ISO 11783-2:2012

Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer

ISO 11783 as a whole specifies a serial data network for control and communications on forestry or agricultural tractors and mounted, semi-mounted, towed or self-propelled implements. Its purpose is to standardize the method and format of transfer of data between sensors, actuators, control elements and information storage and display units, whether mounted on, or part of, the tractor or implement, and to provide an open interconnect system for electronic systems used by agricultural and forestry equipment. ISO 11783-2:2012 defines and describes the network's 250 kbit/s, twisted, non-shielded, quad-cable physical layer.

Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de communication de données en série — Partie 2: Couche physique

L'ISO 11783 dans son ensemble spécifie un réseau de commande et de communication de données en série pour les tracteurs forestiers ou agricoles et les équipements portés, semi-portés, remorqués ou autotractés. Elle vise à normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs, actionneurs, dispositifs de commande, unités de stockage et d'affichage de données, que ces éléments soient montés sur le tracteur ou l'outil, ou qu'ils en soient un composant. Son objectif est de proposer un système ouvert interconnecté pour les systèmes électroniques utilisés par les matériels agricoles et forestiers. L'ISO 11783-2:2011 définit et décrit une couche physique à câble à quatre conducteurs torsadés, pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 23-Feb-2012
• Withdrawal Date: 23-Feb-2012
• ICS: 35.240.99 - IT applications in other fields
• ICS: 65.060.01 - Agricultural machines and equipment in general
• Technical Committee: ISO/TC 23/SC 19 - Agricultural electronics
• Drafting Committee: ISO/TC 23/SC 19/WG 1 - Applications and data interfaces
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 01-Apr-2019

Relations

• Revised: ISO 11783-2:2019 - Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer
• Effective Date: 23-Apr-2016
• Revises: ISO 11783-2:2002/Amd 1:2006 - Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer — Amendment 1
• Effective Date: 09-May-2009
• Revises: ISO 11783-2:2002 - Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer
• Effective Date: 09-May-2009

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11783-2
Second edition
2012-03-01


Tractors and machinery for agriculture
and forestry — Serial control and
communications data network —
Part 2:
Physical layer
Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande
et de communication de données en série —
Partie 2: Couche physique




Reference number
ISO 11783-2:2012(E)
©
ISO 2012

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ISO 11783-2:2012(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


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Published in Switzerland

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ISO 11783-2:2012(E)
Contents Page
Foreword . v
Introduction . vi
1  Scope . 1
2  Normative references . 1
3  Terms and definitions . 1
4  General description . 1
4.1  Network physical layer . 1
4.2  Physical media . 1
4.3  Differential voltage . 2
4.4  Bus . 2
4.4.1  Levels. 2
4.4.2  Voltage range . 2
4.4.3  Termination . 2
4.5  Resistance and capacitance . 3
4.5.1  Internal resistance (R ), capacitance (C ) . 3
in in
4.5.2  Differential internal resistance (R ), capacitance (C ) . 4
diff diff
4.6  Bit time. 5
4.7  AC parameters . 5
5  Functional description . 6
6  Electrical specifications. 7
6.1  Electrical data . 7
6.1.1  General . 7
6.1.2  Absolute maximum ratings . 7
6.1.3  DC parameters . 7
6.1.4  Bus voltages (operational) . 9
6.1.5  Electrostatic discharge (ESD) . 9
6.2  Physical media parameters . 9
6.2.1  Twisted quad cable . 9
6.2.2  Topology . 10
6.2.3  ECU connection to TBC_PWR and TBC_RTN . 11
6.2.4  Power For TBC_PWR and TBC_RTN . 11
6.3  TBC parameters . 12
6.4  Connectors . 13
6.4.1  General . 13
6.4.2  Bus extension connector. 14
6.4.3  Implement bus breakaway connector . 16
6.4.4  In-cab connector . 21
6.4.5  Diagnostic connector . 24
7  Conformance tests . 29
7.1  General requirements . 29
7.2  Internal resistance . 29
7.3  Internal differential resistance . 30
7.4  ECU recessive input threshold . 30
7.5  ECU dominant input threshold . 31
7.6  ECU dominant output . 31
7.7  ECU internal delay time . 32
8  Bus failure and fault confinement . 33
8.1  General . 33
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ISO 11783-2:2012(E)
8.2  Loss of network connection .33
8.3  Node power or ground loss .33
8.4  Open and short failures .33
Annex A (informative) Protocol controller timing and naming .37
Annex B (informative) Examples of physical layer circuits .41
Bibliography .50

