ISO 11783-2:2019
(Main)Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer
Tractors and machinery for agriculture and forestry — Serial control and communications data network — Part 2: Physical layer
ISO 11783 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. ISO 11783 also provides an open interconnect system for on-board electronic systems used by agriculture and forestry equipment. It is intended to enable electronic control units (ECUs) to communicate with each other, providing a standardized system. This document defines and describes the network's 250 kbit/s, twisted, non-shielded, quad-cable physical layer and an alternative cable and architecture named twisted pair physical layer (TPPL) based on a 250 kbit/s, un-shielded, twisted pair cable network layer which is fully backward compatible to twisted quad based machines and devices. NOTE Where not differently specified, requirements are valid for both twisted quad and TPPL.
Tracteurs et matériels agricoles et forestiers — Réseaux de commande et de communication de données en série — Partie 2: Couche physique
L'ISO 11783 spécifie un réseau de données en série pour la commande et les communications de tracteurs forestiers ou agricoles et les outils portés, semi-portés, traînés ou automoteurs. Elle vise à normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs, actionneurs, dispositifs de commande et 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'ISO 11783 propose également un système interconnecté ouvert pour les systèmes électroniques embarqués utilisés sur des matériels agricoles et forestiers. Elle vise à permettre la communication entre unités de commande électroniques (UCE) en proposant un système normalisé. Le présent document définit et décrit une couche physique à câble à quatre conducteurs torsadés non blindé, pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s, ainsi qu'une architecture alternative appelée couche physique à paires torsadées (TPPL), basée sur une couche réseau à câble à paires torsadées non blindé, pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s, et son câble, entièrement rétrocompatible avec les machines et dispositifs à câble à quatre conducteurs torsadés. NOTE Sauf spécification différente, les exigences sont valables aussi bien pour la couche physique à quatre conducteurs torsadés que pour la couche physique à paires torsadées (TPPL).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11783-2
Third edition
2019-04
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 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms . 2
5 General requirements . 2
5.1 Network physical layer . 2
5.2 Physical media . 2
5.3 Differential voltage . 3
5.4 Bus . 3
5.4.1 Levels . 3
5.4.2 Voltage range . 3
5.4.3 Bus termination . 3
5.5 Resistance and capacitance . 6
5.5.1 Internal resistance (R ), capacitance (C ) . 6
in in
5.5.2 Differential internal resistance (R ), capacitance (C ) . 6
diff diff
5.5.3 Weak termination for stubs . 7
5.6 Bit time. 7
5.7 AC parameters . 7
6 Bus segment specifications . 8
6.1 Twisted quad bus segment . 8
6.2 TPPL bus segment . 9
7 Electrical specifications . 9
7.1 Electrical data . 9
7.1.1 General. 9
7.1.2 Absolute maximum ratings . 9
7.1.3 DC parameters . 9
7.1.4 Bus voltages (operational) .13
7.1.5 Electrostatic discharge (ESD) .13
7.2 Physical media parameters .14
7.2.1 Ushielded twisted quad cable .14
7.2.2 Unshielded twisted pair .15
7.3 Topology of twisted quad physical layers .16
7.3.1 ECU connection to TBC_PWR and TBC_RTN .17
7.3.2 Power for TBC_PWR and TBC_RTN . .18
7.4 Topology of twisted pair physical layer .18
7.4.1 General.18
7.4.2 Simple stub .18
7.4.3 Compound stub .19
7.4.4 Multiple splice .19
7.5 TBC parameters .20
7.6 Connectors .21
7.6.1 General.21
7.6.2 Bus extension connector .23
7.6.3 Implement bus breakaway connector .25
7.6.4 In-cab connector .34
7.6.5 Diagnostic connector.38
8 Conformance tests .43
8.1 General requirements .43
8.2 Internal resistance .44
8.3 Internal differential resistance . .45
8.4 ECU recessive input threshold .45
8.5 ECU dominant input threshold .46
8.6 ECU dominant output .46
8.7 ECU internal delay time .47
9 Bus failure and fault confinement .48
9.1 General .48
9.2 Loss of network connection .48
9.3 Node power or ground loss .48
9.4 Reaction to power-supply voltage disturbances .49
9.5 Network disruption during connection, disconnection or power-up .49
9.6 Open and short failures .49
Annex A (informative) Protocol controller timing and naming .53
Annex B (informative) Examples of physical layer circuits .57
Annex C (informative) Optional ECU stub connector .64
Bibliography .66
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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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. The different approval criteria needed for the different
types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial
rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 23, Tractors and machinery for agriculture
and forestry, Subcommittee SC 19, Agricultural electronics.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 11783-2:2012), which has been
technically revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 11783-2:2012/Cor 1:2012. The
main changes compared to the previous edition are as follows:
— inclusion of physical layer aspects previously listed in other documents of the ISO 11783 series;
— addition of a twisted pair physical layer;
— updates to parameters of the physical layer components to reflect the current state of art;
— updates to test criteria to verify the conformance of implementations to this document.
A list of all the parts in the ISO 11783 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
Introduction
ISO 11783-1 to ISO 11783-14 specify a communications system for agricultural equipment based on the
[1]
ISO 11898 protocol. 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 agricultural 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 the ISO 11783 series is to be found in ISO 11783-1.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11783-2:2019(E)
Tractors and machinery for agriculture and forestry —
Serial control and communications data network —
Part 2:
Physical layer
1 Scope
ISO 11783 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. ISO 11783 also
provides an open interconnect system for on-board electronic systems used by agriculture and forestry
equipment. It is intended to enable electronic control units (ECUs) to communicate with each other,
providing a standardized system.
This document defines and describes the network’s 250 kbit/s, twisted, non-shielded, quad-cable
physical layer and an alternative cable and architecture named twisted pair physical layer (TPPL) based
on a 250 kbit/s, un-shielded, twisted pair cable network layer which is fully backward compatible to
twisted quad based machines and devices.
