU

ECU

ECUSensor

SensorSensor

con MPX

Actuador

ActuadorActuador

(1/1)

(1/1)

Resumen

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Historial

*1: Comunicacin unidireccional a baja velocidad. (ECU del interruptor principal de las ventanillas automticas a la carrocera 1 kbps)*2: Sistema puntero plenamente desarrollado de comunicacin mltiplex TOYOTA. (Cuatro ECU, protocolo 5 kbps similar a la red BEAN).*3: Ampliado a 11 ECU para dar soporte al comprobador de mano.*4: Ampliado a 28 ECU e incorporando el sistema de comunicacin de carrocera multi-bus y la ECU de pasarela.

'92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '01 '02'00

Ja

p

n

MARK CROWN CENTURY

CENTURY

ARISTOPRIUSHARRIER

CELSIOR

LAND CRUISER 100

LS 400 LS 430

ES 300

SC 430

GS 300/400 PRIUS

CELSIOR SOARER CAMRY

CAMRY

WINDOM

LS 400

RX 300

LX 470, L/C 100

Aplicacin ampliada

*1 *1 *2 *4

*2

CELSIOR*2

*3 *4

*3

Inte

rnacio

nal

Qu es el MPX? Resumen

1. Qu es el MPX?Un sistema en el cual muy distintas ECU estn enlazadas a una sola lnea de comunicacin (lnea de bus) y los datos (mensajes) se envan mutuamente entre las ECU a travs de dicha lnea.Para la adopcin del MPX, TOYOTA Motor Corporation desarroll un nuevo protocolo de comunicaciones denominado BEAN (Body Electronics Area Network). Advierta que una unidad de control individual (ECU) conectada a una lnea de bus se denomina "nodo" en el MPX. 2. NodoEste trmino en su origen significa "nudo" y se refiere a una estructura lgica de la red.Una red de ordenadores la forman diversos terminales y dispositivos. El "nodo" numera estos componentes y decide sobre la estructura o su funcin. En la red mltiplex, el trmino "nodo" se refiere principalmente a cada ECU. REFERENCIA:Lnea de comunicacin

ECU ECU

ECU

ECU

ECU

ECU

A A AB B BDC C

Mensaje D

Mensaje B

Lnea del bus

Mensaje A

Mensaje C

(1/1)

(1/1)

Resumen

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Los terminales de las lneas de comunicaciones utilizados en el MPX aparecen normalmente expresados como MPX1, MPX2, etc.Cuando se activa el transistor, el nivel de bus pasa a Alto = "1." Este nivel se llama Dominante. Mientras el transistor permanece inactivo, el nivel de bus est Bajo = 0. Este nivel se denomina Recesivo.Si cualquiera de los nodos enlazados a la lnea de comunicacin genera 1, el nivel de la seal de bus ser 1.Slo cuando todos los nodos generen 0 el nivel de la seal de bus ser 0.(el nodo que enva 1 antecede a los dems.)

OBSERVACIN: DominanteEl estado del bus es dominante (o activo). 1 en BEAN RecesivoEl estado del bus es recesivo (o pasivo). 0 en BEAN La lnea de comunicacin durante la transmisin y recepcin acta del siguiente modo. 1. Durante la transmisinCada nodo controla el estado del bus mientras se transmiten los datos.(para arbitraje y valoracin de la RSP) 2. Durante la recepcinAunque ningn nodo pueda transmitir datos durante la recepcin, la parte transmisora puede activarse slo en el intervalo de recepcin de la RSP.(ACK o NAK se envan como salida) OBSERVACIN:Con relacin a RSP, ACK, y NAK, encontrar explicaciones en Detalle del mensaje ms adelante.

REFERENCIA Lnea de comunicacin

ECU

IC de

comunicacin

Transmisin

Recepcin

+B

Tr

Cableado de

comunicacin

MPX1

MPX2

Lnea individual

1. Conexin en cadena margaritaEn BEAN, la lnea de comunicacin no posee la forma convencional para bus, sino la forma de anillo.Como resultado, la fiabilidad respecto a la cada de lnea aumenta. Bus convencionalSi la lnea se corta, la comunicacin con las ECU despus del corte se interrumpe. Bus BEANLa configuracin en cadena margarita permite que la comunicacin contine utilizando otra ruta aunque la lnea de comunicacin est cortada. OBSERVACIN:Si la lnea de la red se corta en ms de un punto, la comunicacin resultar imposible.

