ISO 11898-3:2006

NORME ISO
INTERNATIONALE 11898-3
Première édition
2006-06-01
Véhicules routiers — Gestionnaire de
réseau de communication (CAN) —
Partie 3:
Interface à basse vitesse, tolérant
les pannes, dépendante du support
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface

Numéro de référence
©
ISO 2006
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions. 1
3 Abréviations . 4
4 Modèle de référence OSI. 4
5 Spécification MDI. 5
5.1 Supports physiques . 5
5.2 Signalisation physique. 9
5.3 Spécification électrique . 11
5.4 Spécification pour le réseau. 13
6 Définition des pannes du support physique. 15
6.1 Pannes physiques . 15
6.2 Événements de panne. 15
7 Spécification pour le PMA . 17
7.1 Généralités . 17
7.2 Exigences temporelles. 17
7.3 Gestion des pannes. 21
7.4 Modes de fonctionnement . 24

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11898-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 3,
Équipement électrique et électronique.
Cette première édition de l'ISO 11898-3 annule et remplace l'ISO 11519-2:1994, qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 11898 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers —
Gestionnaire de réseau de communication (CAN):
⎯ Partie 1: Couche liaison de données et signalisation physique
⎯ Partie 2: Unité d'accès au support à haute vitesse
⎯ Partie 3: Interface à basse vitesse, tolérant les pannes, dépendante du support
⎯ Partie 4: Déclenchement temporel des communications
⎯ Partie 5: Unité d'accès au médium haute vitesse avec mode de puissance réduite
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Introduction
L'ISO 11898, publiée pour la première fois en novembre 1993, portait sur la couche de liaison de données
d'un gestionnaire de réseau de communication (CAN, de l'anglais «controller area network») et sur la couche
physique à haut débit.
Dans l'SO 11898 revue et restructurée,
⎯ l'ISO 11898-1 décrit le protocole de la couche de liaison de données ainsi que le contrôle d'accès au
support, et
⎯ l'ISO 11898-2 spécifie l'unité d'accès du support (MAU, de l'anglais «Medium Access Unit») à haut débit
ainsi que l'interface dépendante du support (MDI, de l'anglais «Medium Dependent Interface»).
L'ISO 11898-1:2003 et l'ISO 11898-2:2003 annulent et remplacent l'ISO 11898:1993.
En plus du CAN à haut débit, le développement d'un CAN à bas débit, couvert à l'origine par l'ISO 11519-2, a
acquis de nouveaux moyens tels que le comportement tolérant les pannes. L'objet de l'ISO 11898-3 est la
définition et la description des exigences nécessaires à l'obtention d'un comportement tolérant les pannes,
ainsi que la spécification de la tolérance aux pannes elle-même. En particulier, l'ISO 11898-3 décrit l'interface
dépendante du support et les parties du contrôle d'accès au support.

NORME INTERNATIONALE ISO 11898-3:2006(F)

Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau
de communication (CAN) —
Partie 3:
Interface à basse vitesse, tolérant les pannes, dépendante
du support
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11898 spécifie les caractéristiques d'établissement d'un échange d'informations
numériques entre des unités de contrôle électroniques de véhicules routiers équipés du gestionnaire de
réseau de communication (CAN, de l'anglais «Controller Area Network») à des débits de transmission
supérieurs à 40 kbit/s et pouvant atteindre 125 kbit/s.
Le gestionnaire de réseau de communication est un protocole de communication en série qui prend en charge
le contrôle réparti et le multiplexage.
La présente spécification décrit le comportement de tolérance aux pannes d'applications CAN à bas débit, et
les parties de la couche physique conformes au modèle de couches ISO/OSI. Les parties suivantes de la
couche physique sont couvertes par l'ISO 11898-3:
⎯ interface dépendante du support (MDI, de l'anglais «Medium Dependent Interface»);
⎯ raccordement au support physique (PMA, de l'anglais «Physical Medium Attachment»).
En outre, des parties de la signalisation de la couche physique (PLS, de l'anglais «Physical Layer Signalling»)
et des parties du contrôle d'accès au support (MAC, de l'anglais «medium access control») sont également
concernées par les définitions données dans l'ISO 11898-3.
Toutes les autres couches du modèle OSI, soit ne présentent aucune contrepartie au sein du protocole CAN
et font partie du niveau de l'utilisateur, soit n'influencent pas le comportement de tolérance aux pannes de la
couche physique CAN à bas débit et donc ne sont pas concernées par l'ISO 11898-3.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
bus
topologie d'un réseau de communications où tous les nœuds sont atteints par des liaisons passives qui
permettent une transmission dans les deux sens
2.2
panne du bus
défaillances provoquées par un dysfonctionnement du bus physique, telles qu'une interruption ou des
courts-circuits
2.3
valeur de bus
une des deux valeurs logiques complémentaires: dominante ou récessive
NOTE La valeur dominante représente une variable logique «0», la valeur récessive représente une variable
logique «1». Au cours de la transmission simultanée de bits dominant et récessif, la valeur de bus résultante est
dominante.
2.4
tension de bus
tension des câbles de ligne de bus CAN_L et CAN_H relative à la masse de chacun des différents nœuds
CAN
NOTE V et V désignent la tension de bus.
CAN_L CAN_H
2.5
tension différentielle
V
diff
tension constatée entre les lignes CAN_H et CAN_L
NOTE V = V − V
diff CAN_H CAN_L
2.6
communication zéro défaut
mode de fonctionnement sans perte d'informations
2.7
tolérance aux pannes
aptitude à fonctionner dans des conditions de panne de bus spécifiques au moins avec une performance
réduite
EXEMPLE Un rapport signal/bruit réduit.
2.8
délai de boucle de transmetteur-récepteur
délai d'attente entre l'application d'un signal logique à l'entrée située du côté logique du
transmetteur-récepteur jusqu'à la détection de ce signal au niveau de la sortie située du côté logique du
transmetteur-récepteur
2.9
mode basse consommation
mode de fonctionnement avec une consommation électrique réduite
NOTE Un nœud en mode basse consommation ne doit pas perturber la communication entre les autres nœuds.
2.10
nœud
ensemble connecté à la ligne de communication et à même de communiquer à travers le réseau en fonction
de la spécification du protocole de communication donnée
2.11
mode normal
mode de fonctionnement d'un transmetteur-récepteur qui participe activement (en matière de transmission
et/ou de réception) à la communication sur le réseau
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2.12
capacité de fonctionnement
C
OP
capacité totale des câbles de bus et des connecteurs vue par un ou plusieurs nœuds, selon la topologie et les
caractéristiques du support physique
2.13
couche physique
réalisation de circuit électrique qui connecte un nœud au bus
2.14
support physique (du bus)
paire de câbles, parallèles ou torsadés, blindés ou non
NOTE Les deux câbles sont désignés par CAN_H et CAN_L.
2.15
récepteur
dispositif qui transforme des signaux physiques, utilisés pour la transmission, en informations logiques ou en
signaux de données
2.16
transmetteur
dispositif qui transforme des informations logiques ou des signaux de données en signaux électriques, de
sorte que ces signaux puissent être transmis par le support physique
2.17
transmetteur-récepteur
dispositif qui adapte les signaux logiques à la couche physique et vice versa
3 Abréviations
ACK Acknowledge (accusé de réception)
CAN Controller Area Network (gestionnaire de réseau de communication)
CRC Cyclic Redundancy Check (contrôle de redondance cyclique)
CSMA Carrier Sence Multiple Access (accès multiple avec écoute de porteuse)
DLC Data Length Code (code de longueur de données)
ECU Electronic Control Unit (unité de controle électronique)
EOF End of Frame (fin de trame)
FCE Fault Confinement Entity (entité de limitation des pannes)
IC Integrated Circuit (circuit intégré)
LAN Local Area Network (réseau local)
LLC Logical Link Control (contrôle de liaison logique)
LME Layer Management Entity (entité de gestion de couches)
LPDU LLC Protocol Data Unit (unité de données du protocole LLC)
LSB Least Significant Bit (bit le moins significatif)
LSDU LLC Service Data Unit (unité de données de service LLC)
LS-MAU Low-speed Medium Access Unit (unité d'accès à bas débit)
MAC Medium Acces Control (contrôle d'accès au support)
MAU Medium Acces Unit (unité d'accès au support)
MDI Medium Dependent Interface (interface dépendante du support)
MPDU MAC Protocol Data Unit (unité de données du protocole MAC)
MSB Most Significant Bit (bit le plus significatif)
MSDU MAC Service Data Unit (unité de données de service MAC)
NRZ Non-Return-to-Zero (sans retour à zéro)
OSI Open System Interconnection (interconnexion de systèmes ouverts)
PL Physical Layer (couche physique)
PLS Physical Layer Signalling (signalisation de la couche physique)
PMA Physical Medium Attachment (raccordement au support physique)
RTR Remote Transmission Request (demande de transmission déportée)
SOF Start of Frame (début de trame)
4 Modèle de référence OSI
Conformément au modèle de référence OSI donné à la Figure 1, l'architecture CAN représente deux couches:
⎯ la couche de liaison de données;
⎯ la couche physique.
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La présente partie de l'ISO 11898 décrit la couche physique d'un transmetteur-récepteur CAN à bas débit et
tolérant aux pannes. Seules quelques influences de la couche liaison de données sont indiquées.