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ISO 11783-2:2012(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
ISO 11783-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 23, Tractors and machinery for agriculture and
forestry, Subcommittee SC 19, Agricultural electronics.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11783-2:2002), which has been technically
revised. It also incorporates the Amendment ISO 11783-2:2002/Amd.1:2006 and the Technical Corrigendum
ISO 11783-2:2002/Cor.1:2003.
ISO 11783 consists of the following parts, under the general title Tractors and machinery for agriculture and
forestry — Serial control and communications data network:
 Part 1: General standard for mobile data communication
 Part 2: Physical layer
 Part 3: Data link layer
 Part 4: Network layer
 Part 5: Network management
 Part 6: Virtual terminal
 Part 7: Implement messages application layer
 Part 8: Power train messages
 Part 9: Tractor ECU
 Part 10: Task controller and management information system data interchange
 Part 11: Mobile data element dictionary
 Part 12: Diagnostics services
 Part 13: File server
 Part 14: Sequence control
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ISO 11783-2:2012(E)
Introduction
Parts 1 to 14 of ISO 11783 specify a communications system for agricultural equipment based on
[4] [5] [8]
ISO 11898-1 and ISO 11898-2 . SAE J1939 documents, on which parts of ISO 11783 are based, were
developed jointly for use in truck and bus applications and for construction and agriculture applications. Joint
documents were completed to allow electronic units that meet the truck and bus SAE J1939 specifications to
be used by agricultural and forestry equipment with minimal changes. General information on ISO 11783 is to
be found in ISO 11783-1.
The purpose of ISO 11783 is to provide an open, interconnected system for on-board electronic systems. It is
intended to enable electronic control units (ECUs) to communicate with each other, providing a standardized
system.
The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed that
compliance with this part of ISO 11783 may involve the use of a patent concerning the controller area network
(CAN) protocol referred to throughout the document.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent.
The holder of this patent has assured ISO that he is willing to negotiate licences under reasonable and non-
discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect, the statement of the
holder of this patent right is registered with ISO. Information may be obtained from:
Robert Bosch GmbH
Wernerstrasse 51
Postfach 30 02 20
D-70442 Stuttgart-Feuerbach
Germany
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 11783 may be the subject of
patent rights other than those identified above. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such
patent rights.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11783-2:2012(E)

Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial
control and communications data network —
Part 2:
Physical layer
1 Scope
ISO 11783 as a whole specifies a serial data network for control and communications on forestry or
agricultural tractors and mounted, semi-mounted, towed or self-propelled implements. Its purpose is to
standardize the method and format of transfer of data between sensors, actuators, control elements and
information storage and display units, whether mounted on, or part of, the tractor or implement, and to provide
an open interconnect system for electronic systems used by agricultural and forestry equipment. This part of
ISO 11783 defines and describes the network’s 250 kbit/s, twisted, non-shielded, quad-cable physical layer.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1724, Road vehicles — Connectors for the electrical connection of towing and towed vehicles — 7-pole
connector type 12 N (normal) for vehicles with 12 V nominal supply voltage
ISO 11783-1, Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data
network — Part 1: General standard for mobile data communication
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11783-1 apply.
4 General description
4.1 Network physical layer
The physical layer of a network is the realization of the electrical connection of a number of electronic control
units (ECUs) to a bus segment of the network. The total number of ECUs connected is limited by the electrical
loads on the bus segment. In accordance with the electrical parameters specified by this part of ISO 11783,
the limit shall be 30 ECUs per segment.
4.2 Physical media
This part of ISO 11783 defines a physical media of twisted quad cable. Two of the conductors, designated
CAN_H and CAN_L, are driven with the communications signals. The names of the ECU pins corresponding
to these conductors are also designated CAN_H and CAN_L. The third and fourth conductors, designated
TBC_PWR and TBC_RTN, provide power for the terminating bias circuits (TBCs) on the bus segments.
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ISO 11783-2:2012(E)
4.3 Differential voltage
The voltages of CAN_H and CAN_L relative to the ECU_GND (ground) of each ECU are denoted by V
CAN_H
and V . The differential voltage, V , between V and V is defined by Equation (1):
CAN_L diff CAN_H CAN_L
V  V  V (1)
diff CAN_H CAN_L
4.4 Bus
4.4.1 Levels
4.4.1.1 General
The bus signal lines can be at one of two levels, and in one or the other of the two logical states, recessive or
dominant (see Figure 1). In the recessive state, V and V are fixed at a bias voltage level. V is
CAN_H CAN_L diff
approximately zero on a terminated bus. The recessive state is transmitted during bus idle when all the node
CAN drivers are off. The dominant state is transmitted when any of the node CAN drivers is on. The dominate
state is represented by a differential voltage greater than a minimum threshold detected by the node CAN
receiver circuits. The dominant state overwrites the recessive state and is transmitted when there is a
dominant bit (see also Clause 5).

Key
1 recessive
2 dominant
Figure 1 — Physical bit representation of recessive and dominant levels or states
4.4.1.2 During arbitration
During arbitration, a recessive and a dominant bit imposed on the bus signal lines during a given bit time by
two ECUs results in a dominant bit.
4.4.2 Voltage range
The bus voltage range is defined by the maximum and minimum acceptable voltage levels of CAN_H and
CAN_L, measured with respect to the ECU_GND of each ECU, for which proper operation is guaranteed
when all ECUs are connected to bus signal lines.
4.4.3 Termination
The bus signal lines of a bus segment are electrically terminated at each end by a terminating bias circuit
(TBC). When a node CAN driver is on, a current, I, flow is induced that is either sunk by the CAN_H
termination or sourced by the CAN_L termination. This TBC shall be located externally from the ECU, in order
to ensure bus bias and termination when the ECU is disconnected (see Figure 2).
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ISO 11783-2:2012(E)

Key
1 ECU No. 1
2 ECU No. n
3 twisted quad cable
4 terminating bias circuit (TBC)
5 power for TBC_PWR and TBC_RTN
Figure 2 — Physical layer functional diagram
4.5 Resistance and capacitance
4.5.1 Internal resistance (R ), capacitance (C )
in in
The internal resistance, R , of an ECU is defined as the resistance between CAN_H or CAN_L and ground
in
(ECU_GND) in the recessive state, with the ECU disconnected from the bus signal line. The measurement
shall be made with the ECU both powered and unpowered, and the minimum value used to confirm
compliance.
The internal capacitance, C , of an ECU is defined as the capacitance between CAN_H or CAN_L and
in
ECU_GND during the recessive state, with the ECU disconnected from the bus signal line. The measurement
shall be made with the ECU both powered and unpowered, and the minimum value used to confirm
compliance.
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ISO 11783-2:2012(E)
ECU internal resistance and capacitance are illustrated by Figure 3.

