Le CAN-FD offre une cure de jouvence au vénérable bus CAN

Dans les voitures d’aujourd’hui, la multiplication des calculateurs embarqués, et l’évolution vers une plus grande complexité des applications, font que les bus de données traditionnels, comme le CAN, sont surchargés, voire à la limite de leurs possibilités. Pour surmonter cette difficulté, une solution possible consiste à basculer vers d’autres technologies comme le bus FlexRay ou, dans une approche plus prospective, à s'orienter vers la mise en œuvre d’Ethernet dans les voitures. Aujourd'hui, il existe une alternative : le CAN-FD ! ...

Comme l’explique Jean-Philippe Dehaene, directeur technique de Vector France, « basculer vers une nouvelle technologie, comme le FlexRay qui est un bus multiplexé, impose des changements très importants en termes d’architecture et de méthodes de développement ». Dans cette optique, l’arrivée de la spécification CAN-FD (CAN with Flexible Data Rate), publiée en avril 2012, est un événement important. En effet, le CAN-FD, qui est une amélioration du standard CAN (et non une révolution), offre de nouvelles perspectives. Au fond, l’idée qui sous-tend le CAN-FD est « de différer un choix majeur, tout en musclant les performances d’une technologie existante », résume Jean-Philippe Dehaene.

Un bus qui a atteint ses limites   Pourquoi ? En fait, le bus CAN a atteint aujourd’hui ses limites avec ses 8 octets de données par trame et 1 Mbit/s de débit maximal, en raison essentiellement des problèmes de temps de propagation dans les câbles. Pour augmenter la bande passante et le débit, la solution adoptée par le CAN-FD est de proposer deux débits différents : l'un, élevé, pour les données (on passe de 1 Mbit/s pour le CAN à 5 voire 8 Mbit/s dans le CAN-FD) et l'autre, plus réduit, pour tout ce qui a trait aux données d’identification et de contrôle. Le nom de Flexible Data Rate illustre d'ailleurs cette approche. Parallèlement du côté des données, on passe d’un nombre de 8 données par trame, à 64.   « Attention cependant, nuance Jean-Philippe Dehaene. Bien que le CAN-FD soit une évolution du CAN, il ne sera pas possible de mixer CAN et CAN-FD dans un même réseau. En revanche, il sera possible d’utiliser le CAN-FD pour réaliser par exemple des téléchargements de logiciels sur un ECU, tout en mettant en sommeil le reste du réseau. Et ce en tirant parti des technologies de partitionnement de réseau »   Structure des trames CAN et CAN-FD   D’ores et déjà, les technologies logicielles et matérielles supportant le CAN-FD commencent à voir le jour bien que, pour le moment, le CAN-FD ne soit toujours pas normalisé en bonne et due forme par l’ISO. Ainsi, la mise à jour pour le support du CAN-FD a été faite au niveau du noyau Linux dans sa version 3.6. Côté architecture matérielle, NXP a montré, à l'occasion d’une journée organisée par l'association CIA (CAN In Automation) à Detroit (Etats-Unis) en octobre 2012, un développement conjoint avec Daimler Truck et Bosch, basé sur une carte prototype CAN-FD intégrant des IP de gestion du bus dans un FPGA d’Altera. Plus récemment, Freescale a lancé le microcontrôleur Qorivva MPC5748G, optimisé pour le contrôle central de l'habitacle automobile, et les microcontrôleurs pour nœuds satellites S12 MagniV S12ZVL/S12ZVC. Deux circuits qui intègrent une grande variété d’interfaces de communication comme Ethernet AVB (Audio Video Bridging), FlexRay, Media Local Bus (MLB), USB, LIN et... CAN-FD.   La modélisation vient au CAN-FD   Côté outils de modélisation, l’allemand Symtavision propose avec la version 3.3 de SymTA/S, son outil d’analyse et de vérification de timing statique et dynamique au niveau système, le support du bus CAN-FD. Une caractéristique qui permet aux utilisateurs d’analyser le timing de ce bus, sans qu'ils aient à se préoccuper de la vitesse du bus, des trames à accélérer et des paquets de données à transmettre dans une trame, le reste étant pris en charge automatiquement par SymTA/S 3.3. Les outils de développement et de mise au point y viennent aussi. Les allemands Vector et Etas sont en train d'adapter leurs outils, comme par exemple les logiciels CANoe et CANalyser de Vector, à la nouvelle spécification.   Enfin, sur ces questions, et vu l’intérêt suscité par cette technologie de bus, soulignons qu’un atelier sur le CAN-FD sera organisé par la SIA (Société des ingénieurs de l’automobile) le 30 mai prochain.     Les outils de développement, comme ici CANoe de Vector, s'adaptent aux spécifications CAN-FD