NOTE Where not differently specified, requirements are valid for both twisted quad and TPPL.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
ECU Type I
electronic control unit without internal termination
3.2
ECU Type I WEAK
electronic control unit with a weak split termination centrally coupled to ECU_GND with a capacitor
and that can be used for stubs only
Note 1 to entry: See 5.5.3.
3.3
ECU Type II
electronic control unit with internal bus termination that can be used only at one or each end of the bus
Note 1 to entry: See 5.4.3.2.
3.4
twisted pair physical layer
TPPL
250 kbit/s, unshielded, twisted pair cable-based network layer intended to be used as an alternate to
the twisted quad physical layer and that is backward compatible with machines based on a twisted
quad physical layer
3.5
machine
forestry or agricultural tractor or mounted, semi-mounted, towed or self-propelled implement
3.6
twisted quad physical layer
TQPL
250 kbit/s, unshielded, twisted quad cable-based network layer
4 Abbreviated terms
IBBC Implement Bus Breakaway Connector
IBBP Implement Bus Breakaway Plug
5 General requirements
5.1 Network physical layer
The physical layer of a network is the realization of the electrical connection of several 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
document, the limit shall be 30 ECUs per segment.
5.2 Physical media
This document defines two types of physical media.
a) TQPL: composed by four conductors, two of them, 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.
b) TPPL: physical media of twisted pair cable as described in SAE J1939-15. 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.
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5.3 Differential voltage
The voltages of CAN_H and CAN_L relative to the ECU_GND of each ECU are denoted by V and
CAN_H
V . The differential voltage, V , between V and V is defined by Formula (1):
CAN_L diff CAN_H CAN_L
VV=−V (1)
diff CAN_HCAN_L
5.4 Bus
5.4.1 Levels
5.4.1.1 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.
CAN_H CAN_L
V is approximately zero on a terminated bus. The recessive state is transmitted during bus idle when
diff
all the nodes 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
which is detected by the nodes CAN receiver circuits. The dominant state overwrites the recessive state
and is transmitted when there is a dominant bit. (See also Clause 6).
Key
1 recessive
2 dominant
Figure 1 — Physical bit representation of recessive and dominant levels or states
5.4.1.2 During arbitration
During arbitration, a recessive and a dominant bit imposed on the bus signal lines during a given bit
time by two or more ECUs results in a dominant bit.
5.4.2 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.
5.4.3 Bus termination
5.4.3.1 Twisted quad bus segment
The bus signal lines of a twisted quad bus segment are electrically terminated at each end by a
terminating bias circuit. When a nodes CAN driver is on, a current (I) flow is induced that is either sunk
by the CAN_H termination or is sourced by the CAN_L termination. This TBC shall be located externally
from the ECU, to ensure bus bias and termination when the ECU is disconnected (see Figure 2).
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
5.4.3.2 Twisted pair physical layer bus segment
The bus signal lines of a TPPL bus segment are electrically terminated at each end with a passive load
resistor denoted by R where R = 120 Ω.
L L
This document recommends that R be located external to ECUs.
L
If a Type II ECU is used for terminating the bus segment, that ECU shall contain the bus termination
resistor (see Figure 5) and shall be located at one or both ends of an ISO 11783-2 bus system only.
Type II ECUs shall be clearly marked. A Type II ECU shall only be used at an end of the bus, even when
the machine is attached to another machine by an IBBC.
Type II ECUs shall only be powered by ECU_PWR/ECU_GND.
See Figures 3 and 4.
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Key
1 ECU Type I No. 1
2 ECU Type I No. n
3 unshielded twisted pair
4 terminating resistors R
L
Figure 3 — TPPL functional diagram
Key
1 ECU Type I
2 ECU Type II with internal R
L
3 unshielded twisted pair
Figure 4 — Physical layer functional diagram (one side) with ECU Type II as a termination
Key
1 ECU Type II
2 60 Ω resistors R /2
L
3 coupling capacitor C
Figure 5 — Split termination
5.5 Resistance and capacitance
5.5.1 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
in
ground (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 ECU_
in
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 maximum value used to confirm
compliance.
ECU internal resistance and capacitance are illustrated by Figure 6.
Key
1 ECU
Figure 6 — Internal resistance and capacitance of ECU in recessive state
5.5.2 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
diff
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 differential internal capacitance, C , of an ECU is defined as the capacitance seen between
diff
CAN_H and CAN_L during the recessive state, with the ECU disconnected from the bus signal lines
(see Figure 7). The measurement shall be made with the ECU both powered and unpowered, and the
maximum value used to confirm compliance.
ECU differential internal resistance and capacitance are illustrated by Figure 7.
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Key
1 ECU
Figure 7 — Differential internal resistance and capacitance of ECU in recessive state
5.5.3 Weak termination for stubs
For higher immunity and better EMC performance, TPPL nodes which are connected to the bus can
optionally be realized by using ECU Type I WEAK equipped with a split-termination configuration.
Where an ECU Type I WEAK is used, this document recommends the termination is realized by a split-
termination of minimum 750 Ω + 750 Ω with a 47 nF capacitor coupled with ECU_GND. The total number
of Type I WEAK ECUs used on a single machine shall not exceed 3 units.
With reference to 7.6.3.7, where an ECU is powered by the PWR/GND circuit, the split termination of an
ECU Type I WEAK shall be coupled with GND.
5.6 Bit time
The bit time, t , is defined as the duration of one bit. Bus management functions executed within this
B
duration, 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 document 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 physical signalling sub-layer entity shall be configured to support a bit rate of 250 kbit/s.
Additionally, the following settings shall be configured:
— single sample point method as defined in ISO 11898-1;
— sample point at 80 % ± 3 % of the bit time.
See Annex A for more information on protocol timing and naming, and a detailed description of bit timing.
5.7 AC parameters
Table 1 defines the AC parameters for an ECU disconnected from the bus. The timing parameters also
apply for an ECU connected to a bus segment.
