CAN – Réseau de communication pour contrôleurs

CAN – Réseau de communication pour contrôleurs

Aujourd’hui, on va voir en détail le réseau CAN, un protocole de communication incontournable pour les systèmes embarqués et les contrôleurs industriels. Comprendre le fonctionnement du CAN (Controller Area Network) est essentiel pour qui veut concevoir ou dépanner des réseaux dans l’automobile, l’automatisation industrielle ou la robotique.

Qu’est-ce que le CAN ?

Le CAN est un protocole de communication série multi-maître, spécialement conçu pour permettre à plusieurs microcontrôleurs et appareils de communiquer sans besoin d’un ordinateur central. Il est robuste, rapide et tolérant aux erreurs, ce qui en fait un standard dans les applications critiques où la fiabilité est primordiale.

Principes de fonctionnement

Le CAN fonctionne sur un bus différentiel à deux fils (CAN_H et CAN_L). Chaque nœud connecté au bus peut envoyer et recevoir des messages, identifiés par un identifiant unique qui détermine la priorité du message lors d’arbitrage.

• Bus différentiel : permet une meilleure immunité au bruit électrique.
• Arbitrage par priorité : les messages avec un ID plus faible ont la priorité.
• Multi-maître : plusieurs émetteurs peuvent initier la communication.
• Contrôle d’erreur : le protocole détecte et corrige plusieurs types d’erreurs.

Structure des messages CAN

Un message CAN est composé de plusieurs champs qui assurent la transmission efficace et fiable des données :

Les caractéristiques techniques clés

1. Vitesse de transmission : jusqu’à 1 Mbit/s sur des distances courtes (environ 40 m à 1 Mbit/s), baisse avec la longueur du câble.
2. Topologie : bus linéaire avec résistances de terminaison aux extrémités pour éviter les réflexions de signal.
3. Robustesse : mécanismes d’arbitrage, détection et correction d’erreurs (bit stuffing, CRC, confirmation).
4. Multi-maître : aucun contrôleur principal, chaque nœud peut transmettre dès que le bus est libre.

Exemple d’utilisation pratique

Dans une voiture, le réseau CAN relie les unités de contrôle moteur, ABS, airbags, et autres systèmes. Par exemple, lorsqu’un capteur détecte une perte d’adhérence, il envoie un message CAN prioritaire au module ABS pour activer le freinage électronique. Cette communication rapide et fiable est indispensable à la sécurité.

Les variantes et extensions du CAN

Plusieurs versions existent pour répondre à des besoins spécifiques :

• CAN 2.0A et 2.0B : formats standard (11 bits) et étendu (29 bits) d’identifiants.
• CAN FD (Flexible Data-rate) : améliore la vitesse et la taille du champ données (jusqu’à 64 octets).
• LIN (Local Interconnect Network) : protocole plus simple souvent utilisé en complément du CAN pour des capteurs ou actionneurs moins critiques.

Intégration et dépannage

Pour intégrer un réseau CAN, il faut :

1. Choisir des microcontrôleurs ou modules compatibles CAN.
2. Utiliser un câble adapté (paires torsadées blindées recommandées).
3. Mettre en place les résistances de terminaison (120 Ω aux extrémités).
4. Configurer les identifiants et protocoles de message selon l’application.

En dépannage, il est fréquent d’utiliser un analyseur de bus CAN pour surveiller le trafic, identifier les erreurs et analyser les messages échangés. La compréhension du protocole est alors primordiale pour interpréter correctement les données.

Si vous souhaitez approfondir les protocoles réseau industriels, ne manquez pas notre prochain article sur le Modbus, un autre standard très utilisé en automatisme.