CAN · Câblage

Pourquoi la longueur de ligne diminue quand le débit CAN augmente

Plus le débit CAN est élevé, plus la longueur de ligne admissible se réduit : l'arbitrage exige un niveau de signal uniforme pour tous les participants. Ponts et passerelles permettent de segmenter le réseau pour dépasser cette limite.

L'arbitrage impose la limite

En raison du mécanisme d'arbitrage employé par le CAN et le CAN FD, la longueur maximale du bus est limitée et décroît à mesure que le débit augmente. Les participants déterminent entre eux lequel a le droit d'émettre ; pendant cette phase, le niveau du signal doit être uniforme pour tous. C'est la seule façon pour chacun de disposer de la même base de décision : émettre, ou passer en écoute après avoir perdu l'arbitrage. Voir notre article sur l'arbitrage CAN.

Les signaux CAN se propagent sur le bus à une vitesse proche de celle de la lumière, ce qui peut sembler très rapide. Mais le CAN fonctionne jusqu'à 1 Mbit/s, et il faut aussi tenir compte des retards des transceivers et des modules de protocole ; les fronts n'étant pas parfaitement nets, la totalité du bit ne peut pas servir à l'échantillonnage. En intégrant ces contraintes, on obtient des longueurs de ligne comprises entre 60 et 1 000 mètres selon le débit.

Tableau des débits CAN et longueurs de bus maximales — *Figure 1 : valeurs approchées des débits et des longueurs de bus maximales correspondantes.*

Une règle empirique

Au-delà de 100 m de ligne, on peut estimer le produit maximal du débit CAN par la longueur de ligne à l'aide de la règle suivante :

Règle empirique : débit maximal en Mbit/s multiplié par la longueur en mètres, inférieur ou égal à 60 — *Figure 2 : règle empirique applicable aux longueurs supérieures à 100 m.*

Outre la longueur de câble proprement dite, l'emploi d'interfaces de bus à isolation galvanique réduit également la longueur admissible : chacune doit être comptée comme 10 m de câble.

Que faire au-delà de la longueur maximale ?

Si la longueur maximale est dépassée, le bus doit être segmenté à l'aide de ponts ou de passerelles CAN. Les répéteurs ne conviennent pas : ils retransmettent directement le signal, si bien que les segments qu'ils séparent doivent être comptés dans le bus principal du point de vue de la signalisation. Un répéteur à découplage galvanique réduit d'ailleurs la longueur de bus de 30 mètres.

Rapport entre débit CAN et longueur de ligne — Figure 3 : rapport entre le débit et la longueur de ligne. La ligne pointillée représente la règle empirique pour les débits inférieurs à 400 kbit/s ou les longueurs supérieures à 100 m ; la zone verte, l'emploi admissible sans tenir compte d'autres temps de propagation ou paramètres restrictifs.

En résumé

Des débits CAN plus élevés conduisent à des longueurs de ligne admissibles plus courtes, du fait de l'exigence d'un niveau de signal uniforme pendant l'arbitrage. La segmentation du réseau au moyen de ponts ou de passerelles CAN permet de s'affranchir de cette limite.

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