Bus CAN : Topologie et terminaison

Sujet :

Que faut-il prendre en compte pour un câblage correct du bus CAN comme base d'une communication fiable par bus CAN ?

Solution :

Il y a quelques points importants qui doivent être pris en compte lors du câblage d'un réseau CAN bus. Les principaux points importants sont :

• Une terminaison de bus CAN (de 120 Ohm chacune) doit être présente aux deux points d'extrémité physiques du réseau CAN.
  
  
• Le réseau CAN doit être connecté d'un nœud à l'autre avec une terminaison de bus pour chacun des deux points d'extrémité. Un réseau CAN n'a pas de topologie en anneau et il ne doit pas y avoir de lignes stub présentes (ligne de transmission terminée par un court-circuit ou un circuit ouvert).
  
  
• Au moins un dispositif CAN doit avoir une vitesse de transmission CAN fixe configurée. Si plus d'un dispositif CAN a une vitesse de transmission CAN fixe configurée, celle-ci doit être la même pour chacun de ces dispositifs CAN.
  
  
• Chaque ID de nœud CAN doit être unique dans le réseau CAN, c'est-à-dire que tous les esclaves CAN doivent avoir une configuration d'ID de nœud CAN différente.

Terminaison du bus CAN

Chaque réseau de bus CAN doit avoir des terminaisons de bus avec 120 Ohm aux deux extrémités du réseau physique.

Remarques :
La terminaison de bus peut être installée par des résistances externes de 120 Ohm placées entre les fils "CAN High" et "CAN Low" aux deux extrémités du réseau (comme le montre l'image ci-dessus). Certains dispositifs CAN offrent des terminaisons de bus internes qui peuvent être activées ou désactivées facilement. Dans le cas d'un EPOS2 ou EPOS4 de type "Compact" ou dans un boîtier, la terminaison de bus peut être facilement activée par un interrupteur DIP. Veuillez trouver les informations dans le "Hardware Reference" de votre produit EPOS.

Des câbles à fils torsadés ("CAN High" et "CAN Low") doivent être utilisés. Le "CAN GND" doit également être connecté. Si un réseau CAN étendu est utilisé ou s'il y a un risque d'EMI (par des charges inductives ou des moteurs d'une machine), il est fortement recommandé d'utiliser des câbles CAN bus spéciaux et de connecter le blindage du câble à la terre comme indiqué dans ce document :
How to connect a cable's shielding to Earth potential? 

Conseil :
Il est important qu'il n'y ait que deux résistances de terminaison de bus installées ou configurées dans un réseau CAN. Cela peut être vérifié facilement en mettant hors tension tous les appareils CAN et en mesurant la résistance entre les fils "CAN High" et "CAN Low". La résistance mesurée doit être d'environ 60 Ohm. Toute valeur inférieure à 60 Ohm indique qu'il y a probablement plus de deux résistances de terminaison de bus de 120 Ohm présentes (resp. configurées). Une valeur supérieure à 60 Ohm indique généralement qu'il manque au moins une résistance de terminaison de bus ou que les terminaisons de bus ont une valeur de résistance incorrecte.
Enfin, le placement correct des deux terminaisons de bus de 120 Ohm aux deux extrémités du réseau doit être vérifié visuellement.

Topologie du bus CAN

Une topologie correcte du réseau CAN est importante pour éviter les erreurs de communication CAN causées par la réflexion ou la perturbation du signal.

• Le câble CAN doit toujours relier un autre appareil CAN et ainsi de suite.
  
  • Un bus CAN n'est pas une structure en anneau.
  • Les lignes de dérivation doivent être évitées ou ne doivent pas dépasser 30 cm de long.
  • La vitesse CAN maximale possible dépend de la longueur totale du câble du bus CAN :
    -> 1 Mbit/s : max. 40 m
    -> 500 kBit/s : max. 100 m
    -> 125 kBit/s : max. 500 m  

Exemples de câblage correct d'un bus CAN :

• Topologie du bus CAN avec le maître CAN comme point final du réseau :
  
  La terminaison du bus est effectuée par des résistances externes placées aux deux points d'extrémité du réseau.
  
  
• Topologie de bus CAN avec le maître CAN placé quelque part entre les deux extrémités du réseau :
  
  Dans cet exemple, les terminaisons de bus sont configurées par les commutateurs DIP "Bus termination = ON" des deux EPOS4 aux points finaux du réseau CAN. Le commutateur DIP active une résistance interne de 120 ohms entre les lignes "CAN High" et "CAN Low".
  
  

Vitesse de transmission CAN

Certains appareils CAN (comme les contrôleurs maxon EPOS2 ou EPOS4) offrent la possibilité de configurer une "détection automatique de la vitesse de transmission" qui écoute la vitesse de transmission des autres appareils CAN présents sur le réseau et s'y adapte. Dans ce cas, il est important qu'au moins un dispositif CAN soit configuré pour une vitesse de transmission CAN fixe. En général, le maître CAN ou une passerelle CAN EPOS de ces systèmes est configuré pour une vitesse de transmission CAN fixe.

Si plus d'un appareil CAN est configuré pour une vitesse de transmission CAN fixe, il faut s'assurer que tous les appareils CAN configurés pour une vitesse de transmission CAN fixe présentent le même réglage.

ID du nœud CAN

Chaque esclave CAN dans un réseau CAN doit avoir un ID de nœud CAN unique configuré. En cas de collisions du bus CAN et d'états d'erreur de communication CAN, assurez-vous qu'aucun des esclaves CAN n'utilise le même ID de nœud. Un ID de nœud CAN de '0' n'est pas non plus valide.

Conseil :
L'ID de nœud CAN est généralement configuré par des commutateurs DIP ou HEX. Dans ce cas, la configuration peut être facilement vérifiée visuellement.

Référence croisée :

Vous trouverez des informations supplémentaires sur le câblage et la configuration en cas d'utilisation de la fonction de passerelle USB/CAN ou RS232/CAN de l'EPOS4 dans le document suivant du Support technique :

• EPOS4: USB/CAN resp. RS232/CAN Gateway 

Veuillez trouver d'autres liens et informations utiles concernant les bases de CANopen dans le document suivant du Support technique :

• CANopen basics and links