Brevet FR2673788A1 — publié le 19920911

La présente invention est relative à un procédé de transmission de données numériques entre au moins deux modules électroniques interconnectés par un bus transmettant ces données sous forme de trames de signaux de tension détectables différentiellement entre des première et deuxième lignes du bus. Plus particulièrement, la présente invention est relative à un tel procédé conçu pour être mis en oeuvre dans un ensemble de modules électroniques multiplexés commandant diverses fonctions dans un véhicule automobile. On étudie actuellement le remplacement du câblage électrique classique d'un véhicule automobile par un bus d'alimentation électrique et par un bus de transmission de données numériques interconnectant des modules électroniques de commande d'actionneurs ou d'acquisition de signaux reçus de capteurs. A titre d'exemple, l'avantprojet de norme française R13-708 correspondant au document de travail référencé ISO/TC22/SC3/WG1 N429 Part 2 publié par l'international Standardization Organization, décrit l'architecture générale d'un réseau de communication dit "VAN" conçu pour être embarqué dans un véhicule automobile. Le bus de données est constitué de deux lignes référencées DATA et DATA, suivant la terminologie de l'avant-projet de norme précitée, pour transmettre des signaux analogiques différentiels sous forme d'une tension signée entre les lignes, le signe de la tension étant représentatif d'un état logique binaire. Des documents US-A-4 792 950 et FR-A-2 627 036, on connaît des moyens de transmission d'informations entre un tel bus et un module électronique permettant d'assurer la sécurité de la transmission, quand bien même une des lignes du bus serait affectée d'un défaut de court-circuit ou de circuit ouvert.Ces moyens comprennent essentiellement des premier, deuxième et troisième comparateurs, les entrées du premier comparateur étant connectées aux deux lignes du bus, une des entrées des deuxième et troisième comparateurs étant connectée aux première et deuxième lignes du bus respectivement, alors que l'autre entrée est connectée à une tension de référence située dans l'excursion de tension des lignes. Des moyens de sélection sensibles à la présence d'un défaut sur une ligne du bus commandent sélectivement la connexion de la sortie d'un des comparateurs avec des moyens de traitement d'informations du module, de manière que les informations reçues par celui-ci du comparateur ne soient pas affectées par ce défaut.On comprend de l'on tire parti, à cet effet, de la complémentarité logique des informations que l'on peut lire sur les deux lignes pour récupérer à partir de l'une d'elles les informations que l'autre ne peut plus transmettre quand elle est affectée d'un défaut de courtcircuit ou de circuit ouvert, par exemple. Dans le dispositif décrit au document FR-A-2 627 036 précité, on compare les transitions perçues sur les deuxième et deuxième comparateurs et on déduit de cette comparaison la présence éventuelle d'une défaillance sur une des lignes du bus ainsi que le comparateur qu'il faut alors sélectionner pour la transmission des informations numériques au module. Pour ce faire, le dispositif détecte la présence d'un défaut lorsqu'un des deux comparateurs voit passer deux transitions de même type (fronts montants ou descendants) tandis que l'autre ne voit passer aucune transition. Il y a alors sélection du comparateur qui a vu passer les transitions. Dans le dispositif décrit au document US-A-4792950, le choix du comparateur est basé sur la reconnaissance d'un début de message par les comparateurs. Ces dispositifs de la technique antérieure présentent cependant des inconvénients. Ils sont tout d'abord sensibles aux parasites de mode commun. En effet, si des bruits perturbent la transmission d'une trame de signaux dans le dispositif de FR-A-2 627 036, c'est le comparateur qui voit ces parasites qui est sélectionné. Dans le dispositif de US-A-4 7892 950, le comparateur différentiel est choisi en priorité pour améliorer 1 immunité du dispositif aux bruits de mode commun. Cependant, le décodage du début de trame est lancé sur tout parasite de mode commun dont l'amplitude est suffisante pour faire commuter l'un quelconque des comparateurs. Ce décodage ne s'arrête qu'après écoulement d'une bonne partie de la durée de ce début de trame. Le module récepteur reste alors bloqué pendant tout ce temps et ne voit pas passer un véritable début de trame pendant cette période. En outre il faut observer que le comparateur différentiel étant celui qui est le mieux immunisé aux bruits de mode commun, devrait être utilisé en priorité. Dans le dispositif de FR-A-2 627 036, le comparateur différentiel n'est pas prioritaire. Dans le dispositif de US-A-4 792 950, il n'est choisi prioritairement pour un retour du dispositif en attente d'une nouvelle trame de signaux sur le bus, qu'après le temps nécessaire à la reconnaissance d'un faux "début de trame". Enfin, dans ce dernier