CAN · Fondamentaux

CAN, CAN FD, CAN XL : quelles différences ?

CAN, CAN FD et CAN XL sont trois générations du même bus. Chacune augmente le débit et la taille des messages pour répondre aux besoins croissants de l'automobile et de l'automatisme.

Le CAN classique

Le CAN (Controller Area Network) a été développé dans les années 1980. Il est largement employé dans l'automobile pour relier les calculateurs (ECU), ainsi que dans les applications industrielles. De nombreux protocoles de couche supérieure s'appuient sur lui : CANopen, DeviceNet ou SAE J1939.

Le CAN classique accepte des débits jusqu'à 1 Mbit/s et transporte au maximum 8 octets de données utiles par message.

Structure d'un message CAN classique — *Figure 1 : structure d'un message CAN classique — champ de données de 0 à 8 octets.*

Le CAN FD

Le besoin de transférer davantage de données s'est surtout fait sentir dans l'automobile. Bosch a donc présenté en 2012 une version étendue du CAN classique, dans laquelle le débit utile et la longueur des données ont été considérablement augmentés, tout en conservant les concepts éprouvés : arbitrage sur l'identifiant de message, émission événementielle et acquittement des messages reçus par le bit d'acknowledge.

Contrairement au CAN classique, le CAN FD transmet jusqu'à 64 octets par message. Pendant la phase de données, il peut basculer sur un débit plus élevé, jusqu'à 5 Mbit/s (parfois 8 Mbit/s). Son principal domaine d'application reste aujourd'hui l'automobile ; on le rencontre plus rarement dans l'industrie.

Attention à la mixité. Faire cohabiter des nœuds CAN classiques et CAN FD sur un même segment, sans passerelle, n'est pas possible : le nœud classique répondrait au message CAN FD par une trame d'erreur. Après être passé par les états d'erreur (error active, error passive, bus off), il cesserait rapidement de communiquer.

Structure d'un message CAN FD — *Figure 2 : structure d'un message CAN FD — champ de données de 0 à 64 octets.*

Le CAN XL

Le CAN XL est apparu peu après le CAN FD. Cette évolution reflète les progrès rapides de l'électronique automobile, en particulier l'influence de l'Automotive Ethernet et des technologies IP, qui transforment en profondeur la manière dont les véhicules communiquent.

Son principe de fonctionnement et sa structure de base reprennent ceux du CAN FD. L'identifiant ne sert toutefois plus que de priorité pour l'arbitrage : un champ d'acceptation (AF) de 32 bits, intégré au champ de contrôle, prend en charge l'adressage.

Le débit d'arbitrage reste inchangé, sous 1 Mbit/s, mais le débit de données fait un bond considérable — jusqu'à 20 Mbit/s. Avec un champ de données porté à 2 048 octets, il devient possible, pour la première fois, de transporter des trames Ethernet à l'intérieur d'un message CAN.

Le nouveau champ SDT (Service Data Unit Type) permet en outre de désigner le protocole de niveau supérieur, et donc d'interpréter différemment les données utiles selon sa valeur. Le champ VCID (Virtual CAN Network ID) subdivise quant à lui un réseau CAN XL physique en plusieurs réseaux logiques : ses 8 bits autorisent jusqu'à 256 réseaux logiques distincts.

Structure d'un message CAN XL — *Figure 3 : structure d'un message CAN XL — champ de données de 1 à 2 048 octets.*

Abréviations employées dans les trames CAN — *Figure 4 : signification des abréviations employées dans les trois formats.*

En résumé

Le CAN classique a été conçu pour des besoins réseau élémentaires. Le CAN FD et le CAN XL apportent des capacités étendues en débit et en longueur de données, afin de répondre au besoin croissant de transmission et de paquets plus volumineux dans les applications automobiles et industrielles modernes.

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