EP2449729A1 - Dispositif de protection d'un réseau de communication de type can hs contre les déconnexions fonctionnelles partielles d'un organe connecté à son bus - Google Patents

Dispositif de protection d'un réseau de communication de type can hs contre les déconnexions fonctionnelles partielles d'un organe connecté à son bus

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Publication number
EP2449729A1
EP2449729A1 EP10745310A EP10745310A EP2449729A1 EP 2449729 A1 EP2449729 A1 EP 2449729A1 EP 10745310 A EP10745310 A EP 10745310A EP 10745310 A EP10745310 A EP 10745310A EP 2449729 A1 EP2449729 A1 EP 2449729A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bus
interface module
wire
terminal
inputs
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10745310A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Morand
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines

Definitions

  • the invention relates to CAN HS communication networks ("Controller Area Network High Speed” - ISO 11898).
  • communication networks of the aforementioned type include a bus which are connected in parallel, via two electrical wires, called CANJH and CAN_L, communicating equipment (or bodies (such as for example computers). ). Note that the bus does not include a specific clock wire. The data exchange between communicating equipment (or organs) is via the bus, using multiplexed digital data frames.
  • Such networks are used in many fields, and in particular in the field of vehicles
  • the bus can be placed in either a recessive state or a so-called dominant state. These states correspond to particular voltage combinations on the CANJH and CAN_L wires. More precisely :
  • the CANJH wire must be placed at a voltage between 2.0 V and 3.0 V
  • the CAN_L wire must be placed at a voltage between 2.0 V and 3.0 V
  • the voltage difference between the CANJH wire and the CAN_L wire must be between -500 mV and +50 mV
  • the CANJH wire must be placed at a voltage between 2.75 V and 4.5 V
  • the CAN_L wire must be placed at a voltage between 0.5 V and 2.25 V
  • the voltage difference between the CANJH wire and the CAN_L wire must be between 1.5 V and 3 V.
  • the voltages on the CANJH and CAN_L wires of the bus can be imposed by internal resistances to the organs (for example computers), called “pulling at most” and “pulling to the ground", or by equivalent devices, and two so-called “termination” resistors which are connected to both ends of the bus between the wires CANJH and CAN_L and which have identical values (for example between 100 ⁇ and 130 ⁇ ).
  • control modules which comprise the network members, impose voltages intended to allow the input voltages of the other components to satisfy the aforementioned conditions as well if a single device imposes a state dominant (by emission of a dominant bit), only if several organs impose in parallel a dominant state (by emission of a dominant bit).
  • the members comprise a logic module (or circuit) arbitration which continuously determines the state of the network. If several organs emit at the same time, as soon as one of them wishes to emit a recessive bit while at least one other of them is transmitting a dominant bit, the state of the bus is dominant and the arbitrary logic module (or circuit) for arbitration of the organ that wished to transmit the recessive bit prevents the latter organ from continuing to transmit, so that it does not disturb the other organs.
  • a logic module (or circuit) arbitration which continuously determines the state of the network. If several organs emit at the same time, as soon as one of them wishes to emit a recessive bit while at least one other of them is transmitting a dominant bit, the state of the bus is dominant and the arbitrary logic module (or circuit) for arbitration of the organ that wished to transmit the recessive bit prevents the latter organ from continuing to transmit, so that it does not disturb the other organs.
  • the purpose of the invention is therefore to improve the situation in the case of a partial disconnection of an organ, by means of a hardware solution that acts both in the absence of parry at the protocol level or software application, that 'in case of malfunction of a parry at the protocol level or software application.
  • a protection device for an organ of a communication network CAN HS type and having a bus comprising a first wire called CANJH and a second wire called CAN_L can be placed under different combinations of voltages corresponding to so-called recessive and dominant states, this member comprising an interface module provided with first and second connected inputs / outputs respectively to said first and second son of the bus and being prohibited to issue a recessive bit when the network is in its dominant state.
  • This protection device is characterized in that it comprises protection means arranged to prevent as much as possible (and if possible prohibit) the device from transmitting a bit on the bus when one of the first and second inputs / outputs of its interface module is disconnected functionally from the first or second wire of the bus.
  • the protective device according to the invention may comprise other characteristics that can be taken separately or in combination, and in particular:
  • its protection means may be arranged to cause (force) the first and second inputs / outputs of the interface module to be placed under input voltages which together correspond to a dominant state of the bus when the one its first and second inputs / outputs is functionally disconnected from the first or second bus wire;
  • first resistive means comprising a first terminal capable of being connected to the first input / output of the interface module and a second terminal adapted to be connected to an auxiliary terminal which is placed under a chosen voltage
  • second resistive means comprising a first terminal adapted to be connected to the second input / output of the interface module and a second terminal adapted to be connected to a mass or another selected voltage of the communication network
  • the first and second resistive means may each provide a resistance which is between about 1 k ⁇ and about 100 k ⁇ ;
  • the first resistive means and the second resistive means may be substantially identical;
  • the second terminal of the first resistive means may be suitable for being connected to an auxiliary terminal which is placed under a fixed voltage of between about 3 volts and about 7 volts.
  • the invention also proposes a member, on the one hand, intended to be part of a communication network, of CAN HS type and having a bus comprising a first wire called CANJH and a second wire called CAN_L which can be placed under different combinations of voltages corresponding to states of the recessive and dominant network, and secondly, comprising an interface module, provided with first and second inputs / outputs respectively connected to the first and second wires of the bus and being prohibited from transmit a recessive bit when the bus is in its dominant state, and a protection device, of the type shown above and connected to the first and second inputs / outputs of the interface module.
