Description :

Le bus CAN (Controller Area Network) a été développé par l'industrie automobile pour faire communiquer de manière série les différents systèmes électroniques embarqués. Auparavant, tous les organes de commandes des véhicules échangeaient les données par l'intermédiaire de lignes dédiées. L'augmentation du nombre d'organes embarqués a contraint les équipementiers automobiles à développer une nouvelle architecture de communication en réseau. PSA avec des partenaires comme Sagem et Valéo ont développé le bus VAN (Vehicule Area Network). En Allemangne, Bosch a développé, au milieu des années 80, le bus CAN ou "Controller Area Network" qui a fait l'objet d'une normalisation Iso 11898.

Avec le bus CAN, les différents organes (organes de commande, capteurs ou actionneurs) sont reliés par un bus série. Le protocole CAN de base leur permet d'échanger 2048 variables. Ce protocole, ainsi que les paramètres électriques de la ligne de transmission, sont fixés par la norme 11898. La transmission physique peut s'effectuer sur une paire filaire torsadée ou par liaison infrarouge, hertzienne ou par fibre optique.

Le protocole utilisé permet de détecter et corriger des erreurs induites sur le câble par des radiations électromagnétiques dues par exemple au fonctionnement des différents moteurs électriques embarqués. L'organisation en réseau apporte la possibilité de se connecter en un point (prise diagnostic) et de communiquer aisément avec toute l'électronique du véhicule de manière à détecter les pannes ou modifier une configuration.

Principe de fonctionnement :

Les données doivent être transmises rapidement afin d'être traitées en quasi temps réel. Cela nécessite une voie physique de transmission atteignant jusqu'à 1 Mbit/s mais aussi une assignation rapide du bus dans les cas de conflits, lorsque plusieurs stations souhaitent transmettre simultanément des messages.

Le protocole est basé sur le principe de diffusion générale. Lors de la transmission, aucune station n'est adressée en particulier, mais chaque message comporte un identificateur et est reçu par tous les récepteurs. Grâce à cet identificateur, les stations, qui sont en permanence à l'écoute du réseau, reconnaissent et traitent les messages qui les concernent; elles ignorent simplement les autres.

L'urgence des informations échangées sur le bus peut être très diverse : une valeur variant rapidement, comme l'état d'un capteur ou l'asservissement d'un moteur, doit être transmis plus souvent avec un retard moindre que d'autres valeurs comme la température du moteur, qui évolue lentement. Sur le réseau CAN, l'identificateur de chaque message, qui est un mot de 11 bits (format standard) ou 29 bits (format étendu), détermine sa priorité. Les priorités sont attribuées lors de l'analyse conceptuelle du réseau, au moyen de valeurs binaires.

Les 11 bits de l'identificateur (en format standard) permettent de définir jusqu'à 2048 messages plus ou moins prioritaires sur le réseau. Chaque message peut contenir jusqu'à 8 octets de données, ce qui correspond par exemple à l'état de 64 capteurs TOR.

Principe de l'arbitrage :

En cas d'émission simultanée de plusieurs stations, un procédé d'attribution du bus est mis en oeuvre. Le principe d'arbitrage consiste, pour les stations émettant simultanément sur le bus, à comparer bit à bit l'identificateur de leur message avec celui des messages concurrents. Les stations de priorité moins élevée perdront la compétition face à celle qui a la priorité la plus élevé.

Les stations sont câblées sur le bus par le principe du "ET câblé". En cas de conflit, c'est à dire émission simultanée, la valeur 0 écrase la valeur 1. Dans l'exemple ci-contre, trois stations émettent simultanément.La station 1 perd la compétition puis la station 3.Seule la station 2 pourra transmettre.

On appelle donc "état dominant" l'état logique 0, et "état récessif" l'état logique 1. Lors de l'arbitrage bit à bit, dès qu'une station émettrice se trouve en état récessif et détecte un état dominant, elle perd la compétition et arrête d'émettre. Tous les perdants deviennent automatiquement des récepteurs du message, et ne tentent à nouveau d'émettre que lorsque le bus se libère.

Travail demandé :

1- Quel est le mode de transmission des informations sur le bus ?