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Les caractéristiques de haute performance et de fiabilité du bus CAN sont désormais comprises et reconnues, et il est largement utilisé dans des secteurs tels que l'automatisation industrielle, les navires, les équipements médicaux et l'automatisation des équipements industriels. Le bus CAN semble être aujourd'hui l'un des sujets brûlants du développement technologique dans le domaine de l'automatisation. Il est connu sous le nom de réseau local informatique dans le domaine de l'automatisation. Son émergence fournit une technologie puissante permettant aux systèmes de contrôle distribués d'atteindre des objectifs réels. temps et communication de données fiable entre les nœuds.

Qu’est-ce que le bus CAN ?

CAN est l'abréviation de Controller Area Network (ci-après dénommé CAN), qui est un protocole de communication série normalisé au niveau international ISO. Dans l'industrie automobile, divers systèmes de contrôle électronique ont été développés en raison des exigences de sécurité, de confort, de commodité, de faible consommation d'énergie, de faible coût, etc. Étant donné que les types de données et les exigences de fiabilité utilisés pour la communication entre ces systèmes de contrôle électronique sont différents et qu'ils sont souvent composés de plusieurs bus, le nombre de faisceaux de câbles augmente également avec la composition.

Afin de répondre aux besoins de « réduire de manière appropriée le nombre de faisceaux de câbles » et de « réaliser une communication de données à haut débit entre de grandes quantités de données via plusieurs réseaux locaux », la société électrique allemande Bosch a développé en 1986 un protocole de communication CAN pour le secteur automobile. industrie. Après l'introduction de ce protocole, CAN a été normalisé via ISO11898 et ISO11519, devenant ainsi le protocole standard européen dans le système de contrôle de réseau de l'industrie automobile.

Format des données du bus CAN

Les trames de communication CAN-bus sont divisées en trames de données, trames distantes, trames d'erreur, trames de surcharge et intervalles de trames.

Trame de données : structurellement composée de 7 segments, divisés en trames standard (CAN2.0A) et trames étendues (CAN2.0B) en fonction de la longueur du code d'identification du segment d'arbitrage. La trame standard est de 11 bits et la trame étendue est de 29 bits. C’est aussi le format avec lequel nous sommes le plus en contact.

Trame distante : par rapport à la trame de données, il n'y a pas de segment de données et la structure est composée de 7 segments. Lorsque vous avez besoin d'un nœud sur le bus pour vous envoyer des données, envoyez une trame distante en utilisant l'ID du nœud secondaire. Le plus grand avantage des trames distantes est qu’il suffit d’une seule trame pour réaliser une interaction bidirectionnelle.

Trame d'erreur : Bien que le bus CAN soit un bus très fiable, des erreurs peuvent toujours survenir : 5 types d'erreurs apparaîtront sur le bus CAN.

Trame de surcharge : lorsqu'un nœud n'est pas prêt à recevoir la trame de données suivante, il enverra une trame de surcharge pour avertir le nœud.

Intervalle de trame : existe uniquement entre les trames de données et les trames distantes, utilisé pour la séparation entre les trames.

Caractéristiques de communication du bus CAN

Le bus CAN est un protocole de communication de données série développé par l'allemand BOSCH au début des années 1980 pour résoudre le problème de l'échange de données entre de nombreux systèmes de contrôle et de test dans les automobiles modernes. Il peut utiliser des paires torsadées, des câbles coaxiaux ou des guides de lumière. La fibre est utilisée comme bus multi-maître comme support de communication.

(1) Une communication libre peut être obtenue entre les nœuds : l'une des principales caractéristiques du protocole CAN est qu'il supprime le codage traditionnel de l'adresse de la station et le remplace par le codage du bloc de données de communication. L’avantage d’utiliser cette méthode est qu’en théorie, le nombre de nœuds du réseau composé de CAN n’est pas limité. L'identifiant du bloc de données peut être composé de nombres binaires de 11 bits ou de 29 bits, de sorte que 2 blocs de données différents ou plus peuvent être définis. Cette méthode de codage des blocs de données peut également permettre à différents nœuds de recevoir les mêmes données en même temps. temps, ce qui est très utile dans les systèmes de contrôle distribués.

(2) Structure simple : seules 2 lignes sont connectées à l’extérieur et les modules de détection et de gestion des erreurs sont intégrés en interne.