Key
1 ECU
Figure 3 — Internal resistance and capacitance of ECU in recessive state
4.5.2 Differential internal resistance (R ), capacitance (C )
diff diff
The differential internal resistance, R , is defined as the resistance seen between CAN_H and CAN_L in the
diff
recessive state, with the ECU disconnected from the bus signal line. The measurement shall be made with the
ECU both powered and unpowered, and the minimum value used to confirm compliance.
The differential internal capacitance, C , of an ECU is defined as the capacitance seen between CAN_H and
diff
CAN_L during the recessive state, with the ECU disconnected from the bus signal lines (see Figure 4). The
measurement shall be made with the ECU both powered and unpowered, and the minimum value used to
confirm compliance.
ECU differential internal resistance and capacitance are illustrated by Figure 4.

Key
1 ECU
Figure 4 — Differential internal resistance and capacitance of ECU in recessive state
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ISO 11783-2:2012(E)
4.6 Bit time
The bit time, t , is defined as the duration of one bit. Bus management functions executed within this duration,
B
such as protocol controller synchronization, network transmission delay compensation and sample point
positioning, are defined by the programmable bit timing logic of the CAN protocol-controller integrated circuit
(IC). Bit time conforming to this part of ISO 11783 is 4 µs, which corresponds to a data rate of 250 kbit/s. Bit
time selection generally demands the use of crystal oscillators at all nodes so that the clock tolerance given in
Table 1 can be achieved.
A reliable ISO 11783 network shall be able to be constructed with ECUs from different suppliers. ECUs from
different suppliers cannot properly receive and interpret valid messages without timing restrictions achieved by
specific timing requirements for the bit timing registers in each protocol controller. Moreover, there are
substantial differences between the bit segments used by protocol-controller IC manufacturers.
The following protocol-controller settings are required for an ISO 11783 network with a 250 kbit/s data rate
and a bus segment of 40 m in length:
 use of a single sample point;
 a sample point 80 %  3 % of the bit time, referenced to the start of the bit time.
NOTE See Annex A for more information on protocol timing and naming, and a detailed description of bit timing for a
typical protocol controller.
4.7 AC parameters
Table 1 defines the AC (alternating current) parameters for an ECU disconnected from the bus. The timing
parameters apply for an ECU connected to a bus segment.
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ISO 11783-2:2012(E)
Table 1 — AC parameters of a node disconnected from the bus
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Condition
a
t
Bit time 3,998 4,000 4,002 µs
B 250 kbit/s

Measured from 10 % to 90 % of
t
Transition time 75 200 500 ns the voltage of the prevailing
T
b
state
t c
Internal delay time 0,0 — 0,9 µs
ECU

250 kbit/s for CAN_H and
C
Internal capacitance 0 100 pF
in
d
CAN_L relative to ground
Differential internal
C d
0 50 pF
diff

capacitance
CMR 40 — — dB DC (direct current) to 50 kHz

Common mode rejection
5 MHz may linearly decrease
CMR
10 — — dB
5MHz

between 50 kHz and 5 MHz
e
t
Available time 2,5 — — µs
avail with 40 m bus length
a
Including initial tolerance, temperature and aging.
b
The physical layer utilizes field cancellation techniques. The match between the drive voltages and impedances (or currents) on
the CAN_H and CAN_L lines are equally important in determining emissions, owing to the spectra presented being determined by the
actual wave shape.
c
The value of t is guaranteed for a differential voltage of V  1,0 V for a transition from recessive to dominant, V  0,5 V
ECU diff diff
for a transition from dominant to recessive. With the bit timing given in this table, a CAN-interface delay of 500 ns is nominal possible
(controller not included), with a reserve of about 300 ns. This allows slower transmitter slopes and input filtering. It is recommended
that this feature be used to limit EMC. Delay values are for the implement bus and are at the discretion of the original equipment
manufacturer (OEM) for the tractor bus.
The minimal internal delay time can be zero. The maximum tolerable value shall be determined by the bit timing and the bus delay
time.
Total time delay when arbitrating is t (rise )  t (rise )  t (repeater)  t (rise )  t (repeater)  2t (line)  t (node ). If there is 0
T 1 T R T T R T T T 2
delay for the line, repeater and the loop back in node , and the transition time is greater than or equal to ¼ bit time, the transition times
2
still consume all possible bit time. Because the sample point is 80 % of the bit time and allows a transition time equal to ¼ bit time, true
repeaters cannot be used.
d
In addition to the internal capacitance restrictions, a bus connection should also have as low as possible series inductance. The
minimum values of C and C can be 0, while the maximum tolerable values shall be determined by the bit timing and the topology
in diff
parameters L and d (see Table 8). Proper functionality is guaranteed if cable resonant waves, if occurring, do not suppress the
dominant differential voltage level below V  1 V, nor increase the recessive differential voltage level above V  0,5 V, at each
diff diff
individual ECU (see Table 3 and Table 4).
e
The available time results from the bit timing unit of the CAN controller protocol IC. For example, as shown in Annex A, this time in
most CAN controller ICs corresponds to t . Due to poor synchronization it is possible to lose the length of two synchronization
TSEG1
jump widths (SJW), so that t with one instance of this poor synchronization is t SJW. A time quantum (tq) of 250 ns with
avail
TSEG1
SJW  2 tq, t  12 tq, t  3 tq, results in t  2, 5 µs.
avail
TSEG1 TSEG2
5 Functional description
A linear bus segment is terminated at each end by a TBC (see Figure 2), which provides the electrical bias
and common mode termination needed to suppress reflections.
The bus is in the recessive state if the bus transmitters of all nodes on the bus are switched off, with the mean
bus voltage being generated by the TBCs on a particular bus segment (Figure 2). A dominant bit is sent to the
bus signal lines if the bus transmitter of at least one of the nodes is switched on. This induces a current
through each side of the TBCs, with the consequence that a differential voltage is produced between the
CAN_H and CAN_L lines.
6 © ISO 2012 – All rights reserved