Table 1 — AC parameters of a node disconnected from the bus
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Condition
a
Bit time t 3,998 4,000 4,002 µs 250 kbit/s
B
Measured from 10 % to 90 %
Transition time t — — 500 ns of the voltage of the prevail-
T
b
ing state
c
Internal delay time t 0,0 — 0,9 µs
ECU
250 kbit/s for CAN_H and
Internal capacitance C 0 — 200 pF
in
d
CAN_L relative to ground
d
Differential internal capacitance C 0 — 100 pF
diff
CMR 40 — — dB DC. to 50 kHz
Common mode rejection
5 MHz may linearly decrease
CMR 10 — — dB
5MHz
between 50 kHz and 5 MHz
e
Available time t 2,5 — — µs with 40 m bus length
avail
a
Including initial tolerance, temperature and ageing.
b
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,
ECU diff
V = 0,5 V for a transition from dominant to recessive. With the bit timing given in this table, a CAN-interface delay of
diff
500 ns is nominal possible (controller not included), with a reserve of about 300 ns. This allows slower transmitter slopes
and input filtering. 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 is 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
T 1 T R T T R T T T 2
there is 0 delay for the line, repeater and the loop back in node , and the transition time is > = 1/4 bit time, the transition
times still consume all available bit time.
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
in diff
bit timing and the topology parameters L and d (see Table 15). 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
diff
voltage level above V = 0,5 V, at each individual ECU (see Table 7 and Table 8).
diff
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 tTSEG1. Due to poor synchronization it is possible to lose the length of
two synchronization jump widths (SJW), so that t with one instance of this poor synchronization is tTSEG1−SJW. A time
avail
quantum (tq) of 250 ns with SJW = 2 tq, tTSEG1 = 12 tq, tTSEG2 = 3 tq, results in t = 2,5 µs.
avail
6 Bus segment specifications
6.1 Twisted quad bus segment
A linear twisted quad bus segment shall be 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.
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.
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6.2 TPPL bus segment
A linear TPPL bus segment shall be terminated at each end by a resistive termination (see 5.4.3.2) to
suppress reflections.
The bus is in the recessive state if the bus transmitters of all nodes on the bus are switched off on a
particular bus segment. A dominant bit is sent to the bus signal lines if the bus transmitter of at least one
of the nodes is switched on so that a differential voltage is produced between the CAN_H and CAN_L lines.
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.
7 Electrical specifications
7.1 Electrical data
7.1.1 General
The parameters specified in Table 1, Table 2 and Table 7 to Table 10 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. Any stub may have its ECU unplugged, but an unplugged ECU still
counts towards the maximum ECU limitation. The limits given in Table 1, Table 2 and Table 7 to Table 9
apply to the CAN_H and CAN_L pins of each ECU, with the ECU disconnected from the bus signal lines
(see Clause 8).
7.1.2 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 Minimum Maximum Unit
a
Maximum DC voltage V
CAN_H
−16,0 16,0 V
Conditions 12 V nominal supply voltage
V
CAN_L
NOTE 1 Operation of the connection cannot be guaranteed under these conditions.
NOTE 2 No time limit (although operating CAN controllers go “error passive” after a period).
a
Separately (only CAN_H or CAN_L is connected) or common mode. No damage may occur to the
transceiver circuitry.
Relative to ECU_GND pin of ECU (transceiver shall handle wider range if there is voltage drop along the
lines internal to ECU).
7.1.3 DC parameters
7.1.3.1 Power supply operating ranges
Table 3 — Limits of power supply operating ranges
Parameter Symbol Minimum Maximum Unit
Operating range PWR
10,0 16,0 V
12 V nominal supply voltage ECU_PWR
7.1.3.2 Power supply minimum current
The minimum current capacity available from the implement bus ECU_PWR shall be 15 A.
The minimum current capacity available from the implement bus PWR shall be 50 A.
7.1.3.3 Requirements for DC voltage supplied by tractor through the IBBC
Electrical power on the tractor is supplied by the 12 V supply and alternator system to various electrical
loads on the tractor and implement. While the system voltage is regulated at the alternator terminals,
electrical loads that are connected through long electrical leads will experience a voltage drop due to
resistance of the supply and return leads. If this voltage drop becomes excessive, the electrical load
can function improperly. To ensure that the tractor can adequately supply electrical power to the
implement, the following voltage requirements apply at the IBBC/TPPL-BC electrical supply terminals.
The minimum current capacity available from the tractor implement bus ECU_PWR/ECU_GND circuit
shall be 15 A under conditions reported in Table 4.
Table 4 — ECU_PWR limits at tractor IBBC/TPPL-BCs
Quantity Min Max Units
V(ECU_PWR) – V(ECU_GND) 10,5 16,0 V
Conditions for measurement:
— Measured at all tractor IBBC/TPPL-BC terminals
— 15 A DC electrical load
−1
— Engine at normal operating min range (as defined by manufacturer)
— Tractor electrical loads on (lights, fans, etc.)
The minimum current capacity available from the tractor implement bus PWR/GND circuit shall be
50 A under the conditions reported in Table 5.
Table 5 — PWR limits at tractor IBBC/TPPL-BCs
Quantity Min Max Units
V(PWR) – V(GND) 10,5 16,0 V
Conditions for measurement:
— Measured at all tractor IBBC/TPPL-BC terminals
— 50 A DC electrical load
−1
— Engine at normal operating min range (as defined by manufacturer)
— Tractor electrical loads on (lights, fans, etc.)
To prolong component life and to prevent damage, the maximum simultaneous combined current
supplied from a single IBBC through ECU_PWR/ECU_GND and PWR/GND circuits shall be a continuous
current of 55 A.
7.1.3.4 Requirements for DC voltage drop on implements
Electrical power on an implement is supplied by the PWR and ECU_PWR circuits through the IBBC.
The implement may provide a rear IBBC receptacle to allow daisy chain connection of additional
implements that acts like electrical loads.
In case of a daisy chain connection, if the voltage drops due to the resistance of supply and return leads
on an implement is too high, the following implement may experience an insufficient operating voltage
for correct operation. To avoid such a situation, and to ensure that an implement can adequately supply
10 © ISO 2019 – All rights reserved
electrical power to the following one, the maximum allowed voltage drop on an implement shall be in
accordance to Table 6.
