FR2715745A1 - Dispositif de contrôle d'un réseau de diagnostic embarqué. - Google Patents

Abstract

Dispositif de contrôle d'un réseau de communication embarqué, notamment pour véhicule automobile, comprenant différents modules raccordés entre eux au niveau d'un nœud (N) par un bus, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de limitation (LIM) du niveau minimal d'un signal au niveau du nœud (N) et des moyens de comparaison (COMPi), reliés à chaque module (i) et au niveau du nœud N, qui comparent le niveau du signal présent à la sortie Si du module (i) avec le niveau du signal délivré par les moyens de limitation (LIM).

Description

DISPOSITIF DE CONTROLE D'UN ROSEAU DE DIAGNOSTIC HMBAROUE
L'invention concerne un dispositif de contrôle d'un réseau de diagnostic embarqué, notamment à bord d'un véhicule automobile.

Un réseau de diagnostic embarqué sur un véhicule automobile est constitué par un ensemble d'unités centrales électroniques interconnectées par des moyens de câblage, appelé bus. Ces unités centrales sont des entités physiques capables de recevoir ou d'émettre des informations multidirectionnelles, codées sous une forme binaire de façon séquentielle et circulant sur le médium de communication que réalise le câblage. Toutes les unités centrales ont des fonctions communes de diagnostic avec le bus.

Chaque unité centrale est équipée d'une interface électronique spécifique et standardisée du réseau pour assurer la compatibilité entre les informations binaires échangées. Les unités centrales communiquent avec un calculateur de diagnostic selon un protocole de question/réponse.

Une question du calculateur de diagnostic peut impliquer une réponse d'une ou plusieurs unités centrales. Le nombre d'unités centrales sur le réseau est limité par des données technologiques de l'interface de ligne, afin d'assurer une bonne reconnaissance entre les niveaux bas et haut sur le réseau. Le transfert d'nformation sur le réseau s'effectue par paquet indivisible appelé trame, qui est obtenue par transformation des informations réalisées par un contrôleur de protocole et qui est véhiculée selon le principe de transmission asynchrone.

Après une phase d'initialisation de la communication, les unités centrales communiquent avec un calculateur spécifique suivant un protocole de questions/réponses. Le calculateur va émettre des questions, sous forme d'un signal électrique, vers les unités centrales, auxquelles ces dernières devront effectuer des réponses prédéterminées pour être déclarées conformes. -Différents cycles de questions/réponses permettent donc de contrôler le bon fonctionnement de l'ensemble des unités centrales.

Cependant, si différentes unités centrales répondent simultanément, notamment à une question du calculateur, il se produit une collision des réponses sur le bus et donc l'impossibilité de déterminer précisément, non seulement les unités centrales ayant émis sur le bus, mais encore la réponse de ces dernières à la question posée.

I1 est donc nécessaire de pouvoir séparer les réponses des différentes unités centrales entre elles afin de pouvoir établir un diagnostic valable du réseau.

L'invention concerne un dispositif de contrôle d'un réseau de communication embarqué, notamment pour véhicule automobile, comprenant différents modules raccordés entre eux au niveau d'un noeud par un bus, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de limitation du niveau minimal d'un signal au niveau du noeud et des moyens de comparaison, reliés à chaque module et au noeud, qui comparent le niveau du signal présent à la sortie d'un module avec le niveau du signal délivré par les moyens de limitation.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, les signaux respectivement présents au noeud et à la sortie d'un module sont constitués par une tension électrique représentative d'un niveau haut ou bas.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, une diode de transmission d'un état bas présent au noeud est connectée entre chacun des modules et le noeud.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, les moyens de limitation comprennent un comparateur dont les entrées non-inverseuse et inverseuse sont reliées respectivement à une tension de référence et à un circuit, le signal en sortie dudit comparateur étant transmis à chacun des moyens de comparaison par une diode de distribution.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, chacun des moyens de comparaison est relié, d'une part, au noeud par un transistor dont la base est connectée à la cathode de l'une des diodes de distribution, et d'autre part à la sortie de l'unité centrale correspondante.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, chacun des moyens de comparaison comprend une résistance, connectée à la base du transistor et à la sortie du module, et un comparateur dont les entrées sont reliées respectivement aux extrémités de ladite résistance.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, des résistances de polarisation fixent, en l'absence d'émission sur le bus, les tensions au noeud d'une part et en sortie de chacun des modules d'autre part à des valeurs significatives d'un état haut.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation particulier, faite en relation avec le dessin joint dan lequel - la figure 1 est un schéma électronique d'un exemple particulier de réalisation du dispositif selon l'invention.