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ISO 11783-2:2012(E)
The dominant and recessive bus levels are passed into a comparator input in the receiving circuitry to be
detected as the recessive and dominant states.
ECUs should be connected only to the CAN_H and CAN_L conductors.
6 Electrical specifications
6.1 Electrical data
6.1.1 General
The parameters specified in Tables 1 to 6 shall be complied with throughout the operating temperature range
of each ECU. These parameters allow a maximum of 30 ECUs to be connected to a 40 m bus segment. The
limits given in Tables 1 to 5 apply to the CAN_H and CAN_L pins of each ECU, with the ECU disconnected
from the bus signal lines (see Clause 7).
6.1.2 Absolute maximum ratings
Table 2 specifies the absolute maximum DC voltages which can be connected to the bus signal lines without
damage to transceiver circuits. Although the connection is not guaranteed to operate at these conditions,
there is no time limit (operating CAN controllers go “error passive” after a period of time).
Table 2 — Limits of V and V of bus-disconnected ECU
CAN_H CAN_L
Parameter Symbol Min. Max. Unit
Maximum DC voltage
12 V nominal battery voltage V 16,0
CAN_H
Conditions 3,0 V
24 V nominal battery voltage
V
32,0
CAN_L
NOTE 1 Operation of the connection cannot be guaranteed under these conditions.
NOTE 2 No damage may occur to the transceiver circuitry.
NOTE 3 No time limit (although operating CAN controllers go “error passive” after a period of time).
NOTE 4 Relative to ECU_GND pin of ECU (the transceiver has to be able to handle a wider range if there is voltage drop along the
lines internal to ECU).
6.1.3 DC parameters
6.1.3.1 Bus-disconnected ECU
Tables 3 and 4 define, respectively, the DC parameters for the recessive and the dominant states of an ECU
disconnected from the bus.
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ISO 11783-2:2012(E)
Table 3 — DC parameters for recessive state of bus-disconnected ECU
Nom. Condition
Parameter Symbol Min. Max. Unit
V 2,5
CAN_H
a b
Bus voltage output behaviour 2,0 3,0 V
V
CAN_L
Differential output voltage
V
1 200 50 mV
diff_OR
behaviour
R f
Differential internal resistance 10 100
diff k

R f
Internal resistance 5 15 k
in

d f
Internal resistance match — 5 5 %
Input differential voltage detected
V a c e
1,0 0,5 V
diff_IR

as recessive
a
The ECU is powered.
b
The Thévenin equivalent resistance of the input biasing circuit appears in series from both the CAN_H and CAN_L terminals to
the input bias source. This input bias is required to provide a known state for the network signals of an ECU disconnected from its
specific network bus segment.
c
Reception shall be ensured within the common mode voltage range defined in Tables 5 and 6.
d
The physical layer utilizes field cancellation techniques. The match between the drive voltages and impedances (or currents) on
the CAN_H and CAN_L lines are equally important in determining emissions, owing to the spectra presented being determined by the
actual wave shape.
e
Although V  1,0 V is only possible during fault conditions, it should be interpreted as recessive for compliance with fault
diff
requirements.
f
The minimum of the value with the ECU powered or unpowered per 4.5.1 and 4.5.2.
Table 4 — DC parameters for dominant state of bus-disconnected ECU
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Condition
V
3,0 3,5 5,0
CAN_H
a
Bus voltage
V
0,0 1,5 2,0
CAN_L

a
Differential voltage output V 1,5 2,0 3,0 V
d
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11783-2
Deuxième édition
2012-03-01


Tracteurs et matériels agricoles et
forestiers — Réseaux de commande et de
communication de données en série —
Partie 2:
Couche physique
Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and
communications data network —
Part 2: Physical layer




Numéro de référence
ISO 11783-2:2012(F)
©
ISO 2012

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ISO 11783-2:2012(F)