The maximum current sink of an implement shall be reported in the operator manual.
Table 6 — Maximum allowed voltage drop in an implement
Quantity Min Max Units
Implement voltage drop on ECU_
— 1,5 V
a
PWR/ECU_GND circuit
Implement voltage drop on PWR/
— 1,5 V
b
GND circuit
a
15 A provided at the implement rear IBBC.
b
50 A provided at the implement rear IBBC.
Conditions for measurement (see Figure 8):
— Measured between implement plug and implement rear IBBC
— Any load on the implement under test shall be disconnected
— 1,5 V is the total drop of both power supply and return path
Figure 8 — Voltage drop measurement
7.1.3.5 Bus-disconnected ECU
Table 7 and Table 8 define, respectively, the DC parameters for the recessive and dominant states of an
ECU disconnected from the bus.
Table 7 — DC parameters for recessive state of bus-disconnected ECU
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Conditions
V
CAN_H
a,b
Bus voltage output behaviour 2,0 2,5 3,0 V
V
CAN_L
Differential output voltage behaviour V −1 200 — 50 mV
diff_OR
g f
Differential internal resistance R 2 — 100 kΩ
diff
g f
Internal resistance R 5 — 50 kΩ
in
d,f
Internal resistance match — −5 — 5 %
Input differential voltage detected as —
a,c,e
V −1,0 0,5 V
diff_IR
recessive
a
The ECU is powered.
b
The Thévenin equivalent resistance of the input biasing circuit appear 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 bus segment.
c
Reception shall be ensured within the common mode voltage range defined in Table 9 and Table 10.
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
diff
fault requirements.
f
The minimum of the value with the ECU powered or unpowered per 5.5.1 and 5.5.2.
g
Only for Type I ECUs.
Table 8 — DC parameters for dominant state of bus-disconnected ECU
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Conditions
V 3,0 3,5 5,0
CAN_H
a,c
Bus voltage
V 0,0 1,5 2,0
CAN_L
V
a,c
Differential voltage output V 1,5 2,0 3,0
diff_OD
a,b,c
Differential voltage detected as dominant V 1,0 — 5,0
diff_ID
a
60 Ω is connected between CAN_H and CAN_L.
b
Reception shall be ensured within the common mode voltage range defined in Table 9 or Table 10.
c
An ECU Type I (normal or weak) has a 60 Ω across CAN_H, CAN_L externally to the ECU. An ECU Type II has a 120 Ω
resistor across CAN_H, CAN_L externally to the ECU.
7.1.3.6 Bus-connected ECU
Table 9 and Table 10 define, respectively, the DC parameters for the recessive and dominant states of an
ECU connected to a bus segment and other ECUs.
12 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 9 — DC parameters (bus voltage) for all bus-connected ECUs in recessive state,
without faults
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Conditions
V
CAN_H
a
Bus voltage 0,1 2,5 4,5 V Measured with respect to ground of each ECU
V
CAN_L
Measured at each ECU connected to bus signal
Differential bus voltage V −400 0 12 mV
diff_R
b,c
lines
a
The maximum recessive value of 3,0 V (see Table 7) plus the maximum ground offset of 2,0 V.
b
The differential bus voltage is determined by the output behaviour of all ECUs during the recessive state. Therefore,
V is approximately zero (see Table 7).
diff
c
Although V < −1,0 V is only possible during fault conditions, it should be interpreted as recessive for compliance with
diff
fault requirements.
Table 10 — DC parameters (bus voltage) for all bus-connected ECUs in dominant state,
without faults
Parameter Symbol Min. Nom. Max. Unit Conditions
V — 3,5 7,0
CAN_H
a
Bus voltage V Measured with respect to ground of each ECU
V −2,0 1,5 —
CAN_L
Measured at each ECU connected to bus sig-
3,0
b
nal lines
Differential bus voltage V 1,2 2,0 V
diff_D
5,0 During arbitration
a
The minimum value of V is determined by the minimum value of V plus the minimum value of V . The
CAN_H CAN_L diff
maximum value of V is determined by the maximum value of V minus the value of V .
CAN_L CAN_H diff
b
The loading on the bus signal lines as ECUs are added to a given bus segment of any network is due to R and R of
diff in
each of the ECUs. Consequently, V can decrease. The minimum value of V typically limits the number of ECUs allowed
diff diff
on the bus. The maximum value of V occurs during arbitration when multiple ECUs are driving the bus signal lines. This
diff
maximum value of V affects single-ended operation and shall not exceed 3 V.
diff
7.1.4 Bus voltages (operational)
The bus voltage parameters specified in Table 10 apply when all ECUs (from 2 to 30) are connected to
a correctly terminated bus segment (see 5.4.3). The maximum allowable ground offset between ECUs
or ECUs and TBCs on the bus is 2 V. The voltage extremes associated with this offset can occur in either
the dominant or recessive state.