(3) Correction des erreurs de données : en utilisant le mode de communication série à deux fils, il a une forte capacité de détection d'erreurs et peut fonctionner dans un environnement d'interférences sonores élevées. Chaque trame de données a un contrôle CRC et d'autres mesures de détection d'erreurs pour garantir une haute fiabilité de la transmission de données. Il convient à une utilisation dans des environnements à fortes interférences.

(4) Terminer le traitement de cadrage des données de communication : l'interface de communication du bus CAN intègre les fonctions de couche physique et de couche de liaison de données du protocole CAN, ce qui peut compléter le traitement de cadrage des données de communication, y compris le remplissage des bits de données, l'encodage des blocs de données, cyclique. contrôle de redondance, détermination de priorité, etc.

Qu'est-ce que le protocole de communication du bus CAN ?

Le protocole de communication par bus CAN est un protocole de communication série utilisé pour l'échange de données entre plusieurs appareils. Il adopte un modèle de communication distribué, permettant à plusieurs appareils de communiquer sur le même bus sans avoir besoin d'une structure maître-esclave. Le protocole de bus CAN présente un haut degré de temps réel, d'anti-interférence et de fiabilité, ce qui le rend très approprié pour les applications nécessitant des performances élevées et en temps réel.

Comment fonctionne CAN ?

Dans le système de bus CAN, chaque appareil possède un identifiant unique utilisé pour distinguer différents messages. Le bus CAN permet une communication parallèle en permettant à plusieurs appareils d'envoyer des messages à différents intervalles de temps. Les appareils communiquent avec d'autres appareils en diffusant des messages sur le bus. Le bus CAN utilise des débits binaires très rapides, pouvant atteindre des centaines de kilohertz, et convient donc à la transmission de données à haut débit.

Le protocole du bus CAN utilise une signalisation différentielle, utilisant deux fils CAN_H (haut) et CAN_L (bas). Cette méthode de transmission différentielle rend le bus CAN plus résistant aux interférences électromagnétiques.

Qu'est-ce que la communication CAN ?

La communication CAN fait référence à l'échange de données dans le système de bus CAN. Les appareils peuvent envoyer et recevoir des messages via le bus CAN, et ces messages contiennent des données, des informations de contrôle ou des informations d'état. La communication CAN permet à plusieurs appareils de fonctionner en parallèle et d'obtenir une transmission de données efficace et en temps réel via des messages diffusés. Cette méthode de communication rend le bus CAN très adapté aux applications nécessitant des performances et une fiabilité élevées en temps réel.

Avantages du bus CAN

La raison du choix du bus CAN (Controller Area Network) repose principalement sur ses avantages et ses caractéristiques dans des scénarios d'application spécifiques.

Temps réel : le bus CAN est conçu pour les applications nécessitant des exigences élevées en temps réel, telles que les systèmes électroniques automobiles, le contrôle industriel et le contrôle des robots. Il permet un transfert de données rapide et fiable et convient aux systèmes nécessitant une réponse en temps réel.

Communication multipoint : le bus CAN adopte un modèle de communication distribué et prend en charge la communication multipoint, permettant à plusieurs nœuds de communiquer simultanément sur le même bus sans avoir besoin d'un maître central. Le bus CAN est donc idéal pour les systèmes ou réseaux à grande échelle.

Anti-interférence : le bus CAN utilise une transmission de signal différentielle, qui offre une meilleure résistance aux interférences électromagnétiques. Cela permet au bus CAN de maintenir une communication fiable dans des environnements présentant beaucoup de bruit électromagnétique.

Tolérance aux pannes : le bus CAN a une bonne tolérance aux pannes. Même si un nœud du réseau tombe en panne ou perd ses capacités de communication, l'ensemble du système peut toujours fonctionner normalement. Cette tolérance aux pannes est essentielle pour certains scénarios d'application critiques.

Convient aux applications automobiles : le bus CAN a été conçu à l'origine pour les systèmes électroniques automobiles et est largement utilisé dans les voitures modernes. Il peut prendre en charge la communication avec plusieurs sous-systèmes, de l'unité de commande du moteur au système de freinage antiblocage.

Câblage simplifié : le bus CAN ne nécessite généralement que deux fils (CAN_H et CAN_L), ce qui rend le câblage relativement simple. Il s'agit d'un avantage important pour le câblage et la maintenance de grands systèmes.

