FR2864278A1 - Systeme de transmission de donnees sur un bus - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de transmission de données entre un émetteur et un récepteur sur une voie de communication reliant plusieurs composants entre eux (un bus), en particulier dans un véhicule à moteur, un dispositif appelé récepteur-émetteur CAN (1) étant disposé après chaque émetteur et transformant des signaux logiques (TxD, RxD) en signaux de données de bus (CAN_H, CAN_L).Selon l'invention, un filtre CAN (2) symétrique et non inductif est placé après le récepteur-émetteur CAN (1) qui comprend au moins deux impédances (Zy1, Zy2) et qui est réalisé selon l'invention de préférence par un élément appelé condensateur X2Y® (2) ou, respectivement, capacité X2Y® (2).La présente invention fournit pour la première fois une alternative aux méthodes de filtrage connues de l'état de la technique. En plus des avantages déjà mentionnés, elle confère en particulier une meilleure protection contre les décharges d'électricité statique du circuit de commutation du répondeur-émetteur CAN, c'est-à-dire que des varistance ou des condensateurs CEM sur les pointes de contact (CAN_H, CAN_L) deviennent inutiles. La présente invention convient en particulier au système de bus d'un véhicule à moteur.
Description
L'invention concerne un système de transmission de données entre un
émetteur et un récepteur sur une voie de communication reliant plusieurs' composants (un bus), en particulier dans un véhicule à moteur, un dispositif appelé récepteur-émetteur CAN étant placé après chacun des émetteurs qui transforme des
signaux logiques TxD, RxD en signaux de données de bus CAN_H, CAN_L.
Les véhicules à moteur comportent souvent des unités de commande ou de calcul réparties dans le véhicule. On entend en général par ces unités de commande ou de calcul réparties des unités qui sont placées à différents endroits du véhicule à moteur. Ces unités de commande et de calcul sont connectées les unes aux autres en raison de leur nécessité d'échanger des données, par l'intermédiaire d'un canal de transmission sans contact ou sur fil. Des appareils de commande ou des capteurs qui sont par exemple disposés dans le compartiment du moteur, dans la boîte de vitesses, dans les portes, des pneus etc. échangent des données entre eux et/ou transmettent des données à des unités de calcul centrales qui traitent les données reçues selon des algorithmes et mettent en oeuvre les actionneurs correspondants.
La mise en réseau d'unités de commande ou de calcul avec les unités de capteur et/ou vice versa sur fil est usuellement réalisée au moyen d'un système de bus. Un tel système de bus est par exemple le bus CAN connu (CAN = Controller Area Network). Des dispositifs spéciaux d'émission et de réception ou, respectivement, des composants de pilotes, en particulier des dispositifs appelés récepteurs-émetteurs, sont prévus comme accès à ce canal de transmission sur le bus. Selon l'utilisation, on distingue un CAN à grande vitesse, ayant des taux de transmission de données dépassant les 125 kbits/s et allant jusqu'à 1 Mbit/s, par exemple pour le train de transmission du véhicule à moteur, et un CAN à basse vitesse présentant des taux de transmission de données allant jusqu'à 125 kbits/s, par exemple 83 kbits/s, pour la région de la carrosserie.
Comme il est représenté sur la fig. 1, les systèmes de bus utilisés actuellement dans la construction automobile placent un récepteurémetteur CAN 1 après chaque émetteur. Le récepteur-émetteur CAN 1 transforme des signaux logiques TxD, provenant par exemple d'un microcontrôleur, aux niveaux du bus et transforme dans l'autre sens des signaux de bus CAN reçus CAN_H, CAN_L en signaux logiques RxD pour leur traitement par exemple dans le micro-contrôleur. On rencontre alors les phénomènes suivants.
En raison des technologies différentes et donc du comportement de commutation différent des transistors de commutation (des transistors MOSFET à canal N et à canal P) du récepteur-émetteur CAN 1 (voir la fig. 2: le transistor à effet de champ (ci-après TEC) à canal N connecte le signal CAN_H à la tension d'alimentation Vcc; le TEC à canal P connecte le signal CAN_L à la masse GND), des distorsions du mode commun (appelés Common Mode Noise) sont causées sur les lignes CAN_H et CAN_L (voir par exemple l'agrandissement "X" dans la fig. 3).
De tels bruitages du mode commun sur le bus CAN, causés finalement par des phénomènes de commutation dans leur récepteur-émetteur CAN 1 lors d'une commutation du dominant au récessif (voir en détail le document ISO 11898 CAN Spezification Physical Layer), sont émis par les lignes de bus raccordées et peuvent provoquer le non respect de consignes de la compatibilité électromagnétique (ci- après CEM), en particulier à l'émission/rayonnement de champs électromagnétiques.