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ISO 11783-2:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
Introduction . vi
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes et définitions . 1
4  Description générale . 1
4.1  Couche physique du réseau . 1
4.2  Support physique . 2
4.3  Tension différentielle . 2
4.4  Bus . 2
4.4.1  Niveaux . 2
4.4.2  Plage de tensions . 2
4.4.3  Terminaison . 3
4.5  Résistance et capacité . 3
4.5.1  Résistance interne (R ), capacité interne (C ) . 3
in in
4.5.2  Résistance interne différentielle (R ), capacité interne différentielle (C ) . 4
diff diff
4.6  Durée d’un bit . 5
4.7  Paramètres en courant alternatif . 5
5  Description fonctionnelle . 7
6  Spécifications électriques . 7
6.1  Données électriques . 7
6.1.1  Généralités . 7
6.1.2  Valeurs absolues maximales . 7
6.1.3  Paramètres courant continu . 8
6.1.4  Tensions du bus (tensions de service) . 9
6.1.5  Décharge électrostatique . 9
6.2  Paramètres du support physique . 9
6.2.1  Câble à quatre conducteurs torsadés . 9
6.2.2  Topologie . 10
6.2.3  Connexion d'une UCE à TBC_PWR et TBC_RTN . 11
6.2.4  Alimentation de TBC_PWR et de TBC_RTN . 11
6.3  Paramètres du circuit de polarisation de terminaison (TBC) . 12
6.4  Connecteurs . 13
6.4.1  Généralités . 13
6.4.2  Connecteur d'extension de bus . 14
6.4.3  Connecteur de séparation de bus outil . 16
6.4.4  Connecteur cabine . 21
6.4.5  Connecteur de diagnostic . 25
7  Essais de conformité . 30
7.1  Exigences générales . 30
7.2  Résistance interne . 30
7.3  Résistance interne différentielle . 31
7.4  Seuil d'entrée récessif d'une UCE . 31
7.5  Seuil d'entrée dominant d'une unité de commande électronique . 32
7.6  Sortie dominante d'une UCE . 33
7.7  Temps de retard interne d'une UCE . 33
8  Erreurs de bus et confinement des défaillances . 34
8.1  Généralités . 34
© ISO 2012 – Tous droits réservés iii

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ISO 11783-2:2012(F)
8.2  Déconnexion du réseau .34
8.3  Perte de puissance du nœud ou perte de la masse .35
8.4  Coupures et courts-circuits .35
Annexe A (informative) Contrôleur de protocole: synchronisation et dénomination .39
Annexe B (informative) Exemples de circuits de couche physique .43
Bibliographie .52

iv © ISO 2012 – Tous droits réservés

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ISO 11783-2:2012(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'ISO 11783-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 23, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers,
sous-comité SC 19, Électronique en agriculture.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11783-2:2002), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle comprend également l'Amendement ISO 11783-2:2002/Amd.1:2006 et le Rectificatif
technique ISO 11783-2:2002/Cor.1:2003.
L'ISO 11783 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Tracteurs et matériels agricoles
et forestiers — Réseaux de commande et de communication de données en série:
 Partie 1: Système normalisé général pour les communications de données avec les équipements mobiles
 Partie 2: Couche physique
 Partie 3: Couche liaison de données
 Partie 4: Couche réseau
 Partie 5: Gestion du réseau
 Partie 6: Terminal virtuel
 Partie 7: Couche d'application de base
 Partie 8: Messages de gestion de la transmission (boîte de vitesses)
 Partie 9: Unité de commande électronique du tracteur
 Partie 10: Contrôleur de tâches et échange de données des systèmes d'information de gestion
 Partie 11: Dictionnaire d'éléments de données mobiles
 Partie 12: Services de diagnostic
 Partie 13: Serveur de fichiers
 Partie 14: Contrôle de séquence
© ISO 2012 – Tous droits réservés v

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ISO 11783-2:2012(F)
Introduction
L'ISO 11783, Parties 1 à 14, spécifie un système de communications destiné aux matériels agricoles, fondé
[4] [5] [8]
sur l’ISO 11898-1 et l’ISO 11898-2 . Les documents SAE J1939 , sur lesquels certaines parties de
l'ISO 11783 sont fondées, ont été élaborés conjointement pour une utilisation dans des applications de
camions et de bus, ainsi que pour des applications de construction et d'agriculture. Les documents joints ont
été élaborés pour permettre l'utilisation, par des matériels agricoles et forestiers, d’unités électroniques
conformes aux spécifications SAE J1939 relatives aux camions et aux bus, sans que des modifications
majeures soient nécessaires. Les informations d'ordre général concernant l'ISO 11783 se trouvent dans
l'ISO 11783-1.
L'objectif de l'ISO 11783 est de proposer un système ouvert pour les systèmes électroniques embarqués
interconnectés. Elle vise à permettre la communication entre unités de commande électroniques (UCE) en
proposant un système normalisé.
L'ISO attire l'attention sur le fait qu'il est établi que la conformité avec la présente partie de l'ISO 11783 peut
nécessiter de recourir au brevet concernant le protocole CAN (Controller Area Network) auquel il est fait
référence dans ce document.
L'ISO ne prend pas position concernant le fondement, la validité et le domaine d'application de ce brevet.
Le détenteur de cette licence a assuré à l'ISO qu'il était soucieux de négocier des licences dans des
conditions raisonnables et non discriminatoires avec les demandeurs dans le monde entier. À cette fin, la
déclaration du détenteur de ce brevet est déposée à l'ISO. Il est possible d'obtenir des informations auprès de
Robert Bosch GmbH
Wernerstrasse 51
Postfach 30 02 20
D-70442 Stuttgart-Feuerbach
Allemagne
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 11783 peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