  • the invention is well adapted, although not limited to vehicles, possibly of the automotive type.
  • the attached drawing may not only serve to complete the invention, but also contribute to its definition, if any.
  • the object of the invention is to provide a protection device D intended to be coupled to a communicating equipment (or device) Ci connected to a bus BU of a CAN HS RC type communication network.
  • the RC communication network is part of a motor vehicle. But, the invention is not limited to this type of application. It concerns indeed any type of system or equipment or device that can host at least one communication network CAN HS type, including land vehicles, boats and aircraft.
  • the number of members of a CAN HS network that can be coupled to protection devices D depends essentially on the voltage margin that exists at said CAN HS network. In general, at least one of the members (or communicating equipment) of a CAN HS network may be coupled to a protection device D.
  • device coupled to a protective device is understood to mean both the fact that the component Ci is internally equipped with a protection device D, that the fact that the component Ci be connected to a protection device D.
  • the number of organs (or communicating equipment) of a CAN HS RC network is not limited to four. This network must in fact comprise at least two organs (or communicating equipment).
  • the device D slightly modifies the electrical characteristics of the physical layer of the RC network, it is advisable to select the organs that must be coupled to a device D at the time of the definition of the architecture of the RC network. For example, it may be wise to select the organs whose absence (or disconnection) leads to a degraded mode of operation that is of interest. Conversely, it may be wise not to select the organs that have a resistor called "termination" RT1, RT2 (described later), because the RC network can not be operated without them.
  • the power steering computer of a vehicle may be coupled to a device D if it does not contain a terminating resistor and if it is on a "transverse" network branch (such as is the case of two members C1 and C2 of the figure).
  • organs Ci and Oj are calculators. But, this is not mandatory. Indeed, an organ can be in any form since it constitutes a communicating equipment suitable for exchanging frames of digital data with other organs via the bus BU.
  • each element Ci, Oj comprises at least one interface module M1, a control module (or stages) MP and an arbitration logic module (or circuit) MA.
  • the interface module (or stage) Ml of a component Ci, Oj, also called line transceiver (or ERL), is responsible for ensuring the physical interface of its computer Ci, Oj with the network RC (and more precisely with its bus BU). It comprises a first input / output ES1 electrically connected to the first electrical wire (or CANJH wire) CH of the bus BU and a second input / output ES2 electrically connected to the second electrical wire (or wire CAN_L) CL bus BU. Moreover, it is connected, on the one hand, to a terminal BA 'placed under a chosen voltage, for example equal to + 12 V, and on the other hand, to an electric ground G of the network RC. This terminal BA 'is for example connected to the vehicle battery.
  • the interface module (or stage) Ml of a body Ci, Oj is responsible for imposing on the CANJH CH and CAN_L CL wires voltages which are intended to allow the input voltages of the other components to satisfy the conditions which define dominant and recessive states (presented in the introductory section).
  • the control module (or stage) MP of a body Ci, Oj is responsible for supplying the interface module (or stage) M1 with a logic state indicating to it at all times whether to impose on the CANJH CH and CAN_L wires.
  • CL voltages that are intended to allow the input voltages of other organs to satisfy the conditions that define the dominant or recessive states (presented in the introductory part).
  • the arbitrary logic module (or circuit) MA of an organ Ci, Oj is responsible for permanently determining the state of the network RC (and more specifically of its bus BU). He is especially charged, when his organ Ci, Oj wishes to emit a recessive bit but that another organ has emitted a dominant bit (and therefore the state of the bus BU is dominant), to prevent its organ Ci, Oj from continuing to transmit for a certain time so not to disturb the other organs of the RC network.
  • the two terminating resistors RT1 and RT2 are respectively housed in the two members 01 and 02 between the first ES1 and second ES2 inputs / outputs of the interface module M1, which are connected respectively to the CANJH CH and CAN_L CL wires of the BU bus.
  • this is not mandatory. Indeed, they could be located at the two main ends of the bus BU, between CANJH CH son and CAN_L CL, for example near the organs Oj.
  • a (protection) device D mainly comprises protection means RP1 and RP2 which are arranged in such a way as to prevent as much as possible (and if possible forbid) their component Ci from emitting a bit on the bus BU when one of the first ES1 and second ES2 inputs / outputs of its interface module M1 is disconnected functionally from the CANJH CH wire or CAN_L CL bus BU wire.
  • the invention proposes blocking the transmission of bits in the bus BU by the member Ci whose interface module M1 is partially disconnected functionally from said bus BU, and therefore when this member Ci is not more able to communicate properly with the other organs Ci ', Oj of the RC network.
  • the organ Ci (partially disconnected) is thus somehow "Removed" from the RC network, and the probability that it disrupts the RC network is (very) greatly reduced.
  • the device D is not intended to deal with the case where its member Ci is totally disconnected from the bus BU (that is to say that neither the CANJH CH wire nor the CAN_L CL wire are connected to the bus BU). Indeed, in this case, the fully disconnected member Ci can no longer electrically disturb the other organs Ci 'and Oj of the RC network. In this case, the device D is designed to avoid further degrade the overall functional situation.
  • the protection means RP 1 and RP2 may for example be arranged to force the first ES1 and second ES2 inputs / outputs of the interface module M1 to be placed at input voltages that together correspond to a dominant state of the bus.
  • BU when one of these first and second inputs / outputs is functionally disconnected from the CANJH CH wire or CAN_L CL wire of the BU bus.
