ISO 11898-1:2003

Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical signalling

ISO 11898-1:2003 specifies the data link layer (DLL) and physical signalling of the controller area network (CAN): a serial communication protocol that supports distributed real-time control and multiplexing for use within road vehicles. While describing the general architecture of CAN in terms of hierarchical layers according to the ISO reference model for open systems interconnection (OSI) established in ISO/IEC 7498-1, it provides the characteristics for setting up an interchange of digital information between modules implementing the CAN DLL -- itself specified according to ISO/IEC 8802-2 and ISO/IEC 8802-3 -- with detailed specification of the logical link control (LLC) sublayer and medium access control (MAC) sublayer.

Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 1: Couche liaison de données et signalisation physique

L'ISO 11898-1:2003 spécifie la couche liaison de données (DLL) et la signalisation physique du gestionnaire de réseau de communication (CAN): un protocole de communication série qui prend en charge la commande répartie en temps réel et le multiplexage, pour les besoins des véhicules routiers. Elle décrit l'architecture générale du CAN, en termes de couches hiérarchiques, conformément au modèle de référence ISO pour l'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) spécifié dans l'ISO/CEI 7498-1, et fournit les caractéristiques de configuration d'un échange d'informations numériques entre modules par mise en oeuvre de la DLL du CAN -- celle-ci étant spécifiée conformément à l'ISO/CEI 8802-2 et à l'ISO/CEI 8802-3 -- avec des spécifications détaillées de la sous-couche de contrôle de liaison logique (LLC) et de la sous-couche de contrôle d'accès au support (MAC).

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 18-Nov-2003
• Withdrawal Date: 18-Nov-2003
• ICS: 43.040.15 - Car informatics. On board computer systems
• Technical Committee: ISO/TC 22/SC 31 - Data communication
• Drafting Committee: ISO/TC 22/SC 31/WG 3 - In-vehicle networks
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 14-Dec-2015

Relations

• Revised: ISO 11898-1:2015 - Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical signalling
• Effective Date: 02-Mar-2013
• Revises: ISO 11898:1993 - Road vehicles — Interchange of digital information — Controller area network (CAN) for high-speed communication
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revises: ISO 11898:1993/Amd 1:1995 - Road vehicles — Interchange of digital information — Controller area network (CAN) for high-speed communication — Amendment 1
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11898-1
First edition
2003-12-01

Road vehicles — Controller area network
(CAN) —
Part 1:
Data link layer and physical signalling
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 1: Couche liaison et signalisation physique




Reference number
ISO 11898-1:2003(E)
©
ISO 2003

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ISO 11898-1:2003(E)
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ISO 11898-1:2003(E)
Contents Page
Foreword. v
1 Scope. 1
2 Conformance. 1
3 Normative references. 1
4 Terms and definitions. 2
5 Symbols and abbreviated terms. 3
6 Basic concepts of CAN. 5
6.1 CAN properties. 5
6.2 Frames. 5
6.3 Bus access method . 5
6.4 Information routing. 5
6.5 System flexibility. 5
6.6 Data consistency. 5
6.7 Remote data request. 6
6.8 Error detection. 6
6.9 Error signalling and recovery time. 6
6.10 ACK. 6
6.11 Automatic retransmission. 6
6.12 Fault confinement. 6
6.13 Error-active. 6
6.14 Error-passive. 6
6.15 Bus-off. 7
7 Layered architecture of CAN. 7
7.1 Reference to OSI model. 7
7.2 Protocol specification. 8
7.3 Format description of services. 9
7.4 LLC interface. 9
8 Description of LLC sublayer . 10
8.1 General. 10
8.2 Services of LLC sublayer . 10
8.3 Functions of LLC sublayer . 14
8.4 Structure of LLC frames. 14
8.5 Limited LLC frames. 16
9 Interface between LLC and MAC . 16
9.1 Services. 16
9.2 TTC option . 16
10 Description of MAC sublayer. 17
10.1 General. 17
10.2 Services of MAC sublayer. 17
10.3 Functional model of MAC sublayer architecture. 21
10.4 Structure of MAC frames. 24
10.5 Frame coding . 29
10.6 Order of bit transmission. 30
10.7 Frame validation .30
10.8 Medium access method. 30
10.9 Error detection . 32
10.10 Error signalling . 33
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ISO 11898-1:2003(E)
10.11 Overload signalling .33
10.12 Bus monitoring.33
11 LLC and MAC sublayer conformance .33
12 Physical layer.33
12.1 General.33
12.2 Functional model .33
12.3 Services of PL.34
12.4 PLS sublayer specification .35
12.5 PLS-PMA interface specification .39
13 Description of supervisor.39
13.1 Fault confinement.39
13.2 Bus failure management.44
Bibliography.45

