Brevet FR2902599A1 — publié le 20071221

DISPOSITIF DE LECTURE D'INFORMATIONS SUR BUS NUMERIQUE SANS CONNEXION FILAIRE AU RESEAU La présente invention concerne un dispositif de lecture d'informations transitant sur un bus de données, et plus particulièrement un dispositif sans connexion filaire au réseau. L'invention est destinée plus particulièrement au domaine des réseaux embarqués ('automobile, transport, automation, aéro...). L'invention peut également s 'appliquer à d'autres domaines comme l'informatique. Le dispositif de lecture de l'invention permet la récupération des données du réseau en préservant l'intégrité du câblage. L'objet de l'invention consiste à récupérer les données échangées sur un bus de communication numérique. Un bus de communication est constitué de 1 ou plusieurs lignes, chaque ligne pouvant être représentée par un conducteur métallique et son isolant. Le dispositif de lecture, disposé sur une ou plusieurs des lignes, s'affranchit d'un contact physique avec la partie conductrice de la ligne. L'invention se rapporte plus particulièrement aux réseaux multiplexés sur paire filaire de type cuivre qui équipent aujourd'hui tous les nouveaux véhicules, et vise en particulier le réseau connu sous l'appellation bus "CAN (Controler Area Network). Le CAN, décliné en différentes normes (ISO 11898-2, IS011898-3, SAE J2411) suivant la vitesse ou le nombre de lignes de communications utilisées est le protocole de communication de loin le plus utilisé aujourd'hui chez les constructeurs mondiaux. Mais l'invention pourrait se généraliser à d'autres réseaux embarqués (VAN, LIN, Flexray, AFDX...), et à tous les systèmes de communication par réseau numérique avec support physique cuivre permettant un couplage de type capacitif. L'invention propose un moyen de récupérer les données circulant sur un bus de données numérique (en l'occurrence le réseau CAN) d'un véhicule 5 sans toucher à l'intégrité physique du réseau. Aujourd'hui, sur la plupart des véhicules équipés de réseau CAN, les constructeurs déclinent toute responsabilité si des équipements de 2eme monte comportant une liaison connectable sur leur bus CAN soit montée 10 sur le véhicule. Il est donc fortement déconseillé de pratiquer à des épissures sur les faisceaux du véhicule. Des équipements connectables sur la prise Diagnostic sont éventuellement tolérés par certains constructeurs. Mais ce type de connexion 15 ne résout pas l'ensemble des problèmes. Certains réseaux CAN ne sont pas accessibles sur cette prise et l'encombrement d'un tel branchement n'est pas souhaitable dans certains véhicules. Les constructeurs refusent que d'autres équipements soient connectés sur leur bus CAN, s'ils modifient la topologie et les caractéristiques électriques du réseau (problème de réveil ou de non- 20 réveil de l'ensemble ou parties de l'électronique du véhicule modifié par exemple). Aujourd'hui, il n'y pas de solution performante permettant de récupérer les données CAN sur le véhicule sans toucher à l'intégrité du 25 réseau tout en garantissant une connexion simple à effectuer et stable dans le temps et avec un taux de couverture correct (nombre de messages reçus au travers du dispositif / nombre de messages échangés sur le médium) Une solution existe aujourd'hui en Allemagne, pour se connecter sur le véhicule en préservant l'intégrité du réseau. Elle utilise le principe du couplage inductif mais présente de ce fait certains problèmes : -Encombrement de la pince qui est une bobine pouvant être 5 volumineuse pour ce type d'applications - La version actuelle de la pince pose des problèmes dans le temps car elle n'est pas suffisamment fixée au câble. -Le principe du couplage inductif est dépendant des variations de courant sur la ligne espionnée. Si bien que, suivant la position de la pince sur 10 le réseau, un certain nombre d'informations peuvent être mal-interprêtées - La version actuelle de la pince n'est pas compatible avec l'ensemble des vitesses et des technologies CAN aujourd'hui disponibles. Pour couvrir la gamme des configurations, il faut plusieurs pinces de même principe mais au réglages différents. 15 - Couverture faible ou médiocre (nombre de messages reçus au travers du dispositif / nombre de messages échangés sur le médium). La présente invention se veut de résoudre les problèmes des systèmes connus, en proposant un dispositif de lecture d'informations , comprenant au 20 moins une pince de connexion, à couplage capacitif, qui permettent de se connecter sur 1,e réseau sans contact, tandis qu'un circuit électronique, analyse et traite les signaux reçus après les avoir amplifiés et permet de régénérer les données du bus de communication dans le format souhaité. Le fait d'utiliser une pince de type capacitif permet 25 - de réduire l'encombrement de la pince et de faciliter sa mise en place sur le réseau. - de couvrir l'ensemble des vitesses et des technologies CAN utilisées aujourd'hui avec la même pince et la même électronique. - de supprimer les problèmes potentiels liés aux 'variations du sens de courant dans un message en fonction de l'émetteur car la pince utilise le principe du couplage capacitif travaillant sur des variations de tensions. On ajoutera que la pince du dispositif de l'invention se prend sur les deux fils du réseau