Conformément à la figure 1, le réseau de diagnostic représenté comporte trois modules 1,2 et 3, émettant chacun sur un bus constitué par une liaison filaire, et raccordés entre eux au niveau d'un noeud N. Un de ces modules, référencé 1, étant un calculateur de diagnostic et les autres modules, référencés respectivement 2 et 3, étant des unités centrales. Afin de contrôler le bon fonctionnement du réseau, le calculateur de diagnostic va émettre sur le bus des signaux de contrôle vers les unités centrales, lesdits signaux de contrôle appelant une réponse de chacune des unités centrales. Le calculateur de diagnostic va comparer les réponses des unités centrales à des réponses attendues, une différence entre ces réponses permettant de détecter un dysfonctionnement de l'unité centrale correspondante.

Les trois sorties S1 et S2, S3 respectivement du calculateur 1 et des unités centrales 2,3 sont reliées à des ensembles de composants identiques dont les sorties respectives V1 et V2, V3 sont reliées à un analyseur de réseau. Les unités centrales et le calculateur sont en outre connectés à une liaison d'alimentation reliée à une source de tension Vb et à une liaison de masse.

Dans un réseau de diagnostic ISO 9141, les états haut et bas respectivement en émission et en réception sont représentés par des tensions différentes : ainsi, l'émission d'un état bas par le calculateur 1, état codé au point S1 par une tension inférieure à 0,2*Vb, est codé en réception au niveau des sorties S2, S3 des unités centrales 2, 3 respectivement par des tensions comprises entre 0,2*Vb et 0,3*Vb. Une tension inférieure ou égale à 0,3*Vb en réception correspond à un état bas.

De même, l'émission d\'un état haut par le calculateur 1, état codé au point S1 par une tension supérieure à 0,8*Vb, est codé en réception au niveau des sorties S2, S3 des unités centrales 2,3 respectivement par des tensions comprises entre 0,7*Vb et 0,8*Vb. Une tension supérieure ou égale à 0,7*Vb en réception correspond à un état haut.

Le noeud N est relié à la liaison d'alimentation et la liaison de masse respectivement par des résistances de polarisation Rp et R'p qui fixent à l'état haut la tension de repos du noeud N.

Avantageusement, les valeurs des résistances Rp et
R'p sont choisies telles que le rapport
R'p/(Rp+R'p) soit supérieur à 0,8, dans le cas d'un réseau de diagnostic de type ISO 9141.

Le texte qui va suivre va notamment décrire les moyens de comparaison COMPi disposés entre le module i et le noeud N. Pour des soucis de clarté, seuls ont été référencés sur la figure 1, les différents éléments constitutifs des moyens de comparaison COMP1, étant entendu que les moyens de comparaison COMP2 et COMP3 sont constitués des mêmes éléments que les moyens de comparaison COMP1, et portent en outre, à l'indice i près, les mêmes références que celles des éléments correspondants des moyens de comparaison COMP1.

Une résistance de polarisation Rip relie la liaison d'alimentation à la sortie Si. En l'absence de calculateur de diagnostic ou d'unité centrale ou lorsque ces éléments n'émettent pas un état bas, cette résistance de polarisation impose au point Si une tension correspondaJt à un état haut. Sans cette résistance de polarisation Rip, l'état électrique du point Si pourrait en effet se trouver indéterminé en l'absence de ce potentiel imposé, notamment dans le cas de l'absence de branchement d'une unité centrale. La sortie Si est reliée par une résistance Rid à la base d'un transistor Ti, de type PNP, dont l'émetteur et le collecteur sont connectés respectivement au noeud N et, par une résistance Ril, à la masse. Une diode D'i est connectée par son anode à la sortie Si et par sa cathode au noeud N. Cette diode D'i permet de transmettre un état bas présent au noeud N aux différentes unités centrales n'étant pas à l'origine de l'émission de cet état bas.

Les moyens de comparaison COMPi, associés à une unité centrale ou au calculateur de diagnostic, comprennent un comparateur Ki relié à un analyseur de réseau (non représenté), de type connu. La borne positive du comparateur Ki est reliée d'une part à une tension de 2,5 V par une résistance R'ip et d'autre part à l'une des bornes d'une résistance R'il. L'autre borne de la résistance R'il est reliée d'une part à la base du transistor Ti par une résistance R'id et d'autre part à la masse par une résistance R" id.

