Intro CAN Color

8/19/2019 Intro CAN Color

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’

(conception BOSCH 1983 – normalisation ISO 1994)

Réduction des coûts de câblage et de maintenance

’

Contrôle

Moteur

Suspension

Clim

Moteur

Tableau

de Bord

Sièges

Plafonnier

ABS Boite de

Vitesses

Plafonnier

Centralisation

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’ ’

Cli

Contrôle

Moteur

Suspension

Clim

Sièges

AN

CAN

Tableau

de Bord

CAN

CAN

CAN

CAN

CAN

CAN

C

A

N

C

A

N

ABS Boite de

Vitesses

Plafonnier

Centralisation

CAN

CAN High Speed 250kbit s

CAN Low Speed

R25 (fin 80’s) : 2 km de câbles cuivre ! >80kg MB Classe C (2001) : 12 ECU’s – 25 fonctions

3

MB Classe S (2002) : > 50 ECU’s !


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’

Architecture de Architecture de

communicationcommunication

critiquescritiques

CalculateursCalculateurs

Exemple d’architecture PSA 2004

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us us on - tec n que

MAC priorisé avec arbitrage non destructif

Un identificateur unique par message :

’

filtrage des messages en réception

e ransm ss on au oma que es rames corrompues

Compteurs d’erreurs sur chaque contrôleur 8 octets de données au plus par trame

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ne norma se que es couc es et p ys que

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Producteur – Consommateur s

Client – Serveur

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on- eturn to ero o ng :

=

Niveau logique 0 : bit dominant Niveau logique 1 : bit récessif

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n cas e transm ss ons s mu tan es :

niveau 0 (dominant) + niveau 1 (récessif) = 0 sur le bus Le temps bit minimum est 2 x temps de propagation

Contrôleurs CAN (50-62ns)

n er ace e gne - ns

Opto-coupleur (40-140ns)

Câble (environ 5ns/m)

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Standard ISO : paire torsadée

Support monofilaire

Courant porteur Transmission radio

Infra-rouge

Fibre-optique

…

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n prat que, on peut atte n re r seau a re :

Débit Longueur Temps bitébit Longueur Temps bit

1 Mbit/s 30m 1usCAN High Speed

500kbit/s 100m 2usISO 11898

125kbit/s 500m 8usCAN Low S eed10kbit/s 5km 100us

ISO 11519-2

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- t- tu ng ta e= pour cr er es ronts sur e s gna

Au niveau du médium

pr s « -s u ng»

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- Bit-Stuffing : le pire cas

ccro ssemen max e s-n

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Fct de l’environnement d’utilisation : perturbations d’origine interne

Perturbations d’origine externe (radars, haute tension, FM ..)

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Application

Microcontrôleuravec composantCAN inté ré

Micro-contrôleur

Contrôleur CAN

n er ace e gne

Bus CAN

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CAN standard (2.0A) : Ident. sur 11 bits CAN étendu (2.0B) : Ident. sur 19 bits

Trame de demande de données (remotetransmission re uest - RTR

Trame d’erreurs (error frame)

Trame de surcharge (overload frame)

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s an ar . : en ca eur e s

En théorie: 2048 id différents, en pratique 2032 .. (id dans

[2033,2048] interdits)

.

> 500 millions d’id différents

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18


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’ .

r d

CAN étendu (2.0B)

r d

19


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’ La hase d’arbitra e ou de « résolution des

collisions » : la trame la plus prio. gagne le bus

Se fait sur les champs Identificateur + RTR

Princi e : cha ue station émet uis écoute si

la valeur lue est différente de la valeur émise, la’ ’

Conséquence : un aller-retour pour le signalavant l’émission d’un nouveau bit d’où limite sur

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.


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’

La station 3 remporte l’arbitrage

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Bit RTR : 0 trame de données, 1 trame de demande.