Qu es el MPX? Principales caractersticas de MPX

Bus BEAN

Corte

Bus convencional

Corte

(1/1)

(1/1)

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Qu es el MPX? Principales caractersticas de MPX

2. Apagado y Encendido Cuando el usuario est utilizando el vehculo, el MPX se encuentra en estado activo, sin embargo, cuando el sistema considera que el usuario est fuera del vehculo, interrumpe la comunicacin de todos los nodos (ECU) y para evitar as la corriente parasitaria. Este estado se denomina apagado.En este momento, todas las ECU entran en modo de ahorro de energa excepto la funcin de deteccin de encendido.

Apagado y Encendido cambian del siguiente modo.(1) Cuando el sistema detecta la condicin en la que el usuario permanece fuera del vehculo, todos los nodos interrumpen la comunicacin. Este estado se denomina Apagado. (2) Las ECU del sistema entran en modo para ahorro de energa, excepto para la funcin detectora de encendido. (3) Durante el modo apagado, si se acta sobre cualquiera de los interruptores relevantes (cuando el usuario abre la puerta o desbloquea la puerta con la llave, por ejemplo), la ECU que detect la operacin abandonar el modo para ahorro de energa y reiniciar su comunicacin. (4) En el instante inicial de la transmisin tras despertar, enviar un mensaje de encendido para que despierten las otras ECU. OBSERVACIN:Al poner el interruptor de encendido en ACC o LOCK estando todas las puertas cerradas, y una vez transcurrido un periodo predeterminado despus de la ltima actuacin sobre el interruptor, las ECU se duermen simultneamente. Cuando una ECU despierta de su sueo, sta despierta a las dems ECU.

ECU

Apagado

Encendido

Accin

LOCK

Tipo de sistema de comunicacin

Los siguientes mtodos se emplean para realizar la comunicacin. 1. BEAN (Body Electronics Area Network)(1) Velocidad de transmisin: 10 kbps (bps: bit per second) (2) Este sistema es utilizado por el MPX para los sistemas de control del vehculo. 2. Comunicacin unidireccional(1) Velocidad de transmisin: 1.000 bps (2) Desarrollada para la comunicacin entre el interruptor principal de las ventanillas automticas y la ECU de carrocera. Es slo una comunicacin unidireccional a la ECU predeterminada porque es una comunicacin en un solo sentido. 3. AVC-LAN (Audio Visual Communication - Local Area Network)(1) Velocidad de transmisin: 17 kbps (2) Este sistema se utiliza para la comunicacin en el sistema de audio, sistema de navegacin, etc. 4. UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitting)(1) Velocidad de transmisin: 9.600 - 19.200 bps (2) Este sistema se utiliza para la comunicacin entre las ECU relacionadas con el control del vehculo: entre la ECU del motor y la ECU de control de deslizamiento, la ECU del motor y la ECU para HV (Hybrid Vehicle), etc. 5. Enlace de datos en serie(1) Velocidad de transmisin: 333 bps (2) Este sistema se utiliza para la comunicacin entre el receptor del control inalmbrico para bloqueo de puertas y la ECU de carrocera, etc. 6. Comunicacin inteligente(1) Velocidad de transmisin: 125 kbps (2) Este sistema se utiliza para la comunicacin entre la ECU del motor RH y la ECU del motor LH (CENTURY), etc. REFERENCIA:bps: Abreviatura de Bits por segundo (velocidad de transmisin) Unidad de velocidad de transmisin. La velocidad en la transferencia de informacin entre dos terminales se denomina velocidad de transmisin. La cual indica el nmero de bits transferidos por segundo. Por ejemplo, si se envan 100 bits por segundo, la velocidad en la seal de datos es de 100 bps.

ECU ECU

(1/1)

(1/1)

Qu es el MPX?

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Qu es la red BEAN? Resumen

1. EsquemaLa red BEAN consiste en un protocolo de comunicacin mltiplex creado para la transmisin de datos entre las ECU que controlan los dispositivos elctricos o electrnicos.(Exclusivamente utilizada para productos Toyota) 2. ProtocoloLos protocolos son las normas bsicas que rigen la comunicacin de datos realizada entre distintas clases de dispositivos u ordenadores. Son los que determinan las diversas condiciones, como las de tipo fsico y de software, para la comunicacin.Por ejemplo, el formato en los datos de comunicacin o los caracteres de la transmisin deben de estar definidos previamente entre los dispositivos a comunicar. 3. Estructura del mensaje de BEANEl mensaje de BEAN consta de un Inicio de trama y de un Fin de trama. Para una comunicacin eficaz, dispone de transmisin peridica que se enva peridicamente y de transmisin de eventos que se enva cuando algo sucede.

