5 Avantages du protocole de communication CAN Bus
Qu'est-ce que le protocole CAN-Bus ?
Le protocole CAN-Bus (Controller Area Network) est de plus en plus populaire auprès des ingénieurs qui travaillent avec des systèmes embarqués industriels de haut niveau. Le protocole a été développé en 1986 par Robert Bosch GmbH afin d'accélérer le développement de la communication électronique dans l'industrie automobile.
Au début des années 1980, les constructeurs automobiles ont commencé pour la première fois à intégrer un nombre croissant de dispositifs électroniques tels que la suspension active, les commandes de transmission et d'éclairage, le verrouillage central et l'ABS dans les voitures et les camions. Pour que ces appareils électroniques fonctionnent ensemble, chronomètrent correctement les tâches et partagent les données, ils doivent être connectés entre eux.
Avec les normes de câblage existantes, les modules électroniques communiqueraient entre eux via des lignes de signaux analogiques directes point à point. Chaque module avait une ligne directe qui le reliait à l'autre module nécessaire à la communication. Cette architecture prenait beaucoup de temps et utilisait trop de câbles.
Le protocole CAN élimine le besoin d'un câblage excessif, car les appareils électroniques peuvent communiquer entre eux via une seule ligne multiplex qui relie chaque nœud du réseau au tableau de bord principal. L'architecture multiplex permet de combiner et de transmettre des signaux sur l'ensemble du réseau via une seule ligne, de sorte que chaque module électronique du véhicule reçoit en temps voulu des données de capteurs et d'actionneurs.
Le protocole CAN a été standardisé en 1993 par l'International Standards Organization (ISO) et est depuis divisé en deux normes : ISO 11898-1, qui décrit la couche de liaison de données du protocole, et ISO 11898-2, qui décrit la couche physique. Les caractéristiques uniques du protocole CAN-Bus ont conduit à sa popularité et à son acceptation croissantes dans les secteurs qui utilisent des réseaux embarqués comme la santé, la fabrication et le divertissement.
Les 5 avantages du protocole CAN
1.Faible coût
Lors de la création initiale du protocole CAN, l'objectif principal était de permettre une communication plus rapide entre les appareils électroniques et les modules dans les véhicules, tout en réduisant le câblage (et les dépenses en cuivre). Cela est possible grâce à l'utilisation d'un câblage multiplexé qui permet de combiner des signaux analogiques et numériques et de les transmettre sur un support partagé.
Pour comprendre comment le multiplexage réduit les coûts de câblage des véhicules, nous devons en savoir un peu plus sur le fonctionnement de l'architecture de câblage avant que le protocole CAN-Bus ne soit créé. En plus des appareils électroniques ou des modules qui contrôlent les sous-systèmes des véhicules, les voitures et les camions disposent également de capteurs et d'actionneurs qui collectent les données du fonctionnement du véhicule et les transmettent aux modules où elles sont nécessaires.
Un véhicule aurait des capteurs pour collecter des données sur sa vitesse et son accélération, mais l'acheminement de ces données nécessiterait des câbles dédiés pour chaque récepteur de données - un câble pour la communication avec le système d'airbag, un câble pour la communication avec le système de freinage ABS et un autre câble pour le contrôle moteur, etc. Avec le protocole CAN, un seul câble relie tous les systèmes électroniques, les actionneurs et les capteurs du véhicule en un circuit qui permet une transmission de données à grande vitesse entre tous les composants.
La première voiture à utiliser un câblage CAN-Bus était la BMW 850 Coupé, sortie en 1986. L'implémentation de l'architecture CAN-Bus a permis de réduire la longueur du câblage de 1,25 miles dans la BMW 850, ce qui a à son tour réduit le poids de bien plus de 100 livres. En se basant sur le coût actuel des câbles en cuivre, les économies totales réalisées grâce aux matériaux économisés s'élèveraient à près de 600 USD. De plus, la vitesse de communication a été augmentée avec des taux de signal compris entre 125 kbit / s et 1 Mbit / s.
Les faibles coûts de mise en œuvre sont l'une des principales raisons de l'adoption généralisée du protocole CAN-Bus. Moins de câblage signifie moins de travail et moins de coûts matériels pour les ingénieurs intégrés.
2.Détection d'erreurs intégrée
L'une des principales caractéristiques du protocole CAN-Bus est qu'il prend en charge le contrôle central des appareils électroniques connectés au réseau. Dans la couche physique du bus CAN, chaque appareil électronique est appelé un nœud. Les nœuds peuvent communiquer avec d'autres nœuds du réseau, et chaque nœud nécessite un microcontrôleur, un contrôleur CAN et un émetteur CAN.
