- 4.8 note globale basée sur 386+ Revue
- Configuration requise : Windows, macOS, Linux, Android et Raspberry Pi.
- 10.76MB Size.
- Version 7.0.15125. (le 3 Juin, 2024).
- À partir de 14 $ par mois, facturés à l'année
Olga Weis
Dernière mise à jour Jul 16, 2024
Les véhicules modernes dépendent fortement des systèmes électroniques pour un fonctionnement efficace et une sécurité accrue. Au cœur de ces systèmes se trouve le système de bus Controller Area Network (CAN), un réseau de communication robuste et efficace. Cet article explore les principes fondamentaux des systèmes de bus CAN, leur fonctionnement et leur importance dans l'industrie automobile.
L'acronyme CAN signifie Controller Area Network. Les bus CAN sont utilisés pour établir la communication entre les microcontrôleurs dans un réseau ou un bus. Les CAN sont comparables à Ethernet ou aux LAN qui fournissent une méthode standard pour la communication entre ordinateurs.
Un bus CAN offre une méthode simplifiée de contrôle électronique des systèmes utilisés auparavant. La mise en œuvre d'un bus CAN permet aux constructeurs automobiles de réduire considérablement la quantité de câblage dans chaque véhicule.
La ligne principale appelée « backbone » forme la fondation d'un système de bus CAN. Le backbone connecte tous les microcontrôleurs d'un véhicule et fournit des informations à un contrôleur principal centralisé chargé de surveiller tous les systèmes électroniques. Cette configuration simplifie l'identification des pannes potentielles et la résolution des erreurs sans interroger plusieurs sous-systèmes répartis dans un véhicule.
Un système de bus CAN minimise les points de défaillance potentiels et consolide la communication en envoyant des données sur une seule ligne. Il élimine toute préoccupation concernant les multiples pannes de connexion qui peuvent causer des problèmes difficiles à identifier. La redondance améliorée d'un bus CAN améliore la fiabilité en permettant au système principal de rester opérationnel même si des sous-systèmes échouent. Cette redondance était impossible à mettre en œuvre avec des contrôleurs discrets.
Une ligne de bus CAN est construite à l'aide d'une paire de fils torsadés avec une résistance de terminaison de 120 ohms à chaque extrémité. Un fil est désigné comme CAN High et l'autre comme CAN Low. Tous les appareils connectés au bus sont connus sous le nom d'unités de contrôle électronique (ECU) ou de nœuds.
Les ECU peuvent jouer divers rôles dans un système de bus CAN automobile. Les nœuds peuvent servir d'unités de contrôle pour le moteur, les phares, la climatisation, les airbags et d'autres systèmes nécessaires au fonctionnement du véhicule. Les voitures modernes peuvent avoir jusqu'à 70 ECU qui doivent transmettre et partager des données avec d'autres nœuds.
Chaque nœud comprend au minimum un contrôleur CAN et un microcontrôleur intégré. Les données numériques sont converties en messages sur le bus par le contrôleur CAN. Le contrôleur CAN accepte les informations, les traduit et les envoie à un autre contrôleur CAN.
Le microcontrôleur intégré traite les données et effectue des tâches telles que l'allumage d'une lumière dans la voiture ou l'abaissement d'une fenêtre. Les microcontrôleurs peuvent contrôler le flux d'informations vers le tableau de bord en réponse à un message généré par le contrôleur CAN.
Ces deux diagrammes illustrent comment les nœuds communiquent entre eux et échangent des données avec et sans le protocole CAN et le système de bus CAN.
Lors de l'utilisation du bus CAN, une seule ECU peut transmettre des données à toutes les autres ECU connectées au système. Ces ECU peuvent examiner les informations et choisir de les recevoir ou de les ignorer.
Un bus CAN permet la communication en utilisant deux fils : CAN Low (CAN L) et CAN High (CAN H). La couche de liaison de données du bus CAN est décrite par la norme ISO 11898-1 avec la couche physique décrite par la norme ISO 11898-2.
La couche physique d'un bus CAN est composée de câbles, de l'impédance des câbles, des niveaux de signal électrique, des exigences des nœuds et d'autres éléments nécessaires au fonctionnement du réseau.
ISO 11898-2 décrit les spécifications des éléments de la couche physique tels que la longueur du câble, la terminaison du câble et le débit en bauds. Voici quelques exemples de ces spécifications.