  • the arbitrary logic module (or circuit) MA of the element Ci believes that the bus BU is in its dominant state, so that it prevents this element Ci from transmitting bits. (in particular recessive) in order not to disturb the other organs of the RC network by its input / output still connected.
  • the protection means RP1 and RP2 comprise first resistive means RP1 and second resistive means RP2 which are responsible for biasing the first ES1 and second ES2 inputs / outputs of the interface module. ml.
  • the first resistive means RP1 comprise, on the one hand, a first terminal which is to be connected to the first input / output ES1 of the interface module M1, and secondly, a second terminal which is connected to an auxiliary terminal BA which is placed under a chosen voltage, and
  • the second resistive means RP2 comprise, on the one hand, a first terminal which is connected to the second input / output ES2 of the interface module M1 and a second terminal which is connected to the ground G of the network RC. Note that in a variant not shown, the second terminal of the second resistive means RP2 can be connected to a terminal other than the ground G), which is placed at another selected voltage.
  • the auxiliary terminal BA is for example part of the body Ci. It can, as illustrated, be an internal power supply terminal of the body Ci responsible for supplying a fixed voltage chosen to the interface module M1.
  • this selected fixed voltage may be between about 3 volts and about 7 volts. For example it is chosen equal to 5 volts (usual power supply voltage of an interface module type ERL).
  • the first resistive means RP1 may for example comprise at least one resistor.
  • the second resistive means RP2 may for example comprise at least one resistor.
  • the first resistive average RP1 and second RP2 may for example each provide a resistor which is between about 1 k ⁇ and about 100 k ⁇ .
  • the values of the resistive means can be chosen so that the divider bridges, which they respectively constitute with the resistors "pulling at most” and “pull to the ground” of the interface modules of type ERL, generate corresponding voltages to a dominant state when one of the first and second inputs / outputs is functionally disconnected from the CANJH CH wire or CAN_L CL wire of the bus BU, regardless of the state of the bus BU, dominant or recessive.
  • first resistive means RP1 and the second resistive means RP2 may be identical (in particular in order to simplify the calculations). By way of example, they may for example both have a resistance of approximately 10 k ⁇ . But, other values can be used.
  • protection means RP1 and RP2 are located as close as possible to the interface module M1, so as to treat as many functional disconnection cases as possible (for example on the electronic card of the organ Ci concerned) and chopped wires.
  • a device D (of the type illustrated in the single figure) to a member Ci is described below, when the auxiliary terminal BA is placed under a voltage of 5 V and the means of protection include a first resistor RP1 of 10 k ⁇ and a second resistor RP2 of 10 k ⁇ .
  • the voltage values are here given for illustration and may vary according to the versions of the standard in question and / or according to the applications.
  • the effect of the coupling of the device D is as follows:
  • the second input / output ES2 of the interface module M1 of the component Ci is typically polarized at 2.5 V
  • the effect of the coupling of the device D is as follows:
  • the second input / output ES2 of the interface module M1 of the component Ci is typically biased at 1.5 V
  • the first input / output ES1 of the interface module M1 of the component Ci is typically polarized at 2.5 V
  • the first input / output ES1 of the interface module M1 of the component Ci is typically biased to 3.5 V
  • the invention offers several advantages, among which:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

Un dispositif (D) est dédié à la protection (D) d'un réseau de communication (RC), de type CAN HS et disposant d'un bus (BU) comprenant un premier fil dit CANJH (CH) et un second fil dit CAN_L (CL) pouvant être placés sous différentes combinaisons de tensions correspondant à des états dits récessif et dominant, contre les conséquences d'une déconnexion fonctionnelle partielle d'un organe (C1 ) comprenant un module d'interface (Ml) muni de première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties connectées respectivement aux premier (CH) et second (CL) fils du bus (BU) et étant interdit d'émettre un bit récessif lorsque le bus (BU) est placé dans son état dominant par un module logique d'arbitrage (MA). Ce dispositif (D) comprend des moyens de protection (RP1, RP2) agencés pour empêcher au maximum cet organe (C1 ) d'émettre un bit sur le bus (BU) lorsque l'une des première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties de son module d'interface (Ml) est déconnectée fonctionnellement du premier (CH) ou second (CL) fil du bus (BU).

Description

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN RÉSEAU DE COMMUNICATION DE TYPE CAN HS CONTRE LES DÉCONNEXIONS FONCTIONNELLES PARTIELLES D'UN ORGANE CONNECTÉ À SON BUS
L'invention concerne les réseaux de communication de type CAN HS (« Controller Area Network High Speed » - norme ISO 11898).
Comme le sait l'homme de l'art, les réseaux de communication du type précité comprennent un bus auquel sont connectés en parallèle, via deux fils électriques, dits CANJH et CAN_L, des équipements communicants (ou organes (comme par exemple des calculateurs)). On notera que le bus ne comporte pas de fil d'horloge spécifique. Les échanges de données entre équipements communicants (ou organes) se font via le bus, au moyen de trames de données numériques multiplexées. De tels réseaux sont utilisés dans de nombreux domaines, et notamment dans celui des véhicules
(éventuellement de type automobile).
Le bus peut être placé soit dans un état dit récessif, soit dans un état dit dominant. Ces états correspondent à des combinaisons de tensions particulières sur les fils CANJH et CAN_L. Plus précisément :
- dans l'état récessif, le fil CANJH doit être placé sous une tension comprise entre 2,0 V et 3,0 V, le fil CAN_L doit être placé sous une tension comprise entre 2,0 V et 3,0 V, et la différence de tension entre le fil CANJH et le fil CAN_L doit être comprise entre -500 mV et +50 mV,
- dans l'état dominant, le fil CANJH doit être placé sous une tension comprise entre 2,75 V et 4,5 V, le fil CAN_L doit être placé sous une tension comprise entre 0,5 V et 2,25 V, et la différence de tension entre le fil CANJH et le fil CAN_L doit être comprise entre 1 ,5 V et 3 V.