7.1.5 Electrostatic discharge (ESD)
The CAN_H and CAN_L signals shall be tested for ESD while disconnected from the CAN bus, in
accordance with ISO 10605 and usin
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11783-2
Troisième édition
2019-04
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 2019
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Termes abrégés . 2
5 Exigences générales . 2
5.1 Couche physique du réseau . 2
5.2 Support physique . 2
5.3 Tension différentielle . 3
5.4 Bus . 3
5.4.1 Niveaux . 3
5.4.2 Plage de tensions . 3
5.4.3 Terminaison de bus . 4
5.5 Résistance et capacité . 6
5.5.1 Résistance interne (R ), capacité interne (C ). 6
in in
5.5.2 Résistance interne différentielle (R ), capacité interne différentielle (C ) . 6
diff diff
5.5.3 Terminaison faible pour tronçons de ligne . 7
5.6 Durée d’un bit . 7
5.7 Paramètres en courant alternatif . 8
6 Spécifications relatives aux segments de bus. 8
6.1 Segment de bus à quatre conducteurs torsadés . 8
6.2 Segment de bus de la couche physique à paires torsadées . 9
7 Spécifications électriques . 9
7.1 Données électriques . 9
7.1.1 Généralités . 9
7.1.2 Valeurs absolues maximales . 9
7.1.3 Paramètres en courant continu .10
7.1.4 Tensions du bus (tensions de service) .13
7.1.5 Décharge électrostatique .14
7.2 Paramètres du support physique .14
7.2.1 Câble à quatre conducteurs torsadés .14
7.2.2 Paire torsadée non blindée .15
7.3 Topologie des couches physiques à quatre conducteurs torsadés .17
7.3.1 Connexion d’une UCE à TBC_PWR et TBC_RTN.18
7.3.2 Alimentation de TBC_PWR et de TBC_RTN .19
7.4 Topologie de la couche physique à paires torsadées .19
7.4.1 Généralités .19
7.4.2 Tronçon de ligne simple .19
7.4.3 Tronçon de ligne composé .20
7.4.4 Jonction de fils multiple .21
7.5 Paramètres du circuit de polarisation de terminaison (TBC) .22
7.6 Connecteurs .23
7.6.1 Généralités .23
7.6.2 Connecteur d’extension de bus .25
7.6.3 Connecteur côté tracteur pour l'outil (IBBC) .27
7.6.4 Connecteur cabine .36
7.6.5 Connecteur de diagnostic .40
8 Essais de conformité .45
8.1 Exigences générales .45
8.2 Résistance interne .46
8.3 Résistance interne différentielle .47
8.4 Seuil d’entrée récessif d’une UCE .47
8.5 Seuil d’entrée dominant d’une UCE .48
8.6 Sortie dominante d’une UCE .49
8.7 Temps de retard interne d’une UCE .49
9 Erreurs de bus et confinement des défaillances .50
9.1 Généralités .50
9.2 Déconnexion du réseau .51
9.3 Perte de puissance du nœud ou perte de la masse .51
9.4 Réaction aux perturbations de l’alimentation électrique .51
9.5 Rupture du réseau lors de la connexion, de la déconnexion ou de la mise sous tension .51
9.6 Coupures et courts-circuits .51
Annexe A (informative) Contrôleur de protocole: synchronisation et dénomination .55
Annexe B (informative) Exemples de circuits de couche physique .59
Annexe C (informative) Connecteur d’UCE facultatif sur tronçon de ligne .66
Bibliographie .68
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 23, Tracteurs et matériels agricoles et
forestiers, sous-comité SC 19, Électronique en agriculture.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 11783-2:2012), qui a fait l’objet
d’une révision technique. Elle comprend également le Corrigendum technique ISO 11783-2:2012/
Cor 1:2012. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— inclusion des aspects liés à la couche physique énumérés auparavant dans d’autres documents de la
série ISO 11783;
— ajout d’une couche physique à paires torsadées;
— mises à jour des paramètres des composants de la couche physique pour refléter le progrès
technologique;
— mises à jour des d’essai pour vérifier la conformité des mises en œuvre du présent document.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 11783 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
Introduction
Les ISO 11783-1 à ISO 11783-14 spécifient un système de communications destiné aux matériels
[1]
agricoles, fondé sur le protocole de l’ISO 11898. Les documents SAE J1939, sur lesquels certaines
parties de l’ISO 11783 se fondent, 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.
Des documents communs ont été élaborés pour permettre l’utilisation, sur 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. Des informations générales sur la série
ISO 11783 se trouvent dans l’ISO 11783-1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11783-2:2019(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 spécifie un réseau de données en série pour la commande et les communications de
tracteurs forestiers ou agricoles et les outils portés, semi-portés, traînés ou automoteurs. Elle vise à
normaliser la méthode et le format du transfert de données entre capteurs, actionneurs, dispositifs
de commande et 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’ISO 11783 propose également un système
interconnecté ouvert pour les systèmes électroniques embarqués utilisés sur des matériels agricoles et
forestiers. Elle vise à permettre la communication entre unités de commande électroniques (UCE) en
proposant un système normalisé.
Le présent document définit et décrit une couche physique à câble à quatre conducteurs torsadés non
blindé, pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s, ainsi qu’une architecture alternative appelée couche
physique à paires torsadées (TPPL), basée sur une couche réseau à câble à paires torsadées non blindé,
pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s, et son câble, entièrement rétrocompatible avec les machines
et dispositifs à câble à quatre conducteurs torsadés.
NOTE Sauf spécification différente, les exigences sont valables aussi bien pour la couche physique à quatre
conducteurs torsadés que pour la couche physique à paires torsadées (TPPL).
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 de l’ISO 11783-1 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https: //www .iso .org/obp;
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/.
3.1
UCE du type I
unité de commande électronique sans terminaison interne
3.2
UCE du type I FAIBLE
unité de commande électronique avec terminaison à résistance faible divisée et couplée au centre à
ECU_GND par un condensateur et qui peut être utilisée uniquement pour des tronçons de ligne
Note 1 à l'article: Voir 5.5.3.
3.3
UCE du type II
unité de commande électronique avec terminaison de bus interne qui peut uniquement être utilisée à
une ou à chaque extrémité du bus
Note 1 à l'article: Voir 5.4.3.2.
3.4
couche physique à paires torsadées
TPPL
couche réseau à câble à paires torsadées non blindé, pour une vitesse de transfert de 250 kbit/s,
destinée à être utilisée comme alternative à la couche physique à quatre conducteurs torsadés et qui
est rétrocompatible avec les machines basées sur une couche physique à quatre conducteurs torsadés
3.5
machine
tracteur forestier ou agricole ou outil porté, semi-porté, traîné ou automoteur
3.6
couche physique à quatre conducteurs torsadés
TQPL
couche réseau à câble à quatre conducteurs torsadés non blindé, pour une vitesse de transfert de
250 kbit/s
4 Termes abrégés
IBBC connecteur côté tracteur pour l'outil
IBBP connecteur côté outil pour le tracteur
5 Exigences générales
5.1 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 le présent document.