Figure 1 — Modèle de référence OSI/architecture en couches CAN
5 Spécification MDI
5.1 Supports physiques
5.1.1 Généralités
Les supports physiques utilisés pour la transmission de diffusions CAN doivent être une paire de câbles
parallèles (ou torsadés), blindés ou non, conformes aux exigences de compatibilité électromagnétique (CEM).
Les deux câbles sont désignés par CAN_H et CAN_L. Dans un état dominant, CAN_L présente un niveau de
tension inférieur à celui en état récessif, et CAN_H possède un niveau de tension supérieur à celui en état
récessif.
5.1.2 Connexion de bus de nœud
Les deux câbles CAN_H et CAN_L sont adaptés par un réseau d'adaptation, qui doit être réalisé par les
différents nœuds eux-mêmes. Il convient que la résistance d'adaptation totale de chaque ligne soit supérieure
ou égale à 100 Ω. Cependant, il est recommandé que la valeur de la résistance d'adaptation d'un nœud
donné ne soit pas être inférieure à 500 Ω, en raison des contraintes des fabricants de semi-conducteurs. Afin
de représenter l'état récessif, CAN_L est raccordé à V et CAN_H est raccordé à la masse. La Figure 2
CC
illustre le raccordement normal d'un nœud de bus précis.
Légende
a
Optionnel.
Figure 2 — Raccordement d'un nœud de bus unique
Dans la Figure 2, les résistances d'adaptation sont désignées comme optionnelles. Cela signifie que, dans
certaines conditions, tous les nœuds ne nécessitent pas une adaptation individuelle, si les exigences de
l'adaptation totale correctement sont remplies.
5.1.3 Capacité de fonctionnement
Les spécifications suivantes sont valables pour un simple modèle de câblage qui est utilisé en général dans
des applications automobiles. Ce modèle consiste en une paire de câbles en cuivre torsadés qui sont
connectés dans une topologie décrite en 5.1.4. Le modèle de base suivant représenté aux Figures 3 et 4 est
utilisé pour les calculs.
Légende
a
Pilote.
b
Câble.
Figure 3 — Circuit de substitution pour la ligne de bus
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Légende
a
Axe symétrique.
b
Masse.
Figure 4 — Capacité de fonctionnement faisant référence à la longueur du réseau, l
La capacité de fonctionnement est calculée à l'aide de l'Équation (1).
C = l (C′ + 2C′ ) + n C + k C (1)
OP 12 nœud connecteur
où
C est la capacité de fonctionnement;
OP
C′ est la capacité existant entre les lignes et la masse, par rapport à la longueur de câble,
exprimée en mètres;
C′ est la capacité existant entre les deux câbles (supposée symétrique), par rapport à la
longueur de câble, exprimée en mètres;
C est la capacité d'un nœud de bus raccordé vue depuis le côté bus;
nœud
C est la capacité d'un connecteur;
connecteur
l est la longueur totale de câble de réseau;
n est le nombre de nœuds;
k est le nombre de connecteurs.
EXEMPLE Une valeur habituelle pour la capacité de fonctionnement relative à la longueur totale de câble de réseau,
par rapport au réseau cité en exemple et décrit ci-après, est donnée par
()CC′′+=2 120[pF/m]
5.1.4 Temps du support
La capacité maximale de fonctionnement attribuée est limitée par des paramètres inhérents au réseau tels que
⎯ résistance totale de raccordement, R ,
term
⎯ modèle de câblage et topologie,
⎯ débit de communication,
⎯ point d'échantillonnage et seuils de tension, et
⎯ décalage de masse.
L'équation suivante fournit une méthode pour estimer la capacité maximale de fonctionnement autorisée.
s
p
−−2tt
lsync
f
bit
RC ==τ (2)
term OP C
In(VV+−) lnV
0GND th
où
R est la résistance totale de raccordement de réseau (environ 120 Ω);
term
C est la capacité de fonctionnement, spécifiée dans l'Équation (1);
OP
τ est la constante de temps d'un câble de bus;
C
s est le point d'échantillonnage au sein d'un bit, en pourcentage;
p
ƒ est la fréquence des bits ou le débit de communication physique, en bits par seconde;
bit
t est le délai d'attente en boucle total d'un dispositif transmetteur-récepteur;
l
t est le temps de synchronisation maximal autorisé entre deux nœuds;
sync
V est le niveau de tension maximal d'une ligne de bus (environ 5 V);
V est le seuil de tension d'échantillonnage (environ < 0,5 V);
th
V désigne le décalage de masse réel maximal autorisé (au maximum 3 V).
GND
Le calcul de τ conduit à la réalisation de la Figure 5.
C
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Légende
X τ (µs)
C
Y point d'échantillon (%)
Z débit de communication (kbit/s)
Conditions:
V est supposée s'élever à 5 V.
V est supposée s'élever à 0,2 V.
th
Aucun décalage de masse n'est supposé.
Le délai total de boucle interne est supposé durer 1,5 µs.
Figure 5 — Débit de communication maximal par rapport à τ et au point d'échantillonnage
C
Empiriquement, la constante de temps maximale autorisée, τ , peut être calculée à l'aide de l'Équation (3).
C
τ u (3)
C
6 f
bit
où ƒ désigne la fréquence des bits ou le débit de communication physique, en bit/s.
bit
5.2 Signalisation physique
La ligne de bus peut présenter un des deux états logiques récessif et dominant (voir Figure 6). Afin de
distinguer l'un des deux états, une tension différentielle, V, est utilisée.
diff
V = V − V (4)
diff CAN_H CAN_L
où
V est le niveau de tension du câble CAN_H;
CAN_H
V est le niveau de tension du câble CAN_L.
CAN_L
Dans un état récessif, la ligne CAN_L est fixée à un niveau de tension supérieur à la ligne CAN_H. En général,
cela conduit à une tension différentielle V négative. L'état récessif est transmis lors du repos du bus ou lors
diff
de bits récessifs.
L'état dominant est représenté par une tension différentielle V positive, ce qui signifie que la ligne CAN_H
diff
est fixée activement à un niveau de tension supérieur et que la ligne CAN_L est fixée activement à un niveau
de tension inférieur. L'état dominant annule un état récessif et est transmis lors de bits dominants.