Dans l'état récessif, les tensions sur les fils CANJH et CAN_L du bus peuvent être imposées par des résistances internes aux organes (par exemple des calculateurs), dites « de tirage au plus » et « de tirage à la masse », ou par des dispositifs équivalents, et par deux résistances dites « de terminaison » qui sont connectées aux deux extrémités du bus entre les fils CANJH et CAN_L et qui présentent des valeurs identiques (par exemple comprises entre 100 Ω et 130 Ω).
Dans l'état dominant, des modules (ou étages) de pilotage, que comprennent les organes du réseau, imposent des tensions destinées à permettre aux tensions d'entrée des autres organes de satisfaire aux conditions précitées aussi bien si un seul organe impose un état dominant (par émission d'un bit dominant), que si plusieurs organes imposent en parallèle un état dominant (par émission d'un bit dominant).
Par ailleurs, les organes comportent un module (ou circuit) logique d'arbitrage qui détermine en permanence l'état du réseau. Si plusieurs organes émettent en même temps, dès que l'un d'entre eux souhaite émettre un bit récessif alors qu'au moins un autre d'entre eux est en train d'émettre un bit dominant, l'état du bus est dominant et le module (ou circuit) logique d'arbitrage de l'organe qui souhaitait émettre le bit récessif interdit à ce dernier organe de continuer d'émettre, de sorte qu'il ne perturbe pas les autres organes.
Cependant, si un organe ne se retrouve plus relié au réseau que par l'un des deux fils CANJH et CAN_L du fait d'une perte de connexion électrique fonctionnelle, cet organe peut perturber électriquement le réseau et provoquer un fonctionnement erratique de ce dernier du fait d'une mauvaise polarisation de ses étages de sortie. Si des parades ne sont pas mises en place au niveau du protocole ou des logiciels applicatifs, les conséquences peuvent être graves, voire même parfois catastrophiques. Par exemple, dans un véhicule automobile un fonctionnement erratique du réseau peut entraîner des calages lors d'un roulage à grande vitesse qui peuvent nuirent dangereusement à la sécurité des passagers.
L'invention a donc pour but d'améliorer la situation dans le cas d'une déconnexion partielle d'un organe, au moyen d'une solution matérielle qui agit aussi bien en l'absence de parade au niveau protocolaire ou logiciel applicatif, qu'en cas de dysfonctionnement d'une parade au niveau protocolaire ou logiciel applicatif.
Elle propose plus précisément à cet effet un dispositif de protection pour un organe d'un réseau de communication, de type CAN HS et disposant d'un bus comprenant un premier fil dit CANJH et un second fil dit CAN_L pouvant être placés sous différentes combinaisons de tensions correspondant à des états dits récessif et dominant, cet organe comprenant un module d'interface muni de première et seconde entrées/sorties connectées respectivement auxdits premier et second fils du bus et étant interdit d'émettre un bit récessif lorsque le réseau est dans son état dominant.
Ce dispositif de protection se caractérise par le fait qu'il comprend des moyens de protection agencés pour empêcher au maximum (et si possible interdire à) l'organe d'émettre un bit sur le bus lorsque l'une des première et seconde entrées/sorties de son module d'interface est déconnectée fonctionnellement du premier ou second fil du bus.
Le dispositif de protection selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- ses moyens de protection peuvent être agencés pour faire en sorte que (forcer) les première et seconde entrées/sorties du module d'interface à soient placées sous des tensions d'entrée qui correspondent ensemble à un état dominant du bus lorsque l'une de ses première et seconde entrées/sorties est déconnectée fonctionnellement du premier ou second fil du bus ;
- ses moyens de protection peuvent comprendre, d'une part, des premiers moyens résistifs comprenant une première borne propre à être connectée à la première entrée/sortie du module d'interface et une seconde borne propre à être connectée à une borne auxiliaire qui est placée sous une tension choisie, et d'autre part, des seconds moyens résistifs comprenant une première borne propre à être connectée à la seconde entrée/sortie du module d'interface et une seconde borne propre à être connectée à une masse ou bien une autre tension choisie du réseau de communication ;
> les premiers et seconds moyens résistifs peuvent offrir chacun une résistance qui est comprise entre environ 1 kΩ et environ 100 kΩ ;
> les premiers moyens résistifs et les seconds moyens résistifs peuvent être sensiblement identiques ;
> la seconde borne des premiers moyens résistifs peut être propre à être connectée à une borne auxiliaire qui est placée sous une tension fixe comprise entre environ 3 volts et environ 7 volts.
L'invention propose également un organe, d'une part, destiné à faire partie d'un réseau de communication, de type CAN HS et disposant d'un bus comprenant un premier fil dit CANJH et un second fil dit CAN_L pouvant être placés sous différentes combinaisons de tensions correspondant à des états du réseau dits récessif et dominant, et d'autre part, comprenant un module d'interface, muni de première et seconde entrées/sorties connectées respectivement aux premier et second fils du bus et étant interdit d'émettre un bit récessif lorsque le bus est dans son état dominant, et un dispositif de protection, du type de celui présenté ci-avant et connecté aux première et seconde entrées/sorties du module d'interface.