5.2 Support physique
Le présent document définit deux types de support physique.
a) TQPL: composé de quatre conducteurs dont deux, 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
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
l’électricité aux circuits de polarisation de terminaison (TBC, terminating bias circuit) de tous les
segments de bus.
b) TPPL: support physique à câble à paires torsadées basé sur la SAE J1939-15. Les 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.
5.3 Tension différentielle
Le rapport entre la tension des conducteurs CAN_H et CAN_L et le conducteur ECU_GND de chaque UCE
est désigné respectivement par V et V . La tension différentielle, V , entre V et V
CAN_H CAN_L diff CAN_H CAN_L
est donnée par la Formule (1):
VV=−V (1)
diff CAN_HCAN_L
5.4 Bus
5.4.1 Niveaux
5.4.1.1 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
CAN_H CAN_L
niveau de tension de polarisation. V est égale approximativement à zéro pour un bus pourvu d’une
diff
terminaison. L’état récessif 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 qui est
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 Figure 1).
Légende
1 récessif
2 dominant
Figure 1 — Représentation physique des bits aux niveaux ou états récessifs et dominants
5.4.1.2 Lors de l’arbitrage
Lorsqu’un bit dominant et un bit récessif sont imposés par deux UCE différentes ou plus sur les lignes de
signaux du bus pendant une durée de bit donnée, le bit dominant l’emporte.
5.4.2 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.
5.4.3 Terminaison de bus
5.4.3.1 Segment de bus à quatre conducteurs torsadés
Les lignes de signaux de bus de tous les segments du bus à quatre conducteurs torsadés possèdent
à chaque extrémité une terminaison électrique qui revêt la forme d’un circuit de polarisation de
terminaison. 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
o
1 UCE n 1
o
2 UCE n n
3 câble à quatre conducteurs torsadés
4 circuit de polarisation de terminaison (TBC)
5 alimentation de TBC_PWR et de TBC_RTN
Figure 2 — Diagramme fonctionnel de la couche physique
5.4.3.2 Segment de bus de la couche physique à paires torsadées
Les lignes de signaux du bus de tous les segments du bus de la TPPL possèdent à chaque extrémité une
terminaison électrique qui revêt la forme d’une résistance de charge passive désignée R , où R = 120 Ω.
L L
Le présent document recommande que R soit située à l’extérieur des UCE.
L
En cas d’utilisation d’une UCE du type II en guise de terminaison du segment du bus, celle-ci doit contenir
la résistance de terminaison du bus (voir Figure 5) et doit être placée à l’une ou aux deux extrémités
d’un système de bus ISO 11783-2 uniquement. Les UCE du type II doivent être clairement marquées.
Une UCE du type II doit uniquement être utilisée à l’extrémité du bus, même lorsque la machine est
reliée à une autre machine par un IBBC.
Les UCE du type II doivent être uniquement alimentées par ECU_PWR/ECU_GND.
Voir Figure 3 et 4.
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Légende
o
1 UCE du type I n 1
o
2 UCE du type I n n
3 paire torsadée non blindée
4 résistances de terminaison R
L
Figure 3 — Diagramme fonctionnel de TPPL
Légende
1 UCE du type I
2 UCE du type II avec R interne
L
3 paire torsadée non blindée
Figure 4 — Diagramme fonctionnel de la couche physique (une extrémité) avec une UCE du
type II faisant office de terminaison
Légende
1 UCE du type II
2 résistances R /2 de 60 Ω
L
3 condensateur de couplage C
Figure 5 — Terminaison à résistance divisée
5.5 Résistance et capacité
5.5.1 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 mesurages doivent être effectués 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 mesurages doivent être effectués avec et sans alimentation de l’UCE. La valeur maximale doit être
utilisée pour confirmer la conformité.
La résistance et la capacité internes de l’UCE sont illustrées à la Figure 6.
Légende
1 UCE
Figure 6 — Résistance et capacité internes d’une UCE à l’état récessif
5.5.2 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
diff
et CAN_L, lorsque l’UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus. Les mesurages doivent être
effectués 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
diff
et CAN_L, lorsque l’UCE est déconnectée de la ligne de signaux du bus (voir Figure 7). Les mesurages
doivent être effectués avec et sans alimentation de l’UCE. La valeur maximale doit être utilisée pour
confirmer la conformité.
La résistance et la capacité internes différentielles de l’UCE sont illustrées à la Figure 7.
6 © ISO 2019 – Tous droits réservés
Légende
1 UCE
Figure 7 — Résistance et capacité internes différentielles d’une UCE à l’état récessif
5.5.3 Terminaison faible pour tronçons de ligne
Pour une plus grande immunité et de meilleures performances en CEM, les nœuds de la TPPL qui sont
connectés au bus peuvent éventuellement être réalisés en utilisant l’UCE du type I FAIBLE équipée
d’une configuration à terminaison à résistance divisée. En cas d’utilisation d’une UCE du type I FAIBLE,
le présent document recommande de réaliser la terminaison au moyen d’une terminaison à résistance
divisée d’au moins 750 Ω + 750 Ω et à condensateur de 47 nF couplé avec ECU_GND. Le nombre total
d’UCE du type I FAIBLE utilisé sur une seule machine ne doit pas dépasser 3 unités.
En référence à 7.6.3.7, si une UCE est alimentée par le circuit PWR/GND, la terminaison à résistance
divisée d’une UCE du type I FAIBLE doit être couplée avec la masse (GND).
5.6 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 le présent document 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 dans le Tableau 1.
Il doit être possible de créer un réseau ISO 11783 fiable à partir d’UCE de fournisseurs différents.
En effet, en l’absence de synchronisation, des UCE différentes ne peuvent pas recevoir et interpréter
correctement les messages valides. En conséquence, il est nécessaire d’établir des exigences
particulières pour les registres de synchronisation de bits de chaque contrôleur de protocole. En outre,
les segments de bits utilisés par les divers constructeurs de circuits intégrés de contrôleur de protocole
présentent des différences dans leur définition.