Normes ouvertes : le bus CAN est une norme de communication ouverte. De nombreux fabricants proposent des produits matériels et logiciels conformes aux normes CAN, ce qui réduit le coût global du système.

Larges domaines d'application : en plus du domaine automobile, le bus CAN est également largement utilisé dans le contrôle industriel, les équipements médicaux, les navires, l'aérospatiale et d'autres domaines, faisant preuve d'une bonne polyvalence.

Pourquoi le bus CAN doit-il ajouter une résistance terminale ?

La résistance terminale est une configuration importante de la communication sur le bus CAN et c'est un composant important qui affecte la communication sur le bus CAN. La résistance de la borne du bus CAN est généralement de 120 Ω. En fait, lors de la conception, deux résistances de 60 Ω sont connectées en série et il y a généralement deux nœuds de 120 Ω sur le bus.
La fonction de la résistance terminale :
(1) Améliorer la capacité anti-interférence et transmettre rapidement les signaux haute fréquence et basse énergie.
Le bus CAN a deux états : "dominant" et "récessif". "Dominant" représente "0" et "récessif" représente "1", qui est déterminé par l'émetteur-récepteur CAN. La figure ci-dessous est un schéma de structure interne typique d'un émetteur-récepteur CAN, avec CANH et CANL connectés au bus.

xxxxx

Lorsque le bus est "dominant", Q1 et Q2 à l'intérieur de l'émetteur-récepteur sont allumés et une différence de tension est générée entre CANH et CANL ; lorsqu'il est "récessif", Q1 et Q2 sont coupés, CANH et CANL sont dans un mode passif. État, et la différence de tension est 0.

Lorsque le bus est chargé, la résistance de la résistance différentielle est très grande lorsqu'elle est « récessive ». Les interférences externes ne nécessitent qu'une très petite quantité d'énergie pour faire entrer le bus « dominant » (la tension minimale du seuil dominant d'un L'émetteur-récepteur général n'est que de 500 mV et la différence de tension est de 500 mV, le bus est jugé « dominant »). Lorsqu'il y a des interférences en mode différentiel sur le bus, il y aura des fluctuations évidentes sur le bus, et ces fluctuations n'auront aucun endroit pour les absorber, et un bit dominant sera créé sur le bus.

Par conséquent, afin d'améliorer la capacité anti-interférence du bus lorsqu'il est récessif, une résistance de charge différentielle peut être ajoutée, et la valeur de résistance doit être aussi petite que possible pour éliminer l'influence de la plupart de l'énergie sonore. Cependant, afin d'éviter de nécessiter trop de courant pour entrer en "dominant", la résistance ne peut pas être trop petite.


(2) Assurez-vous que le bus entre rapidement dans l'état récessif et transmet rapidement l'énergie de la capacité parasite.

Lors de l'état dominant, les capacités parasites du bus se chargent, et lors du retour à l'état récessif, ces capacités doivent être déchargées. S'il n'y a pas de charge résistive placée entre CANH et CANL, le condensateur ne peut être déchargé qu'à travers la résistance différentielle à l'intérieur de l'émetteur-récepteur. Cette impédance est relativement grande. Selon les caractéristiques du circuit de filtre RC, le temps de décharge sera considérablement prolongé. Afin de décharger rapidement la capacité parasite du bus et de garantir que le bus entre rapidement dans l'état récessif, une résistance de charge doit être placée entre CANH et CANL.

(3) Pour améliorer la qualité du signal, placez-les aux deux extrémités du bus pour réduire l'énergie réfléchie.

réflexion du signal
Dans les circuits, la réflexion du signal fait référence au phénomène par lequel un signal rencontre une inadéquation d'impédance dans une ligne ou un circuit de transmission, provoquant la réflexion d'une partie du signal. Cette réflexion peut provoquer une distorsion et des interférences du signal, ce qui a un impact négatif sur les performances et la fiabilité du circuit. La réflexion se produira là où l'impédance change soudainement, ce qui signifie que nous pouvons prendre les mesures suivantes pour éviter cette situation :

(1) Utiliser une interconnexion à impédance contrôlable ;
(2) Il y a au moins une terminaison correspondante aux deux extrémités de la ligne de transmission ;
(3) Sélectionnez la topologie de câblage pour minimiser l'impact des branches ;
(4) Minimisez tout changement soudain dans la géométrie.