Pour minimiser les effets de ces bruitages du mode commun, on utilise actuellement des bobines de choc à courant compensé 2 (appelées common mode chokes), en particulier pour l'utilisation de CAN à haute vitesse, donc avec des vitesses du bus CAN supérieures à 125 kbits/s. L'interface CAN représentée dans la fig. 1 montre une bobine de choc à mode commun 2 représentant un filtre 2 qui réduit le rayonnement de champs électromagnétique apparaissant dans un faisceau de câble par des lignes de bus CAN CAN_H et CAN_L reliées.
De plus, il doit être assuré par des mesures appropriées que le module CAN comprend une résistance aux interférences suffisante par rapport à des interférences se propageant le long de la ligne et des interférences reçues par rayonnement (liées aux champs) ainsi qu'une protection suffisante contre les décharges d'électricité statique. Actuellement, on utilise dans ce but - selon la résistance aux interférences requise - des éléments de protection (en particulier des varistances ou des condensateurs CEM additionnels sur les pointes de contact).
La présente invention a pour objectif de fournir un système de transmission amélioré pour la transmission de données entre un émetteur et un récepteur sur une voie de communication reliant un ou plusieurs composants (un bus) dans un véhicule à moteur qui évite les inconvénients mentionnés ci-dessus. En particulier, des distorsions en mode commun doivent être évitées et une résistance aux interférences suffisante doit être assurée.
Cet objectif est atteint selon l'invention par un système de transmission de données entre un émetteur et un récepteur sur une voie de communication reliant différents composants (un bus), en particulier dans un véhicule à moteur, dans lequel un récepteur-émetteur CAN est disposé après chaque émetteur et qui transforme des signaux logiques TxD, RxD en signaux de données de bus CAN_H, CAN_L, remarquable en ce qu'un filtre CAN symétrique non inductif qui comprend au moins deux impédances Zyl, Zy2 est disposé derrière le récepteur-émetteur du bus CAN.
Le fait que le filtre ne comprend pas d'inductance présente l'avantage d'une. insensibilité par rapport aux effets des tensions dites offset (décalage vers la masse) entre différents participants du CAN dans le réseau au cours de l'arbitrage du bus CAN.
La symétrie des impédances Zyl, Zy2 de la ligne CAN_H vers la masse et de la ligne CAN_L vers la masse est aussi décisive qu'avantageuse pour l'effet de filtrage afin de supprimer des bruitages de mode commun sur le bus.
De préférence, la première impédance Zyl connecte la ligne CAN_H à la masse GND, et la deuxième impédance Zy2 connecte la ligne CAN_L à la masse GND, ou vice versa.
Afin de réaliser un système hautement symétrique, la première impédance Zyl et la deuxième impédance Zy2 sont construites de façon identique en ce qui concerne leurs propriétés électroniques.
Afin d'éviter des courants continus entre les lignes CAN_H et CAN_L, la ligne CAN_H et la ligne CAN_L sont reliées l'une à l'autre de préférence par l'intermédiaire d'une troisième impédance Zx.
En particulier, des impédances Zyl, Zy2, Zx réalisées par des composants capacitifs (condensateurs) ont fait leur preuve.
Selon l'invention, une symétrie élevée est finalement obtenue en ce que les impédances Zyl, Zy2, Zx sont réalisées dans le même composant (sous forme d'ensemble intégré, c'est-à-dire dans la même enveloppe), en particulier par un condensateur appelé condensateur X2Y . Une capacité X2Y n'est pas seulement plus petite et donc meilleur marché que des composants alternatifs. Elle demande également de manière avantageuse moins de place sur une carte de circuits imprimés ce qui diminue encore les coûts.
La présente invention propose pour la première fois une alternative par rapport aux méthodes de filtrage connues de l'état de la technique qui comprennent des bobines de choc compensées en courant. En plus des avantages déjà mentionnés, elle comprend en particulier une protection contre les décharges d'électricité statique améliorée du circuit de commutation (ICs) du récepteur-émetteur CAN, c'est-à-dire des varistances ou des condensateurs CEM sur les pointes de contact CAN_H, CAN_L deviennent inutiles. La présente invention convient bien en particulier au système de bus d'un véhicule à moteur.
Des détails additionnels et d'autres avantages de l'invention sont décrits dans ce qui suit à l'aide d'exemples de réalisation préférés en faisant référence au dessin annexé.
Dans le dessin, les figures montrent à titre d'exemple: la fig. 1 de façon schématique un système de bus comprenant un récepteur-émetteur CAN connu de l'état de la technique suivi par un filtre CAN également connu; la fig. 2 le récepteur-émetteur CAN de la fig. 1 en représentation agrandie; la fig. 3 des bruitages en mode commun sur le bus CAN provoqués par le récepteur-émetteur CAN représenté dans la fig. 2; la fig. 4 le diagramme fonctionnel d'un filtre CAN symétrique non inductif; la fig. 5 un premier exemple de réalisation d'un filtre CAN symétrique non inductif; La fig. 6 un deuxième exemple de réalisation d'un filtre CAN symétrique non inductif.
