Le multiplexage Sommaire Table des matières 1- GENERALITES................................................................................................................................... 2 1-1 Introduction .................................................................................................................................. 2 1-2 Multiplexage.................................................................................................................................. 4 1-3 Transmission numérique ............................................................................................................... 5 2- LA NUMERATION HEXADECIMALE Base 16 ..................................................................................... 8 3- ARCHITECTURE ET PROTOCOLE DES RESEAUX .............................................................................. 13 1-1Réseau de communication ........................................................................................................... 13 1-2Maître enclaves ........................................................................................................................... 14 1-3Muti-maître /esclaves ................................................................................................................. 15 4- Multi-maitre Réseaux inter système ......................................................................................... 15 5-Réseaux : VAN - CAN – LIN ................................................................................................................ 18 Le réseau VAN a été développé par un groupement d’intérêt économique composé de PSA et RENAULT ............................................................................................................................................ 18 1-2 LE RESEAU CAN............................................................................................................................ 21 1-3L’INTERFACE DE MULTIPLEXAGE ...................................................................................................... 22 1-4 RESEAU LIN ...................................................................................................................................... 24 1 Le multiplexage 1- GENERALITES 1-1 Introduction Pourquoi le multiplexage ? L’automobile subit aujourd’hui une mutation importante. Fiabilité du câble (plus de 40 conducteurs entre portière et habitacle), ce qui pose de gros problèmes de fiabilité sur cette liaison entre éléments ouvrants (coupure par striction, oxydation des connecteurs, étanchéité habitacle. En production, une référence de faisceau doit être prévue pour chaque option utilisant l’énergie électrique. En cas de montage de faisceau prévu au plus, (toutes options) cela occasionne un surcoût pour le client. Normes antipollution. Evolution de l’électronique embarquée. Informations communes à plusieurs systèmes Prolifération de boitiers et de câbles. 2 Le multiplexage Solution L’intégration de fonctions multiples au sein d’un boitier. appelé calculateur. L’idée est de grouper des fonctions dans un même calculateur. Par exemple : calculateur moteur multifonctions, totalisant l’injection, l’allumage, la dépollution, la gestion du refroidissement …, Le boîtier habitacle regroupant les fonctions de la centrale de protection habitacle (Verrouillage/Déverrouillage, HF, éclairage intérieur), la distribution et la gestion des alimentations et… Faire communiquer les calculateurs entre eux par un seul canal de transmission. Cette technique s’appelle : « Le multiplexage » 3 Le multiplexage 1-2 2 Multiplexage Définition on Le multiplexage consiste à faire circuler plusieurs informations entre divers équipements sur un seul canal de transmission.. L’utilisation du multiplexage va permettre : - Une simplification du câblage, - Une possibilité de communication des équipements entre eux (enrichissement des fonctions), - Une réduction du nombre de capteur par le partage des informations délivrées ou calculées. Cette solution technologique est née des réseaux informatiques, mais son application à l’automobile change totalement totalement le cahier des charges sur les points suivants : - La distance et la rapidité de communication, - L’environnement thermique et électrique, - La compatibilité électro magnétique, - La sécurité des échanges. Principe généraux On appelle le support de circulation d’information quelle que soit sa nature (fils électrique, fibre optique) un BUS DE COMMUNICATION. 4 Le multiplexage Le protocole de communication définit les règles et le format des échanges entre les éléments d’un réseau de circulation d’informations. C’est la transmission numérique. 1-3 Transmission numérique Rappel sur le bit : L'électronique digitale repose sur un concept simple: exprimer toute information avec des " 0 " et des " 1". Cette information binaire élémentaire est appelée un bit. Exemples: - 1 bit une porte est ouverte (1) ou fermée (0) une proposition est vraie (1) ou fausse (0) 1 Bit 1 Bit 1 quartet = 4 bits 1 octet = 8 bits « 01010110 » : 8 Bits = 1 OCTET 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit 1 Bit « 0 » « 1 » « 0 » « 1 » « 0 » « 1 » « 1 » « 0 » « « 0 » « 1 » « 0 » « 1 » « 5 Le multiplexage Numérisation décimale base 10 Dans notre vie de tous les jours, nous vivons et calculons avec le système décimal : - Les chiffres de 0 à 9, - Les nombres composés de rangées de chiffres. L’emplacement de la rangée donne le poids du chiffre placé dans cette rangée. Exemple : 2006 2 0 0 6 6 * 1 =6 Unité (*1) 0 *10 = 00 Dizaine (*10) Centaine (*100) 0 * 100 = 000 Millier (*1000) 2 * 1000 = 1000 2006 Numération binaire Base 2 Ce système de numération n’utilise que les chiffres 0 et 1, tout nombre entier s’écrit alors comme une suite de 0 et de 1. LE CHIFFRE BINAIRE que l’on désigne par le terme BIT de l’anglais binard digit. L’électronique numérique utilise comme unité de comptage et de transmission l’information logique binaire. Le bit ne pourra prendre que deux valeurs différentes qu’on nommera « zéro » et « un ». - La présence ou l’absence de tension - La présence ou l’absence de courant, - La présence ou l’absence de fréquence, - La présence ou l’absence de lumière (fibre optique). - Le contact est fermé ou ouvert. Exemple de chiffre binaire - 1001 6 Le multiplexage Le système de numérisation à base 2 est un moyen de représenter les nombres avec 2 symboles Selon sa position, le symbole indique une valeur particulière. Position Valeur (poids) Ou … … … 3 2³ 8 2 2² 4 1 2¹ 2 0 2ᴼ 1 Exemple : 1 0 0 1 Position 0 2ᴼ = 1 1*1 = 1 Position 1 2¹ = 2 0*2 = 0 Position 0 2² = 4 Position 0 2³ = 8 0*4 = 0 1*8 = 8 9 EXEMPLE : 7 Le multiplexage 2- LA NUMERATION HEXADECIMALE Base 16 - Le système hexadécimal est employé de préférence au système binaire, et au système décimal car il permet un codage plus compact des données. On imagine les risques d’erreurs dans la lecture ou l’écriture d’un listing en binaire. - Le système de numération hexadécimal utilise la base 16, donc &symboles de chiffres possibles. - On utilise les chiffres de 0 à 9, Puis les lettres de l’alphabet pour définir 16 symboles différents. Exemple : 8 Le multiplexage Le tableau suivant indique la correspondance. - Position Valeur (poids) Ou En hexadécimal comme pour d’autres systèmes de manipulation, l’emplacement de la position donne le pois du chiffre placé dans cette position. … … … 3 16³ 4096 2 16² 256 9 1 16¹ 16 0 16ᴼ 1 Le multiplexage Si on veut transcoder un nombre hexadécimal en décimal par exemple 07CE 0 7 C E Position 0 16ᴼ = 1 E = 14 14*1= 14 Position 1 16¹ = 16 C = 12 12*16= 192 Position 2 16² = 256 7=7 7*256= 1792 Position 3 16³ = 0=0 0*4096= 0 1998 MODE DE TRANSMISSION Transmission parallèle Dans ce mode de communication chaque fil transmet un rang binaire. Il faut donc plusieurs fils pour transmettre un mot numérique. 10 Le multiplexage Chaque bit est transmis en même temps que les autres au rythme d’une horloge commune à l’émetteur et au récepteur 8 bits en parallèle CALCULATEUR B CALCULATEUR A Octet à transmettre : 010010011 Dans la transmission parallèle, chaque bit est transmis sur un fil. Tous les bits d'un octet sont transmis simultanément. Transmission série 1- Ce principe est adopté pour les échanges d’information ne nécessitant pas de traitement immédiat ou tolérant un faible retard. CALCULATEUR B Octet à transmettre : 010010011 8 bits en série 010010011 CALCULATEUR A Dans la transmission série, les bits sont transmis sur le même fil et les uns à la suite des autres. Convertisseur analogique numérique - La transformation d’un signal analogique en signal numérique est appelée numérisation. 