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ISO 11898-1:2003(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.
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.
ISO 11898-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 3,
Electrical and electronic equipment.
This first edition of ISO 11898-1, together with ISO 11898-2, replaces ISO 11898:1993, which has been
technically revised. Whereas the replaced International Standard covered both the CAN DLL and the high-
speed PL, ISO 11898-1 specifies the DLL, including LLC and MAC sublayers, as well as the PLS sublayer,
while ISO 11898-2 specifies the high-speed MAU.
ISO 11898 consists of the following parts, under the general title Road vehicles — Controller area network
(CAN):
 Part 1: Data link layer and physical signalling
 Part 2: High-speed medium access unit
 Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium dependent interface
 Part 4: Time-triggered communication


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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11898-1:2003(E)

Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 1:
Data link layer and physical signalling
1 Scope
This part of ISO 11898 specifies the data link layer (DLL) and physical signalling of the controller area network
(CAN): a serial communication protocol that supports distributed real-time control and multiplexing for use
within road vehicles. While describing the general architecture of CAN in terms of hierarchical layers
according to the ISO reference model for open systems interconnection (OSI) established in ISO/IEC 7498-1,
it provides the characteristics for setting up an interchange of digital information between modules
implementing the CAN DLL — itself specified according to ISO/IEC 8802-2 and ISO/IEC 8802-3 — with
detailed specification of the logical link control (LLC) sublayer and medium access control (MAC) sublayer.
2 Conformance
The conformance of the DLL shall be tested according to ISO 16845.
3 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/IEC 7498-1, Information technology — Open Systems Interconnection — Basic Reference Model: The
Basic Model
ISO/IEC 8802-2, Information technology — Telecommunications and information exchange between
systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — Part 2: Logical link control
ISO/IEC 8802-3, Information technology — Telecommunications and information exchange between
systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements — Part 3: Carrier sense multiple
access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications
ISO 16845, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Conformance test plan
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ISO 11898-1:2003(E)
4 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
4.1
bit rate
number of bits per time during transmission, independent of bit representation
4.2
bit stuffing
filling using bits to provide bus state changes required for periodic resynchronization when using an NRZ bit
representation
NOTE Whenever the transmitting logic encounters a certain number (stuff width) of consecutive bits of equal value in
the data, it automatically stuffs a bit of complementary value — a stuff bit — into the outgoing bit stream. Receivers destuff
the frame, i.e. the inverse procedure is carried out.
4.3
bit time
t
B
duration of one bit
4.4
bus
topology of a communication network, where all nodes are reached by passive links which allow transmission
in both directions
4.5
bus comparator
device converting physical signals used for transfer across the communication medium back into logical
information or data signals
4.6
bus driver
device converting information or data signals into physical signals so that these signals can be transferred
across the communication medium
4.7
bus state
one of two complementary logical states: dominant or recessive
NOTE The dominant state represents the logical 0, and the recessive state represents the logical 1. During
simultaneous transmission of dominant and recessive bits, the resulting bus state is dominant. When no transmission is in
progress, the bus is idle. During that time it is in the recessive state.
4.8
contention-based arbitration
CSMA arbitration procedure where simultaneous access of multiple nodes results in a contention
4.9
frame
data link PDU specifying the arrangement and meaning of bits or bit fields in the sequence of transfer across
the transmission medium
4.10
multicast
addressing where a single frame is addressed to a group of nodes simultaneously
NOTE Broadcast is a special case of multicast, whereby a single frame is addressed to all nodes simultaneously.
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ISO 11898-1:2003(E)
4.11
multimaster
system partitioned into several nodes where every node may temporarily control the action of other nodes
4.12
node
assembly, linked to a communication network, capable of communicating across the network according to a
communication protocol specification
NOTE A CAN node is a node communicating across a CAN network.
4.13
non-return-to-zero
NRZ
method of representing binary signals, i.e. within one and the same bit time the signal level does not change,
where a stream of bits having the same logical value provides no edges
4.14
priority
attribute to a frame controlling its ranking during arbitration, a high priority increases the probability that a
frame wins the arbitration process
4.15
protocol
formal set of conventions or rules for the exchange of information between nodes, including the specification
of frame administration, frame transfer and PL
4.16
receiver
node when if it is not a transmitter and the bus is not idle
4.17
time-triggered communication
option where a frame can be transmitted at a specific time slot, also providing a global synchronization of
clocks and allowing the disabling of the automatic retransmission of frames
4.18
transmitter
node originating a data frame or remote frame, which stays transmitter until the bus is idle again or until the
node loses arbitration
5 Symbols and abbreviated terms
ACK acknowledgement
BCH Bose-Chaudhuri-Hocquenghem
BR bit rate
t bit time
B
CAN controller area network
CRC cyclic redundancy check
CSMA carrier sense multiple access
DLC data length code
DLL data link layer
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ISO 11898-1:2003(E)