dispositif, le comparateur n'est choisi qu'à l'issue du décodage du début de trame. Celui-ci n'est donc pas transmis au module qui ne peut alors utiliser une durée calibrée de ce début de trame pour synchroniser une horloge interne vis-à-vis de la trame qu'il doit recevoir. Il n'est donc pas possible d'envisager l'utilisation d'un tel dispositif dans un réseau de modules multiplexés où certains de ceux-ci sont des modules esclaves équipés d'une horloge interne de faible précision (+ 20% par exemple). La présente invention a donc pour but de fournir un procédé de transmission de données numériques émises par un premier module électronique sous forme de trames de signaux de tension détectables différentiellement entre des première et deuxième lignes d'un bus de communication de données, qui ne présente pas les inconvénients relevés ci-dessus des procédés du même type de la technique antérieure Plus particulièrement, la présente invention a pour but de fournir un tel procédé conçu pour permettre le traitement d'une trame de signaux reçus correctement par un seul des trois comparateurs, sans perte de trame et donc sans inertie, tout en conservant une très bonne immunité aux bruits de mode commun. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un procédé de transmission de données numériques émises par un premier module électronique sous la forme de trames de signaux de tension détectables différentiellement entre des première et deuxième lignes d'un bus de communication de données, ces signaux étant destinés à un deuxième module électrique à travers l'un, sélectionné, de premier, deuxième et troisième comparateurs, les entrées du premier comparateur étant connectées aux lignes du bus, une des entrées des deuxième et troisième comparateurs étant connectée aux première et deuxième lignes du bus respectivement, alors que l'autre entrée est connectée à une tension de référence située dans l'excursion de tension des lignes.Suivant l'invention, pour la transmission des données au deuxième module, on sélectionne le premier des comparateurs qui répond à une transition éventuellement représentative de la tête d'un champ de signaux placé au début d'une trame émise sur le bus par le premier module, on lance alors un traitement de reconnaissance de ce champ, on sélectionne ensuite éventuellement le premier comparateur à la place du comparateur antérieurement sélectionné si on détecte une telle transition sur la sortie du premier comparateur pendant la reconnaissance du champ lancé par le comparateur antérieurement sélectionné. Le premier comparateur, qui est le mieux immunisé au bruit, est ainsi sélectionné aussitôt que possible pour attendre une trame sur la ligne. "L'inertie" du procédé est en ainsi fortement diminuée par rapport à celle du procédé mis en oeuvre dans le document US-A-4 792 950 précité, la sélection n'entraînant en outre la perte d'aucune trame. Suivant 1 invention encore, à partir du lancement du traitement de reconnaissance du champ de début de trame, on échantillonne la sortie du comparateur sélectionné et on compare les échantillons obtenus à une séquence d'échantillons correspondants représentatifs d'un champ valide, pour détecter l'émission éventuelle d'un tel champ sur le bus. On exclut de cette comparaison les échantillons correspondant à des transitions des signaux comparés pour éviter ainsi de perturber la comparaison par la prise en compte d'échantillons peu fiables. Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, appliquée à une transmission de données vers un deuxième module équipé d'une horloge interne, on resynchronise l'horloge sur la première transition transmise par le comparateur sélectionné. En outre, à la selection d'un comparateur, il est possible d'initialiser un système de calibrage de l'horloge interne sur au moins une partie de la durée d'un éventuel champ de début de trame présent sur le bus. Suivant encore une autre caractéristique du procédé selon l'invention, à la suite de la reconnaissance de la présence sur le bus d'un champ de début de trame valide, on verrouille la sélection du-comparateur sélectionné, parexemple jusqu'au retour du bus à un état inactif. Dès la reconnaissance de l'absence sur le bus d'un champ de début de trame valide, on sélectionne le premier comparateur en attente du champ de début d'une nouvelle trame. La reconnaissance d'un champ de début de trame invalide (soit de transitions ne correspondant pas à un champ valide) peut intervenir très tôt, bien avant la fin du temps de reconnaissance d'un champ valide. La resélection du premier comparateur en attente d'un champ de début de trame sur le bus en est accélérée d'autant. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif récepteur de signaux de la technique antérieure, interfaçant un bus de données et un module électronique conçus pour traiter des données reçues du bus à travers ce dispositif, - la figure 2 est un chronogralime d'une trame de signaux émise sur le bus, - la figure 3 est un chronogramme d'un champ de signaux placé au début de la trame de la figure 2 et, - la figure 4 est un diagramme d'état illustrant le procédé suivant l'invention. On décrira dans la suite, à titre d'exemple seulement, une mise en oeuvre de la présente invention dans un ensemble de modules électroniques multiplexés entre lesquels la transmission d'informations s 'opère conformément à l'avant-projet de norme VAN précitée. I1 est clair cependant que l'invention n'est pas limitée à cette application et qu'elle peut trouver utilisation dans d'autres systèmes multiplexés, qu'ils soient conçus pour être embarqués dans un véhicule automobile (tel le réseau CAN par exemple) ou non. Un réseau du type VAN comprend une pluralité de modules électroniques interconnectés par un bus bifilaire DATA, DATA (voir figure 1) propre à transmettre des données numériques émises par un premier module électronique sous forme de trames de signaux de tension détectables différentiellement entre les deux fils ou lignes du bus. Tout module couplé à ce bus comprend un émetteur, un récepteur, ou un bloc émetteur-récepteur 1 (voir figure 1 où l'on a représenté seulement la partie réceptrice de ce bloc) pour recevoir des informations transmises par le bus et pour émettre des informations sur ce bus.La partie réceptrice comprend classiquement, comme connu des brevets précités, un premier comparateur RO dont les entrées sont connectées aux lignes DATA,DATA respectivement, et des deuxième (ERR1) et troisième (ERR2) comparateurs dont les entrées non inverseuses et inverseuses sont connectées aux lignes DATA, DATA respectivement et dont les entrées inverseuse et non inverseuse respectivement, sont connectées à une source de tension de référence Vref réglée à une valeur comprise dans l'excursion de la tension entre les deux lignes du bus. En règle générale, deux filtres 3, 4 sont disposés entre les lignes DATA, DATA, respectivement, du bus et les entrées des comparateurs. Ces filtres ont pour objet de limiter l'influence des parasites qui peuvent affecter les signaux transmis sur les lignes du bus. I1 est clair que si les lignes ne sont affectées d'aucun défaut, le comparateur RO suffit à détecter la tension différentielle entre les lignes du bus pour délivrer sur sa sortie un signal binaire basculant avec le signe de la tension d'entrée. Cependant, grâce aux deux comparateurs ERR1 et ERR2, il est possible de tirer parti de la complémentarité des états logiques des lignes DATA, DATA pour que l'information circulant sur le bus soit transmise à un module fonctionnant en réception, quand bien même l'une des deux lignes souffrirait d'un défaut de court-circuit ou de circuit ouvert. L'analyse des sorties des trois comparateurs permet de détecter le défaut et de sélectionner l'une des trois sorties, celle qui transmet une information correcte.A cet effet, l'émetteur- récepteur de ligne 1 comprend des moyens 2 de détection de défauts et de commande d'un multiplexeur par exemple, pour sélectionner une sortie de comparateur valide. Tout ceci est bien connu dans la technique et n'a pas besoin d'être décrit plus avant. Dans l'avant-projet de norme VAN précité, on définit deux états électriques du bus, à savoir un état récessif et un état dominant, correspondant respectivement à un état logique 1 et un état logique 0. Les informations transmises sur le bus sont fournies sous forme de trames de signaux individualisés par des transitions entre l'état récessif et l'état dominant (voir figure 2), chaque trame comprenant une pluralité de champs de signaux (champ identificateur, champ de données, etc...) délimitée par un champ de ndébut de trame SOF et un champ de "fin de trame" EOF de durée B et A respectivement. La fin d'une trame est ainsi marquée par un passage du bus à l'état récessif pendant un certain nombre d'unités de temps (TS) prédéterminé, suivies par un espace intertrame IFS de durée également prédéterminée. La partie hachurée de la trame correspond à celle qui contient les signaux utiles. On se réfère maintenant au chronogramme de la figure 3 qui représente en plus de détail la structure des champs EOF, SOF et IFS. Sur ce chronogramme, il apparaît que le champ de fin de trame EOF est constitué par un passage du bus à l'état récessif pendant 8 unités de temps TS, champ à la suite duquel le bus est considéré comme inactif. Le bus ne peut être repris par un module émetteur qu'après écoulement d'un intervalle de temps supplémentaire correspondant au champ IFS, long de quatre unités de temps TS au moins, ceci pour assurer une bonne séparation des trames sur le bus. Le bus étant alors libre, peut être repris par un module émetteur qui fait passer le bus à l'état dominant. Commence alors le champ de début de trame SOF qui se décompose en une partie à l'état dominant durant quatre unités TS suivies par une transition vers l'état récessif et un maintien dans cet état pendant un intervalle de temps 4 x TS. Cette séquence constitue le préambule du champ SOF. Celui-ci est