Universidad Nacional Autónoma de México
Dirección General de Servicios de Cómputo Académico
Año 7 Núm. 74, Publicación Mensual, 27 de Noviembre de 2008

ARTÍCULOS

 

Año 3, Número 27, Marzo de 2004

Cómputo aplicado a los automóviles

José Luis Rodríguez Valdez

 

Cada año, los fabricantes de automóviles agregan más funcionalidades a éstos, para brindar mayor confort y seguridad a los pasajeros, lo cual equivale a integrarles complejos microcircuitos y sensores en gran parte del vehículo, y así disfrutar de dichos beneficios; con esto se han quedado atrás los automóviles en los que sólo era necesario saber a qué velocidad viajaba o cuánto combustible nos restaba en el tanque. Hoy día, el usuario exigente busca tener un mejor control y comodidad para adquirir su automóvil último modelo.

Seguramente, alguna vez hemos escuchado acerca de las computadoras en los autos, pero no sabemos exactamente dónde están o cuáles son sus funciones. Así pues, en los automóviles modernos podemos encontrar más de 50 microprocesadores que son necesarios para reducir emisiones contaminantes, diagnósticos avanzados, reducción del cableado en el motor, y como ya se dijo, tener mayor comodidad y seguridad.

Algunos de los dispositivos que integran microprocesadores son la Unidad de Control del Motor (ECU, por sus siglas en inglés), el módulo de control de viaje, el módulo de control de clima y el módulo de control de frenos.

La ECU contiene el procesador de mayor carga de trabajo; es la computadora con más capacidad en los autos modernos. La ECU trabaja con un esquema que monitorea las salidas provenientes de un sistema o módulo para controlar las entradas hacia otro sistema, mediante un bucle de control. Por ejemplo, obtiene datos de varios sensores de niveles de temperatura y de oxígeno, después realiza millones de cálculos utilizando diversas ecuaciones cada segundo para compararlos con diversos valores definidos en tablas, con base en ello define la cantidad de combustible usada y cuánto tiempo un inyector de gasolina debe permanecer abierto en determinadas situaciones.

Una ECU de un automóvil moderno tiene un microprocesador de 32 bits a 40 Mhz, esto puede resultar gracioso si se compara con las capacidades que tienen los procesadores de una computadora personal de hasta 2,000 Mhz. Pero lo que lo hace muy eficiente es el código que está corriendo para hacer sus cálculos, que es diferente al de una PC; este código en promedio, usa un poco menos de un MB de memoria, en comparación con los 256 o 512 MB de una PC.

Para su buen funcionamiento, una ECU viene provista de cientos de componentes en una tarjeta de micro-circuitos. Algunos de éstos son: convertidores analógico-digitales, para convertir, por ejemplo, las salidas de un sensor de oxígeno, que son analógicas, al lenguaje de unos y ceros para hacerlas entendibles al microprocesador; convertidores digitales-analógicos, para poder controlar por medio de voltajes algunos componentes del vehículo; y chips de comunicaciones.

Estos últimos se implementan con varios estándares de comunicaciones como VAN, ABUS y el SAE J1850, desarrollados por diversos fabricantes. Sin embargo, uno de los de mayor uso en comunicaciones en automóviles es el denominado Red de Área de Controladores (CAN, por sus siglas en inglés). Este estándar permite velocidades de comunicación de hasta 500 kbps y utiliza conexiones con un par de hilos de cable.

La interfaz de tipo serie (bus) de una red CAN comunica principalmente cuatro sistemas en un automóvil, la ECU, el módulo de la transmisión, el módulo de frenos y el módulo de prevención de accidentes. Inicialmente se empleaban buses seriales usando el Transmisor-Receptor Universal Asíncrono (UART), que fue literalmente impuesto por los tres gigantes de Estados Unidos (Ford®, GM® y Chrysler®), mientras que los fabricantes europeos utilizaban otros estándares. Las dificultades encontradas al usar diferentes protocolos no se hicieron esperar originando con esto una apertura a protocolos más estandarizados de arquitectura abierta.

Un bus serial de comunicaciones es necesario, debido a que sin él, la comunicación entre los módulos tendría que ser dedicada y con cables punto a punto que al final resultaría en un complejo y voluminoso cableado que aumentaría los costos de instalación. De esta forma, utilizando un bus serial de datos, que usa el multiplexaje por división de tiempo y combina las señales en un solo par de cables, se reduce la cantidad de cableado y la información es enviada de forma individual a cada módulo de control.

Finalmente, esto generaría un sinnúmero de aplicaciones futuras para los automóviles que podrían incluir el acceso vía Internet inalámbrico a varios dispositivos del automóvil, como son controles de clima, audio, controles de temperatura, localización de partes del motor on-line en caso de falla, sistemas de localización GPS y más, todo para un mejor confort y seguridad de los usuarios.

Para mayor información:

http://auto.howstuffworks.com

http://developer.intel.com

http://www.enginesonly.com

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