EOF end of frame
FCE fault confinement entity
IC integrated circuit
IDE identifier extension flag
LAN local area network
LLC logical link control
LME layer management entity
LPDU LLC protocol data unit
LSB least significant bit
LSDU LLC service data unit
MA medium access
MAC medium access control
MAU medium access unit
MDI medium dependent interface
MPDU MAC protocol data unit
MSB most significant bit
MSDU MAC service data unit
NRZ non-return-to-zero
OSI open system interconnection
OVLD overload
PCI protocol control information
PDU protocol data unit
PL physical layer
PLS physical signalling
PMA physical medium attachment
REC receive error counter
RTR remote transmission request
SDU service data unit
SJW synchronization jump width
SOF start of frame
SRR substitute remote request
TEC transmit error counter
TTC time triggered communication
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ISO 11898-1:2003(E)
6 Basic concepts of CAN
6.1 CAN properties
CAN shall have the following properties:
 multi-master priority-based bus access;
 non-destructive contention-based arbitration;
 multicast frame transfer by acceptance filtering;
 remote data request;
 configuration flexibility;
 system-wide data consistency;
 error detection and error signalling;
 automatic retransmission of frames that have lost arbitration or have been destroyed by errors during
transmission;
 distinction between temporary errors and permanent failures of nodes and autonomous switching-off of
defective nodes.
6.2 Frames
Information on the bus shall be sent in fixed format frames of different but limited length. When the bus is idle,
any connected node may start to transmit a new frame.
6.3 Bus access method
When the bus is idle, any node may start to transmit a frame. If two or more nodes start to transmit frames at
the same time, the bus access conflict shall be resolved by contention-based arbitration using the identifier.
The mechanism of arbitration shall ensure that neither information nor time is lost. The transmitter with the
frame of highest priority shall gain the bus access.
6.4 Information routing
In CAN systems a node shall not make use of any information about the system configuration (e.g. node
address). Instead, receivers accept or do not accept information based upon a process called frame
acceptance filtering, which decides whether the received information is relevant or not. There is no need for
receivers to know the transmitter of the information and vice versa.
6.5 System flexibility
Nodes may be added to the CAN network without requiring any change in the software or hardware of any
node, if the added node is not the transmitter of any data frame and if the added node does not require any
additional transmitted data.
6.6 Data consistency
Within CAN a frame shall simultaneously be accepted either by all nodes or by none. Thus data consistency
shall be a property of the system achieved by the concepts of multicast and by error handling.
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ISO 11898-1:2003(E)
6.7 Remote data request
By sending a remote frame, a node requiring data may request another node to send the corresponding data
frame. The data frame and the corresponding remote frame shall be named by the same identifier.
6.8 Error detection
For detecting errors, the following measures shall be provided:
 monitoring (transmitters compare the bit levels to be transmitted with the bit levels detected on the bus);
 15-bit CRC;
 variable bit stuffing with a stuff width of 5;
 frame check;
 acknowledge check.
6.9 Error signalling and recovery time
Corrupted frames shall be flagged by any transmitting node and any normally operating (error-active)
receiving node. Such frames shall be aborted and retransmitted according to the implemented recovery
procedure (see 8.3.4). The recovery time from detecting an error until the possible start of the next frame shall
be typically seventeen (17) to twenty-three (23) bit times [in the case of a heavily disturbed bus, up to thirty-
one (31) bit times], if there are no further errors.
6.10 ACK
All receivers shall check the consistency of the received frame and shall acknowledge a consistent frame and
shall flag an inconsistent frame. A frame that is not acknowledged is corrupted and shall be flagged by the
transmitting node.
6.11 Automatic retransmission
Frames that have lost arbitration and frames that have been disturbed by errors during transmission shall be
retransmitted automatically when the bus is idle again. A frame that will be retransmitted shall be handled as
any other frame, i.e. it participates in the arbitration process to gain bus access. In case of TTC, the automatic
retransmission shall be disabled (see 9.2.5).
6.12 Fault confinement
CAN nodes shall be able to distinguish short disturbances from permanent failures. Defective transmitting
nodes shall be switched off. Switched off means a node is logically disconnected from the bus, so that it can
neither send nor receive any frames (see 13.1.4.3).
6.13 Error-active
An error-active node shall normally take part in bus communication and send an active error flag when an
error has been detected. The active error flag shall consist of six (6) consecutive dominant bits and shall
violate the rule of bit stuffing and all fixed formats appearing in a regular frame (see 13.1.4.2).
6.14 Error-passive
An error-passive node shall not send an active error flag. It takes part in bus communication, but when an
error has been detected a passive error flag shall be sent. The passive error flag shall consist of six (6)
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ISO 11898-1:2003(E)
consecutive recessive bits. After transmission, an error-passive node shall wait some additional time before
initiating a further transmission (see suspend transmission in 10.4.6.4, and 13.1.4.2).
6.15 Bus-off
A node shall be in the bus-off state when it is switched off from the bus due to a request of FCE. In the bus-off
state, a node shall neither send nor receive any frames. A node shall start the recovery from bus-off state only
upon a user request.
7 Layered architecture of CAN
7.1 Reference to OSI model
According to the OSI reference model, the CAN architecture of this part of ISO 11898 shall represent the two
layers,
 DLL, and
 PL.
See Figure 1.