L’entité de sous-couche de signalisation physique doit être configurée pour prendre en charge un débit
binaire de 250 kbit/s. Par ailleurs, les paramètres suivants doivent être configurés:
— la méthode à un seul point d’échantillonnage telle que définie dans l’ISO 11898-1;
— le point d’échantillonnage à (80 ± 3) % de la durée d’un bit.
Pour plus d’informations sur le protocole de synchronisation et la dénomination associée, ainsi que
pour une description détaillée de la synchronisation de bits, voir Annexe A.
5.7 Paramètres en courant alternatif
Les paramètres en courant alternatif d’une UCE déconnectée du bus sont indiqués dans le Tableau 1.
Les paramètres de synchronisation s’appliquent également à une UCE connectée à un segment de bus.
Tableau 1 — Paramètres d’un nœud déconnecté du bus, en courant alternatif
Paramètre Symbole Min. Nom. Max. Unité Condition
a
Durée d’un bit t 3,998 4,000 4,002 µs 250 kbit/s
B
Mesurée de 10 % à 90 % de la
Durée de transition t — — 500 ns
T
b
tension à l’état dominant
c
Temps de retard interne t 0,0 — 0,9 µs
ECU
250 kbit/s pour CAN_H et
Capacité interne C 0 — 200 pF
in
d
CAN_L par rapport à la masse
d
Capacité interne différentielle C 0 — 100 pF
diff
CMR 40 — — dB Du courant continu à 50 kHz
5 MHz pouvant décroître de
Réjection mode commun
CMR 10 — — dB façon linéaire entre 50 kHz et
5MHz
5 MHz
e
Temps disponible t 2,5 — — µs Avec longueur bus 40 m
avail
a
Tolérance initiale, température et vieillissement compris.
b
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 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
UCE diff
dominant et pour V = 0,5 V pour une transition de l’état dominant à l’état récessif. Un retard normal de l’interface CAN de
diff
500 ns (contrôleur non compris) peut survenir avec une réserve d’environ 300 ns pour la synchronisation de bits indiquée
dans ce tableau. Cela permet le ralentissement des pentes de transmission et le filtrage d’entrée. 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 est fonction de la synchronisation
de bits 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 1 T R T T R
t (répétiteur) + 2t (ligne) + t (nœud ). Si le retard est égal à zéro pour la ligne, le répétiteur et la boucle du nœud , et
T T T 2 2
la durée de transition est supérieure ou égale au quart de la durée d’un bit, alors les durées de transition continuent à
absorber toute la durée disponible d’un bit.
d
Outre les restrictions de capacité interne, il convient qu’une connexion du bus ait également une inductance en
série aussi faible que possible. Les valeurs minimales de C et de C peuvent être égales à zéro; les valeurs maximales
in diff
tolérables doivent être fonction de la synchronisation des bits et des paramètres topologiques L et d (voir Tableau 15).
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 n’augmentent pas le niveau récessif de tension différentielle au-dessus de
diff
V = 0,5 V dans chaque unité de commande électronique (voir Tableau 7 et Tableau 8).
diff
e
Le temps disponible résulte de l’unité de synchronisation de bits du circuit intégré d’interface de protocole du
contrôleur CAN. Dans la plupart des circuits intégrés de contrôleur CAN, comme représenté par exemple à l’Annexe A, ce
temps est égal à t . En raison d’une mauvaise synchronisation, il est possible de perdre la longueur de deux largeurs
TSEG1
de saut de synchronisation (SJW – synchronization jump widths) de sorte que le temps disponible, t , avec une mauvaise
avail
synchronisation est égal à t − SJW. Un quantum temporel (t ) de 250 ns et SJW = 2 t , t = 12 t , t = 3 t ,
TSEG1 q q TSEG1 q TSEG2 q
produisent un temps disponible, t = 2,5 µs.
avail
6 Spécifications relatives aux segments de bus
6.1 Segment de bus à quatre conducteurs torsadés
Tout segment de bus à quatre conducteurs torsadés linéaire doit posséder à chaque extrémité une
terminaison de la forme d’un circuit de polarisation de terminaison (TBC) (voir Figure 2) qui assure la
polarisation électrique et la terminaison de mode commun nécessaires à la suppression des réflexions.
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Le bus est récessif lorsque les émetteurs de bus de tous les nœuds du bus sont hors tension. Dans ce
cas, la tension moyenne d’un 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.
6.2 Segment de bus de la couche physique à paires torsadées
Tout segment de bus linéaire de la TPPL doit posséder à chaque extrémité une terminaison résistive
(voir 5.4.3.2) pour supprimer les réflexions.
Le bus est récessif lorsque les émetteurs de bus de tous les nœuds du bus sont hors tension dans un
segment de bus. 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 de sorte qu’une tension différentielle est produite 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.
7 Spécifications électriques
7.1 Données électriques
7.1.1 Généralités
Les paramètres spécifiés dans le Tableau 1, le Tableau 2 et du Tableau 7 au Tableau 10 doivent rester
constants pour les températures de service de chaque UCE. Ces paramètres permettent de connecter
au maximum 30 UCE à un segment de bus de 40 m. L’UCE d’un tronçon peut être débranchée, mais une
UCE débranchée compte quand même pour la limitation du nombre maximal d’UCE. Les valeurs limites
indiquées dans le Tableau 1, le Tableau 2 et du Tableau 7 au Tableau 9 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 8).
7.1.2 Valeurs absolues maximales
Les valeurs limites indiquées dans le Tableau 2 correspondent aux tensions absolues maximales en
courant continu qui peuvent être appliquées sur les lignes de signaux du bus sans endommager les
circuits émetteur-récepteur. Bien qu’aucune garantie ne soit donnée concernant le bon fonctionnement
des connexions à ces tensions, il n’y a pas de limite de temps (les contrôleurs CAN en service passeront
en «erreur passive» après une certaine durée).