complété par un sous-champ STB annonçant le champ suivant "identificateur" de la trame. Comme représenté à la figure 3, le champ STB est constitué par une unité de temps TS à l'état dominant suivie par une unité de temps à l'état récessif. Pour plus de détail concernant les différents champs d'une trame de signaux conforme au protocole VAN, on pourra se référer à l'avant-projet de norme précitée. Suivant l'invention, l'apparition d'un champ de début de trame SOF sur le bus initie la procédure de reconnaissance de ce champ en fonction des informations transmises par les trois comparateurs aux moyens 2, le comparateur alors considéré comme ayant reconnu le premier ce champ SOF étant sélectionné par ces moyens 2 pour transmettre les informations du bus vers le module équipé de l'émetteur-récepteur 1. Cette procédure de reconnaissance consiste, suivant une caractéristique du procédé selon l'invention, en un échantillonnage de la sortie de chaque comparateur à des instants prédéterminés (repérés très schématiquement par des croix dans le champ SOF de la figure 3) les échantillons ainsi saisis étant comparés à des échantillons correspondants mémorisés, représentatifs d'un champ SOF valide. Si la comparaison fait apparaître une identité à tous les instants d'échantillonnage, le champ SOF est reconnu et validé. La fréquence d'échantillonnage doit être telle que l'on dispose de plusieurs échantillons par l'unité de temps TS, par exemple 32. Suivant une caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, qui apparaît sur la figure 3, on ne réalise pas d'échantillonnage au niveau des transitions du champ SOF, de manière que de légères instabilités de ces transitions ne perturbent pas l'identification du champ. Le signal reçu peut en effet être affecté par des rebonds après les transitions, et les transitions peuvent être décalées entre elles du fait de temps de transmission et de détection différents. L'échantillonnage n'est donc pratiqué que sur les zones où la valeur du signal est stable, ces zones étant calculées à partir de la détection d'une transition représentative d'une tête de champ SOF. Lorsqu'un module équipé d'un bloc émetteur-récepteur 1 conformé pour exécuter le procédé suivant l'invention, est en outre muni d'une horloge interne, l'initialisation de l'échantillonnage s'accompagne d'un ordre de resynchronisation de cette horloge interne sur la tête du champ SOF et, éventuellement, d'une initialisation d'une procédure de calibrage de la période de l'horloge interne à partir de la durée prédéterminée de tout le champ SOF ou d'une partie déterminée de celui-ci.Ainsi l'invention est-elle compatible avec des systèmes de modules multiplexés comprenant, comme c' est le cas d'un système VAN, des modules esclaves à horloge interne peu précise (20 *)- On se réfère maintenant au diagramme d'état de la figure 4, donné seulement à titre d'exemple, pour décrire les différentes étapes du procédé de transmission de données suivant la présente invention. On part d'un état (étape 0) dans lequel le bus est libre, les sorties des trois comparateurs RO, ERR1 et ERR2 indiquant alors un état récessif du bus (voir figures 2 ou 3), l'émetteur- récepteur 1 est alors en attente d'un champ de début de trame SOF. Suivant la présente invention, c'est le comparateur RO qui est sélectionné pour transmettre d'éventuelles informations à un gestionnaire de protocole du module.Ce comparateur étant celui qui est le mieux immunisé aux bruits de mode commun, la priorité qui lui est ainsi accordée suivant l'invention assure une transmission d'informations plus sûre. Sur la figure 4, on a représenté des transitions descendantes d'un état "récessif" vers l'état "dominant", conformément à la convention adoptée sur les figures 2 et 3, ces transitions étant repérées par une flèche descendante et par l'identification du comparateur qui la détecte. Suivant le diagramme d'état, partant de l'étape 0 (bus libre), il y a sélection du premier comparateur qui indique un passage à l'état dominant (étapes 1, 2 ou 3), cette sélection entraînant l'activation de la reconnaissance du champ SOF et, éventuellement, l'initialisation d'un système de calibrage sur champ SOF. Si c'est le comparateur ERR1 ou ERR2 qui a commuté en premier (étapes 1 ou 3), et que le comparateur RO commute ensuite pendant la reconnaissance du champ SOF initialisé par le comparateur ERR1 ou ERR2, il y a sélection du comparateur RO (étape 2). Cette sélection peut entraîner l'initialisation d'un système de calibrage, l'activation de la reconnaissance du SOF et l'émission de l'ordre de resynchronisation, avec annulation des opérations initialisées par le comparateur antérieurement sélectionné. Si l'échantillonnage lancé par le comparateur sélectionné fait apparaître l'absence sur le bus d'un champ SOF valide, on revient à l'état initial dans lequel c'est le comparateur RO qui est sélectionné, en attente d'un nouveau champ SOF sur le bus. Si l'échantillonnage fait apparaître la présence