Réseaux de Communication Automobile : CAN Bus et LIN Bus

Réseaux et Protocoles de Communication

Définition d'un Réseau

Un réseau est un ensemble de terminaux connectés par une ou plusieurs voies de transmission, régies par des règles de communication. Les éléments clés sont : l'émetteur, le récepteur, le protocole (langage) et le support de transmission.

Le Protocole

Le protocole est un ensemble de règles établies qui doivent être satisfaites à la fois par l'émetteur et le récepteur pour assurer la communication sur un réseau donné.

Le Bus de Communication

Le bus est le système utilisé pour la transmission de l'information. Ce système est classé selon la vitesse à laquelle les données sont transmises.

Exemples de Bus et Caractéristiques

• CAN Bus (5V): 2 fils.
• LIN Bus: 1 câble.
• CAN Confort (12V): [Assumé 2 câbles].
• Infotainment (0.5V): [Assumé 2 câbles].
• Bluetooth: Sans fil (2 câbles mentionnés, souvent pour l'interface).
• Bus VAN (Véhicule Area Network): 2 câbles.
• Bus MOST (Media Oriented Systems Transport): Fil rouge (souvent fibre optique).

Le Multiplexage

Le multiplexage est un système de communication numérique dans lequel les éléments connectés partagent la même ligne (bus) pour échanger des données et des signaux.

Architecture et Fonctionnement du Multiplexage

Principes de Fonctionnement

La configuration multiplexée typique d'un véhicule se compose d'une unité centrale de bus qui relie les différentes fonctionnalités avec un débit compatible avec les délais des éléments connectés.

Les éléments de confort et de carrosserie sont reliés à des bus à vitesse moyenne ou basse. Les éléments qui influent directement sur la conduite (traction et sécurité), ainsi que les informations critiques, communiquent via des bus à haute vitesse, nécessitant un temps de réponse minimal.

Transmission et Composants

La communication par bus s'effectue via un ou deux câbles électriques ou par fibre optique. Les unités électroniques (ECU) possèdent un microprocesseur pour reconnaître, lire et stocker les messages. Elles gèrent les capteurs et actionneurs associés via des protocoles de contrôle, permettant l'échange de données en temps réel.

Interconnexion des Réseaux

L'interconnexion des différentes unités de contrôle (ECU) via les réseaux multiplexés permet l'échange d'informations entre elles, réduisant ainsi le nombre de câbles et de capteurs. On distingue :

• Réseaux à haut débit pour la gestion moteur et les systèmes de traction/sécurité.
• Réseaux à vitesse moyenne ou basse pour le confort et les systèmes de carrosserie.

Ceci permet aux unités connectées de partager les informations de leurs capteurs pour optimiser les stratégies, augmenter la fiabilité et réduire le câblage et le coût.

Système Multiplexé de Confort

Les appareils électriques de confort sont généralement configurés autour d'une unité centrale interconnectée au réseau multiplexé. Cette unité distribue des informations de contrôle spécifiques pour déterminer l'activation des différents actionneurs (CAN actionneurs).

Puisque chaque ligne utilisée par les différents systèmes fonctionne à des vitesses différentes, une électronique est intégrée pour assurer le transfert approprié des données afin qu'elles puissent être lues par l'unité. Cette unité de contrôle, appelée UCH (Unité Centrale Habitacle) ou Passerelle (*Gateway*), est incorporée dans le tableau de bord (boîte d'instruments) et est reliée aux lignes CAN Bus principales.

Le Protocole CAN Bus (Controller Area Network)

Caractéristiques du CAN Bus

Le CAN Bus est un protocole de communication série pour le partage d'informations numériques entre les unités de commande électronique à travers un bus. Les données sont transmises en série (bits un après l'autre). La transmission fonctionne en mode multimaître : tous les abonnés ont des droits égaux pour transmettre des données sur le bus.

Domaines d'Application et Débits

• Systèmes de Contrôle Moteur et Dynamique (CAN High)

  Applications exécutées en temps réel (contrôle moteur, gestion de boîte de vitesses, régulation de la dynamique de conduite comme l'ESP). Elles servent à réguler le mouvement du véhicule. Vitesse de transmission : entre 125 kbit/s et 1 Mbit/s.

• Électronique de Carrosserie et Confort (CAN Low)

  Applications de multiplexage utilisées pour le contrôle et la régulation des composants de confort (régulation de la climatisation, verrouillage centralisé, réglage du siège). Vitesse de transmission : entre 10 kbit/s et 125 kbit/s.

• Communication et Infodivertissement

  Applications de communication mobile (système de navigation GPS, téléphone, audio ou affichage). L'objectif est d'unir les séquences de fonctionnement et les informations d'état pour minimiser la distraction au volant. Vitesse : jusqu'à 125 kbit/s.

Le Protocole LIN Bus (Local Interconnect Network)

Caractéristiques et Débit du LIN Bus

Le débit maximal est de 20 kbit/s. Le bus LIN assure le raccordement des actionneurs et des capteurs avec les unités de contrôle correspondantes. Le LIN Bus est un bus mono-filaire.

Architecture Maître-Esclave

Les commandes sont toujours unidirectionnelles, allant de l'unité de contrôle appelée Maître vers le capteur ou l'actionneur appelé Esclave. *Local Interconnect* signifie que toutes les unités de contrôle sont situées dans une zone limitée (par exemple, sur le toit). On parle également de « sous-système local ».

L'échange de données entre les systèmes LIN Bus dans un véhicule est effectué par l'unité de contrôle Maître via le bus de données CAN.

Récapitulatif des Lignes de Bus

Les lignes CAN Bus actuelles sont : Traction, Confort, Infodivertissement et Diagnostic. Les applications LIN Bus incluent : le volant, les essuie-glaces et l'alarme.

Débits Spécifiques du CAN Bus

Le taux de transmission du CAN Bus (Traction, Image et Diagnostic) est de 500 kbit/s, tandis que l'Infodivertissement et le Confort travaillent à une vitesse de 100 kbit/s.