Diagnóstico en campo de redes CAN

01Antes de medir

El diagnóstico empieza por saber qué es lo normal en el vehículo que tiene delante. Obtenga la topología de la red a partir de la información de servicio del fabricante: qué ECU están en cada bus, por dónde discurre la línea troncal, qué nodos llevan las resistencias de terminación y qué tipo de bus se utiliza. Un bus de alta velocidad según ISO 11898-2, un bus tolerante a fallos según ISO 11898-3, un bus de un solo hilo según SAE J2411 y una troncal J1939 dan lecturas muy distintas en un multímetro.

02Comprobaciones con el multímetro

Tensiones del bus respecto a masa

Con el contacto puesto y el bus activo, un multímetro promedia la forma de onda rápida en un único valor de continua. En un bus de alta velocidad sano, el nivel recesivo es de unos 2,5 V en ambos cables, y los bits dominantes llevan CAN-H hacia 3,5 V y CAN-L hacia 1,5 V. Por eso el multímetro muestra CAN-H ligeramente por encima de 2,5 V y CAN-L ligeramente por debajo, con una diferencia que crece con la carga del bus. Las dos lecturas deben sumar aproximadamente 5 V.

Comprobación de la terminación con el contacto quitado

La resistencia debe medirse con la red sin alimentación. Mientras el bus está despierto, los transceptores polarizan y excitan las líneas, y la lectura carece de sentido. Quite el contacto y deje que la red se duerma; mejor aún, desconecte el borne negativo de la batería y espere unos minutos, siguiendo las instrucciones del fabricante para la desconexión de la batería.

Ejemplo práctico. Considere un vehículo que muestra avisos intermitentes del control de estabilidad después de montarle un equipo adicional. Con la batería desconectada, el bus en cuestión marca 41 Ω en el conector de un nodo. Tres resistencias de 120 Ω en paralelo dan 120 ÷ 3 = 40 Ω, de modo que una tercera terminación es la sospechosa evidente. Al desenchufar el equipo adicional se recuperan los 60 Ω: su terminación interna estaba activada. En el osciloscopio, el nivel diferencial dominante había caído visiblemente por debajo de sus 2 V habituales y se comía buena parte del margen por encima del umbral de 0,9 V de los receptores.

Cortocircuitos a masa, al positivo de batería y entre los cables

Con la red sin alimentación, mida desde cada cable a masa y al positivo de batería. Ambas lecturas deben ser altas, normalmente de kiloohmios o más, porque los únicos caminos pasan por las entradas de los transceptores. Unos pocos ohmios indican un cortocircuito. A continuación, divida la red: desenchufe nodos o abra conectores intermedios de uno en uno y observe con qué desconexión desaparece el cortocircuito. Los sospechosos habituales son los mazos rozados en las bisagras de las puertas, las guías de los asientos y los pasacables del mamparo, así como los accesorios instalados recientemente.

Localización de un circuito abierto

Una troncal abierta divide el bus en dos segmentos, cada uno con una sola terminación, de modo que la lectura sube de 60 Ω a unos 120 Ω y los nodos situados más allá de la rotura pierden el contacto con el resto. Para localizarla, abra un conector de la troncal y mida cada lado por separado: un lado continuo marca unos 120 Ω, los de su propia terminación, mientras que el lado que contiene la rotura marca circuito abierto. Pase al siguiente conector del lado abierto y repita la medición. Flexionar el tramo sospechoso mientras observa el multímetro permite localizar las interrupciones intermitentes que una prueba estática pasa por alto.

03Diagnóstico con osciloscopio

El multímetro le dice si el bus está bien cableado; el osciloscopio le dice si funciona. Conecte el canal 1 a CAN-H y el canal 2 a CAN-L, ambos referidos a una masa firme en el punto de medición, y visualice el canal matemático CAN-H menos CAN-L, o utilice una sonda diferencial.

Configuración del osciloscopio

Dispare en el flanco de subida de la señal diferencial, ya que el bit de inicio de trama es el primer flanco de recesivo a dominante tras el reposo del bus, y utilice una memoria de adquisición profunda para poder recorrer tramas completas a la máxima frecuencia de muestreo. Diez muestras por bit es el mínimo: para valorar los flancos y las oscilaciones, utilice veinte o más.

Cómo es un bus sano

• CAN-H y CAN-L son imágenes especulares: en recesivo, unos 2,5 V en ambos; en dominante, unos 3,5 V y 1,5 V.
• La señal diferencial se sitúa cerca de 0 V en recesivo y cerca de 2 V en dominante. ISO 11898-2 exige que los receptores interpreten menos de 0,5 V como recesivo y más de 0,9 V como dominante, y que los transmisores entreguen entre 1,5 y 3,0 V en dominante sobre la carga especificada.
• Los flancos son limpios, con poco sobreimpulso, y cada nivel se ha estabilizado mucho antes del punto de muestreo, que en las redes de vehículos suele situarse aproximadamente entre el 75 % y el 87,5 % del tiempo de bit.
• Los niveles son planos. Las diferencias pequeñas y constantes de amplitud dominante entre nodos son normales, porque cada uno se encuentra a una distancia distinta y con una masa distinta.