Figure 1 — Layered architecture of CAN
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ISO 11898-1:2003(E)
According to ISO/IEC 8802-2 and ISO/IEC 8802-3, the DLL has been subdivided into
 LLC, and
 MAC.
The PL has been subdivided into
 PLS,
 PMA, and
 MDI.
The MAC sublayer operations shall be supervised by an FCE. Fault confinement shall be a self-checking
mechanism that distinguishes short disturbances from permanent failures (for fault confinement, see 13.1).
The PL may be supervised by an entity that detects and manages failures of the physical medium.
7.2 Protocol specification
Two peer protocol entities shall communicate with each other by exchanging frames or PDUs.
An NPDU shall consist of N-PCI and (N)-user data. NPDU shall be passed to a (N − 1)-layer entity via a
(N − 1)-SAP. The NPDU shall be passed by means of the (N − 1)-SDU to the (N − 1)-layer, the services of
which allow the transfer of the NPDU. The SDU shall be the interface data whose identity is preserved
between (N)-layer entities, i.e. it represents the logical data unit transferred by a service. The DLL of the CAN
protocol shall not provide either the means for mapping one SDU into multiple PDUs or for mapping multiple
SDUs into one PDU, i.e. an NPDU is directly constructed from the associated NSDU and the layer-specific
control information N-PCI. Figure 2 illustrates the data link sublayer interactions.

Figure 2 — Protocol layer interactions
8 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 11898-1:2003(E)
7.3 Format description of services
7.3.1 Format description of service primitives
Service primitives shall be written as
service.type (
 [parameter1,.]
 )
where service indicates the name of the service, e.g. L_Data for data transfer service provided by the LLC
sublayer, type indicates the type of the service primitives (see 7.3.2), and [parameter1,.] is the list of values
passed to the service primitives. The square brackets indicate that this parameter list may be empty.
7.3.2 Types of service primitives
Service primitives shall be of three generic types:
a) Service.Request
The request primitive shall be passed from the (N)-user (service user) to the (N)-layer (service provider) to
request initiation of the service.
b) Service.Indication
The indication primitive shall be passed from the (N)-layer to the (N)-user to indicate an internal (N)-layer
(or sublayer) event which is significant to the (N)-user. This event may be logically related to a remote
service request, or may be caused by an event internal to the (N)-layer (or sublayer).
c) Service.Confirm
The confirm primitive shall be passed from the (N)-layer (or sublayer) to the (N)-user to convey the results
of one or more associated previous service request(s). This primitive may indicate either failure to comply
or some level of compliance. It shall not necessarily indicate any activity at the remote peer interface.
7.4 LLC interface
The LLC sublayer shall offer two types of connectionless transmission services to the LLC user:
a) unacknowledged data transfer service;
b) unacknowledged remote data request service.
The interface service data sent from or to the user shall be as in 8.2.2. The messages sent between LLC user
and LLC sublayer shall be as shown in a) and b) of Table 1.
The LLC interface messages sent from and to the supervisor FCE shall be as in 13.1.3.
Table 1 — Messages between LLC user and LLC sublayer
a) Message sent from LLC user to LLC sublayer
User to LLC message Meaning
Reset_Request Request to set the node into an initial state
b) Messages sent from LLC sublayer to LLC user
LLC to user message Meaning
Reset_Response Response to the Reset_Request
Indicates the current status of the node, i.e. it signals whether or
Node_Status
not the node is in the bus-off state.
© ISO 2003 — All rights reserved
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11898-1
Première édition
2003-12-01


Véhicules routiers — Gestionnaire de
réseau de communication (CAN) —
Partie 1:
Couche liaison de données et
signalisation physique
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 1: Data link layer and physical signalling




