Brevet FR2713367A1 — publié le 19950609

DISPOSITIF DE DETECTION DE L'ORIGINE D'UNE EMISSION SUR UN RESEAU DE COMMUNICATION EMBARQUE L'invention concerne un dispositif de détection physique de l'origine d'un signal électrique émis sur un réseau de communication, par l'un des modules électroniques qui le composent. Un tel dispositif pourra avantageusement être utilisé comme outil de mise au point et de validation. L'invention s'applique à des réseaux de communication automobiles embarqués, répondant à différents protocoles, tels que VAN, CAN, J1850, ABUS. Un réseau de communication embarqué sur un véhicule automobile est constitué d'un ensemble de modules électroniques interconnectés par des moyens de câblage mono ou bifilaires. Ces modules ou abonnés sont des entités physiques capables de recevoir et/ou d'émettre des informations multi-directionnelles, codées sous une forme binaire de façon séquentielle et circulant sur le médium de communication que réalise le câblage. Tous les modules ont des fonctions communes de communication avec le bus multiplexé, selon le protocole VAN par exemple, et des fonctions spécifiques correspondant à une application particulière. Chaque module est équipé d'une interface électronique spécifique et standardisée du réseau pour assurer la compatibilité entre les informations binaires échangées. Certains modules plus évolués que les autres sont des unités centrales électroniques. Le nombre de modules sur un réseau est limité par des données technologiques de l'interface de ligne, afin d'assurer une bonne reconnaissance entre les niveaux récessif et dominant sur le bus multiplexé. Le transfert d'informations sur le réseau s'effectue par paquet indivisible appelé trame, qui est obtenue par transformation de ces informations réalisée par un contrôleur de protocole et qui est véhiculée selon un principe de transmission asynchrone. Le médium de communication reliant les modules est une ligne monofilaire ou bifilaire. Dans ce dernier cas, elle est constituée de deux conducteurs data et dataB le conducteur data transporte un signal en phase par rapport au signal logique issu du contrôleur de protocole et le conducteur dataB transporte un signal en opposition de phase par rapport à ce signal logique. Les modules maîtres ou calculateurs dialoguent entre eux ou vers un calculateur spécifique. Actuellement il n'existe aucun dispositif capable d'isoler physiquement les origines des informations qui transitent sur le bus pendant ce dialogue, car un signal électrique émis par un module calculateur est le même sur le bus, en tout point du réseau. Or, il peut être très intéressant de connaître précisément l'origine des informations qui circulent sur le réseau, le dispositif permettant d'isoler le module calculateur émettant l'information sans entraîner de perturbations sur le réseau. Pour cela, l'objet de l'invention est un dispositif de détection de l'origine d'une émission sur un réseau de communication embarqué comportant différents modules émetteurs raccordés par un bus, caractérisé en ce qu'il est placé au niveau du noeud central de raccordement d'au moins deux modules émetteurs et en ce qu'il comprend, connectés sur chaque branche du réseau reliant un module audit noeud, des moyens de détection du sens des courants circulant sur le bus à partir de chaque module. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour chacune des deux liaisons data et dataB constituant le bus du réseau, les moyens de détection du sens du courant sont constitués, sur chaque branche de la liaison reliant un module audit noeud, par une résistance placée en série et par un comparateur placé en parallèle dont la sortie indique une tension significative d'un état haut ou bas. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation particulier, faite en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un réseau de communication doté du dispositif selon l'invention; - les figures 2a à 2d sont un exemple de chronogramme des signaux respectivement en sortie du dispositif selon l'invention et sur le bus du réseau de communication; - les figures 3 et 4 sont un schéma électronique des deux parties d'un exemple particulier de réalisation du dispositif selon l'invention. Etant donné un réseau de communication comportant n = 3 modules calculateurs, référencés 1 à 3 comme le montre l'exemple de la figure 1, émettant chacun sur un bus et raccordés entre eux au niveau d'un noeud central N, le dispositif 4 de détection selon l'invention est placé au niveau de ce noeud et relié à chaque branche B1 à B3 du bus. Il comporte trois sorties V1 à V3 indiquant un état haut ou bas, représentatif des informations émises par chacun des modules. A l'état de repos - état récessif 1 -, aucun courant n'est émis par les modules 1 à 3, donc ne circule dans les branches B1 à B3 du réseau. Lorsque le module 2 par exemple émet un signal électrique sur le bus - état dominant 0 -, un courant positif est détecté par les moyens de détection D2 pendant que des courants négatifs sont détectés dans les moyens de détection D1 et D3 connectés aux branches B1 et B3 reliant le noeud N aux modules respectifs 1 et 3. Le dispositif permet de déterminer que le module 2 est l'émetteur, alors que le signal est le même en tout point du bus reliant les