Estudo do impacto de transientes elétricos em protocolos de comunicação em sistemas embarcados

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pohren, Daniel Henrique
• Orientador(a): Pereira, Carlos Eduardo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Sistemas de comunicação; Automação; Sistemas de controle; Protocolos de comunicação
• Palavras-chave em Inglês: Protocol; CAN; CAN-FD; FlexRay; EFT
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/212822

O aumento da complexidade e responsabilidade dos dispositivos embarcados nos veículos hoje, tem orientado os esforços no desenvolvimento de sistemas de controle para que estes sejam mais rápidos, precisos, robustos e principamente seguros. Com isso, estes dispositivos estão levando os protocolos de comunicação a um patamar inédito de exigência, tanto no quesito de capacidade como confiabilidade. Protocolos como CAN, CAN-FD e FlexRay entre outros, tem sido utilizados devido às suas características de segurança e a capacidade de atender aos requisitos temporais dos diversos circuitos embarcados. O desenvolvimento e utilização cada vez mais frequente de dispositivos focados em segurança, fazem com que a comunicação entre os diversos componentes destes dispositivos seja exigida ao máximo, levando à necessidade de respostas confiáveis ao extremo. Sistemas como freios ABS, suspensão ativa, frenagem autonoma de emergência, controle de velocidade e distância adaptativo, entre outros, que envolvem várias ECUs distribuídas ao longo do veículo, dispões de frações de segundo para a reação do sistema, entre o sinal de entrada e a atuação correspondente, demandando uma comunicação segura e tolerante à falhas. Os veículos hoje estão passando por grandes mudanças conceituais, trazendo cada vez mais elementos onde o funcionamento demanda mais energia das fontes de alimentação. Diversos sistemas existentes nos veículos geram ruídos como os Transientes Elétricos Rápidos, ou "Electric Fast Transient" (EFT), que estão presentes nas mais simples operações cotidianas do veículo, como ligar e desligar o farol, o ar condicionado, o limpador de para brisas, ou mesmo o acionamento de iluminação diurna (DRL), etc. Neste trabalho foram realizados diversos ensaios, utilizando ECUs com diferentes funções e protocolos, para identificar a susceptibilidade dos referidos sistemas e os protocolos à presença destes ruídos. Visando atender às normas IEC 62228 e a ISO26262, este trabalho demandou o projeto e construção de dois circuitos eletrônicos diferentes, um circuito observando os dados de tempos de subida e de descida (rise and fall time) dos pulsos de EFT, e outro observando a arquitetura do layout da placa de circuito impresso (PCB), as suas entradas, saídas, componentes, etc. Estes ensaios visaram identificar o quanto estes protocolos são suscetíveis à estes tipos de ruídos, utilizando métricas de análise baseadas nos tempos de latência e variação de jitter dos pacotes de comunicação.