Numéro de référence
ISO 11898-1:2003(F)
©
ISO 2003

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ISO 11898-1:2003(F)
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Version française parue en 2004
Publié en Suisse

ii © ISO 2003 – Tous droits réservés

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ISO 11898-1:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. v
1 Domaine d'application. 1
2 Conformité . 1
3 Références normatives. 1
4 Termes et définitions . 2
5 Symboles et termes abrégés . 3
6 Concepts fondamentaux du CAN. 5
6.1 Propriétés du CAN . 5
6.2 Trames. 5
6.3 Méthode d'accès au bus. 5
6.4 Acheminement des informations . 5
6.5 Souplesse du système . 6
6.6 Cohérence des données. 6
6.7 Demande de données déportées. 6
6.8 Détection d'erreur . 6
6.9 Signalisation d'erreur et temps de récupération . 6
6.10 ACK. 6
6.11 Retransmission automatique. 6
6.12 Limitation des pannes . 7
6.13 Actif-erreur. 7
6.14 Passif-erreur . 7
6.15 Déconnecté du bus . 7
7 Architecture en couches du CAN. 7
7.1 Référence au modèle OSI. 7
7.2 Spécification de protocole . 8
7.3 Description du format des services . 9
7.4 Interface LLC . 10
8 Description de la sous-couche LLC. 10
8.1 Généralités. 10
8.2 Services de la sous-couche LLC. 10
8.3 Fonctions de la sous-couche LLC . 14
8.4 Structure des trames de la sous-couche LLC. 15
8.5 Trames LLC limitées . 17
9 Interface entre la sous-couche LLC et la sous-couche MAC . 17
9.1 Services. 17
9.2 Option TTC. 17
10 Description de la sous-couche MAC. 18
10.1 Généralités. 18
10.2 Services de la sous-couche MAC. 18
10.3 Modèle fonctionnel de l'architecture de la sous-couche MAC. 23
10.4 Structure des trames MAC. 25
10.5 Codage des trames . 31
10.6 Ordre de transmission des bits . 32
10.7 Validation d'une trame. 32
10.8 Méthode d'accès au support. 33
10.9 Détection d'erreur . 34
10.10 Signalisation des erreurs . 35
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ISO 11898-1:2003(F)
10.11 Signalisation de surcharge .35
10.12 Surveillance du bus.35
11 Conformité des sous-couches LLC et MAC .36
12 Couche physique (PL) .36
12.1 Généralités .36
12.2 Modèle fonctionnel de la couche physique.36
12.3 Services de la PL.37
12.4 Spécification de la sous-couche PLS.37
12.5 Spécification de l'interface PLS-PMA.42
13 Description du superviseur.42
13.1 Limitation des pannes .42
13.2 Gestion des défaillances du bus .47
Bibliographie.48

iv © ISO 2003 – Tous droits réservés

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ISO 11898-1:2003(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'attention est appelée 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.
L'ISO 11898-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 3,
Équipement électrique et électronique.
Cette première édition de l’ISO 11898-1, avec l’ISO 11898-2, annule et remplace l’ISO 11519-2:1994,
l’ISO 11898:1993 et son amendement ISO 11898:1993/Amd 1:1995, qui ont fait l'objet d'une révision
technique. Alors que l'ISO 11898:1993 couvrait la couche liaison de données (DLL) et la couche physique
(PL) à haute vitesse du CAN, l’ISO 11898-1 spécifie la DLL, y compris les sous-couches de contrôle de liaison
logique (LLC) et de contrôle d'accès au support (MAC), ainsi que la sous-couche de signalisation physique
(PLS), et l’ISO 11898-2 spécifie l'unité d'accès au support (MAU) à haute vitesse.
L'ISO 11898 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers —
Gestionnaire de réseau de communication (CAN):
 Partie 1: Couche liaison de données et signalisation physique
 Partie 2: Unité d’accès au support à haute vitesse
 Partie 3: Interface dépendant du support, tolérant les défaillances, à basse vitesse
 Partie 4: Déclenchement temporel des communications

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NORME INTERNATIONALE ISO 11898-1:2003(F)

Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 1:
Couche liaison de données et signalisation physique
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11898 spécifie la couche liaison de données (DLL) et la signalisation physique du
gestionnaire de réseau de communication (CAN): un protocole de communication série qui prend en charge la
commande répartie en temps réel et le multiplexage, pour les besoins des véhicules routiers. Elle décrit
l'architecture générale du CAN, en termes de couches hiérarchiques, conformément au modèle de référence
ISO pour l'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) spécifié dans l'ISO/CEI 7498-1, et fournit les
caractéristiques de configuration d'un échange d'informations numériques entre modules par mise en œuvre
de la DLL du CAN — celle-ci étant spécifiée conformément à l'ISO/CEI 8802-2 et à l'ISO/CEI 8802-3 — avec
des spécifications détaillées de la sous-couche de contrôle de liaison logique (LLC) et de la sous-couche de
contrôle d'accès au support (MAC).
2 Conformité
La conformité de la DLL doit être vérifiée conformément à l'ISO 16845.
3 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/CEI 7498-1, Technologies de l'information — Interconnexion de systèmes ouverts (OSI) — Modèle de
référence de base: Le modèle de base
ISO/CEI 8802-2, Technologies de l'information — Télécommunications et échange d'information entre
systèmes — Réseaux locaux et métropolitains — Exigences spécifiques — Partie 2: Contrôle de liaison
logique
ISO/CEI 8802-3, Technologies de l'information — Télécommunications et échange d'information entre
systèmes — Réseaux locaux et métropolitains — Prescriptions spécifiques — Partie 3: Accès multiple par
surveillance du signal et détection de collision (CSMA/CD) et spécifications pour la couche physique
ISO 16845, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Plan d'essai de
conformité
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ISO 11898-1:2003(F)
4 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
4.1
débit binaire
nombre de bits par unité de temps au cours de la transmission, indépendant de la représentation des bits
4.2
bourrage de bits
remplissage avec des bits pour assurer les changements d'état du bus requis pour la resynchronisation
périodique en cas d'utilisation d'une représentation binaire sans retour à zéro
NOTE Chaque fois que la logique de transmission rencontre un certain nombre de bits consécutifs de valeur égale
dans les données (largeur de bourrage), elle bourre automatiquement un bit de valeur complémentaire – bit de bourrage –
dans le train de bits sortant. Les destinataires débourrent la trame, c'est-à-dire qu'ils effectuent la procédure inverse.
4.3
durée d'un bit
t
B
durée de transmission d'un bit
4.4
bus
topologie d'un réseau de communication dans lequel tous les nœuds sont atteints par des liaisons passives
qui permettent la transmission dans les deux sens
4.5
comparateur de bus
dispositif qui reconvertit des signaux physiques utilisés pour le transfert sur le support de communication en
informations logiques ou en signaux de données
4.6
gestionnaire de bus
dispositif qui convertit des informations ou des signaux de données en signaux physiques de telle sorte que
ces signaux puissent être transférés sur le support de communication
4.7
état du bus
un des deux états logiques complémentaires: dominant ou récessif
NOTE L'état dominant représente la logique 0, et l'état récessif représente la logique 1. Pendant la transmission
simultanée de bits dominants et récessifs, l'état résultant du bus est dominant. En l'absence de toute transmission en
cours, le bus est inactif. Pendant ce temps, il est dans l'état récessif.
4.8
arbitrage de collision
procédure d'arbitrage CSMA dans le cas où l'accès simultané de plusieurs nœuds aboutirait à une collision
4.9
trame
unité de données (PDU) (protocole de liaison de données) spécifiant la disposition et la signification de bits ou
de champs de bits dans la séquence de transfert sur le support de transmission
4.10
multidiffusion
adressage dans lequel une trame unique est adressée à un groupe de nœuds simultanément
NOTE La diffusion est un cas particulier de multidiffusion dans lequel une seule trame est adressée simultanément à
tous les nœuds.
2 © ISO 2003 – Tous droits réservés