🔹 Chaque extrémité du bus CAN doit être terminée par une résistance de bus CAN de 120 Ohms
🔹 Les nœuds CAN nécessitent des connexions utilisant deux fils avec des débits en bauds allant jusqu'à 1 Mbit/s (CAN) ou 5 Mbit/s (CAN FD)
🔹 La longueur du câble pour un bus CAN peut être de 40 mètres à 1 Mbit/s ou de 500 mètres à 125 Kbit/s
Plusieurs types de réseaux différents peuvent être mis en œuvre avec un bus CAN.
🔹 Le bus CAN à basse vitesse est également appelé CAN tolérant aux pannes.
🔹 Chaque nœud a une terminaison CAN
🔹 Le bus CAN à basse vitesse prend en charge des débits de transmission compris entre 40 et 125 Kbit/s
🔹 La communication peut continuer même en cas de défaut sur l'un des fils
🔹 L'appel simple est une caractéristique d'un bus CAN à haute vitesse
🔹 Ce type de réseau est celui le plus couramment utilisé par les constructeurs automobiles d'aujourd'hui
🔹 Des débits de transmission compris entre 40 Kbit/s et 1 Mbit/s sont pris en charge
🔹 Le bus CAN à haute vitesse constitue la base des protocoles de couche supérieure comme CANopen, j1939, et OBD2
🔹 Un bus LIN est une alternative économique qui utilise moins de faisceaux de câbles
🔹 Des nœuds moins chers sont utilisés dans un bus LIN
🔹 Le réseau offre des fonctionnalités pour les serrures de portes et la climatisation
🔹 La configuration du réseau comprend généralement un maître de bus LIN agissant comme passerelle pour jusqu'à 16 nœuds esclaves
🔹 Les CAN FD sont déployés dans les véhicules haute performance
🔹 Le protocole CAN FD est une extension du protocole CAN original et a été publié par Bosch en 2012 pour répondre au besoin de vitesses de transfert de données accrues
🔹 L'Ethernet automobile prend en charge des débits de transfert de données plus élevés qu'un bus CAN
🔹 Ce réseau n'a pas les fonctionnalités de sécurité du CAN et du CAN FD
🔹 L'industrie automobile adopte ce réseau et il sera mis en œuvre dans les voitures et camions modernes
🔹 L'Ethernet automobile prend en charge la bande passante accrue nécessaire pour mettre en œuvre des systèmes tels que les caméras embarquées, les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), un système de gestion de flotte et d'autres fonctionnalités nécessitant un transfert de données à haute vitesse
La mise en œuvre de la technologie bus CAN permet aux constructeurs automobiles de déployer des protocoles de diagnostic embarqué. Ces protocoles offrent des codes de problème standardisés que les mécaniciens peuvent facilement interpréter pour résoudre les problèmes. Les ports de données dans le bus CAN sont utilisés pour introduire des mises à jour logicielles dans les systèmes embarqués et les ordinateurs.
Certains protocoles populaires utilisés pour fournir des fonctionnalités automobiles avancées comprennent :
🔹 Le diagnostic embarqué OBD-II (OBD, ISO 15765) offre aux mécaniciens des fonctionnalités de diagnostic et de rapport pour gagner du temps lors de l'identification des problèmes de véhicule
🔹 Le J1939 est le réseau standard pour les véhicules lourds comme les camions et les bus
🔹 Le CAN FD étend la couche de liaison de données CAN originale et permet une charge utile accrue de 8 à 64 octets. Il peut également fournir des débits plus élevés en fonction du transceiver CAN utilisé
🔹 Le CANopen est mis en œuvre dans les applications qui disposent de contrôles embarqués tels que les installations d'automatisation industrielle
Le protocole de bus CAN restera important dans les années à venir. Cependant, les grandes tendances suivantes l'influenceront directement :
🔹 L'utilisation croissante des véhicules autonomes/véhicules sans conducteur
🔹 Le besoin croissant de fonctionnalités avancées pour les véhicules
🔹 Le développement de technologies cloud plus avancées, telles que les systèmes de gestion de flotte basés sur le cloud
🔹 L'intégration croissante de l'Internet des objets (IoT) et des véhicules connectés
Il est également important de noter que l'amélioration de la technologie véhicule-réseau (V2N) et de l'informatique en nuage devrait entraîner une croissance rapide de la télématique. Cette croissance comprend également des appareils IoT tels que les enregistreurs IoT CAN.
