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Pratique de conception 16 : considérations clés pour la conception d'applications de bus CAN
Les Réseau de contrôleurs (CAN) est une technologie de bus de terrain développée par Bosch, essentiellement un bus de communication sériel asynchrone. Il est largement utilisé dans les systèmes de contrôle électronique des automobiles et dans les scénarios de contrôle industriel.
Vue d'ensemble du bus CAN
Le bus CAN est similaire au bus RS485 dans la mesure où tous deux utilisent des lignes de signal différentielles pour la transmission. Les deux lignes de signal du CAN sont CAN_H et CAN_Lqui ont des amplitudes de signal égales mais des phases opposées. La différence de tension entre ces deux lignes représente les niveaux logiques :
- Une différence de tension positive indique une logique 0.
- Une différence de tension nulle (ou négative) indique une logique 1.
Le protocole CAN est plus complexe que le RS485. Alors que le RS485 utilise généralement le module UART d'un MCU, le CAN nécessite un module dédié. Contrôleur CAN. Si le MCU n'a pas de contrôleur CAN intégré, un contrôleur CAN externe est nécessaire.
Mise en œuvre typique d'un bus CAN
Un système de bus CAN se compose généralement des éléments suivants
- MCU (Unité de microcontrôleur)
- Contrôleur CAN
- Émetteur-récepteur CAN
Voici un circuit d'interface émetteur-récepteur typique pour un système de bus CAN :
(Note : le diagramme mentionné dans le texte original n'est pas inclus ici).
Normes du bus CAN
Le bus CAN a évolué vers deux normes internationales : ISO11519 et ISO11898. Leurs principales différences sont les suivantes :
- ISO11898 (Réseau en boucle fermée à grande vitesse et à courte distance):
- Longueur maximale du bus : 40 mètres
- Vitesse de communication maximale : 1 Mbps
- Nécessite un Résistance de terminaison de 120 ohms à chaque extrémité du bus.
- ISO11519-2 (Réseau en boucle ouverte à faible vitesse et à longue distance):
- Distance de transmission maximale : 1 km
- Vitesse de communication maximale : 125 kbps
- Chaque ligne de bus nécessite un Résistance en série de 2,2 kΩ. Les deux lignes sont indépendantes et ne forment pas une boucle fermée.
Considérations pratiques sur la conception
Lors de la conception d'un système de bus CAN, la méthode de câblage dépend des caractéristiques du contrôleur CAN du MCU. Par exemple, le contrôleur STM32F103 possède les caractéristiques suivantes de contrôleur CAN :
- Soutien CAN2.0A et CAN2.0B protocoles.
- Vitesse de communication jusqu'à 1 Mbps.
- Classé comme bus à grande vitesse.
Ainsi, lors de la conception du circuit émetteur-récepteur périphérique pour le STM32F103, la configuration de la résistance de terminaison doit suivre le schéma suivant Norme ISO11898 (c'est-à-dire des résistances de 120 ohms aux deux extrémités du bus).
Conclusion
Le bus CAN est un protocole de communication robuste et fiable largement utilisé dans les applications automobiles et industrielles. Sa conception nécessite une attention particulière à la norme spécifique (ISO11898 ou ISO11519) et aux caractéristiques des composants du MCU et de l'émetteur-récepteur. Dans le prochain épisode, nous nous concentrerons sur l'analyse des détails du protocole CAN lui-même.
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