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ISO 11898-1:2003(F)
4.11
multimaître
système cloisonné en plusieurs nœuds dans lequel chaque nœud peut temporairement commander l'action
d'autres nœuds
4.12
nœud
ensemble relié à un réseau de communication et capable de communiquer sur le réseau conformément à une
spécification de protocole de communication
NOTE Un nœud CAN est un nœud qui communique sur un réseau CAN.
4.13
sans retour à zéro
NRZ
méthode de représentation de signaux binaires (pendant la durée d'un seul et même bit le niveau du signal ne
change pas) dans laquelle un train de bits de même valeur logique ne produit aucun front
4.14
priorité
attribut d'une trame qui régit son classement lors d'un arbitrage, une priorité élevée augmentant la probabilité
pour une trame de remporter l'arbitrage
4.15
protocole
ensemble formel de conventions ou de règles d'échange d'informations entre les nœuds, incluant la
spécification de l'administration des trames, du transfert des trames et de la couche physique (PL)
4.16
destinataire
nœud, lorsqu'il n'est pas émetteur et que le bus n'est pas inactif
4.17
déclenchement temporel des communications
option dans laquelle une trame peut être transmise dans un intervalle de temps spécifique, assurant
également une synchronisation générale des horloges et permettant la désactivation de la retransmission
automatique des trames
4.18
émetteur
nœud qui envoie une trame de données ou une trame déportée et qui reste émetteur jusqu'à ce que le bus
soit de nouveau inactif ou que le nœud perde l'arbitrage
5 Symboles et termes abrégés
ACK accusé de réception (Acknowledgment)
BCH Bose-Chaudhuri-Hocquenghem
BR débit binaire (Bit Rate)
t durée d'un bit
B
CAN gestionnaire de réseau de communication (Controller Area Network)
CRC contrôle de redondance cyclique (Cyclic Redundancy Check)
CSMA accès multiple avec écoute de porteuse (Carrier Sense Multiple Access)
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ISO 11898-1:2003(F)
DLC code de longueur de données (Data Length Code)
DLL couche liaison de données (Data Link Layer)
EOF fin de trame (End of Frame)
FCE entité de limitation des pannes (Fault Confinement Entity)
IC circuit intégré (Integrated Circuit)
IDE indicateur d'extension d'identifiant (Identifier Extension Flag)
LAN réseau local (Local Area Network)
LLC contrôle de liaison logique (Logical Link Control)
LME entité de gestion des couches (Layer Management Entity)
LPDU unité de données du protocole LLC (LLC Protocol Data Unit)
LSB bit le moins significatif (Least Significant Bit)
LSDU unité de données de service LLC (LLC Service Data Unit)
MA accès au support (Medium Acces)
MAC contrôle d'accès au support (Medium Acces Control)
MAU unité d'accès au support (Medium Access Unit)
MDI interface dépendant du support (Medium Dependent Interface)
MPDU unité de données du protocole MAC (MAC Protocol Data Unit)
MSB bit le plus significatif (Most Significant Bit)
MSDU unité de données de service MAC (MAC Service Data Unit)
NRZ sans retour à zéro (Non-Return-to-Zero)
OSI interconnexion de systèmes ouverts (Open System Interconnection)
OVLD surcharge (Overload)
PCI informations de contrôle de protocole (Protocol Control Information)
PDU unité de donnés de protocole (Protocol Data Unit)
PL couche physique (Physical Layer)
PLS sous-couche de signalisation physique (Physical Layer Signalling)
PMA sous-couche de raccordement au support physique (Physical Medium Attachment)
REC compteur d'erreurs de réception (Receive Error Counter)
RTR demande de transmission déportée (Remote Transmission Request)
SDU unité de données de service (Service Data Unit)
4 © ISO 2003 – Tous droits réservés

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ISO 11898-1:2003(F)
SJW largeur de saut de synchronisation (Synchronisation Jump Width)
SOF début de trame (Start of Frame)
SRR demande de substitution déportée (Substitute Remote Request)
TEC compteur d'erreurs de transmission (Transmit Error Counter)
TTC déclenchement temporel des communications (Time Triggered Communication)
6 Concepts fondamentaux du CAN
6.1 Propriétés du CAN
Le CAN doit posséder les propriétés suivantes:
 accès multimaître au bus selon la priorité;
 arbitrage non destructif en cas de collision;
 transfert de trame multidiffusion par filtrage d'acceptation;
 demande de données déportées;
 souplesse de la configuration;
 cohérence des données à l'échelle du système;
 détection d'erreur et signalisation d'erreur;
 retransmission automatique des trames qui ont perdu l'arbitrage ou qui ont été détruites par des erreurs
en cours de transmission;
 distinction entre erreurs temporaires et défaillances permanentes des nœuds et coupure autonome des
nœuds défectueux.
6.2 Trames
Les informations sur le bus doivent être envoyées dans des trames de format fixe et de longueurs différentes
mais limitées. Lorsque le bus est inactif, tout nœud connecté peut commencer à transmettre une nouvelle
trame.
6.3 Méthode d'accès au bus
Lorsque le bus est inactif, tout nœud peut commencer à transmettre une trame. Si deux ou plusieurs nœuds
commencent à transmettre des trames simultanément, le conflit d'accès au bus doit être résolu par un
processus d'arbitrage de collision utilisant l'identifiant. Le mécanisme d'arbitrage doit prévenir toute perte
d'information et de temps. L'émetteur dont la trame a la priorité la plus élevée doit remporter l'accès au bus.
6.4 Acheminement des informations
Dans les systèmes CAN, un nœud ne doit utiliser aucune information sur la configuration du système (par
exemple adresse du nœud). Au lieu de cela, les destinataires acceptent ou n'acceptent pas l'information en
recourant à un processus appelé filtrage d'acceptation des trames, qui décide si l'information reçue est
pertinente ou non. Les destinataires n'ont pas besoin de connaître l'émetteur de l'information et vice versa.
© ISO 2003 – Tous droits réservés 5