La borne négative du comparateur Ki est reliée d'une part à une tension de 2,5 V par une résistance de polarisation R'ip et d'autre part à l'une des bornes d'une résistance R'il. L'autre borne de la résistance R'ip est reliée d'une part à la sortie Si par une résistance R'id et d'autre part à une tension de 5 Par une résistance Raid,
Lors de l'émission simultanée d'un état bas sur le réseau par deux unités centrales, les valeurs des tensions codant ces états bas n'étant pas rigoureusement égales, seule la plus faible de ces tensions serait détectée lors de cette émission simultanée.

Ce problème est résolu par les moyens de limitation
LIM qui fixent la tension au niveau du noeud N à une valeur minimale Vmin lors de l'émission d'un état bas par l'un des modules.

Deux états bas émis simultanément par deux unités centrales seront donc détectés pour autant que le signal en tension les codant soit inférieur à la valeur de la tension présente au niveau du noeud N et fixée par les moyens de limitation LIM.

Cette tension minimale Vmin est avantageusement choisie égale à égale à 0,2*Vb, valeur qui correspond dans le cas du réseau de diagnostic ISO 9141 à la borne supérieure de la tension représentant un niveau bas en émission.

A cet effet, les moyens de limitation LIM comprennent deux résistances en série R1, R2 formant un pont diviseur et reliées à la tension Vb d'une part et à la masse d'autre part, le point commun aux deux résistances étant connecté à la borne positive d'un comparateur K. Les valeurs des résistances R1 et R2 sont choisies dans un rapport
R1/R2 égal à 4 pour une tension Vmin égale à 0,2+Vb.

La sortie du comparateur K est connectée à la base d'un transistor T dont le collecteur et l'émetteur sont reliés respectivement à une - tension d'alimentation Vb et aux anodes d'un ensemble de diodes Di en parallèle dont les cathodes sont connectées aux bases des transistors Ti. Le collecteur du transistor T, de type NPN, est connecté à l'anode d'une diode D dont la cathode est reliée d'une part à la borne négative (-) du comparateur K par une résistance Rlc et d'autre part à la masse par une résistance R2c. Une capacité C relie la masse à la borne (-) du comparateur K.

Le fonctionnement des moyens de limitation est le suivant : la tension à la borne positive du comparateur K est fixée par le pont diviseur constituée par les résistances R1 et R2. Si les valeurs de ces dernières sont dans un rapport R1/R2 égal à 4, la tension de référence appliquée à la borne positive du comparateur K sera donc
Vref=0,2*Vb. On suppose que le condensateur C se trouve dans un. état déchargé. Le condensateur C va se charger via la résistance Rlc jusqu'à ce que la tension à ses bornes soit égale à la tension appliquée à la borne positive du comparateur. Lors de la phase de charge du condensateur C, la tension appliquée à la base du transistor T par la sortie du comparateur K est égale à +Vb, le transistor T est donc passant. Lorsque la tension appliquée à la borne négative du comparateur devient égale à la tension de référence Vref, la sortie du comparateur bascule de la valeur +Vb à la valeur -Vb, ce qui bloque le transistor T et le condensateur C se décharge alors via les résistances Rlc et R2c.

Le cycle de charge du condensateur recommence dès que V- devient inférieur à V+. Les moyens de limitation LIM permettent donc de stabiliser la tension en sortie de ces derniers à une valeur précise fixée par le choix des valeurs des résistances Rlc et R2c.

En l'absence d'émission d'état bas par le calculateur 1 ou les unités centrales 2 et 3, la tension au noeud N est fixée par les résistances de polarisation Rp et R'p à une valeur supérieure à 0,8*Vb, représentative d'un état haut dans le cas d'un réseau de diagnostic ISO 9141.

Lorsque l'unité centrale 1 émet un état bas, représenté par une tension inférieure à 0,2*Vb à sa sortie S1, le transistor T1 est passant et impose au niveau du noeud N une tension de 0,2*Vb, fixée par les moyens de limitation LIM.

Les transistors T2 et T3 sont bloqués, les tensions
Vbe respectivement présentes entre la base et l'émetteur de chacun desdits transistors étant positives.

