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Table des matières Introduction (3) Definition (4)  Le bus de données CAN  Pr

Table des matières Introduction (3) Definition (4)  Le bus de données CAN  Profibus Caractéristiques d'un bus (5) Caractéristiques du Bus CAN (5)  Le codage NRZ  Le bit stuffing  Le bit timing  Longueur du bus et debit  Les caractéristiques du câble PROFIBUS DP Sous-ensembles de bus (7) Les principaux bus (7) Le chipset (8) Fonctionnement (9)  Phase de demurrage  Taille des télégrammes  Temps de cycle du bus Protocole CAN (9)  Noeud  Valeurs du bus  Message  Routage des informations  Trame de données, trame de requête  Débit bit  Priorités  Demande d'une trame de données  Fonctionnement multimaître  Arbitrage  Sécurité de transmission  Signalement des erreurs et temps de recouvrement des erreurs  Erreurs de confinement  Points de connexion  Canal de liaison simple  Acquittement  Mode ‘Sleep' (sommeil), Mode ‘Wake-up' (réveil) Conclusion (13) Sources (14) Introduction On appelle bus, en informatique, un ensemble de liaisons physiques (câbles, pistes de circuits imprimés, etc.) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer. Les bus ont pour but de réduire le nombre de « voies » nécessaires à la communication des différents composants, en mutualisant les communications sur une seule voie de données. C'est la raison pour laquelle la métaphore d'« autoroute de données » est parfois utilisée. Le réseau Profibus est un réseau de terrain qui se décline au travers de trois variantes appelées Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), Profibus-DP (Decentralised Peripheral) et Profibus-PA (Process Automation), destinées à couvrir les différents besoins en communication industrielle dans les automatismes, depuis le niveau capteur-actionneur jusqu’au niveau de contrôle-commande et de supervision de process. Ce réseau a d’abord été normalisé en Allemagne (DIN 19245), puis au niveau européen (EN 50170) en 1996, et finalement reconnu et cité parmi les réseaux de la norme internationale CEI 61158. Il occupe aujourd’hui une place importante dans le marché mondial des réseaux de terrain. Definition Le bus de données CAN (Controller Area Network) est un bus système série très répandu dans beaucoup d'industries, notamment l'automobile. Il a été normalisé avec la norme ISO 11898. Il met en application une approche connue sous le nom de multiplexage, et qui consiste à raccorder à un même câble (un bus) un grand nombre de calculateurs qui communiqueront donc à tour de rôle. Cette technique élimine le besoin de câbler des lignes dédiées pour chaque information à faire transiter (connexion point-à-point). Dès qu'un système (voiture, avion, réseau téléphonique, etc.) atteint un certain niveau de complexité, l'approche point- à-point devient impossible du fait de l'immense quantité de câblage à installer et de son coût (en masse, matériaux, main d'œuvre, maintenance). L'introduction des bus multiplexés (principalement le CAN) dans l'automobile avait pour objectif de réduire la quantité de câbles dans les véhicules (il y avait alors jusqu'à 2 km de câbles par voiture), mais elle a surtout permis l'explosion du nombre de calculateurs et capteurs distribués dans tout le véhicule, et des prestations correspondantes (baisse de consommation, dépollution, sécurité active/passive, confort, détection des pannes, etc.), tout en diminuant les longueurs cables. Profibus (Process Field Bus) est le nom d'un type de bus de terrain propriétaire et de son protocole, inter- automates et de supervision. Il est devenu peu à peu une norme de communication dans le monde de l'industrie ces dix dernières années, mais son usage tend à disparaître au profit d'autres bus de terrain ou de réseaux. Caractéristiques d'un bus Un bus est caractérisé par le volume d'informations transmises simultanément. Ce volume, exprimé en bits, correspond au nombre de lignes physiques sur lesquelles les données sont envoyées de manière simultanée. Une nappe de 32 fils permet ainsi de transmettre 32 bits en parallèle. On parle ainsi de « largeur » pour désigner le nombre de bits qu'un bus peut transmettre simultanément. D'autre part, la vitesse du bus est également définie par sa fréquence (exprimée en Hertz), c'est-à-dire le nombre de paquets de données envoyés ou reçus par seconde. On parle de cycle pour désigner chaque envoi ou réception de données. De cette façon, il est possible de connaître le débit maximal du bus (ou taux de transfert maximal), c'est-à-dire la quantité de données qu'il peut transporter par unité de temps, en multipliant sa largeur par sa fréquence. Un bus d'une largeur de 16 bits, cadencé à une fréquence de 133 MHz. Caractéristiques du Bus CAN Le codage NRZ : bits dominants et récessifs : La succession de bits transitant sur le bus est codé avec la méthode du NRZ (Non Return To Zero). Pendant la durée totale du bit, le niveau de tension de la ligne est maintenu, c'est à dire que pendant toute la durée durant laquelle un bit est généré, sa valeur reste constante qu'elle soit dominante ou récessive. Le bit stuffing : Une des caractéristiques du codage NRZ est que le niveau du bit est maintenu pendant toute sa durée. Cela pose des problèmes de fiabilité si un grand nombre de bits identiques se succèdent. La technique du Bit Stuffing impose au transmetteur d'ajouter automatiquement un bit de valeur opposée lorsqu'il détecte 5 bits consécutifs dans les valeurs à transmettre. Le bit timing : On définit la plus petite base de temps reconnue sur un bus CAN comme étant le Time Quantum. Cette base de temps est une fraction de l'horloge de l'oscillateur du bus. Un bit dure entre 8 et 25 quantum Exemple de bit timing : lecture d'un bit ISO11898 : High Speed CAN 250 Kbps 1 bit correspond à 32 coup d'horloge La lecture du bit devra être faite au 20éme coup d'horloge Longueur du bus et débit La longueur du bus dépend des paramètres suivants : 1. Le délai de propagation sur les lignes physiques du bus. 2. La différence du quantum de temps défini précédemment, du aux différences de cadencement des oscillations des nœuds. 3. L'amplitude du signal qui varie en fonction de la résistance du câble et de l'impédance d'entrée des nœuds. Pour une longueur de bus supérieure à 200 mètres il est nécessaire d'utiliser un optocoupleur, et pour une longueur de bus supérieure à 1 kilomètre il est nécessaire d'utiliser des systèmes d'interconnexion tels que des répéteurs ou des ponts. N'importe quel module connecté sur un bus CAN doit pouvoir supporter un débit d'au moins 20 kbit/s Les caractéristiques du câble PROFIBUS DP :  Simple paire torsadée blindée,  Impédance :135 - 165 ohms , valeur nominale 150 ohms.  Capacté linéique : < 30 nF / Km.  Résistance de boucle : < 110 ohms / Km.  Section du câble : > 0.34 mm2. Sous-ensembles de bus En réalité chaque bus est généralement constitué de 50 à 100 lignes physiques distinctes, classées en trois sous-ensembles fonctionnels :  Le bus d'adresses (appelé parfois bus d'adressage ou bus mémoire) transporte les adresses mémoire auxquelles le processeur souhaite accéder pour lire ou écrire une donnée. Il s'agit d'un bus unidirectionnel.  Le bus de données véhicule les instructions en provenance ou à destination du processeur. Il s'agit d'un bus bidirectionnel.  Le bus de contrôle (parfois bus de commandes) transporte les ordres et les signaux de synchronisation en provenance de l'unité de commande et à destination de l'ensemble des composants matériels. Il s'agit d'un bus directionnel dans la mesure où il transmet également les signaux de réponse des éléments matériels. Les principaux bus  le bus système (appelé aussi bus interne, en anglais internal bus ou front-side bus, noté FSB). Le bus système permet au processeur de communiquer avec la mémoire centrale du système (mémoire vive ou RAM).  le bus d'extension (parfois appelé bus d'entrée/sortie) permet aux divers composants de la carte-mère (USB, série, parallèle, cartes branchées sur les connecteurs PCI, disques durs, lecteurs et graveurs de CD-ROM, etc.) de communiquer entre eux mais il permet surtout l'ajout de nouveaux périphériques grâce aux connecteurs d'extension (appelés slots) connectés sur le bus d'entrées-sorties. Le chipset On appelle chipset (en français jeu de composants) l'élément chargé d'aiguiller les informations entre les différents bus de l'ordinateur afin de permettre à tous les éléments constitutifs de l'ordinateur de communiquer entre eux. Le chipset était originalement composé d'un grand nombre de composants électroniques, ce qui explique son nom. Il est généralement composé de deux éléments :  Le NorthBridge (Pont Nord ou Northern Bridge, appelé également contrôleur mémoire) est chargé de contrôler les échanges entre le processeur et la mémoire vive, c'est la raison pour laquelle il est situé géographiquement proche du processeur. Il est parfois appelé GMCH, pour Graphic and Memory Controller Hub.  Le SouthBridge (Pont Sud ou Southern Bridge, appelé également contrôleur d'entrée-sortie ou contrôleur d'extension) gère les communications avec les périphériques d'entrée-sortie. Le pont sud est également appelé ICH (I/O Controller Hub). Il est intéressant de noter que, pour communiquer, deux bus ont besoin d'avoir la même largeur. Cela explique pourquoi les barrettes de mémoire vive doivent parfois être appariées sur certains systèmes (par exemple sur les premiers Pentium, dont la uploads/Ingenierie_Lourd/ can-et-profibus 1 .pdf