Alors que chaque nœud peut envoyer et recevoir des messages, tous les nœuds ne peuvent pas communiquer en même temps. Le protocole du bus CAN utilise une technique appelée arbitrage bit par bit sans perte pour résoudre ces situations et déterminer quel nœud doit se voir attribuer la "priorité" pour communiquer son message en premier.
La gestion des erreurs est intégrée dans le protocole CAN, chaque nœud vérifie les erreurs de transmission et gère son propre compteur d'erreurs. Les nœuds envoient un message spécial d'erreur lorsque des erreurs sont détectées et détruisent le trafic de bus erroné pour éviter qu'il ne se propage dans le système. Même le nœud qui génère l'erreur reconnaît sa propre erreur de transmission, augmente son compteur d'erreurs et conduit finalement l'appareil à désactiver le bus et à ne plus participer au trafic réseau. De cette manière, les nœuds CAN peuvent à la fois détecter les erreurs et empêcher les appareils défectueux de générer un trafic de bus inutilisable.
3.Robustesse
La durabilité et la fiabilité sont des problèmes importants lors du choix d'un protocole de communication pour le déploiement dans tes projets d'ingénierie embarquée. Si tu déploies tes produits dans un environnement en direct, tu dois choisir un protocole de communication qui se soutient lui-même et qui peut continuer à fonctionner pendant une longue période sans maintenance ou intervention extérieure.
Ce besoin rend les fonctions de détection d'erreurs du protocole particulièrement avantageuses, car elles permettent aux systèmes d'identifier eux-mêmes les erreurs et de les corriger sans qu'un acteur externe n'ait à intervenir. Il existe cinq mécanismes de détection d'erreurs dans le protocole CAN :
- Surveillance des bits
- Un peu de remplissage
- Vérification de la trame
- Vérification de la confirmation
- Vérification de la redondance cyclique
Les câbles de bus CAN à grande vitesse sont très résistants aux interférences électriques, et les commandes CAN et les émetteurs-récepteurs qui communiquent avec les appareils électroniques sont disponibles dans des plages de températures industrielles ou étendues.
Un câble de bus CAN est normalement vulnérable aux modes de défaillance énumérés dans la norme ISO 11898, par ex.
- CAN_H interrompu
- CAN_L interrompu
- CAN_H court-circuité par la tension de la batterie
- CAN_L court-circuité à la masse
- CAN_H court-circuité à la masse
- CAN_L en court-circuit avec la tension de la batterie
- CAN_L court-circuité avec le câble CAN_H
- CAN_H et CAN_L ont été interrompues au même endroit
- Perte de connexion au réseau de terminaison
Alors que la plupart des émetteurs-récepteurs CAN ne survivent pas à ce type d'erreurs, certains fabricants d'électronique ont conçu des émetteurs-récepteurs CAN résistants aux erreurs qui peuvent les gérer tous, bien qu'ils puissent avoir une vitesse maximale limitée comme compromis. Ensemble, ces fonctions élargissent l'aptitude des réseaux de bus CAN pour les applications dans le Mo.
L'avenir du protocole CAN-Bus
La technologie CAN-Bus est très répandue dans tous les secteurs. Grâce à sa robustesse, sa flexibilité et les économies de coûts qu'il permet, les réseaux CAN bus ont été implémentés dans :
- Les camions, les bus et autres voitures particulières
- Voitures à essence et électriques
- Caméras de cinéma et systèmes d'éclairage
- Machines à sous
- Equipement de domotique
- Equipements industriels d'automatisation et de fabrication
- Appareils et instruments médicaux
Le protocole CAN-Bus restera la technologie de réseau de choix pour la connexion des appareils électroniques qui nécessitent une communication fréquente et simple. Ethernet TCP / IP, une alternative de premier plan au bus CAN, ne peut toujours pas offrir les mêmes exigences de ressources réduites, les implémentations peu coûteuses, la fiabilité et les fonctions de dépannage des réseaux de bus CAN. Nous continuerons à voir les réseaux CAN être utilisés dans les appareils IoT, les applications d'automatisation industrielle, les appareils médicaux connectés et les applications encore plus sophistiquées et de haute technologie comme les satellites et les véhicules spatiaux.
eVisionSytems offre des outils avec la fonctionnalité dont tu as besoin pour envoyer des transmissions de test dans ton réseau de bus CAN ou pour effectuer une surveillance non perturbatrice afin d'examiner le trafic du réseau, de détecter les erreurs et de les corriger le plus rapidement possible. Avec l'interface Komodo CAN Solo, les ingénieurs intégrés peuvent transmettre des données ou surveiller le bus. L'interface Komodo CAN Duo dispose de deux canaux CAN qui permettent aux ingénieurs d'émuler et de surveiller les données de deux réseaux de bus CAN en même temps.
Solution d'analyse du protocole CAN
Le produit est discontinué
