CAN-BUS. Qu'est-ce que c'est et quelles sont ses applications ?

Quelle est la signification du bus CAN ?

| octobre 2022  |

Les voitures des années 90 utilisaient souvent une ligne K. Depuis, les véhicules sont devenus de plus en plus luxueux, sûrs et propres. Le confort a gagné en importance (sièges chauffants, climatisation, rétroviseurs extérieurs à réglage électrique, …), mais la sécurité a également été étendue (ABS, contrôle de la pression des pneus, airbags, contrôle de l'éclairage). Tout cela a nécessité un transport de données accru via des câbles. Sur les véhicules plus anciens, des câbles séparés étaient intégrés dans un faisceau de câbles. Cependant, étant donné que les faisceaux de câbles nécessaires deviendraient d'une épaisseur impraticable, le transport de données s'effectue désormais via le bus CAN.

Le bus CAN se compose de deux termes distincts : « CAN » est l'abréviation de Controller Area Network et un « bus » est un câble fin par lequel des signaux numériques peuvent être envoyés. En termes techniques, le Controller Area Network (CAN) est une norme pour un bus de données série qui connecte les unités de commande électroniques entre elles. En langage courant, cela signifie qu'un système de bus CAN est un réseau interne qui permet aux composants et unités du véhicule de communiquer entre eux via des messages.

Comment fonctionne un système de bus CAN ?

Le bus CAN assure donc le transfert de données des signaux et gère la consommation d'énergie dans le véhicule via le trafic de données. À cette fin, deux câbles torsadés sont utilisés, connectés à leurs extrémités par une terminaison. Comme le trafic de données est utilisé, la priorité entre les sous-systèmes connectés au bus CAN (par exemple, la gestion moteur, les systèmes de régulation de température, l'ABS et l'ESP) est régulée via un protocole. Grâce au bus CAN, la commande électronique complète de toute l'électricité vers, par exemple, une portière est gérée via deux fils minces au lieu d'un faisceau de câbles complet.

CAN-high et CAN-low

Le bus CAN utilise donc uniquement deux fils spéciaux pour la communication. Ces fils sont appelés CAN-high et CAN-low. Lorsque le bus CAN est au repos, les deux lignes transportent 2,5V. Lorsque des bits de données sont envoyés, la ligne CAN-high passe à 3,75 V et la ligne CAN-low à 1,25 V, générant ainsi une différence de 2,5 V entre les lignes.

Vitesse du bus CAN

La vitesse se situe entre 10 kb/s et 125 kb/s (selon le système). Parmi les applications, on trouve la connexion de données entre diverses unités de commande et le contrôle du tableau de bord.

Catégories d'application du bus CAN :

1. CAN-driveline : communication entre les modules les plus critiques (unité de commande moteur, ABS...).
2. CAN-comfort : Les modules moins critiques (verrouillage des portes, vitres) sont connectés via ce bus.
3. CAN-infotainment : Les équipements de navigation et audio sont contrôlés via ce bus.

Que sont les nœuds du bus CAN ?

Le système de bus CAN fonctionne selon le principe de diffusion. Un émetteur place un message sur le bus CAN. Chaque nœud sur ce même bus reçoit le message, mais l'émetteur a indiqué dans ce message à quels nœuds il est destiné. Les nœuds destinataires reconnaissent le message, les autres l'ignorent.

Qu'est-ce qu'une trame CAN ?

Un réseau CAN peut être configuré pour fonctionner avec deux formats de message différents, appelés trames : le format de trame standard ou de base et le format de trame étendu.

La seule différence entre les deux formats est que la « trame de base CAN » prend en charge une longueur de 11 bits pour l'identifiant, et la « trame étendue CAN » prend en charge une longueur de 29 bits pour l'identifiant, composée de l'identifiant de 11 bits (« identifiant de base ») et d'une extension de 18 bits (« extension d'identifiant »).

Le CAN comporte quatre types de trames :

• Trame de données : une trame contenant les données d'un nœud pour transmission.
• Trame distante : une trame qui demande la transmission d'un identifiant spécifique.
• Trame d'erreur : une trame envoyée par un nœud qui détecte une erreur.
• Trame de surcharge : une trame pour insérer un délai entre les données ou une trame distante.

Avantages d'un bus CAN

La communication intégrée par bus CAN offre plusieurs avantages aux utilisateurs de PC industriels, notamment :

1. Protocole de priorité – Normalement, plusieurs messages sont envoyés simultanément vers et depuis tous les appareils, capteurs et actionneurs connectés. Grâce aux règles que le CAN applique lors de l'évaluation des messages, le message ayant la priorité la plus élevée est toujours envoyé en premier.
2. Flexibilité – Grâce à sa structure appairée avec un seul câble à 2 conducteurs, le bus CAN offre une flexibilité accrue en matière d'installation et de maintenance. Les systèmes CAN contiennent non seulement beaucoup moins de câbles, ce qui les rend plus faciles à installer, mais l'ajout de nouveaux composants à un système demande également beaucoup moins d'efforts. De plus, les complications liées au diagnostic et à la résolution des problèmes de signal sont considérablement réduites.
3. Fiabilité – Grâce aux câbles à paires torsadées et au LVDS (Low-voltage Differential Signaling), la communication CAN est beaucoup moins sensible aux interférences électromagnétiques que d'autres protocoles. La communication CAN nécessite également moins de câbles et de connecteurs, ce qui réduit considérablement le nombre de points faibles.
4. Coût – Les coûts matériels réduits et les exigences minimales en matière de traitement du signal font du CAN une solution idéale pour les applications embarquées nécessitant une communication multiprocesseur avec un budget limité.