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NORME INTERNATIONALE ISO 11783-2:2012(F)

Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de
commande et de communication de données en série —
Partie 2:
Couche physique
1 Domaine d'application
L’ISO 11783 dans son ensemble spécifie un réseau de commande et de communication de données en série
pour les tracteurs forestiers ou agricoles et les équipements portés, semi-portés, remorqués ou autotractés.
Elle vise à normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs, actionneurs, dispositifs
de commande, unités de stockage et d'affichage de données, que ces éléments soient montés sur le tracteur
ou l’outil, ou qu’ils en soient un composant. L'objectif de l'ISO 11783 est de proposer un système ouvert
interconnecté pour les systèmes électroniques utilisés par les matériels agricoles et forestiers. La présente
partie de l'ISO 11783 définit et décrit une couche physique à câble à quatre conducteurs torsadés, pour une
vitesse de transfert de 250 kbit/s.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1724, Véhicules routiers — Connecteurs pour liaisons électriques entre véhicules tracteurs et véhicules
tractés — Connecteur à 7 contacts de type 12 N (normal) pour les véhicules à tension nominale de 12 V
ISO 11783-1, Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de communication de
données en série — Partie 1: Système normalisé général pour les communications de données avec les
équipements mobiles
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 11783-1 s'appliquent.
4 Description générale
4.1 Couche physique du réseau
La couche physique d’un réseau correspond au branchement électrique de plusieurs unités de commande
électroniques (UCE) sur un segment de bus d'un réseau. Le nombre total d'UCE est fonction des charges
électriques du segment de bus. Le nombre maximal d'UCE doit être de 30 pour un segment donné,
conformément aux paramètres électriques spécifiés dans la présente partie de l'ISO 11783.
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ISO 11783-2:2012(F)
4.2 Support physique
La présente partie de l'ISO 11783 comprend la définition d'un support physique composé d'un câble à quatre
conducteurs torsadés. Les deux premiers conducteurs, CAN_H et CAN_L, sont les porteurs des signaux de
communication. Les broches correspondantes des UCE portent les mêmes noms, respectivement CAN_H et
CAN_L. Les deux autres conducteurs, désignés TBC_PWR et TBC_RTN, fournissent l'électricité aux circuits
de polarisation de terminaison (TBC, terminating bias circuit) de tous les segments de bus.
4.3 Tension différentielle
Le rapport entre la tension des conducteurs CAN_H et CAN_L et la masse ECU_GND de chaque UCE est
désigné respectivement par V et V . La tension différentielle, V , entre V et V est
CAN_H CAN_L diff CAN_H CAN_L
donnée par l'Équation (1):
V  V  V (1)
diff CAN_H CAN_L
4.4 Bus
4.4.1 Niveaux
4.4.1.1 Généralités
Les lignes de signaux du bus peuvent être à l’un des deux niveaux et à l’un des deux états logiques, un état
dominant ou un état récessif (voir Figure 1). À l'état récessif, V et V sont fixés à un niveau de
CAN_H CAN_L
tension de polarisation. V est égale approximativement à zéro pour un bus de terminaison. L'état récessif
diff
est transmis lors d'une période d'inactivité du bus lorsque tous les pilotes CAN des nœuds sont désactivés.
L’état dominant est transmis lorsque l'un des pilotes CAN des nœuds est activé. L'état dominant est défini par
une tension différentielle supérieure à un seuil minimal détecté par les circuits de réception CAN des nœuds.
L'état dominant est prioritaire sur l'état récessif; il est transmis lors d'un bit dominant (voir aussi l'Article 5).

Légende
1 récessif
2 dominant
Figure 1 — Représentation physique des bits aux niveaux ou états récessifs et dominants
4.4.1.2 Arbitrage de conflits
Lorsqu'un bit dominant et un bit récessif sont imposés par deux UCE différentes sur les lignes de signaux du
bus pendant une durée de bit donnée, le bit dominant l'emporte.
4.4.2 Plage de tensions
La tension est comprise entre le niveau de tension maximal acceptable et le niveau de tension minimal
acceptable de CAN_H et CAN_L, mesurés par rapport à la masse (ECU_GND) de chaque UCE, dont le bon
fonctionnement est garanti dès lors que toutes les UCE sont connectées aux lignes de signaux du bus.
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ISO 11783-2:2012(F)
4.4.3 Terminaison
Les lignes de signaux de bus de tous les segments du bus possèdent à chaque extrémité une terminaison
électrique qui revêt la forme d'un circuit de polarisation de terminaison (TBC). L’activation d’un pilote CAN des
nœuds induit un flux de courant, I, qui est soit dissipé par la terminaison CAN_H, soit alimenté par la
terminaison CAN_L. Ce circuit de polarisation de terminaison doit être monté de façon externe sur les UCE
afin d'assurer la polarisation du bus et la terminaison des lignes lorsque les UCE sont déconnectées (voir
Figure 2).