Tableau 2 — Limites de V et de V d’une UCE déconnectée du bus
CAN_H CAN_L
Paramètre Symbole Mini- Maximum Unité
mum
a
Tension max. en continu
V
CAN_H
−16,0 16,0 V
Tension nominale d’ali-
Conditions
V
CAN_L
mentation 12 V
NOTE 1 Le fonctionnement de la connexion ne peut pas être garanti dans ces conditions.
NOTE 2 Pas de limite de temps (bien que les contrôleurs CAN se mettent en «erreur
passive» à partir d’une certaine durée).
a
Séparément (seul CAN_H ou CAN_L est connecté) ou mode commun. Le circuit de
l’émetteur/récepteur ne peut pas être endommagé.
Relative à la broche de masse ECU_GND de l’UCE (l’émetteur/récepteur doit pouvoir supporter une plus
large gamme s’il y a une chute de tension le long des lignes internes de l’UCE).
7.1.3 Paramètres en courant continu
7.1.3.1 Gammes de service de l’alimentation électrique
Tableau 3 — Limites des gammes de service de l’alimentation électrique
Paramètre Symbole Mini- Maximum Unité
mum
Gamme de service PWR
10,0 16,0 V
Tension nominale d’ali- ECU_PWR
mentation 12 V
7.1.3.2 Courant minimal de l’alimentation électrique
L’intensité minimale du courant d’alimentation ECU_PWR du bus tracteur-outil doit être de 15 A.
L’intensité minimale du courant d’alimentation PWR du bus tracteur-outil doit être de 50 A.
7.1.3.3 Exigences pour la tension en courant continu fournie par le tracteur aux bornes de l’IBBC
Sur le tracteur, l’alimentation électrique est fournie par l’alimentation 12 V et le système d’alternateur
aux différentes charges électriques situées sur le tracteur et l’outil. Comme la tension du système
est régulée aux bornes de l’alternateur, les charges électriques qui y sont connectées au moyen de
longs conducteurs électriques subiront une chute de tension due à la résistance des conducteurs
d’alimentation et de retour. Si cette chute de tension devient excessive, la charge électrique peut
fonctionner incorrectement. Pour s’assurer que le tracteur peut fournir une alimentation électrique
adéquate à l’outil, les exigences de tension suivantes s’appliquent aux bornes d’alimentation électrique
IBBC/TPPL-BC.
L’intensité minimale du courant d’alimentation du circuit de bus ECU_PWR/ECU_GND de l’outil du
tracteur doit être de 15 A dans les conditions indiquées dans le Tableau 4.
Tableau 4 — Limites d’ECU_PWR aux bornes IBBC/TPPL-BC du tracteur
Quantité Min. Max. Unités
V(ECU_PWR) – V(ECU_GND) 10,5 16,0 V
Conditions pour le mesurage:
— mesuré à toutes les bornes IBBC/TPPL-BC du tracteur;
— charge électrique de 15 A c.c.;
— régime moteur dans sa plage de fonctionnement normale (défini par le constructeur);
— charges électriques du tracteur sous tension (éclairage, ventilateurs, etc.).
L’intensité minimale du courant d’alimentation du circuit de bus PWR/GND de l’outil du tracteur doit
être de 50 A dans les conditions indiquées dans le Tableau 5.
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Tableau 5 — Limites de PWR aux bornes IBBC/TPPL-BC du tracteur
Quantité Min. Max. Unités
V(PWR) – V(GND) 10,5 16,0 V
Conditions pour le mesurage:
— mesuré à toutes les bornes IBBC/TPPL-BC du tracteur;
— charge électrique de 50 A c.c.;
— régime moteur dans sa plage de fonctionnement normale (défini par le constructeur);
— charges électriques du tracteur sous tension (éclairage, ventilateurs, etc.).
Pour prolonger la durée de vie des composants et éviter tout dommage, l’intensité maximale combinée
simultanée fournie par un seul IBBC aux bornes ECU_PWR/ECU_GND et par les circuits PWR/GND doit
être un courant permanent de 55 A.
7.1.3.4 Exigences concernant la chute de tension c.c. sur les outils
Sur un outil, l’alimentation électrique est fournie par les circuits PWR et ECU_PWR aux bornes de l’IBBC.
L’outil peut être pourvu d’un socle IBBC à l’arrière pour permettre la connexion en série d’outils
supplémentaires qui agissent comme des charges électriques.
En cas de connexion en série, si les chutes de tension dues à la résistance des conducteurs d’alimentation
et de retour sur un outil sont trop élevées, l’outil suivant peut ne pas disposer d’une alimentation
électrique suffisante pour fonctionner correctement. Pour éviter une telle situation et s’assurer qu’un
outil peut alimenter correctement en énergie électrique le suivant, la chute de tension maximale admise
sur un outil doit être conforme au Tableau 6.
L’absorbtion de courant maximal d’un outil doit être indiqué dans le manuel de l’opérateur.
Tableau 6 — Chute de tension maximale admise dans un outil
Quantité Min. Max. Unités
Chute de tension d’outil
dans un circuit ECU_PWR/ — 1,5 V
a
ECU_GND
Chute de tension d’outil dans
— 1,5 V
b
un circuit PWR/GND
a
15 A disponibles aux bornes arrière IBBC d’outil.
b
50 A disponibles aux bornes arrière IBBC d’outil.
Conditions pour le mesurage (voir Figure 8):
— mesurée entre la fiche de l’outil et les bornes arrière IBBC d’outil;
— toutes les charges sur l’outil soumis à l’essai doivent être déconnectées;
— 1,5 V est la chute de tension totale des deux trajets (alimentation et retour).
Figure 8 — Mesurage de la chute de tension
7.1.3.5 UCE déconnectée du bus
Les paramètres pour courant continu de l’état récessif et de l’état dominant d’une UCE déconnectée du
bus sont indiqués respectivement dans le Tableau 7 et le Tableau 8.
Tableau 7 — Paramètres pour courant continu d’une UCE déconnectée du bus à l’état récessif
Paramètre Symbole Min. Nom. Max. Unité Conditions
V
CA
...
Questions, Comments and Discussion
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