L'état bas émis par le calculateur 1 est transmis aux sorties S2 et S3 des unités centrales par l'intermédiaire des diodes D'2 et D'3. L'état bas en réception au niveau des sorties S2 et S3 des unités centrales est comprise entre 0,2*Vb et 0,3*Vb en raison de la chute de tension dans les diodes D'2 et D'3, les caractéristiques des diodes
D'2 et D'3 sont choisies telles que la chute de tension à leur borne soit inférieure à O,l*Vb afin que l'état bas en réception au niveau des points S2 et S3 soit compris entre 0,2*Vb et 0,3*Vb. Les valeurs usuelles de la chute de tension aux bornes des diodes au silicium (de l'ordre de 0,6 V) ainsi que celles de la tension d'alimentation utilisée
Vb, la valeur typique d'un état bas en réception au niveau d'un des points Si est typiquement de l'ordre de 0,25*Vb.

La tension présente au niveau de la sortie S1 de l'unité centrale 1, lors de l'émission d'un état bas par ladite unité centrale, étant inférieure à la tension, de l'ordre de O,2*Vb, au niveau du noeud central N, un courant circule donc dans la résistance Rld, de la base du transistor T1 vers la sortie S1 du calculateur de diagnostic 1. Les transistors T1 et T3 étant bloqués, aucun courant ne circule dans les résistances R2d et R3d.

Les moyens de comparaison COMPi transforment cette différence de potentiel en un signal représentatif d'un état haut ou bas suivant le sens de la différence de potentiel détectée par le comparateur
Ki.

Ainsi, la différence de potentiel entre l'entrée inverseuse et l'entrée non-inverseuse du comparateur K1 étant positive, la tension à la sortie V1 sera de l'ordre de -Vb, représentative d'un état bas. -'
Par contre, la différence de potentiel entre l'entrée inverseuse et l'entrée non-inverseuse du comparateur K2, respectivement K3, sera négative, la tensions en sortie de ces derniers sera de l'ordre de +Vb, représentative d'un état haut.

De même, lorsque les deux unités centrales 2 et 3 émettent simultanément un signal sur le bus, les sorties V2 et V3 des moyens de comparaison COMP2 et
COMP3 sont dans un état bas alors que la sortie V1 des moyens de comparaison COMP1 est dans un état haut. On peut donc déduire que les deux unités centrales 2 et 3 ont simultanément émis sur le bus alors même que le signal est le même en tout point du bus de diagnostic.

Le dispositif selon l'invention permet de déterminer le calculateur ou l'unité centrale à l'origine de l'émission sur le réseau de diagnostic et cela bien que le signal soit le même en tout point du bus. En outre, le dispositif satisfait aux spécifications de la norme ISO 9141, notamment en terme de niveaux de tension représentatifs d'un état bas ou haut.

Le dispositif d'analyse selon l'invention qui vient d'être décrit pour deux unités centrales et un calculateur peut être utilisé pour un réseau de diagnostic du type ISO 9141 ayant n unités centrales, avec n supérieur à trois.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1) Dispositif de contrôle d'un réseau de communication embarqué, notamment pour véhicule automobile, comprenant différents modules raccordés entre eux au niveau d'un noeud (N) par un bus, caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens de limitation (LIM) du niveau minimal d'un signal au niveau du noeud (N) et des moyens de comparaison (COMPi), reliés à chaque module (i) et au niveau du noeud N, qui comparent le niveau du signal présent à la sortie Si du module (i) avec le niveau du signal délivré par les moyens de limitation (LIN).

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux respectivement présents au noeud (N) et à la sortie (Si) d'un module (i) sont constitués par une tension électrique représentative d'un niveau haut ou bas.

3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une diode de transmission (Di) d'un état bas présent au noeud (N) est connectée entre chacun des modules (i) et le noeud (N).

4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de limitation (LIM) comprennent un comparateur K dont les entrées noninverseuse (+) et inveseuse (-) sont reliées respectivement à une tension de référence (Vref) et à un circuit (RC), le signal en sortie dudit comparateur étant transmis à chacun des moyens de comparaison (COMPi) par une diode de distribution (Di).

5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des moyens de comparaison (CoNPi) est relié, d'une part, au noeud (N) par un transistor (Ti) dont la base est connectée à la cathode de l'une des diodes de distribution (Di), et d'autre part à la sortie (Si) de l'unité centrale (i) correspondante.

6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des moyens de comparaison (COMP)i comprend une résistance (Rid), connectée à la base du transistor (Ti) et à la sortie du module (i), et un comparateur (Ki) dont les entrées sont reliées respectivement aux extrémités de ladite résistance (Rid).

7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que des résistances de polarisation (R,R') et (Rip) fixent respectivement, en l'absence d'émission sur le bus, les tensions au noeud (N) d'une part et en sortie de chacun des modules d'autre part à des valeurs significatives d'un état haut.