Adaptation d'impédance

Par conséquent, nous ajoutons généralement des résistances d'adaptation de terminaison sur les lignes de signaux pour éviter la réflexion du signal et améliorer les capacités anti-interférences. Le bus CAN ne fait pas exception. Sur le bus CAN, nous le terminons souvent par une résistance de 120 ohms pour l'adaptation d'impédance.

Que se passe-t-il si les impédances ne correspondent pas ? Ci-dessous, nous construisons une analyse de modèle :
Comme le montre la figure, la résistance interne de la source de signal est de 120 Ω, la borne source est connectée à une résistance de 120 Ω et la borne de réception est en circuit ouvert, le coefficient de réflexion est donc de 1. La sonde 1 est la tension source V1 et la sonde 2 est la tension puits V2. Nous supposons que le délai de transmission est de 1 ns et que l'amplitude de la tension de la source du signal est de 5 V.


Alors les courbes idéales suivantes de V1 et V2 évoluant avec le temps sont les suivantes :

Comme le montre la figure 1, la résistance interne de la source de signal est de 120 Ω, la borne source est connectée à une résistance de 120 Ω et la borne de réception est en circuit ouvert, le coefficient de réflexion est donc de 1. La sonde 1 est la tension source V1 et la sonde 2 est la tension puits V2. Nous supposons que le délai de transmission est de 1 ns et que l'amplitude de la tension de la source du signal est de 5 V.

Alors les courbes idéales suivantes de V1 et V2 évoluant avec le temps sont les suivantes :

En résumé, la réflexion du signal est un problème courant dans les circuits et aura un impact négatif sur la qualité du signal et les performances du circuit. L'adoption de méthodes appropriées d'adaptation d'impédance et de réduction des réflexions peut réduire les réflexions du signal et améliorer la stabilité et la fiabilité du circuit.

Quant à savoir pourquoi une résistance de 120 Ω est utilisée ? Ceci est calculé sur la base des caractéristiques réelles du harnais. Prenez deux câbles typiques utilisés dans les automobiles et torsadez-les en une paire torsadée. Selon la méthode de calcul de l'impédance caractéristique du câble, l'impédance caractéristique est d'environ 120 Ω, qui est également la résistance de résistance terminale recommandée par la norme CAN. Elle est également définie dans la norme ISO 11898-2.

Produits de bus CAN EBYTE

Modules Bus CAN, Convertisseur CAN DTU

Vente de modems et DTU. En tant que fournisseur et usine de modules BUS CAN en Chine, EBYTE se concentre sur la fourniture en gros de convertisseurs CAN BUS en ligne. La série BUS CAN couvre les convertisseurs CAN vers WIFI, les convertisseurs CAN vers RS485/RS232 les convertisseurs CAN vers fibre optique et les convertisseurs CAN vers USB. La série ECAN est un petit produit de conversion de protocole intelligent développé indépendamment par EBYTE. Ce produit prend en charge la configuration des commandes AT du port série et les paramètres et modes de fonctionnement du périphérique de configuration de l'ordinateur hôte, la conversion Modbus RTU et la personnalisation de l'utilisateur. Dans le même temps, le convertisseur de protocole intelligent ECAN est de petite taille et facile à installer.

ECAN-101 CAN-BUS,RS485,RS232

CAN-101 Convertisseur bidirectionnel Intelligent CAN485, Module série vers CAN 485, analyseur de Bus CAN, Rail ModBus de qualité industrielle

[Tension d'alimentation]：8 ~ 28 V CC.

[Type d'interface]：RS485

[Débit en bauds CAN]：100 Kbps

[Introduction]：ECAN-101 est un petit produit de conversion de protocole intelligent développé indépendamment par Ebyte. Le produit utilise une alimentation à large tension de 8 V ~ 28 V et intègre 1 interface CAN-BUS et 1 interface RS485, qui peuvent réaliser une conversion

ECAN-401S CAN BUS, RS232,RS485

ECAN-401S Convertisseur de protocole intelligent d'interface CAN-BUS RS232 RS485 ECAN-401S         

[La fréquence]：8～28V

[Transmission transparente]：Soutien

[Conversion transparente avec logo]：Soutien

[CAN débit en bauds]：100K bps

[Introduction]：ECAN-401S est un petit produit de conversion de protocole intelligent développé indépendamment par ebyte. Le produit utilise une alimentation à tension large de 8 V ~ 28 V, intègre 1 interface CAN-BUS, 1 interface RS485, 1 interface RS232 et 1 RS422 interface, qui peut réaliser une conversion .