L'invention est bien adaptée, bien que non limitativement, aux véhicules, éventuellement de type automobile.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation de réseau de communication de type CAN HS comportant quatre organes, dont deux équipés chacun d'un exemple de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention.
Le dessin annexé pourra non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
L'invention a pour but d'offrir un dispositif de protection D destiné à être couplé à un équipement communicant (ou organe) Ci connecté à un bus BU d'un réseau de communication de type CAN HS RC.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le réseau de communication RC fait partie d'un véhicule automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type d'application. Elle concerne en effet tout type de système ou équipement ou dispositif pouvant héberger au moins un réseau de communication de type CAN HS, et notamment les véhicules terrestres, les bateaux et les avions.
Par ailleurs, dans l'exemple non limitatif illustré sur l'unique figure, quatre organes Ci (i = 1 ou 2) et Oj (j = 1 ou 2) sont connectés au bus BU, et plus précisément à ces premier CH et second CL fils électriques respectivement dits « CAN_L » et « CANJH » et dédiés au transport de trames de données numériques, mais seulement deux d'entre eux (Ci) sont couplés à un dispositif de protection D selon l'invention. Mais, dans une première variante seul l'un des organes pourrait être couplé à un dispositif de protection D selon l'invention, et dans une seconde variante trois organes, voire même les quatre (et donc tous), pourraient être chacun couplés à un dispositif de protection D selon l'invention. Le nombre d'organes d'un réseau CAN HS qui peuvent être couplés à des dispositifs de protection D dépend essentiellement de la marge en tension qui existe au niveau dudit réseau CAN HS. D'une manière générale l'un au moins des organes (ou équipements communicants) d'un réseau CAN HS peut être couplé à un dispositif de protection D.
Il est important de noter que l'on entend ici par « organe couplé à un dispositif de protection » aussi bien le fait que l'organe Ci soit équipé en interne d'un dispositif de protection D, que le fait que l'organe Ci soit connecté à un dispositif de protection D.
Par ailleurs, on notera que le nombre d'organes (ou équipements communicants) d'un réseau CAN HS RC n'est pas limité à quatre. Ce réseau doit en effet comporter au moins deux organes (ou équipements communicants).
On notera également que, dans la mesure où le dispositif D modifie légèrement les caractéristiques électriques de la couche physique du réseau RC, il est judicieux de sélectionner les organes qui doivent être couplés à un dispositif D au moment de la définition de l'architecture du réseau RC. Par exemple, il peut être judicieux de sélectionner les organes dont l'absence (ou déconnexion) conduit à un mode dégradé de fonctionnement qui présente un intérêt. Inversement, il peut être judicieux de ne pas sélectionner les organes qui comportent une résistance dite « de terminaison » RT1 , RT2 (décrite plus loin), car le réseau RC ne peut pas être exploité sans eux. A titre d'exemple non limitatif, le calculateur de direction assistée d'un véhicule peut être couplé à un dispositif D si il ne contient pas de résistance de terminaison et si il se trouve sur une branche de réseau « transversale » (comme c'est le cas des deux organes C1 et C2 de la figure).
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que tous les organes Ci et Oj sont des calculateurs. Mais, cela n'est pas obligatoire. En effet, un organe peut se présenter sous n'importe quelle forme dès lors qu'il constitue un équipement communicant propre à échanger des trames de données numériques avec d'autres organes via le bus BU.
Comme illustré sur l'unique figure, chaque organe Ci, Oj comprend au moins un module d'interface Ml, un module (ou étages) de pilotage MP et un module (ou circuit) logique d'arbitrage MA.
Le module (ou étage) d'interface Ml d'un organe Ci, Oj, également appelé émetteur récepteur de ligne (ou ERL), est chargé d'assurer l'interface physique de son calculateur Ci, Oj avec le réseau RC (et plus précisément avec son bus BU). Il comprend une première entrée/sortie ES1 connectée électriquement au premier fil électrique (ou fil CANJH) CH du bus BU et une seconde entrée/sortie ES2 connectée électriquement au second fil électrique (ou fil CAN_L) CL du bus BU. Par ailleurs, il est connecté, d'une part, à une borne BA' placée sous une tension choisie, par exemple égale à + 12 V, et d'autre part, à une masse électrique G du réseau RC. Cette borne BA' est par exemple connectée à la batterie du véhicule.
Le module (ou étage) d'interface Ml d'un organe Ci, Oj est chargé d'imposer sur les fils CANJH CH et CAN_L CL des tensions qui sont destinées à permettre aux tensions d'entrée des autres organes de satisfaire aux conditions qui définissent les états dominant et récessif (présentés dans la partie introductive).
Le module (ou étage) de pilotage MP d'un organe Ci, Oj est chargé de fournir au module (ou étage) d'interface Ml un état logique lui indiquant à tout instant s'il doit imposer sur les fils CANJH CH et CAN_L CL des tensions qui sont destinées à permettre aux tensions d'entrée des autres organes de satisfaire aux conditions qui définissent les états dominants ou récessifs (présentés dans la partie introductive).
Le module (ou circuit) logique d'arbitrage MA d'un organe Ci, Oj est chargé de déterminer en permanence l'état du réseau RC (et plus précisément de son bus BU). Il est notamment chargé, lorsque son organe Ci, Oj souhaite émettre un bit récessif mais qu'un autre organe a émis un bit dominant (et donc que l'état du bus BU est dominant), d'interdire à son organe Ci, Oj de continuer d'émettre pendant un certain temps afin de ne pas perturber les autres organes du réseau RC.