Patrones de avería y sus causas

Tramas de error, error pasivo y bus-off

CAN se protege mediante el confinamiento de fallos definido en ISO 11898-1. Cada nodo mantiene un contador de errores de transmisión y otro de recepción. Cualquier error que el nodo identifique, ya sea un error de bit, un error de relleno tras seis bits consecutivos iguales, un error de CRC, un error de formato o la falta de acuse de recibo, hace que envíe un indicador de error que destruye la trama para todos e incrementa sus contadores; las tramas correctas los reducen.

Esto explica un síntoma clásico en campo: un nodo averiado pasa a bus-off y enmudece, y todos los demás nodos registran la pérdida de comunicación con él. Los códigos de avería señalan a los vecinos de la víctima, mientras que la causa es el nodo, o el cableado, que ha dejado de transmitir. En las tramas CAN FD, el bit ESI indica si el transmisor está en error pasivo, una pista útil en un osciloscopio con decodificación de protocolo.

04Averías que aparecen tras instalar un equipo adicional

Una gran parte de las averías en campo aparece después de instalar unidades telemáticas, taxímetros, alarmas o adaptadores de diagnóstico (dongles). Antes de sustituir una unidad de control, compruebe si se ha modificado la propia red:

• Una tercera terminación. Muchos dispositivos CAN de uso general salen de fábrica con la resistencia de 120 Ω montada o activada. En un bus de vehículo ya terminado, la lectura baja a unos 40 Ω.
• Una derivación larga. Un cable de dispositivo enrollado detrás del salpicadero sigue siendo una derivación, y sus reflexiones degradan cada flanco.
• Un nodo solo de CAN clásico en un bus CAN FD. Un controlador clásico que no es tolerante a FD trata cada trama CAN FD como un error y transmite indicadores de error, con lo que destruye el tráfico de toda la red.
• Un nodo que no se duerme. Un dispositivo que transmite, o que mantiene despierta una unidad de control a través de su entrada de contacto, impide que la red se duerma y descarga la batería.
• Empalmes destrenzados o con conectores rápidos. Las averías que varían con la temperatura, la humedad o las carreteras en mal estado suelen tener su origen en un empalme.
• Desplazamiento de masa. Un dispositivo conectado a masa lejos de las unidades con las que se comunica lleva corriente del motor de arranque en su referencia.

Buenas prácticas de instalación explica cómo evitar cada uno de estos problemas.

05Lista de comprobación de doce pasos para el diagnóstico en campo

1. 01
   Defina el síntoma

   ¿Qué funciones fallan, qué testigos se encienden y cuándo: en frío, en caliente, en carreteras en mal estado o solo después de que el vehículo haya estado dormido?

2. 02
   Lea todas las memorias de averías

   Anote qué nodos registran pérdida de comunicación y con cuáles. El nodo con el que nadie consigue comunicarse es el punto de partida.

3. 03
   Compruebe la alimentación y la masa

   Tensión de batería en reposo y bajo carga, además de la alimentación y la masa del nodo sospechoso. Muchas averías de comunicación se deben a un nodo que sufre caídas de tensión.

4. 04
   Pregunte por los trabajos recientes

   ¿Qué se ha instalado, sustituido o reparado? Busque dispositivos adicionales, conectores rápidos y cinta nueva en el mazo de cables.

5. 05
   Determine el bus y la topología

   Tipo de bus, tasa de bits, recorrido de la troncal, ubicación de las terminaciones y conectores en los que se puede dividir la red.

6. 06
   Mida las tensiones del bus

   Con el contacto puesto: CAN-H y CAN-L respecto a masa en el nodo sospechoso y en un nodo que funcione correctamente.

7. 07
   Mida la terminación

   Con la red sin alimentación: unos 60 Ω entre los cables en un bus de alta velocidad.

8. 08
   Busque cortocircuitos

   Cada cable a masa y al positivo de batería, con la red sin alimentación.

9. 09
   Aísle dividiendo la red

   Desconecte nodos o conectores intermedios de uno en uno hasta que cambie la lectura o el síntoma.

10. 10
    Observe la forma de onda

    Señal diferencial, niveles, flancos, oscilaciones y tramas de error en el nodo sospechoso y en un nodo de referencia.

11. 11
    Repare según el estándar

    Utilice el método de reparación del fabricante, mantenga el par trenzado y retire o corrija cualquier equipo adicional que no sea conforme.

12. 12
    Verifique y documente

    Borre las memorias de averías, vuelva a medir, haga una prueba en carretera, confirme que la red se duerme y registre las lecturas.