Légende
1 UCE n° 1
2 UCE n° n
3 câble à quatre conducteurs torsadés
4 circuit de polarisation de terminaison (TBC)
5 alimentation de TBC_PWR et TBC_RTN
Figure 2 — Diagramme fonctionnel de la couche physique
4.5 Résistance et capacité
4.5.1 Résistance interne (R ), capacité interne (C )
in in
La résistance interne, R , d'une UCE est égale à la résistance observée à l'état récessif entre CAN_H (ou
in
CAN_L) et la masse, ECU_GND, de l'UCE, lorsque l'UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus. Les
mesures doivent être effectuées avec et sans alimentation de l'UCE. La valeur minimale doit être utilisée pour
confirmer la conformité.
La capacité interne, C , d'une UCE est égale à la capacité observée à l'état récessif entre CAN_H (ou
in
CAN_L) et la masse, ECU_GND, de l'UCE, lorsque l'UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus. Les
mesures doivent être effectuées avec et sans alimentation de l'UCE. La valeur minimale doit être utilisée pour
confirmer la conformité.
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ISO 11783-2:2012(F)
La résistance et la capacité internes de l’UCE sont illustrées à la Figure 3.

Légende
1 UCE
Figure 3 — Résistance et capacité internes d'une UCE à l'état récessif
4.5.2 Résistance interne différentielle (R ), capacité interne différentielle (C )
diff diff
La résistance interne différentielle, R , est égale à la résistance observée à l'état récessif entre CAN_H et
diff
CAN_L, lorsque l'UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus. Les mesures doivent être effectuées
avec et sans alimentation de l'UCE. La valeur minimale doit être utilisée pour confirmer la conformité.
La capacité interne différentielle, C , est égale à la capacité observée à l'état récessif entre CAN_H et
diff
CAN_L, lorsque l'UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus (voir Figure 4). Les mesures doivent
être effectuées avec et sans alimentation de l'UCE. La valeur minimale doit être utilisée pour confirmer la
conformité.
La résistance et la capacité internes différentielles de l’UCE sont illustrées à la Figure 4.