On notera, bien que cela n'apparaisse que partiellement sur l'unique figure, que les tensions sur les fils CANJH CH et CAN_L CL du bus BU sont imposées dans l'état récessif par des résistances internes aux organes Ci, Oj, dites « de tirage au plus » et « de tirage à la masse », ou par un dispositif équivalent, et par deux résistances dites « de terminaison » RT1 et RT2 qui sont connectées aux deux extrémités principales du bus BUS entre les fils CANJH CH et CAN_L CL. Ces deux résistances de terminaison RT1 et RT2 présentent des valeurs identiques (par exemple comprises entre 100 Ω et 130 Ω).
Dans l'exemple non limitatif illustré sur l'unique figure, les deux résistances de terminaison RT1 et RT2 sont respectivement logées dans les deux organes 01 et 02 entre les première ES1 et seconde ES2 entrées/sorties du module d'interface Ml, lesquelles sont connectées respectivement aux fils CANJH CH et CAN_L CL du bus BU. Mais, cela n'est pas obligatoire. En effet, elles pourraient être situées au niveau des deux extrémités principales du bus BU, entre les fils CANJH CH et CAN_L CL, par exemple à proximité des organes Oj.
Un dispositif (de protection) D, selon l'invention, comprend principalement des moyens de protection RP1 et RP2 qui sont agencés de manière à empêcher au maximum (et si possible interdire à) leur organe Ci d'émettre un bit sur le bus BU lorsque l'une des première ES1 et seconde ES2 entrées/sorties de son module d'interface Ml se retrouve déconnectée fonctionnellement du fil CANJH CH ou du fil CAN_L CL du bus BU.
En d'autres termes, l'invention propose de bloquer l'émission de bits dans le bus BU par l'organe Ci dont le module d'interface Ml est partiellement déconnecté fonctionnellement dudit bus BU, et donc lorsque cet organe Ci n'est plus en mesure de communiquer correctement avec les autres organes Ci', Oj du réseau RC.
L'organe Ci (partiellement déconnecté) est donc en quelque sorte « retiré » du réseau RC, et la probabilité qu'il perturbe le réseau RC est (très) fortement réduite.
On notera que le dispositif D n'a pas pour objet de traiter le cas où son organe Ci est totalement déconnecté du bus BU (c'est-à-dire que ni le fil CANJH CH, ni le fil CAN_L CL ne sont connectés au bus BU). En effet, dans ce cas, l'organe Ci totalement déconnecté ne peut plus perturber électriquement les autres organes Ci' et Oj du réseau RC. Dans ce cas, le dispositif D est conçu de façon à éviter de plus dégrader la situation fonctionnelle globale.
Les moyens de protection RP 1 et RP2 peuvent par exemple être agencés de manière à forcer les première ES1 et seconde ES2 entrées/sorties du module d'interface Ml à être placées sous des tensions d'entrée qui correspondent ensemble à un état dominant du bus BU lorsque l'une de ces première et seconde entrées/sorties est déconnectée fonctionnellement du fil CANJH CH ou du fil CAN_L CL du bus BU. De la sorte, le module (ou circuit) logique d'arbitrage MA de l'organe Ci (partiellement déconnecté) croit que le bus BU est dans son état dominant, si bien qu'il interdit à cet organe Ci d'émettre des bits (notamment récessifs) afin de ne pas perturber les autres organes du réseau RC par son entrée/sortie encore connectée.
Dans un mode de réalisation illustré sur l'unique figure, les moyens de protection RP1 et RP2 comprennent des premiers moyens résistifs RP1 et des seconds moyens résistifs RP2 qui sont chargés de polariser les première ES1 et seconde ES2 entrées/sorties du module d'interface Ml.
Plus précisément, dans cet exemple de réalisation non limitatif :
- les premiers moyens résistifs RP1 comprennent, d'une part, une première borne qui est être connectée à la première entrée/sortie ES1 du module d'interface Ml, et d'autre part, une seconde borne qui est connectée à une borne auxiliaire BA qui est placée sous une tension choisie, et
- les seconds moyens résistifs RP2 comprennent, d'une part, une première borne qui est connectée à la seconde entrée/sortie ES2 du module d'interface Ml et une seconde borne qui est connectée à la masse G du réseau RC. On notera que dans une variante non représentée, la seconde borne des seconds moyens résistifs RP2 peut être connectée à une autre borne que la masse G), qui est placée à une autre tension choisie.
La borne auxiliaire BA fait par exemple partie de l'organe Ci. Il peut, comme illustré, s'agir d'une borne d'alimentation interne de l'organe Ci chargée de fournir une tension fixe choisie au module d'interface Ml. A titre d'exemple, cette tension fixe choisie peut être comprise entre environ 3 volts et environ 7 volts. Par exemple elle est choisie égale à 5 volts (tension habituelle d'alimentation d'un module d'interface de type ERL).
Les premiers moyens résistifs RP1 peuvent par exemple comporter au moins une résistance. De même, les seconds moyens résistifs RP2 peuvent par exemple comporter au moins une résistance. Dans ce cas, les premiers RP1 et seconds RP2 moyens résistifs peuvent par exemple offrir chacun une résistance qui est comprise entre environ 1 kΩ et environ 100 kΩ. Les valeurs des moyens résistifs peuvent être choisies de sorte que les ponts diviseur, qu'ils constituent respectivement avec les résistances « de tirage au plus » et « de tirage à la masse » des modules d'interface de type ERL, génèrent des tensions correspondant à un état dominant lorsque l'une des première et seconde entrées/sorties est déconnectée fonctionnellement du fil CANJH CH ou du fil CAN_L CL du bus BU, quel que soit l'état du bus BU, dominant ou récessif.