CAN et réalise ainsi une mesure différentielle, ce qui améliore l'immunité au bruit par rapport à une pince, qui bien que fonctionnelle également serait connectée sur une seule ligne du bus de communication. Ainsi le dispositif de lecture d'informations de ]'invention, est destiné à récupérer les signaux échangés sur un bus de communication numérique et à traiter ces signaux, et est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de connexion aux réseaux multiplexés sans connexion filaire destinés à récupérer les signaux émis sur le bus de données numériques. Selon une caractéristique complémentaire, les moyens de connexion sont constitués par au moins une pince de connexion sans contact électrique, qui est une pince de type capacitive. Selon une autre caractéristique la ou (les) pince(s) est (sont) constituée(s) par une première enveloppe périphérique métallique autour de laquelle est disposée une couche isolante tel que par exemple réalisée en élastomère ou autre, autour de laquelle est disposé un serre fil assurant le couplage physique grâce à des moyens de serrage tels qu'une vis ou tout autre moyen. Ajoutons que la ou (les) pince(s) est (sont) reliée(s) à un circuit électronique, qui analyse et traite les signaux reçus, et que la pince se prend sur au moins une ligne du bus de communication, voir les deux lignes du bus de communication pour réaliser une mesure différentielle. Selon le mode de réalisation donné à titre d'exemple, le circuit 5 électronique de traitement comprend au moins - un amplificateur destiné à amplifier les signaux montants et descendant, - un détecteur et un comparateur, - un circuit de remise en forme des signaux traités, 10 - une interface de ligne, Notons aussi que le dispositif de l'invention est tout à fait adapté pour la lecture des informations CAN. 15 Ainsi, le dispositif de l'invention permet sans qu'il y ait contact, -de se connecter sur le réseau CAN d'un véhicule pour espionner les données circulant sur celui-ci sans toucher à l'intégrité physique du réseau CAN, (pas de coupure de fils et de modifications des caractéristiques électriques ou protocole) 20 et de - faciliter la connexion dans le véhicule, à un endroit dans le véhicule où le réseau est disponible et accessible tout en n'étant pas gênant pour l'utilisation du véhicule. -ainsi que de ne pas perturber le bus numérique en cas de défaillance 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif. La figure 2 est une vue représentant de façon synoptique la pince de connexion du dispositif. La figure 3 est une vue schématique en coupe transversale de la pince de connexion, montée sur la ligne d'un bus correspondant. La figure 4 est une vue illustrant de façon synoptique le circuit de traitement du signal. Le dispositif portant la référence générale (1) est constitué d'un boîtier de traitement (2) relié à une alimentation tel que la batterie ( 3) par exemple celle du véhicule équipé du dispositif, tandis que ledit boîtier est connecté sur le réseau électrique CAN (4) du véhicule. Selon le mode préféré de l'invention, le dispositif comprend deux pinces de connexion (5a, 5b), à savoir et par exemple, une première connexion ( 5a) mise en place sur la ligne CAN H (4a) de signal montant, et une deuxième connexion (5b) mise en place sur la ligne CAN L (4b) de signal descendant. Les connexions (5a, 5b) sont constituées par des pinces sans contact donc sans connexion filaire, destinés à récupérer les signaux émis sur le bus de données numériques. Les pinces sont des pinces assurant un couplage de type capacitif. ce qui permet : - de réduire l'encombrement de la pince et faciliter ainsi sa mise en oeuvre dans un véhicule - de couvrir l'ensemble des vitesses et des technologies CAN aujourd'hui utilisées avec la même pince et électronique. - de supprimer les problèmes potentiels liés aux variations de 25 courant car la pince utilise le principe du couplage capacitif travaillant sur des variations de tensions et il n'y a pas de problèmes similaires connus à ce jour. Les deux pinces (5a, 5b) sont mises en place sur [es deux fils du réseau CAN (4a, 4b), la ligne CAN H (4a) de signal montant et la ligne CAN L (4b) de signal descendant et réalise une mesure différentielle, ce qui améliore l'immunité au bruit par rapport à la version avec une seule pince connectée sur une seule ligne. La figure 2 est une vue représentant de façon schématique la pince de connexion (5a, 5b) du dispositif de l'invention (1). Grâce à cette figure, on notera que la pince de connexion est divisée en deux parties, à savoir une partie par ligne CAN, le réseau CAN comprenant deux lignes, à savoir une première ligne (4a) correspondant au niveau CAN H de signal montant, et un deuxième ligne (4b) correspondant au niveau CAN L de signal d[escendant, le réseau en place (7) comprenant bien évidemment au moins une source de signal (8), tel que par exemple le système ABS, les airbags, les feux de recul et autres.... Les pinces (5a, 5b) sont connectées grâce à des fils de liaison (50a, 50b) à une électronique (2), qui permet de remette en forme les informations captées par les pinces. Bien entendu on pourrait concevoir une seule pince (5) qui se connecterait sur les deux lignes de communication (4a, 4b), n'utiliser qu'une seule ligne pour des