Légende
1 UCE
Figure 4 — Résistance et capacité internes différentielles d'une UCE à l'état récessif
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ISO 11783-2:2012(F)
4.6 Durée d’un bit
La durée d’un bit, t , est égale au délai de transmission d'un bit. Les fonctions de gestion de bus exécutées
B
pendant cet intervalle, telles que la synchronisation du contrôleur de protocole, la compensation du délai de
transmission réseau et le positionnement du point d’échantillonnage, sont définies par la logique de
synchronisation de bits programmable du circuit intégré du contrôleur du protocole CAN. La durée d’un bit
utilisée dans la présente partie de l'ISO 11783 est de 4 µs, soit une vitesse de transmission de données de
250 kbit/s. Ce choix suppose en général l'utilisation d'oscillateurs à quartz à tous les nœuds pour atteindre la
tolérance d'horloge indiquée au Tableau 1.
Il est nécessaire de vérifier qu'un réseau ISO 11783 construit à l'aide d'UCE de fournisseurs différents
demeure fiable. En effet, en l'absence de synchronisation, des UCE différentes pourraient ne pas être
capables de recevoir et d'interpréter correctement les messages valides. En conséquence, il est nécessaire
d'établir des spécifications particulières pour les registres de synchronisation de bits de chaque contrôleur de
protocole. Les segments de bits utilisés par les divers constructeurs de circuits intégrés de contrôleur de
protocole présentent des différences dans leur définition.
Les spécifications ci-après doivent être utilisées pour les contrôleurs de protocole type de réseau ISO 11783
présentant une vitesse de transmission de données de 250 kbits/s et possédant des segments de bus d'une
longueur de 40 m:
 utilisation d'un seul point d’échantillonnage;
 point d'échantillonnage égal à 80 % ± 3 % de la durée de bit auquel il est fait référence au début de la
durée du bit.
NOTE Pour plus d’informations sur le protocole de synchronisation et la dénomination associée, ainsi que pour une
description détaillée de la durée d'un bit pour un contrôleur de protocole type, voir l’Annexe A.
4.7 Paramètres en courant alternatif
Les paramètres en courant alternatif d'une UCE déconnectée du bus sont indiqués dans le Tableau 1. Les
paramètres de temps s'appliquent à une UCE connectée à un segment de bus.
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ISO 11783-2:2012(F)
Tableau 1 — Paramètres d'un nœud déconnecté du bus, en courant alternatif
Paramètre Symbole Min. Nom. Max. Unité Conditions
a
Durée d'un bit t 3,998 4,000 4,002 µs
250 kbits/s
B
Durée de transition 75 200 500 ns Mesurée de 10 % à 90 %
t
de la tension à l'état
T
b
dominant
c
Temps de retard interne t 0,0 — 0,9 µs
ECU
Capacité interne 0 — 100 pF 250 Kbits/s pour CAN_H
C et CAN_L par rapport à la
in
d
masse
d
Capacité différentielle 0 — 50 pF
C
diff
interne
CMR 40 — — dB Courant continu à 50 kHz
Réjection mode commun
10 — — dB 5 MHz pouvant décroître
CMR
de façon linéaire entre
5MHz
50 kHz et 5 MHz
e
Temps disponible t 2,5 — — µs
Avec longueur bus 40 m
avail
a
Tolérance initiale, température et vieillissement compris.
b
La couche physique utilise des techniques d'annulation de champ. L'adaptation entre les tensions d'attaque et les impédances (ou
courants) sur les lignes CAN_H et CAN_L est importante pour déterminer les émissions électromagnétiques dans la mesure où les
spectres présentés sont déterminés par la forme réelle de l'onde.
c
La valeur de t est garantie pour une tension différentielle V  1,0 V pour une transition de l'état récessif à l'état dominant et
ECU diff
pour V  0,5 V pour une transition de l'état dominant à l'état récessif. Un retard normal de l'interface CAN de 500 ns (contrôleur non
diff
compris) peut survenir avec une réserve d'environ 300 ns pour la durée d'un bit indiquée dans ce tableau. Cela permet le
ralentissement des pentes de transmission et le filtrage d'entrée. Il est recommandé d'utiliser cette fonction pour limiter les problèmes
de compatibilité électromagnétique. Les valeurs de retard sont indiquées pour le bus outil et sont à la discrétion du constructeur OEM
(original equipment manufacturer) pour le bus tracteur.
Le temps de retard interne minimal peut être égal à zéro. La valeur maximale tolérable doit être fonction de la durée d'un bit et du
temps de retard du bus.
Le temps de retard total lors de l'arbitrage est égal à t (montée )  t (montée )  t (répétiteur)  t (montée )  t (répétiteur)  2t (ligne)
T 1 T R T T R T T
 t (nœud ). Si le retard est égal à zéro pour la ligne, le répétiteur et la boucle du nœud (node ), et la durée de transition est
T 2 2 2
supérieure ou égale à 0,25 durée d'un bit, alors les durées de transition continuent à absorber toute la durée possible d'un bit. Le
réseau ISO 11783 possède un point d'échantillonnage à 80 % de la durée d'un bit et permet une durée de transition égale à 0,25 durée
d'un bit de telle sorte qu'il n'est pas possible d'utiliser de répétiteur vrai.
d
Outre les restrictions en matière de capacité interne, il convient qu’une connexion bus possède également une inductance série
aussi faible que possible. Les valeurs minimales de C et de C peuvent être égales à zéro; les valeurs maximales tolérables doivent
in diff
être fonction de la synchronisation des bits et des paramètres topologiques L et d (voir Tableau 8). Le bon fonctionnement est garanti si
les ondes de résonance du câble ne suppriment pas le niveau dominant de tension différentielle en-dessous de V  1 V et
diff
n'augmentent pas le niveau récessif de tension différentielle au-dessus de V  0,5 V dans chaque unité de commande électronique
diff
(voir Tableaux 3 et 4).
e
Le temps disponible est fonction de l'unité de synchronisation de bits du circuit intégré du contrôleur de protocole CAN. Dans la
plupart des circuits intégrés de contrôleur CAN, par exemple, ce temps est égal à t . En raison d'une mauvaise synchronisation, il
TSEG1
est possible de perdre la longueur de deux largeurs de bande de saut de synchronisation (SJW, synchronization jump widths). Le
temps disponible (t ) avec une mauvaise synchronisation est égal à t -SJW. Un quantum temporel (tq) de 250 ns et SJW  2 tq,
avail
TSEG1

t  12 tq, t  3 tq produisent un temps disponible t  2,5 µs.
avail
TSEG1 TSEG2
6 © ISO 2012 – Tous droits réservés

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ISO 11783-2:2012(F)
5 Description fonctionnelle
Tout segment de bus linéaire possède à chaque extrémité une terminaison de la forme d'un circuit de
polarisation de terminaison (voir Figure 2). Ces circuits assurent la polarisation électrique et la terminaison de
mode commun nécessaires à la suppression des réflexions.
Le bus est récessif lorsque les émetteurs de bus de tous les nœuds du bus sont hors tension. Dans ce cas, la
tension moyenne de chaque segment de bus est générée par les circuits de polarisation de terminaison
(Figure 2). Un bit dominant est transmis aux lignes de signaux du bus dès lors que l'émetteur de bus d'un
nœud au moins est sous tension, ce qui induit un courant à chaque extrémité des circuits de polarisation de
terminaison. On obtient en conséquence une tension différentielle entre les lignes CAN_H et CAN_L.
Les niveaux de bus récessif et dominant sont communiqués à l'entrée d'un comparateur du circuit de
réception afin d'être détectés respectivement à l'état récessif et à l'état dominant.
Les UCE doivent être connectées uniquement aux conducteurs CAN_H et CAN_L.
6 Spécifications électriques
6.1 Données électriques
6.1.1 Généralités
Les paramètres spécifiés dans les Tableaux 1 à 6 doivent rester constants pour les températures de service
de chaque UCE. Ils permettent de connecter au maximum 30 UCE à un segment de bus de 40 m. Les valeurs
limites indiquées dans les Tableaux 1 à 5 sont définies pour les broches CAN_H et CAN_L de chaque UCE,
lorsque les UCE sont déconnectées des lignes de signaux du bus (voir Article 7).
6.1.2 Valeurs absolues maximales
Les valeurs limites indiquées dans le Tableau 2 corr
...