REFERENCIA:Detalle del mensaje Transmisin peridica y transmisin de eventos

REFERENCIA Detalle del mensaje

(1/1)

(1/1)

Tensin de la lnea de comunicacin

Recepcin normal (ACK)

Error de recepcin (RSP)

Recepcin anormal (NAK)

Falta de respuesta

(Normalmente, esto podra no

ocurrir.)

0 1

1 1

0 0

1 0

Inicio de tramaPrioridad de los datos (se da prioridad a los datos ms significativos)

Longitud de los datosDestino de los datos (cdigo de identificacin de la ECU de recepcin)

Tipo de datosMensaje de los datos (los detalles estn en las especificaciones para MPX en cada accin)

HI (12V)

LO (0V)

SOF

Bits necesarios para la transmisin de datos (10 k bps)

Cdigo para la deteccin de errores

Fin del mensaje

Respuesta de la ECU en el lado de recepcin

Fin de transmisin de trama

PRI ML DST-ID MES-ID DATA CRC EOM

RSP

EOF

Inicio de tramaPrioridad de los datos (se da prioridad a los datos ms significativos)

Longitud de los datosDestino de los datos (cdigo de identificacin de la ECU receptora)

Tipo de datosMensaje de los datos (los detalles estn en las especificaciones para MPX en cada accin)

Tensin de la lnea de comunicacin

Hi (12V)

Lo (0V)

SOF

Bits necesarios para la transmisin

de datos (10 k bps)

Cdigo para la deteccin de errores

Fin del mensaje

Respuesta de la ECU en el lado de recepcin

Fin de transmisin de trama

PRI ML DST-ID MES-ID DATA CRC EOM

RSP

EOF

1. Detalle del mensaje

2. Error de recepcin (RSP) y reintentoSi un nodo en el extremo receptor detecta un error en un mensaje, la RSP informar del error al nodo en el extremo transmisor. Entonces, el nodo transmitir el mismo mensaje de nuevo. (Hasta tres veces incluyendo la transmisin inicial) 3. Cdigo CRC (comprobacin de errores en los datos transmitidos)Se establece un secuencia de datos desde PRI a DATA en nmeros binarios. Cuando los nmeros binarios se dividen entre un polinomio fijo (X8+X4+X+1), podra quedar un resto. El cdigo CRC est representado por el nmero del resto. Si los nmeros binarios de los datos desde PRI a CRC son exactamente divisibles por el polinomio en el extremoreceptor (es decir, el resto es igual a 0), los datos sern considerados normales.

Abreviatura Nombre del mensaje Funcin

SOF Inicio de trama Bit de inicio

PRI Prioridad Precedencia

ML Longitud del mensaje Los bytes totales de datos (incluyendo 2 bytes para ID) aparecen en binario.

DST-ID ID de destino Comunicacin de difusin [Broadcast] (a todos los nodos): $FE Comunicacin de difusin (a grupos):$D1-D3 Comunicacin Punto-a-punto (a nodos especficos): Cada ID de nodo

MES-ID ID de mensaje Contenido del mensaje

DATA Datos Longitud variable (Especificada por ML)

CRC Comprobacin deredundancia cclica

Para la deteccin de errores

EOM Fin del mensaje Indica que el mensaje hasta la CRC est completo.

RSP Respuesta Nodo emisor: ninguno Nodo receptor:(ACK) cuando es normal, (NAK) cuando es anormalOBSERVACIN:La RSP es de salida slo para los nodosreceptores.

EOF Fin de trama Indica que se ha completado todo el mensaje.

Qu es la red BEAN?

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La red BEAN dispone de los siguientes tres tipos de tiempo de ejecucin en la transmisin. 1. Transmisin peridica: Los datos se envan en intervalos peridicos. Tiempo de ejecucin de la transmisin peridica (duracin del intervalo: t) 2. Transmisin de eventos: Los datos son enviados por la actuacin del conmutador. Tiempo de ejecucin en la transmisin de eventos 3. Tipo combinado (transmisin peridica y de eventos)Mientras el conmutador est en ON, se reinicia el temporizador para la transmisin peridica.