Par ailleurs, les premiers moyens résistifs RP1 et les seconds moyens résistifs RP2 peuvent être identiques (notamment afin de simplifier les calculs). A titre d'exemple, ils peuvent par exemple présenter tous les deux une résistance d'environ 10 kΩ. Mais, d'autres valeurs peuvent être utilisées.
On notera qu'il est avantageux que les moyens de protection RP1 et RP2 soient situés le plus près possible du module d'interface Ml, de façon à traiter le plus possible de cas de déconnexion fonctionnelle (par exemple sur la carte électronique de l'organe Ci concerné) et de fils coupés.
On décrit ci-après l'effet du couplage d'un dispositif D (du type de celui illustré sur l'unique figure) à un organe Ci, lorsque la borne auxiliaire BA est placée sous une tension de 5 V et que les moyens de protection comprennent une première résistance RP1 de 10 kΩ et une seconde résistance RP2 de 10 kΩ. Les valeurs de tension sont ici données à titre d'illustration et peuvent varier selon les versions de la norme considérée et/ou selon les applications.
Dans le cas de la coupure du fil CANJH CH d'un organe Ci, si le bus
BU du réseau RC est placé dans un état récessif avec des tensions qui correspondent à celles en sortie des organes Ci et Oj, l'effet du couplage du dispositif D est le suivant :
- la première entrée/sortie ES1 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée par l'extérieur dudit module d'interface Ml à +5 V via la première résistance RP1 et par l'intérieur dudit module d'interface Ml typiquement par une tension de 2,5 V via une première résistance RMM propre audit module d'interface Ml et d'une valeur typique de 10 kΩ. Elle est donc placée sous une tension résultante égale à 3,75 V (2,5 + (5 - 2,5)/2 = 3,75 V), car l'on est en présence d'un pont diviseur avec deux résistances RP1 et RMM identiques dont les tensions basses et hautes sont respectivement égales à 2,5 V et à 5 V,
- la seconde entrée/sortie ES2 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée typiquement à 2,5 V,
- la différence de tension entre le fil CANJH CH et le fil CAN_L CL est égale à 1 , 25 V (3,75 - 2,5 = 1 ,25 V - valeur typique),
- l'état à l'entrée du module d'interface Ml est donc bien dominant, avec une marge minimale de 0,35 V (1 ,25 - 0,9 = 0,35 V, car 0,9 V est le seuil bas de l'état dominant défini par la norme).
Dans le cas de la coupure du fil CANJH CH d'un organe Ci, si le bus
BU du réseau RC est placé dans un état dominant avec des tensions qui correspondent à celles en sortie des organes Ci et Oj, l'effet du couplage du dispositif D est le suivant :
- la première entrée/sortie ES1 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée par l'extérieur dudit module d'interface Ml à +5 V via la première résistance RP1 et par l'intérieur dudit module d'interface Ml typiquement par une tension de 2,5 V, via une première résistance RMM propre audit module d'interface Ml et d'une valeur typique de 10 kΩ. Elle est donc placée sous une tension résultante égale à 3,75 V (2,5 + (5 - 2,5)/2 = 3,75 V), car l'on est en présence d'un pont diviseur avec deux résistances RP1 et RMH identiques dont les tensions basses et hautes sont respectivement égales à 2,5 V et à 5 V,
- la seconde entrée/sortie ES2 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée typiquement à 1 ,5 V,
- la différence de tension entre le fil CANJH CH et le fil CAN_L CL est égale à 2, 25 V (3,75 - 1 ,5 = 2,25 V - valeur typique),
- l'état à l'entrée du module d'interface Ml est donc bien dominant, avec une marge minimale de 1 ,35 V (2,25 - 0,9 = 1 ,35 V, car 0,9 V est le seuil bas de l'état dominant défini par la norme).
Dans le cas de la coupure du fil CAN_L CL d'un organe Ci, si le bus BU du réseau RC est placé dans un état récessif avec des tensions qui correspondent à celles en sortie des organes Ci et Oj, l'effet du couplage du dispositif D est le suivant :
- la première entrée/sortie ES1 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée typiquement à 2,5 V,
- la seconde entrée/sortie ES2 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée par l'extérieur dudit module d'interface Ml à 0 V via la seconde résistance RP2 et la masse G et par l'intérieur dudit module d'interface Ml typiquement par une tension de 2,5 V, via une seconde résistance RMI2 propre audit module d'interface Ml et d'une valeur typique de 10 kΩ. Elle est donc placée sous une tension résultante égale à 1 ,25 V ((2,5 - 0)/2 = 1 ,25 V), car l'on est en présence d'un pont diviseur avec deux résistances RP2 et RMI2 identiques dont les tensions basses et hautes sont respectivement égales à 2,5 V et à 0 V,
- la différence de tension entre le fil CANJH CH et le fil CAN_L CL est égale à 1 , 25 V (2,5 - 1 ,25 = 1 ,25 V - valeur typique),
- l'état à l'entrée du module d'interface Ml est donc bien dominant, avec une marge minimale de 0,35 V (1 ,25 - 0,9 = 0,35 V, car 0,9 V est le seuil bas de l'état dominant défini par la norme).