11 Le multiplexage - Différentes grandeurs physiques (température, couple, luminosité etc ...) nécessaires au fonctionnement du véhicule sont prélevées au moyen de capteurs ou de sondes délivrant une information électrique dite "analogique". - Ces informations analogiques sont soit soit des tensions, des courants, des résistances ou des fréquences pouvant prendre une infinité des valeurs différentes exprimant la grandeur physique mesurée. mesurée Exemple : Régime moteur sur 2 octets EB00 en hexa= 1110 1011 0000 0000 en binaire 1110 1011 1011 0000 0000 en binaire= 60160 en décimal 60160 en décimal Avec une résolution 1/8= 7520 tr/min - 1320 : Calculateur contrôle moteur 12 Le multiplexage - Pour être utilisées par le microprocesseur d'un calculateur, une information analogique e numérique en information numérique constituée de bits. Cette conversion est effectuée par un convertisseur analogique numérique (appelé CAN) dont la précision dépend du nombre de bits sur lequel sera exprimé le résultat de la convertion. Exemple : Convertisseur rtisseur 8 bits signifie que la valeur analogique d'entrée (tension variable sera exprimée par 1 mot de 8 bits (octet) donc pouvant prendre 256 valeurs discrètes. 3- ARCHITECTURE ET PROTOCOLE DES RESEAUX 1-1Réseau de communication 2- Architecture On doit différentier deux besoins : - Les échanges d’informations entre calculateurs pour une prise en compte rapide. rapide - Les circulations d’informations entre composants de commande et de puissance ne nécessitant pas de traitement immédiat.. Pour répondre à ces besoins, plusieurs bus ou réseaux de communication sont employés. - Un réseau haute vitesse pour les échanges inter systèmes Un réseau basse vitesse pour les échanges d’informations des composants sans traitement immédiat : bus carrosserie, carrosserie et bus confort. 13 Le multiplexage Les protocoles de communication employés sont différents sur ces réseaux il s’agit de : CAN (Controller Area Network), réseau de communication de contrôle, normalisé par BOSCH pour les échanges inter systèmes, VAN (Véhicule Area network), réseau de communication de véhicule normalisé par PSA et RENAULT pour le bus de carrosserie. LIN (Local interconnect network) réseau d’interconnexion local exemple : lève vitre de la Peugeot 308 Evolution technologique Architecture tout CAN avec CAN HS et CAN LS 3- Topologies 1-2Maître enclaves L’unité maître commande alors à un boitier esclave de faire une action en rapport avec l’interrupteur commandé. Maitre BSI Esclave Platine de porte Esclave Siège 14 Esclave Rétroviseur Le multiplexage 1-3Muti-maître /esclaves Pour le réseau intérieur comprenant la radio, navigation, afficheur multifonction, une topologie multi-maître /esclaves peut être choisie. Maitre Maitre Maitre BSI C004 CLIM Esclave Platine de porte Esclave Siège Esclave Rétroviseur 4- Multi-maitre Réseaux inter système Les contraintes de rapidité de communication sont les plus importantes, et ou les besoins d’échanges sont multidirectionnels, une topologie multimaitre a été retenue. Maitre BSI Maitre BVA 4- Medium de communication VAN , CAN HS, CAN IS 15 Maitre INJECT Le multiplexage Le support de transmission utilise 2 fils de (cuivre) torsadés les fils torsadés permettent : -De s’affranchir des champs électromagnétiques internes et externes (diaphonie). - d’être immunisé contre les parasites extérieurs : mode différentiel -de transmettre des informations numériques avec une technologie simple et bon marché. CAN VAN VAN CAR1 VAN CAR2 16 SYNOPTIQUE Le multiplexage 17 Le multiplexage 5-Réseaux : VAN - CAN – LIN 1-1Le réseau VAN Le réseau VAN a été développé par un groupement d’intérêt économique composé de PSA et RENAULT Pour les applications automobiles, un conducteur électrique ou plutôt, une paire de conducteur a été choisie. -On nommera les deux fils Data (Data) Data B (data Barre) -Le fil D "barre" est nome ainsi car la tension à ses bornes est toujours l’opposée de la tension sur D. -La différence de potentiel électrique entres ces deux fils permettra de coder deux états logiques distincts : - Si U Data – U Data B > 0 le bit est à 1 - Si U Dat – U Data B < 0 le bit est à 0 U Data 4,5 V 0,5 V t U Data B 4,5 V 0,5 V t Bit à 0 Bit à 1 18 Le multiplexage Exemple de transmission Exemple : Données à transmettre : 1001 Data t Données transmises sur le bus 10010 Bit ignoré par le récepteur Data t 3 bits NRZ 1 bits Manchester Les données sont codées sur 4 bits Pour l’émission sur le bus, un cinquième bits est inséré et inversé par rapport au quatrième. Ce bit n’a aucune signification. Ce système de codage permet de trouver de façon certaine une transition tous les 4 bits. Cette transmission est utilisée. 19 Le multiplexage 20 Le multiplexage 1-2 LE RESEAU CAN Le réseau CAN à commencé a commencé être développé en 1983, par l’équipementier BOSCH Le réseau CAN n’impose pas de support de communication particulier. On utilise une paire de conducteur filaire On nomera les deux fils CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW) Lignes (paires) torsadées CAN H CAN L Si U CAN H – U CAN L ≥ 2 V le bit est à 0 Si U CAN H – U CAN L = 0 V le bit est à 1 Bit à 1 Bit à 0 21 Bit à 1 Le multiplexage 1-3L’INTERFACE L’INTERFACE DE MULTIPLEXAGE Synoptique du calculateur Résistance de terminaison de ligne Un contrôle rapide de la continuité du réseau peut-être peut être fait en mesurant la résistance entre CAN H et CAN L (hors hors tension et tous les calculateurs branchés). R On mesure deux résistances de 120 Ω en parallèle soit 60 Ω. La mesure de toute autre valeur et une anomalie. R > 60 Ω → coupure de ligne. R < 60 Ω → Ligne en court-circuit, court circuit, ou plus de deux résistances de terminaison dans le réseau. 22 Le multiplexage VUE D’UNE TRAME ENTIER 23 Le multiplexage 1-4 RESEAU LIN Le réseau LIN à été développé par un groupement de constructeur automobile AUDI, BMW, CHRYSLER, VOLVO, VOLKSVAGEN Le support de transmission utilise 1 fil et le commun Mode de transmission : Série V BAT Maitre Esclave1 Esclave 2 GND Le BUS LIN est un réseau de communication économique et bon marché avec des débits de l’ordre de 20 Kilobits/s. 24 Le multiplexage Architecture lin Peugeot 308 25 Le multiplexage ARCHITECTURE MULTIPLEXE 806 « TOUT CAN » Le Boîtier de Servitude Intelligent (BSI) centralise et traite les informations issues de 3 réseaux : - CAN HS I/S: CAN High Speed Inter System 500 kbits/s, reliant le BSI et les calculateurs dynamiques. Codes fils : CAN H "9000" et CAN L "9001" - CAN LS CONF : CAN Low Speed Confort 125 kbits/s, reliant le BSI et les calculateurs du réseau confort. Codes fils : CAN H "9024" et CAN L "9025" - CAN LS CAR : CAN Low Speed Carrosserie 125 kbits/s, reliant le BSI et les calculateurs du réseau carrosserie. Codes fils : CAN H "9017" et CAN L "9018" Les réseaux CAN Low Speed ont la particularité de supporter certains défauts de ligne : coupure d'un fil, court-circuit d'un fil avec une alimentation et même courtcircuit entre les deux lignes. Attention : Le fonctionnement est dit en mode dégradé si un des défauts cité survient. Cela signifie que le véhicule est plus sensible aux perturbations. Si plusieurs défauts surviennent en même temps, le réseau peut devenir nonfonctionnel. 26 Le multiplexage ARCHITECTURE ET ALIMENTATION 806 Quatre types d'alimentations sont réparties sur 807 : - +BAT : alimentation directe batterie + 12 volts. Code fil "B---" - +APC : alimentation après contact + 12 volts. Code fil "C---" . Pour que ces alimentations soient pilotées par l'ensemble BSI/PSF1, il faut que la clé soit en position contact (1er cran). Attention : La position "+ accessoires" n’est plus présente. - + CAN : Alimentation + 12 volts. Code fil "Z---". Ce sont des lignes d’alimentation de certains calculateurs du réseau CAN LS qui leur permettent de communiquer. - +RCD : Réveil Commandé à Distance, information + 12 volts. Code fil "7842". C'est une ligne d'information et de réveil des calculateurs. Elle est pilotée par le BSI sous certaines conditions 27