Dans la description suivante des modes de réalisation préférés de la présente invention, les mêmes signes de référence se rapportent à des composants identiques ou comparables.
Comme cela a déjà été mentionné de façon plus détaillée dans l'introduction de la description, la fig. 1 montre de manière schématique un système de bus comprenant un récepteur-émetteur CAN 1 connu de l'état de la technique qui est suivi par un filtre CAN 2 également connu.
La fig. 2 montre une représentation agrandie du récepteur-émetteur CAN de la fig. 1; la fig. 3 des bruitages en mode commun sur le bus CAN provoqués par le récepteur-émetteur CAN représenté dans la fig. 2.
La fig. 4 montre sous forme d'un diagramme fonctionnel un filtre CAN 2 symétrique non inductif. La non-inductance du filtre 2 présente l'avantage d'une insensibilité par rapport aux effets des tensions appelées offset (décalage de la masse) entre différents participants CAN du réseau au cours de l'arbitrage du bus CAN. De plus, la symétrie des impédances de CAN_H vers la masse et de CAN_L vers la masse est aussi décisive qu'avantageuse en ce qui concerne l'effet du filtrage pour la suppression du bruitage en mode commun sur le bus.
Dans ce contexte, la fig. 5 montre un premier exemple de réalisation d'un filtre CAN symétrique non inductif 2. De préférence, la première impédance Zyl connecte la ligne CAN_H à la masse GND, et la deuxième impédance Zy2 la ligne CAN_L à la masse GND, ou vice versa.
De plus, la première impédance Zyl et la deuxième impédance Zy2 sont encore construites de manière sensiblement identique concernant leurs propriétés électroniques afin de réaliser un système hautement symétrique.
On voit clairement que la ligne CAN_H et la ligne CAN-L sont de préférence connectées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une troisième impédance Zx pour éviter des courants continus entre CAN_H et CAN_L.
En particulier, des impédances Zyl, Zy2, Zx réalisées par des composants capacitifs (condensateurs) ont fait leur preuve.
Comme il est montré dans la fig. 6 à l'aide d'un deuxième exemple de réalisation d'un filtre CAN symétrique non inductif 2, on obtient selon l'invention de préférence une grande symétrie lorsque les impédances Zyl, Zy2, Zx sont réunies dans le même composant sous forme de sous-groupe intégré, à savoir dans la même enveloppe, en particulier réalisées par un condensateur appelé X2Y 2. Une capacité X2Y 2 n'est pas seulement plus petite et donc moins coûteuse que des composants alternatifs. Elle demande de façon avantageuse également moins de place sur une plaquette de circuits imprimés ce qui diminue encore les coûts.
L'invention décrite présente pour la première fois une alternative aux méthodes de filtrage connues de l'état de la technique dans lesquelles des bobines de choc 2 compensées en courant sont utilisées. Hormis les avantages déjà mentionnés, elle fournit en particulier une protection contre les décharges d'électricité statique améliorée du circuit de commutation du récepteur-émetteur CAN (ICs), c'est-à-dire qu'on peut se passer des varistances ou des condensateurs CEM aux pointes de contact CAN_H, CAN_L.
La présente invention convient bien en particulier à une utilisation dans le système bus d'un véhicule à moteur.
Claims (6)
1. Système de transmission de données entre un émetteur et un récepteur sur une voie de communication reliant plusieurs composants entre eux (un bus), en particulier dans un véhicule à moteur, un récepteur-émetteur CAN (1) étant placé après chacun des émetteurs qui transforme des signaux logiques (TxD, RxD) en signaux de données de bus (CAN_H, CAN_L), caractérisé en ce qu'un filtre CAN (2) symétrique non inductif est disposé après le récepteur-émetteur (1) du bus CAN qui comprend au moins deux impédances (Zyl, Zy2).
2. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première impédance (Zyl) connecte la ligne (CAN_H) à la masse (GND) , et la deuxième impédance (Zy2) connecte la ligne (CAN_L) à la masse (GND), ou vice versa.
3. Système de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première (Zyl) et la deuxième (Zy2) impédance sont construites de façon identique en ce qui concerne leurs propriétés électroniques.
4. Système de transmission selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ligne (CAN_H) est connectée à la ligne (CAN_L) par l'intermédiaire d'une troisième impédance (Zx).
5. Système de transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les impédances (Zyl, Zy2, Zx) sont réalisées au moyen de composants capacitifs.
6. Système de transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre CAN symétrique (2) est réalisé par un condensateur X2Y .
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