trois modules. Lorsque les calculateurs 1 et 2 émettent simultanément un signal électrique sur le bus, les moyens de détection D1 et D2 enregistrent un courant positif, alors que les moyens D3 enregistrent un courant négatif, bien que le signal électrique global soit le même en tout point du réseau. On peut ainsi en déduire que les modules 1 et 2 sont à l'origine de l'émission du signal circulant sur le bus. Les figures 2a à 2d sont un exemple de chronogramme des signaux binaires émis par les différents modules 1 à 3, apparaissant respectivement sur les sorties V1 à V3 du dispositif de détection selon l'invention et sur le bus de communication. Les figures 3 et 4 sont un exemple particulier de réalisation du dispositif de détection selon l'invention, applicable à un réseau de communication comportant en particulier trois modules émetteurs interconnectés au niveau d'un noeud central N. Rappelons qu'un bus de communication est constitué de quatre liaisons parallèles, une liaison data sur laquelle circulent les informations, une liaison dataB sur laquelle circulent l'opposé des mêmes informations, une liaison d'alimentation et une liaison de masse. Le dispositif de détection selon l'invention comporte essentiellement deux parties symétriques, relatives l'une à la liaison data et l'autre à la liaison dataB. Ainsi, comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention comprend d'une part, sur chaque branche bi, i = 1 à 3, de la liaison data reliant respectivement un module 1, 2 ou 3 au noeud N+ d'interconnexion des modules, au niveau de la liaison data, une résistance R placée en série entre le module et le noeud et un comparateur Ci, i = 1 à 3, placé en parallèle, sa borne positive (+) étant connectée au module et sa borne négative (-) étant connectée au noeud. La sortie de chacun des comparateurs Ci indique une tension Vi, i = 1 à 3, significative d'un état haut ou bas. Une résistance R+ de polarisation reliée par une borne à une tension de 5 Volts et par l'autre borne à la sortie de chaque module, permet de polariser le circuit quand le module est à l'état récessif 1, donc quand il n'émet aucun signal électrique sur le bus. Une résistance Rp relie le noeud N+ du réseau à une tension de 2,5 Volts, ce qui permet de polariser le circuit quand se produit une collision des signaux en provenance de tous les modules, au niveau du noeud. Le dispositif de détection selon l'invention fonctionne de la façon suivante - en l'absence d'émission d'un signal électrique par les trois modules 1 à 3, le potentiel sur les trois branches b1 à b3 est d'environ 5 Volts, correspondant à l'état récessif 1. Dans ce cas, les trois comparateurs C1 à C3 indiquent une tension V1 à V3 voisine de 5 Volts, représentative d'un état haut 1; - si le module 2 émet un signal électrique sur le bus donc passe d'un état haut à un état bas voisin de 0 Volt, alors que les deux autres modules 1 et 3 restent à un état haut, un courant électrique circule dans la résistance R du module 2 vers le noeud N+, arrive au noeud et passe ensuite dans les deux autres résistances R, du noeud vers les modules respectifs 1 et 3. Dans ce cas, le comparateur C2 indique en sortie une tension V2 voisine de zéro, représentant un état bas, tandis que les autres comparateurs C1 et C3 indiquent en sortie des états hauts représentés par des tensions V1 et V3 voisines de 5 Volts. On remarque que le dispositif a bien détecté l'origine du signal émis sur le bus, par la tension V2 basse indiquant que le module 2 est émetteur. Comme le montre la figure 4, le dispositif selon l'invention comprend d'autre part sur chaque branche b'i, i = 1 à 3, de la liaison dataB du bus reliant respectivement un module 1, 2 ou 3 au noeud N d'interconnexion des modules, au niveau de la liaison dataB, les mêmes circuits électriques que ceux existant sur la liaison data, c'est-à-dire une résistance R, en série entre ledit module et le noeud, et un comparateur C'i, i = 1 à 3, placé en parallèle mais dont la borne négative (-) est connectée au module et la borne positive (+) est connectée au noeud. Une résistance R- est placée entre la sortie de chaque module et la masse pour polariser le circuit quand le module est au repos sur la liaison data, donc à l'état 0 sur la liaison dataB. Une autre résistance Rp relie le noeud N de la liaison dataB à une tension de 2,5 Volts, afin de polariser le circuit lors d'une collision de signaux. Le fonctionnement de cette partie est le suivant - en l'absence d'émission par les trois modules, le potentiel sur les trois branches b'1, b'2 et b'3 est nul, de sorte que les tensions de sortie des comparateurs indiquant un état haut; - si le module 2 émet un état bas, qui produit une tension de 5 Volts sur dataB et si les deux autres modules 1 et 3 émettent un état haut, soit 0 Volt sur dataB, l'état est bas sur les trois branches b'1 à b'3 mais seule la tension de sortie V2 du comparateur C'2 est voisine de 5 Volts indiquant un état bas, alors que les tensions de sortie V'1 et V'3 des deux autres comparateurs sont nulles, indiquant des états hauts. Comme le montrent les figures 3 et 4, deux diodes d et d', montées en sens inverse, sont placées en parallèle sur chaque résistance R reliant un module à un noeud, afin de limiter les chutes de potentiel lors