Légende
a
Récessif.
b
Dominant.
Figure 6 — Représentation de bit physique
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5.3 Spécification électrique
5.3.1 Tensions limites électriques pour une ECU
Il convient que les paramètres indiqués dans le Tableau 1 soient valables pour des tensions de connexion de
nœud maximales.
Tableau 1 — Conditions nominales de V et de V d'une ECU
CAN_L CAN_H
dans des systèmes à 12 V et à 42 V
Tension
Notation V
a
min. max.
V −27,0 40,0
CAN_L
Système à 12 V
V −27,0 40,0
CAN_H
V −58,0 58,0
CAN_L
Système à 42 V
V −58,0 58,0
CAN_H
Aucune destruction du transmetteur-récepteur n'a lieu.
Il convient que le transmetteur-récepteur n'affecte pas la communication sur le réseau.
Les niveaux de tension peuvent être appliqués sans restrictions de temps.
a
Possible si V est déconnectée ou pendant des conditions de saut de tension au démarrage.
GND
La tension de mode commun du bus, V , est
COM
VV+
CAN_L CAN_H
V =
COM
(5)
où
V est le niveau de tension du câble CAN_L;
CAN_L
V est le niveau de tension du câble CAN_H.
CAN_H
La tension du mode commun, V , pour un système non perturbé en mode normal doit être garantie aux
COM
conditions nominales spécifiées dans le Tableau 2
Tableau 2 — Tension de mode commun, pour un système non perturbé en mode normal
Valeur
Paramètre Notation Unité
min. nominale max.
Tension de mode commun V V −1 2,5 6
COM
5.3.2 Paramètres c.c. pour la signalisation physique
Voir Tableaux 3 à 5.
Tableau 3 — Paramètres c.c. pour l'état récessif d'une ECU
connectée au réseau adapté par une ligne de bus
Valeur
Paramètre Notation Unité
min. nominale max.
a
V V V − 0,3 — —
CAN_L CC
Tension du bus
V V — — 0,3
CAN_H
b
Tension du bus différentielle V V − V — − V + 0,6
diff CC CC
a
V est de 5 V nominal.
CC
b
La tension différentielle est déterminée par la charge d'entrée de toutes les ECU au cours de l'état récessif. Ainsi, V diminue
diff
légèrement lorsque le nombre d'ECU connectées au bus augmente.

Tableau 4 — Paramètres c.c. pour l'état dominant d'une ECU
connectée au réseau adapté par une ligne de bus
Valeur
Paramètre Notation Unité
min. nominale max.
V V — — 1,4
CAN_L
Tension du bus
a
V V V − 1,4 — —
CAN_H CC
Tension du bus différentielle V V V − 2,8 —
...