Le bus CAN comment a marche Le bus

Le bus CAN comment ça marche ? Le bus CAN Comment ça marche ? stephane. baffreau@insa-tlse. fr 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Plan Un peu d’histoire Généralités Domaines d’application Le protocole et ses particularités Conclusion 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Un peu d’histoire Origines : besoin du monde automobile Concept Robert Bosch Gmbh et université de Wolfenbüttel (1983) Réalisation sur silicium par Intel (1985) Première voiture équipée CAN (1991) Création de CAN in Automation (Ci. A) en 1992 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Généralités Bus série Réseau multi-maître Horloge / données multiplexées temporellement Codage du bit en NRZ Version 2. 0 actuellement utilisée Bus physique non défini 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Domaines d’application Débit (kbits) 10 000 100 10 Ethernet Réseau d ’ordinateurs CAN Automobile application motorisation I²C Automobile application confort D²B Automobile application éclairage 1 1 22 Mars 2001 Application bus de terrain industriel 10 100 Séminaire du LESIA 1 000 10 000 Distance (m) Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le protocole et ses particularités La connexion sur le bus Un bus deux interfaces Un bus deux protocoles Les différentes trames Les mécanismes de détection d’erreur et leur signalisation La synchronisation 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? La connexion sur le bus Microcontrôleur et gestionnaire de protocole Gestionnaire de protocole Rx Tx Rx Interface Tx Ports E/S avec gestionnaire de protocole Rx Interface Tx Interface CAN - H 120 22 Mars 2001 Bus physique Séminaire du LESIA CAN - L 120 Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Un bus deux protocoles CAN 2. 0 A (Standard) CAN 2. 0 B (Etendu) Un bus deux interfaces Low speed (jusqu’à 125 kbits/s) (ISO 11519 -2) High speed (jusqu’à 1 Mbits/s) (ISO 11898) 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le CAN low speed (max. 125 kbits/s) 5 V Tx Rx Tension (V) 5, 0 CAN - H 120 CAN - L CAN - H CAN - L 3, 6 2, 5 2, 2 V Dominant Récessif 5, 0 V 1, 4 0, 0 Temps La différence de tension entre les deux états est grande 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le CAN high speed (max. 1 Mbits/s sur 40 m) Bias. 2, 5 V Tension (V) 5 V 3, 5 50 k Tx Rx CAN - H 2, 5 Dominant 1, 5 CAN - L Récessif 2, 0 V 120 50 k CAN - L Temps La différence de tension entre les deux états est faible 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Il existe 5 types de trames différentes La trame de données (data frame) La trame de requête (request frame) La trame d’erreur (error frame) La trame de “surcharge” (overload frame) L’intertrame (interframe) 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le contenu d’une trame de données CAN 2. 0 A (Standard) Début de trame Niveau récessif 1 11 1 Niveau dominant Champs d ’arbitrage 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? L’arbitrage Bus S au O repos F Identificateur R T R Nœud 1 Nœud 2 bit "récessif" Nœud 3 bit "dominant" 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le contenu d’une trame de données CAN 2. 0 A (Standard) Début de trame Champs de commande Champs de CRC Fin de trame Niveau récessif 1 11 111 4 0 - 64 15 111 7 3 Niveau dominant Champs d ’arbitrage Champs de données Champs d ’ACK Espace intertrame 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Les mécanismes de protection du protocole Le monitoring du bus 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le monitoring du bus Station émettrice Présence d ’erreur Bits émis Niveau sur le bus Trame d ’erreur Bus physique 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Les mécanismes de protection du protocole Le monitoring du bus Le contrôle de redondance cyclique (CRC) 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le contrôle de redondance cyclique Début de trame Champs de commande Champs de données Champs d ’arbitrage 1 11 Générateur polynomial 111 4 0 - 64 / g(x) = X 15 + X 14 + X 10 + X 8 + X 7 + X 4 + X 3 + 1 soit en binaire g(x) = 110001011001 15 Champs de CRC 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Les mécanismes de protection du protocole Le monitoring du bus Le contrôle redondant cyclique (CRC) Le contrôle de la trame de message 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le contrôle de trame de message Le récepteur effectue le contrôle de “consistance” de la trame Début de trame 1 Niveau récessif Champs de commande 11 111 Champs d ’arbitrage Bit dominant 22 Mars 2001 4 Champs de CRC 0 - 64 Champs de données 15 Fin de trame 111 7 3 Niveau dominant Valeur 0 - 8 Bit récessif Séminaire du LESIA Espace intertrame Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Les mécanismes de protection du protocole Le monitoring du bus Le contrôle redondant cyclique (CRC) Le contrôle de la trame de message Le bit 22 Mars 2001 stuffing Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Le bit stuffing 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Données à transmettre Données transmise sur le bus "bit de bourrage" 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Les mécanismes de protection du protocole Le monitoring du bus Le contrôle redondant cyclique (CRC) Le contrôle de la trame de message Le bit stuffing L’acquittement La signalisation d’erreur 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? La signalisation d’erreur Toute erreur détectée provoque l’émission d’une trame d’erreur Nœud émetteur Nœud récepteur Trame d ’erreur 6 22 Mars 2001 8 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? La synchronisation Niveau récessif Niveau dominant Re-Synchro 22 Mars 2001 Re-Synchro Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau

Le bus CAN comment ça marche ? Conclusion Bus de terrain “sécurisé” Importance du nombre de noeuds Importance de la distance / débit donné Bus plus couteux que prévu 22 Mars 2001 Séminaire du LESIA Stéphane Baffreau