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ISO 11898-1:2003(F)
6.5 Souplesse du système
Des nœuds peuvent être ajoutés au réseau CAN sans qu'il soit nécessaire de modifier le logiciel ou le
matériel d'un nœud quelconque si le nœud ajouté n'est pas l'émetteur d'une trame de données et s'il n'a pas
besoin de données transmises supplémentaires.
6.6 Cohérence des données
À l'intérieur d'un réseau CAN, une trame doit être acceptée simultanément soit par tous les nœuds, soit par
aucun d'entre eux. La cohérence des données est donc une propriété du système que l'on obtient par
application des concepts de multidiffusion et de traitement des erreurs.
6.7 Demande de données déportées
En envoyant une trame déportée, un nœud qui a besoin de données peut demander à un autre nœud
d'envoyer la trame de données correspondante. La trame de données et la trame déportée correspondante
doivent être désignées par le même identifiant.
6.8 Détection d'erreurs
Pour la détection des erreurs, les dispositions suivantes doivent être prévues:
 surveillance (les émetteurs comparent le niveau des bits à transmettre au niveau des bits observés sur le
bus);
 CRC sur 15 bits;
 bourrage de bits variable avec une largeur de bourrage de 5;
 contrôle de trame;
 contrôle d'accusé de réception.
6.9 Signalisation d'erreur et temps de récupération
Les trames corrompues doivent être signalées par tout nœud émetteur et par tout nœud destinataire
fonctionnant normalement (actif-erreur). Ces trames doivent être abandonnées et retransmises conformément
à la procédure de récupération mise en œuvre (voir 8.3.4). Le temps de récupération qui s'écoule entre la
détection d'une erreur et le moment où le départ de la trame suivante est possible doit être généralement de
dix-sept (17) à vingt-trois (23) fois la durée d'un bit [jusqu'à trente et une (31) fois la durée d'un bit lorsque le
bus a été fortement perturbé] si d'autres erreurs n'apparaissent pas.
6.10 ACK
Tous les destinataires doivent contrôler la cohérence de la trame reçue; ils doivent accuser réception d'une
trame cohérente et signaler une trame incohérente. Une trame qui n'a pas fait l'objet d'un accusé de réception
est corrompue et elle doit être signalée par le nœud émetteur.
6.11 Retransmission automatique
Des trames qui ont perdu l'arbitrage ou qui ont été perturbées par des erreurs pendant la transmission doivent
être retransmises automatiquement lorsque le bus est redevenu inactif. Une trame qui doit être retransmise
doit être traitée comme n'importe quelle autre trame, c'est-à-dire qu'elle participe au processus d'arbitrage
pour obtenir l'accès au bus. En cas de déclenchement temporel des communications (TTC), la retransmission
automatique doit être désactivée (voir 9.2.5).
6 © ISO 2003 – Tous droits réservés

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ISO 11898-1:2003(F)
6.12 Limitation des pannes
Les nœuds du CAN doivent être capables de distinguer entre perturbations brèves et défaillances
permanentes. Les nœuds émetteurs défectueux doivent être coupés. Coupé signifie qu'un nœud est
logiquement déconnecté du bus de telle sorte qu'il ne peut ni envoyer, ni recevoir une trame (voir 13.1.4.3).
6.13 Actif-erreur
Un nœud actif-erreur doit prendre part normalement aux communications sur le bus et envoyer un indicateur
d'erreur actif en cas de détection d'une erreur. L’indicateur d'erreur actif doit être composé de six (6) bits
dominants consécutifs; il doit enfreindre la règle de bourrage des bits et tous les formats fixes qui
apparaissent dans une trame normale (voir 13.1.4.2).
6.14 Passif-erreur
Un nœud passif-erreur ne doit pas envoyer d’indicateur d'erreur actif. Il participe aux communications sur le
bus mais, en cas de détection d'une erreur, il doit envoyer un indicateur d'erreur passif. L’indicateur d'erreur
passif doit être composé de six (6) bits récessifs consécutifs. Après la transmission, un nœud passif-erreur
doit attendre pendant un délai supplémentaire avant de déclencher une nouvelle transmission (voir
«suspendre la transmission» en 10.4.6.4, et 13.1.4.2).
6.15 Déconnecté du bus
Un nœud doit être dans l'état déconnecté du bus lorsqu'il est coupé du bus à la suite d'une demande de la
FCE. Dans l'état déconnecté du bus, un nœud ne doit ni envoyer ni recevoir des trames. Un nœud ne doit
commencer sa restauration à partir de l'état déconnecté du bus que sur demande de l'utilisateur.
7 Architecture en couches du CAN
7.1 Référence au modèle OSI
Conformément au modèle de référence OSI, l'architecture du CAN de la présente partie de l’ISO 11898 doit
comporter deux couches,
 la couche liaison de données (DLL), et
 la couche physique (PL).
Voir Figure 1.
Conformément à l'ISO/CEI 8802-2 et à l'ISO/CEI 8802-3, la couche liaison de données (DLL) est subdivisée
en:
 une sous-couche de contrôle de liaison logique (LLC), et
 une sous-couche de contrôle d'accès au support (MAC).
La couche physique
...