Transmisin peridica y transmisin de eventos

1. Adopcin del sistema multimaestro (CSMA/CD)Todos los nodos conectados a una lnea de comunicacin poseen los mismos derechos para transmitir (peticin) sus propios mensajes.

OBSERVACIN:Comparado con ste, en el sistema maestro-esclavo, el ordenador maestro controla a todos los esclavos y los ordenadores esclavos slo responden a las peticiones del maestro.

Qu es la red BEAN? Principales caractersticas de la red BEAN

1.

Interruptor de plegado del espejo

Interruptor principal

Ventanilla automtica

ECU de

plegado

del espejo

ECU de la puerta del conductor

BEAN

BEAN

Se usa LANLos datos no

pueden enviarse

Por orden

de llegada

ECU de la carrocera

ECU de la puerta del pasajero

(1/1)

(1/2)

Transmisin peridica

Interruptor

Transmisin de eventos

Interruptor

Tipo combinado

(transmisin peridica y

de eventos)

Distribucin de la transmisin peridica

Distribucin de la transmisin de eventos

t t

ON

ON

OFF OFF

OFF OFF

Mientras el conmutador est en ON, se reinicia

el temporizador para la transmisin peridica.

1.

2.

3.

REFERENCIA

Qu es la red BEAN?

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2. Destino del mensajeLa conmutacin entre comunicacin de difusin y comunicacin punto-a-punto es posible. Comunicacin de difusin: Transmisin de un mensaje a todos los nodos Comunicacin punto-a-punto (entre pares): Transmisin de un mensaje al nodo(s) designado(s) 3. Adopcin de un mtodo de arbitraje no-destructivoCuando ms de un nodo enva una peticin, este sistema decide sobre quin tiene mayor prioridad segn el orden preestablecido (arbitraje) y evita que se destruyan los datos por colisin. 4. Deteccin de error en el nodo receptor y envo de informacin de ERROR al nodo emisorCuando se detecta e informa sobre un error (la comunicacin no se ha completado con normalidad), el nodo en el extremo transmisor enviar automticamente el mensaje de nuevo. 5. Longitud variable del mensajeLa longitud de un mensaje puede modificarse en el circuito MPX. 6. Velocidad de transmisin: 10 kbps REFERENCIA:Mtodo CSMA/CD y Destino del mensaje Arbitraje

ECU ECU ECU

ECUECU

ECU ECU ECU

ECUECU

2.

Comunicacin de radiodifusin

Comunicacin puntual

ECU ECU

ECU ECU

3.

Colisin

Mayor prioridad

Menor prioridad

REFERENCIA Mtodo CSMA/CD y Destino del mensaje

1. Mtodo CSMA/CD(1) Tiempo de ejecucin del inicio de transmisinnicamente cuando el bus no est saturado (cuando ningn nodo est enviando seales), es cuando todos los nodos gozan de las mismas oportunidades para transmitir mensajes de seal.

OBSERVACIN: El bus no est saturado significa que se ha reconocido una secuencia de 7 ms bits a 0 (seal recesiva) en una lnea de bus.Como norma general, mientras un nodo est enviando seales, los dems nodos no pueden iniciar la transmisin. Si el ndice de ocupacin llega a ser extraordinariamente elevado, un mensaje con prioridad inferior puede retardarse o en ocasiones no ser transmitido.(Con el mtodo CSMA/CD, el ndice de ocupacin del bus est controlado, por lo tanto, este ndice debiera ser del 70 % o inferior en las peores condiciones. (2) ndice de ocupacin del bus (Volumen de flujo)Indica en qu medida est ocupada una lnea de bus por las seales de mensaje.El tiempo de ejecucin en la transmisin de cada mensaje est asignado por la asignacin de bit para comunicacin, de modo que este ndice debiera ser del 70 % o inferior en las peores condiciones.(tiempo del 30 % o superior en el que el bus no est ocupado) 2. Destino del mensajeEn la red BEAN, los extremos receptores pueden especificarse mediante cualquiera de los tres mtodos siguientes: Comunicacin de difusin: Transmisin de un mensaje a todos los nodos Comunicacin punto-a-punto: Transmisin de un mensaje al nodo(s) designado(s) Comunicacin de difusin por rea (1-3): Transmisin de un mensaje a un grupo especfico de nodos (los nodos se encuentran divididos por grupos segn su funcin.) OBSERVACIN:Una vez que el nodo reconoce que el DST-ID no es para l, no continuar con la recepcin (para reducir el trfico en la lnea de bus).