IDE(2.0A)/r1(2.0B) : dominant (pour CAN 2.0B, lechamp IDE est un champ d’arbitrage)

r0 : dominant

Champ de données : de 0 à 8 octets

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’

ACK Slot : Émis récessif – toute station qui reçoit la

Signification de l’acquittement :au moins une

station a reçue la trame mais pas forcément le

destinataire !! L’ac uittement est non-fiable23


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-

-

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1. A un instant donné, le bus devient libre et 2 tramesd’identificateurs 31 et 29 (émises respectivement par

les stations 1 et 2) sont en concurrence. Représenteres s m s par a s a on e e e n veau r su ansur le bus.

2. Quelle est la durée maximale de transmission d’unetrame CAN (2.0A) sur un réseau à 125kbit/s ?

3. Sur un bus CAN à 500kbit/s, quel débit utile (données)peut-on espérer ?

4. Est-il possible d’envisager de transmettre le signal quiordonne le déclenchement d’un airbag sur un réseau

25

s


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o une pr or n r eure a

trame de données!) Ne contient pas de données

La réponse n’est pas « écrite » dans la trame -

Induit une surcharge sur le réseau

Aucune garantie sur le délai de la réponse !

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Pas de techni ue de correction automati ue

Principe : une station qui détecte une erreur, lasignale aux autres par une trame d’erreur (6 bitsdominants)

La trame corrompue participera à un prochain

Probabilité d’erreur résiduelle très faible (del’ordre de 10-12)

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’

Bit-stuffing : 6 bits consécutifs même niveau

Bit-error : dominant + récessif = récessif !

Acknowledgement error : pas d’acquittement

Form error : mauvaise valeur pour un champ fixe

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’

re ransm ss on apr s s

Pire cas : retransmission après 23 bits

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-

-s u ng un quemen sur ces c amps

une erreur de bit-stuffing

a rame erreur perme e propager erreurtoutes les stations …

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’

vérification uniquement sur ces champs

Bit-error = émission d’un bit dominant et

’

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ca cu sur ces c amps

Erreur de CRC : le CRC reçu est différent du

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’

Erreur d’acquittement : ACK slot récessif

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End of Frame

Délimiteur de CRC Délimiteur d’ACK

Erreur de forme : un champ dont la valeur estfixée par le protocole n’a pas la valeur attendue

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’ Problème sur CAN : une station défectueuse eutperturber le fonctionnement de tout le système .. (ex: envoi

ininterrompu de trames d’erreurs) Une solution : les stations «défectueuses» se

prérogatives comme le signalement d’erreurs)’

de transmission sur chaque contrôleur sur les trames émises (TEC – transmit error counter)

sur les trames reçues (REC – receive error counter)

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’

Etat Erreur-active : fonctionnement normalEtat Erreur-passive :

-

libre (temps de réponse !!)

- p us e s gna ement erreurs

Etat Bus-off :

- la station se déconnecte du bus (plus d’émission ni

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Réception d’une trame corrompue : +1 (jusque 128)

Réception d’une trame correcte : -1 (si >0)

Emission d’une trame corrompue : +8 (jusque 256)

Emission d’une trame correcte : -1 (si >0)

ex s e que ques excep ons m neures ces

règles (ex: quand une station est seule sur le réseau)

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’

38


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’

de fonctionnement mais … -

erreur passive sans dysfonctionnement hardware

le concepteur doit évaluer les risques et prévoir

des changements de mode de marche (ex: que

faire si le contrôle-moteur est bus-off ??)

des études ont montrés que le REC ne servait à

rien si la station émettait .. (on passe toujours en

-

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dominants) pour signaler qu’elle ne peut recevoir la

prochaine trame (pas plus de 2 consécutivement)

En pratique très rarement utilisé ..

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1. une perturbation localisée à certaines stations (dontme eur sur e ern er u c amp :

retransmission ..-.

Consé uences : sur un réseau CAN

ne jamais utiliser de messages on/off

as d’incréments relatifs +20°

Vraisemblablement pas de validation formelle du protocole …

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CAN standard dans l’industrie automobile,

pourquoi ?

en a ap aux ex gences emps r e u oma ne

très bon marché

simple d’utilisation Mais :

débit limité (par la technique d’accès au bus)

,relatives à la sûreté de fonctionnement

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