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Le Bus CAN Le Bus CAN E. DERENDINGER. Raisons et Intérêts du Bus CAN Depuis les années 1960 la longueur de câble utilisée dans lautomobile ne cesse de.

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1 Le Bus CAN Le Bus CAN E. DERENDINGER

2 Raisons et Intérêts du Bus CAN Depuis les années 1960 la longueur de câble utilisée dans lautomobile ne cesse de croître pour dépasser 2000 m en Le nombre des connexions atteint 1800 à cette même date. La fiabilité et la sécurité sont menacés. Les normes en matière de pollution et de consommation dénergie obligent les constructeurs à multiplier les capteurs et actionneurs intelligents dans leur véhicules accélérant ce processus de multiplication des câbles et connexion depuis une vingtaine d années. Le besoin de sécurité accrue (ABS, ESP, AIR-BAG…) et la demande de confort (mémorisation des réglages de conduite, climatisation régulée par passager, système de navigation…) ne font que renforcer cette tendance. La société BOSCH développe dès le début des années 1980 une solution de multiplexage des informations circulant à bord de la voiture. Le bus CAN apparaîtra et sera normalisé dans les années qui suivent (dès 1983). Les composants CAN se démocratisent et investissent dautres secteurs de lindustrie (moissoneuses, pelleteuse, médical, produits numériques, systèmes electrotechnique…). E. DERENDINGER

3 Applications du bus CAN CAN E. DERENDINGER

4 Topologie du bus CAN Câblage traditionnel CAN Simple & Léger 2 câbles pour lalimentation électrique 12 V DC 1 paire torsadée pour les transferts dinformations E. DERENDINGER

5 Topologie du bus CAN Nœud 3 Nœud 2 CAN_H CAN_L Bus CAN Nœud 1 Nœud 4 Nœud 3 CAN_H CAN_L Bus CAN Nœud 1 Nœud 7 Nœud 11 Nœud 21 Avantages Configuration simple Câblage réduit Ordre des nœuds indifférent Désavantages Lensemble des nœuds est affecté en cas de défaut Une défaillance est plus délicate à diagnostiquer Outils de diagnostique et de maintenance spécialisés E. DERENDINGER

6 Topologie du bus CAN Support de transmission Codage de l information amplitude, timing, synchro Codage des messages arbitrage, gestion erreurs Applications constructeurs Câbles électriques, fibres optiques, Liaisons infrarouges, liaison hertziennes Niveaux des signaux : hauteur et largeur des bits portant linformation Protocole de transmission Définition dun langage entre les composant CAN Norme CAN ISO Haute vitesse ISO Basse vitesse E. DERENDINGER

7 Bus CAN : codage de linformation Nœud 1Nœud n 120 CAN_H CAN_L CAN_H CAN_L RecessifDomminantDominant Nœud 1Nœud n 2.2K CAN_H CAN_L CAN_H CAN_L RecessifDominant 2.2K 3.25V 1.75V ISO11898 : High Speed CAN 125Kbps - 1Mbps ISO : Low Speed CAN Fault Tolerant -125Kbps VCAN_H > VCAN_L + 0,5 V => 1 logique (récessif) VCAN_H 0 logique (dominant) E. DERENDINGER

8 Bus CAN : codage de linformation 1 bit correspond à 32 coup dhorloge La lecture du bit devra être faite au 20 éme coup dhorloge 1bit = 4µs PropagationPhase1SynchPhase2 Bit valide 32 time quantum ISO11898 : High Speed CAN 25O Kbps Quantum = 4 µs/32 = 125 ns -> F horloge = 1/ = 8 Mhz E. DERENDINGER

9 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A Le bus CAN est libre : état récéssif depuis au moins 10 bits consécutifs Bit de début de message état dominant pendant 1bit Bits darbitration du bus CAN et didentification du message (11 bits) Bit dominant pour un envoi de données Bit récessif pour une demande de données 2 bits réservés + 4 bits spécifiant la longeur du champ de données (compris entre 0 et 8) 0 à 8 octets de données soit 0 à 64 bits Les mots sont emis en commençant par le poids fort 4µs 2 à 3 V E. DERENDINGER