d'émission d'états différents. Sur un réseau réel de communication embarqué, les branches qui relient les modules au noeud du réseau ne sont pas parfaitement symétriques, en raison notamment des différences de câblage, ce qui peut entraîner des commutations parasites lors des transitions entre l'état dominant bas et l'état récessif haut. En effet, c'est pendant cette transition entre l'état 0 et l'état 1 que les sens des courants dépendent des capacités parasites du câblage de chaque liaison. Ce problème est résolu par le dispositif selon l'invention qui comporte, pour chacune des deux liaisons data et dataB, un circuit de filtrage passe-haut 5, respectivement 5', dont l'entrée est commandée par le noeud N+, respectivement N-, de la liaison lors des transitions de l'état 0 à l'état 1 sur le bus et dont la sortie F, respectivement F', est connectée à la sortie de chaque comparateur (Ci, C'i) par l'intermédiaire d'une porte OU (6). Ce circuit de filtrage 5, dans le cas de la liaison data, comme le montre la figure 3, est constitué par une capacité C reliée au noeud N+ d'une part, et à la borne (+) d'un comparateur CF d'autre part, et par une résistance RF connectée entre la masse et la même borne + dudit comparateur CF. La borne (-) de ce comparateur est reliée à la fois à un pont de résistances connecté à une tension de 5 Volts et à un condensateur. Lorsque le signal électrique aboutissant au noeud N+ passe de l'état 0 à l'état 1, la sortie F du comparateur CF passe à l'état 1 pendant un court instant, créant ainsi une fenêtre d'interdiction sur les signaux de sortie. La sortie F du comparateur CF aboutit à une des entrées d'une porte OU placée en sortie de chaque comparateur Ci, i = 1 à 3, et qui délivre le vrai signal de détection ViF, i = 1 à 3, de l'émission sur la liaison data du réseau, sans perturbation lors des transitions. Comme cela apparaît sur la figure 4, le circuit de filtrage 5', dans le cas de la liaison dataB, est constitué par une capacité C' reliée au noeud N- d'une part et à la borne (-) d'un comparateur C'F d'autre part, et par une résistance R'F connectée entre une tension de 5 Volts et la même borne (-) dudit comparateur C'F. La borne (+) de ce comparateur est reliée à la fois à un pont de résistances connecté à la masse et à un condensateur. Comme pour la liaison data, la sortie F' du comparateur C'F aboutit à une porte OU (6) placée en sortie de chaque comparateur C'i, délivrant le signal de détection ViFZ, i = 1 à 3, de l'émission sur la liaison dataB du réseau. Enfin, le dispositif de détection selon l'invention comporte un circuit détecteur de collision entre toutes les sorties, prises deux à deux, permettant de détecter les collisions c'est-à-dire les instants où deux modules, quels qu'ils soient, émettent simultanément. Ces circuits détecteurs de collision sont constitués par une porte OU (7), entre deux sorties du dispositif. Le dispositif de détection selon l'invention qui vient d'être décrit pour trois modules émetteurs peut être réalisé pour un réseau n'ayant que deux modules ou au contraire ayant n modules, avec n supérieur à trois. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de l'origine d'une émission sur un réseau de communication embarqué comportant différents modules émetteurs raccordés à un bus, caractérisé en ce qu'il est placé au niveau du noeud de raccordement d'au moins deux modules émetteurs (1, 2 ou 3) du réseau et en ce qu'il comprend, connectés sur chaque branche du réseau reliant un module au noeud, des moyens de détection du sens des courants circulant sur le bus à partir de chaque module. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chacune des deux liaisons data et dataB constituant le bus du réseau, les moyens de détection comprennent, sur chaque branche (bi, b'i) de la liaison reliant un module (1 à 3) au noeud (N+, N-), une résistance (R) placée en série et un comparateur (Ci, C'i) placé en parallèle et dont la tension de sortie (Vi, V'i) indique un état haut ou bas. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux diodes (d, d'), montées en sens inverse, sont placées en parallèle sur chaque résistance (R) reliant un module (1 à 3) à un noeud, destinées à limiter les chutes de potentiel lors des changements d'état sur le bus. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte de plus pour chaque liaison du bus, un circuit de filtrage passe-haut (5, 5') dont l'entrée est commandée par le noeud de la liaison lors des transitions de l'état bas vers l'état haut sur le bus et dont la sortie (F, F') est connectée à la sortie de chaque comparateur (Ci, C'i) par l'intermédiaire d'une porte OU (6). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (R+, R-) de polarisation qui est placée à la sortie de chaque module émetteur, sur chaque liaison data et dataB, destinée à polariser le dispositif quand ledit module est à l'état récessif. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (Rp) connectée au noeud (N+, N-) de chaque liaison data et dataB du réseau, destinée à polariser le dispositif lors des collisions de signaux sur le bus. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit détecteur de collision entre toutes les sorties du dispositif, prises deux à deux, constitué par une porte OU (7) placée entre deux sorties.