ECAN-W01S  CAN bus,CAN vers wifi

ECAN-W01S DOUBLE CANAL CAN VERS PROTOCOLE WIFI Passerelle de conversion AP/STA transmission 

[Tension d'alimentation]：8V~28VDC

[Protocole réseau]： IP, TCP/UDP, Wi-Fi

[Spécification Wi-Fi]：norme IEEE802.11a/b/g

[Résolution de nom de domaine]： prise en charge

[Méthode d'acquisition IP]： IP statique, DHCP

[Introduction]：ECAN-W01S est un équipement de conversion de données de bus WIFI et CAN industriel hautes performances développé par EBYTE. Il intègre deux interfaces de bus CAN, une interface EtherNet et une interface WiFi en interne, ce qui peut facilement compléter l'interfonctionnement du réseau de bus CAN et du réseau WiFi.

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FAQ sur les bus CAN

Lorsque vous utilisez le bus CAN (Controller Area Network), vous pouvez rencontrer des problèmes courants. Voici quelques problèmes possibles et les solutions correspondantes :

La communication est interrompue ou ne peut pas être établie :
Causes possibles : échec de connexion du câble, échec du nœud, problème d'alimentation électrique.

👉Solution : Vérifiez les connexions des câbles pour vous assurer qu'elles sont sécurisées. Utilisez les outils d'analyse CAN pour vérifier si le nœud est capable d'envoyer et de recevoir des messages. Vérifiez si l'alimentation est stable.

Les interférences de signal provoquent des erreurs de communication :
Raisons possibles : interférences électromagnétiques, mauvaise mise à la terre, câbles endommagés.

👉Solution : utilisez des câbles blindés pour réduire les interférences électromagnétiques. Assurer une bonne mise à la terre. Vérifiez les câbles pour déceler tout dommage ou court-circuit.

Défaillance du nœud :
Raisons possibles : panne matérielle du nœud, erreur logicielle, conflit d'adresse de nœud.

👉Solution : Vérifiez les connexions matérielles du nœud pour vous assurer qu'il n'y a pas de court-circuit ou de circuit ouvert. Vérifiez la configuration logicielle du nœud pour vous assurer que l'adresse est correctement définie. Résoudre les erreurs logicielles.

Trames d'erreur et gestion des erreurs :
Raisons possibles : problèmes de câble, pannes de nœuds, interférences de signal, etc.

👉Solution : Vérifiez les connexions et la qualité des câbles. Vérifiez l'état du matériel du nœud. Renforcer les mesures anti-ingérence.
Problèmes de topologie du réseau :
Raisons possibles : erreur de topologie du réseau, problème de résistance des bornes.

👉Solution : Vérifiez la topologie du réseau pour vous assurer qu'elle est correcte. Vérifiez si la résistance terminale est installée correctement.

Conflit de données :
Raisons possibles : plusieurs nœuds tentent d'envoyer des données en même temps, provoquant des conflits de données.

👉Solution de contournement : assurez-vous que tous les nœuds du réseau sont synchronisés à temps. Vérifiez la configuration de l'heure d'envoi du nœud pour vous assurer qu'aucun conflit ne se produit.

Problèmes de timing :
Raisons possibles : problèmes de synchronisation de l'horloge des nœuds, dérive de l'horloge, etc.

👉Solution : utilisez un protocole de synchronisation pour garantir que les horloges des nœuds sont synchronisées. Vérifiez régulièrement la dérive de l'horloge et apportez des corrections.

Problème de surcharge :
Raisons possibles : La quantité de données dépasse la bande passante du bus.

👉Solution : Optimisez le protocole de communication et réduisez la quantité de données. Pensez à utiliser un bus CAN à grande vitesse.

Pour résoudre ces problèmes, il est très utile d'utiliser les outils d'analyse CAN pour la surveillance et le diagnostic en temps réel. Dans le même temps, assurez-vous que tous les nœuds sont conformes aux normes du protocole CAN et effectuez des tests et un débogage au niveau du système pour garantir la stabilité de l'ensemble du système de bus CAN.