Dans le cas de la coupure du fil CAN_L CL d'un organe Ci, si le bus BU du réseau RC est placé dans un état dominant avec des tensions qui correspondent à celles en sortie des organes Ci et Oj, l'effet du couplage du dispositif D est le suivant :
- la première entrée/sortie ES1 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée typiquement à 3,5 V,
- la seconde entrée/sortie ES2 du module d'interface Ml de l'organe Ci est polarisée par l'extérieur dudit module d'interface Ml à O V via la seconde résistance RP2 et la masse G et par l'intérieur dudit module d'interface Ml typiquement par une tension de 2,5 V via une seconde résistance RMI2 propre audit module d'interface Ml et d'une valeur typique de 10 kΩ. Elle est donc placée sous une tension résultante égale à 1 ,25 V ((2,5 - 0)12 = 1 ,25 V), car l'on est en présence d'un pont diviseur avec deux résistances RP2 et RMI2 identiques dont les tensions basses et hautes sont respectivement égales à 2,5 V et à 0 V,
- la différence de tension entre le fil CANJH CH et le fil CAN_L CL est égale à 2, 25 V (3,5 - 1 ,25 = 2,25 V - valeur typique),
- l'état à l'entrée du module d'interface Ml est donc bien dominant, avec une marge minimale de 1 ,35 V (2,25 - 0,9 = 1 ,35 V, car 0,9 V est le seuil bas de l'état dominant défini par la norme).
L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
- elle permet d'améliorer la sûreté de fonctionnement d'un réseau CAN HS.
Le risque résiduel est en effet négligeable dans un grand nombre de cas,
- elle est peu coûteuse à mettre en oeuvre, en particulier dans les organes nouvellement fabriqués,
- elle ne nécessite pas d'effectuer des modifications au niveau des faisceaux électriques,
- elle ne nécessite pas de modification du logiciel des organes du réseau,
- elle offre une bonne robustesse, notamment lorsqu'elle utilise de simples résistances (du fait que le risque qu'elles présentent un défaut et/ou qu'elles soient déconnectées est (très) faible).
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de protection et organe de réseau décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de protection (D) pour un organe (Ci) d'un réseau de communication (RC), de type CAN HS et disposant d'un bus (BU) comprenant un premier fil dit CANJH (CH) et un second fil dit CAN_L (CL) pouvant être placés sous différentes combinaisons de tensions correspondant à des états dits récessif et dominant, ledit organe (Ci) comprenant un module d'interface (Ml) muni de première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties connectées respectivement auxdits premier (CH) et second (CL) fils du bus (BU) et étant interdit d'émettre un bit récessif lorsque ledit bus (BU) est dans son état dominant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de protection (RP1 , RP2) agencés pour empêcher au maximum ledit organe (Ci) d'émettre un bit sur ledit bus (BU) lorsque l'une desdites première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties de son module d'interface (Ml) est déconnectée fonctionnellement du premier (CH) ou second (CL) fil du bus (BU).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de protection (RP1 , RP2) sont agencés pour faire en sorte que lesdites première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties du module d'interface (Ml) soient placées sous des tensions d'entrée qui correspondent ensemble à un état dominant du bus (BU) lorsque l'une desdites première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties est déconnectée fonctionnellement du premier (CH) ou second (CL) fil du bus (BU).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection (RP1 , RP2) comprennent i) des premiers moyens résistifs (RP1 ) comprenant une première borne propre à être connectée à ladite première entrée/sortie (ES1 ) dudit module d'interface (Ml) et une seconde borne propre à être connectée à une borne auxiliaire (BA) placée sous une tension choisie, et ii) des seconds moyens résistifs (RP2) comprenant une première borne propre à être connectée à ladite seconde entrée/sortie (ES2) dudit module d'interface (Ml) et une seconde borne propre à être connectée à une masse (G) dudit réseau de communication (RC).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection (RP1 , RP2) comprennent i) des premiers moyens résistifs (RP1 ) comprenant une première borne propre à être connectée à ladite première entrée/sortie (ES1 ) dudit module d'interface (Ml) et une seconde borne propre à être connectée à une borne auxiliaire (BA) placée sous une tension choisie, et ii) des seconds moyens résistifs (RP2) comprenant une première borne propre à être connectée à ladite seconde entrée/sortie (ES2) dudit module d'interface (Ml) et une seconde borne propre à être connectée à une borne (BA2) présentant une tension choisie.
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits premiers (RP1 ) et seconds (RP2) moyens résistifs offrent chacun une résistance comprise entre environ 1 kΩ et environ 100 kΩ.
6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens résistifs (RP1 ) et lesdits seconds moyens résistifs (RP2) sont sensiblement identiques.
7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite seconde borne des premiers moyens résistifs (RP1 ) est propre à être connectée à une borne auxiliaire (BA) placée sous une tension fixe comprise entre environ 3 volts et environ 7 volts.
8. Organe (Ci) pour un réseau de communication (RC), de type CAN
HS et disposant d'un bus (BU) comprenant un premier fil dit CANJH (CH) et un second fil dit CAN_L (CL) pouvant être placés sous différentes combinaisons de tensions correspondant à des états du réseau dits récessif et dominant, ledit organe (Ci) comprenant un module d'interface (Ml) muni de première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties connectées respectivement auxdits premier (CH) et second (CL) fils du bus (BU) et étant interdit par un module (ou circuit) logique d'arbitrage (MA) d'émettre un bit récessif lorsque ledit bus (BU) est dans son état dominant, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de protection (D) selon l'une des revendications 1 à 6 connecté auxdites première (ES1 ) et seconde (ES2) entrées/sorties dudit module d'interface (Ml).
9. Utilisation du dispositif de protection (D) selon l'une des revendications 1 à 7 et de l'organe (Ci) selon la revendication 8 dans un véhicule automobile.
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