sur le bus d'un champ SOF valide (et donc complet), on verrouille le choix du comparateur (étapes 4, 5 ou 6), par exemple jusqu'au retour du mode "bus libre", ceci non limitativement. Il apparaît maintenant que le procédé de transmission de données suivant l'invention présente plusieurs avantages. Grâce à la sélection prioritaire du comparateur RO, il assure une bonne immunité aux bruits de mode commun. Grâce à la reconnaissance rapide de l'absence d'un champ SOF sur le bus, on réduit l'inertie du système par rapport à celle du système décrit dans le brevet US-A4 792 950, où le retour en attente avec sélection du comparateur RO ne peut s'opérer avant qu'un certain temps, prédéterminé, ne se soit écoulé depuis la détection de la transition de tête du champ SOF. Le procédé suivant 1 invention permet ainsi une sélection rapide et sûre du comparateur propre à transmettre correctement l'information présente sur le bus, sans perte de trame, en présence d'un court-circuit affectant l'une des lignes de ce bus ou d'un circuit ouvert sur une ligne par rapport à l'émetteur de la trame. Dans certaines circonstances, imposant par exemple un contrôle des informations transmises par un comparateur fortement bruité, le fonctionnement du dispositif peut en outre être soumis à des contraintes imposées par des moyens de gestion du protocole de transmission utilisé. Ces contraintes peuvent imposer aux moyens de détection du champ SOF de ne tenir compte que d'un seul comparateur, ou de ne pas tenir compte d'un des trois comparateurs, le comparateur en question étant précisé dans la contrainte. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission de données numériques émises par un premier module électronique sous forme de trames de signaux de tension détectables différentiellement entre des première (DATA) et deuxième (DATA) lignes d'un bus de communication de données, ces signaux étant destinés à un deuxième module électronique à travers l'un, sélectionné, de premier (RO), deuxième (ERR1) et troisième (ERR2) comparateurs, les entrées du premier comparateur (RO) étant connectées aux deux lignes du bus, une des entrées des deuxième (ERR1) et troisième (ERR2) comparateurs étant connectée aux première (DATA) et deuxième (DATA) lignes du bus respectivement, alors que l'autre entrée est connectée à une tension de référence située dans l'excursion de tension des lignes, caractérisé en ce que, pour la transmission des données au deuxième module, on sélectionne le premier des comparateurs qui répond à une transition éventuellement représentative de la tête d'un champ (SOF) de signaux placé au début d'une trame émise sur le bus par le premier module, on lance alors un traitement de reconnaissance de ce champ (SOF), on sélectionne ensuite éventuellement le premier comparateur (RO) à la place du comparateur antérieurement sélectionné si on détecte une telle transition sur la sortie du premier comparateur (RO) pendant la reconnaissance du champ (SOF) lancée par le comparateur antérieurement sélectionné. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, à la suite de la sélection du premier comparateur (RO ) , on lance un traitement de reconnaissance du champ (SOF) et on annule alors un éventuel traitement antérieur lance par un autre comparateur. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, à partir du lancement du traitement de reconnaissance du champ (SOF) de début de trame, on échantillonne la sortie du comparateur sélectionné et on compare les échantillons obtenus à une séquence d'échantillons correspondants représentatifs d'un champ (SOF) valide, pour détecter l'émission éventuelle d'un tel champ sur le bus. 4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'on exclut de ladite comparaison les échantillons correspondant à des transitions des signaux comparés 5. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, appliqué à une transmission de données vers un deuxième module équipé d'une horloge interne, caractérisé en ce qu'on synchronise l'horloge sur la première transition transmise par le comparateur sélectionne. 6. Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que, à la sélection d'un comparateur, on initialise un système de calibrage de l'horloge interne sur au moins une partie de la durée d'un éventuel champ (SOF) de début de trame présent sur le bus. 7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, à la suite de la reconnaissance de la présence sur le bus d'un champ (SOF) de début de trame valide, on verrouille la sélection du comparateur sélectionné. 8. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que, dès la reconnaissance de l'absence sur le bus d'un champ (SOF) valide, on sélectionne le premier comparateur (RO) , en attente du champ (SOF) de début d'une trame. 9. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une priorité de sélection est accordée au premier comparateur (RO) en cas de détection simultanée d'une transition de tête du champ (SOF) par plusieurs des comparateurs.