10 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A Aquisition dune trame avec un oscilloscope de terrain E. DERENDINGER

11 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A 0 à 8 octets de données soit 0 à 64 bits Bits de contrôle de transmission des données (15 bits de CRC + 1 délimiteur) Bit daccusé de réception lemmetteur envoi un récessif qui doit être écrasé par le dominant du nœud ayant interprété le message Bit délimiteur de réception Les donnée sont emises dans lordre 1 ere, 2 nd, 3 eme etc Fin de message : état récéssif de 7 bits consécutifs Entre deux messages 3 bits récéssifs au minimum E. DERENDINGER

12 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A 11 38D IDENTIFIANT Bit de début de message Exemple envoi de 5 données sans synchronisation (stuffing) et sans arbitrage 4µs 53A2F Bit dominant pour un envoi de données 0 1 er bit réservé IDENTIFIANT COURT (11 bits) 2 nd bit réservé NON UTILISE NOMBRE DONNEE N°1DONNEE N° CALCULATRICE E. DERENDINGER

13 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A Exemple envoi de 5 données sans synchronisation (stuffing) et sans arbitrage CHAMP DE VERIFICATION CRC A DONNEE N° Bit daccusé de réception Délimiteur du champ de CRC Bit délimiteur de réception Fin de message : état récéssif de 7 bits consécutifs + délais inter- trame de 3 bits minimum CALCULATRICE E. DERENDINGER

14 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A Exemple darbitrage EMETTEUR RECEPTEUR NŒUD N°1 EMETTEUR RECEPTEUR NŒUD N°2 Deux emetteurs (nœud n°1 et nœud n°2) prennent le bus au même moment. Le premier présentant un bit récessif sur le bus devra laisser le bus à lautre. Dans lexemple ci-contre le nœud n°2 laisse le bus au nœud n°1 au 5 ème bit car il voit quil ny a pas coïncidence entre ce quil emmet et ce quil lit sur le bus. Il en déduit quun emetteur plus prioritaire est aussi sur le bus et cesse démettre immédiatement. Il continue tout de même à lire le message et, dès que le bus sera libre il fera une nouvelle tentative démission. E. DERENDINGER

15 Bus CAN : codage des messages CAN 2.0 A Ajout dun bit de synchronisation ``stuffing Lorsque 5 bits consécutifs sont au même état logique lémetteur ajoute 1 bit de resynchronisation que les recepteurs ne prendront pas en considération. Ce bit de stuffing en noir prend létat opposé aux 5 bits qui le précédent S 38D IDENTIFIANT 4µs 3 FF DONNEE N°1NOMBRE SSS CALCULATRICE E. DERENDINGER

16 Bus CAN : outils dinvestigation CAN Bus Analyseur de protocole B.S.I. testeur Traceur de données Oscilloscope numérique Outil : CVX 200 ou MUXTESTER Outil : Diag 2000 de PSA Outil : CANscope ou CAN bus signal analyser Outil : MUXTRACE ou CANalyser + Carte CAN E. DERENDINGER

17 Bus CAN : analyseur de protocole Analyse de létat du bus avec un outil de terrain Node 1 Node n Max CAN_H CAN_L ANALYSEUR Protocole E. DERENDINGER

18 Bus CAN : traceur de données Observation des échanges sur le bus avec une carte spécialisée Node 1 Node n Max CAN_H CAN_L TRACEUR E. DERENDINGER

19 Bus CAN : oscilloscope numérique Node 1 Node n Max CAN_H CAN_L + - Differential probe Mesure des tensions différentielles Dominant : Low level 0 Recessive : High level 1 Observation des signaux et des échanges sur le bus E. DERENDINGER


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