applications nécessitant moins de précisions ou étant sur des bus de communication une ligne.... Ajoutons que le boîtier (2) comprend par ailleurs des moyens de connexion (6) permettant sa connexion à un ordinateur. La figure 3 est une vue schématique en coupe transversale de la pince de connexion, montée sur la ligne du bus correspondant. La pince est illustrée de façon schématique dans une position inactive avant son verrouillage sur la ligne. La ligne du bus CAN est au centre et la pince qui l'entoure est constituée par une première enveloppe périphérique métallique (9) autour de laquelle est disposée une couche isolante (10) souple telle que par exemple réalisée en élastomère ou autre, autour de laquelle est disposé un serre fil (11) assurant le couplage physique grâce à des moyens de serrage (12) tels qu'une vis ou tout autre moyen. Bien entendu la pince de connexion basée sur le même principe pourrait être d'un tout autre genre et avoir la forme d'une vraie pince avec des mâchoires sollicitées à la fermeture par un système élastique. La figure 4 est une vue illustrant de façon synoptique le circuit de traitement du signal. Ainsi les signaux montants et les signaux descendant issus des pinces (5a, 5b) sont envoyés dans un module électronique (2) pour y être amplifiés et comparés dans une mode d'amplification (51). En effet les signaux aussi bien montants que descendants étant de trop faible amplitude ne pourraient pas être gérés correctement, et c'est pourquoi il est rendu nécessaire de les amplifier. Puis on procède à la détection du front montant et de front descendant et à leur comparaison à un seuil, puis les signaux ainsi générés sont transmis dans un circuit de mise en forme (54) pour être transmis dans un driver de ligne CAN (55), dont les sorties (55a, 55b) sont connectée à une prise par exemple une de type série (6) permettant la connexion du module (2) à un ordinateur. Selon le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, l'amplification est faite dans le circuit de traitement, mais il pourrait en être autrement comme par exemple au niveau de la pince, ou à d'autres endroits appropriés. On a compris de ce qui précède que le dispositif de l'invention permet d'espionner un réseau CAN sans modifier la topologie et les caractéristiques électriques du réseau. Ainsi, l'accès aux informations CAN du véhicule peut être ouvert à des sociétés externes (ce qui est en rapport avec la réglementation) On notera aussi que la connexion du dispositif est particulièrement simple, car sa pince de connexion peut se connecter facilement dans un véhicule vu grâce à son faible encombrement et qu'il n'y aucun lien direct avec le réseau. Par ailleurs ladite pince de connexion peut être placée à n'importe quel endroit sur la topologie du réseau. De plus ladite pince est universelle et peut donc être utilisée pour tous les types de réseau CAN d'aujourd'hui dans un véhicule (aujourd'hui 2 types de couches physiques CAN HS ou CAN LS avec des débits différents de 75 Kbits/s à lMbits/s). Il va de soit que le dispositif de l'invention pourrait tout aussi bien être utilisé pour la lecture d'informations logiques, pour surveiller par exemple les 15 commutations sur un organe d'un véhicule. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. 20 REVENDICATIONS 1.Dispositif de lecture d'informations, destiné à récupérer les signaux échangés sur un bus de communication numérique et à traiter ces signaux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de connexion aux réseaux multiplexés sans connexion filaire destinés à récupérer les signaux émis sur le bus de données numériques. 2. Dispositif de lecture d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion sont constitués par au moins une pince de connexion (5a, 5b) sans contact électrique. 3. Dispositif de lecture d'informations selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pince est une pince de type capacitive. 4. Dispositif de lecture d'informations selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ou (les) pince(s) (5a, 5b) est (sont) constituée(s) par une première enveloppe périphérique métallique (9) autour de laquelle est disposée une couche isolante (10) tel que par exemple réalisée en élastomère ou autre, autour de laquelle est disposé un serre fil (11) assurant le couplage physique grâce à des moyens de serrage (12) tels qu'une vis ou tout autre moyen. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la ou les pinces (5a, 5b) sont reliées à un circuit électronique (2), qui analyse et traite les signaux reçus. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pince (5a, 5b) se prend sur au moins une ligne du bus de communication. 25 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pince (5a, 5b) se prend sur les deux lignes du bus de communication (4a, 4b) et réalise une mesure différentielle. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le circuit électronique de traitement (2) comprend au moins un amplificateur (51) destiné à amplifier les signaux montants et descendant, un détecteur (52, 53) et un comparateur, un circuit de remise en forme des signaux traités (54) une interface de ligne (55) 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mise en place pour lire les informations d'un réseau 15 CAN.