(2/2)

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Qu es la red BEAN? Principales caractersticas de la red BEAN

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Ejemplo de tres nodos iniciando simultneamente la transmisin de mensajes: El nodo 1 comienza a enviar "1""110010..." El nodo 2 comienza a enviar "1""110001..." El nodo 3 comienza a enviar "1""011111..." OBSERVACIN:Si un nodo enva continuamente 1 desde el inicio, tendr garantizada la mxima priori-dad. 1. Todos los nodos enviarn 1 como SOF (bit de inicio).

2. El nodo 3 que enva 0 en este punto monitoriza el bus y advierte que se est enviando 1. Por lo tanto, se autoestablece como recesivo e interrumpe la transmisin.

3. El nodo 2 que enva 0 en este punto monitoriza el bus y advierte que se est enviando 1. Por lo tanto, se autoestablece como recesivo e interrumpe la transmisin. OBSERVACIN: El derecho para enviar su peticin primero se le concede al Nodo 1. La funcin de arbitraje asigna la prioridad a cada mensaje. Los nodos rechazados por el arbitraje retiran sus mensajes y la prxima ocasin en la que el bus no se encuentre saturado, intentarn transmitirlos de nuevo. Observe que este arbitraje interviene nicamente cuando muchos nodos comienzan a enviar su mensaje al mismo tiempo.Por consiguiente, si un nodo ya ha comenzado a enviar su mensaje de seal, los dems nodos no podrn interrumpirlo. El concepto bsico es: Servicio por orden de lle-gada. Si muchos nodos se encuentran en estado inactivo, en el momento en que el men-saje predominante haya finalizado y el bus quede vaco, todos los nodos enviarn un SOF (bit de inicio). Algunos nodos pueden tener un ligero retraso; sin embargo, un ligero retraso es aceptable.

REFERENCIA Arbitraje

11 1 0 0 1 0

SOF PRI

11 1 0 0

El nodo 1 obtuvo el derecho de transmitir.

Nodo 1

Nodo 2

Nodo 3

1 0

SOF

11 1 0 0 0 1

SOF

0 11 1 1 1 1

SOF

1 2 3

PRI

PRI

PRI

(1/1)

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Las siguientes afirmaciones se refieren a las ventajas de adoptar un sistema de comunicacin mltiplex. Seleccione la opcin que sea Verdadera.

Pregunta-1

1.

2. Aunque varios sistemas puedan compartir los interruptores y sensores, el nmero de mazos de cables aumenta.

3. La fiabilidad de los sistemas cada vez ms complejos es mayor.

4. El sistema de comunicacin mltiplex permite una rpida resolucin de las averas en los cada vez ms sofisticados componentes elctricos.

nmlkj

nmlkj

nmlkj

nmlkj

Varios sistemas pueden compartir los interruptores y sensores, permitiendo la reduccin del nmero de mazos de cables.

Cul de los siguientes afirmaciones sobre el estado apagado "Apagado" y encendido "Encendido" del sistema de comunicacin mltiplex es Verdadera?

Pregunta-2

1.

2. Cuando el sistema considera que el usuario ha salido del vehculo, las ECU entran en modo "Apagado" para ahorrar consumo de alimentacin elctrica.

3. Cuando el usuario abre la puerta, slo las ECU correspondientes abandonan el modo "Apagado" y entran en modo "Encendido".

4. Al parar el motor, las ECU entran en modo "Apagado" para ahorrar consumo de alimentacin elctrica.

nmlkj

nmlkj

nmlkj

nmlkj

Cuando el interruptor de encendido se coloca en la posicin ACC o LOCK, las ECU entran en modo "Apagado" para ahorrar consumo de alimentacin elctrica.

Cul de las siguientes afirmaciones sobre la red BEAN (Body Electronics Area Network) es Verdadera? Pregunta-3

1.

2. La red BEAN adopta el sistema de comunicacin unidireccional.

3. La red BEAN sirve para la comunicacin entre la ECU del motor y la ECU de control de deslizamiento o la ECU de HV (Hybrid Vehicle).

4. La red BEAN consiste en un protocolo de comunicacin mltiplex creado para la transmisin de datos entre las ECU que controlan los dispositivos elctricos o electrnicos.

nmlkj

nmlkj

nmlkj

nmlkj

La red BEAN sirve para controlar el sistema de audio.

Tecnico superior de diagnostico - Curso de MPX

Resumen del MPX

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