ISO 11898-4:2004
(Main)Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 4: Time-triggered communication
Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 4: Time-triggered communication
ISO 11898-4:2004 specifies time-triggered communication in the controller area network (CAN): a serial communication protocol that supports distributed real-time control and multiplexing for use within road vehicles. It is applicable to setting up a time-triggered interchange of digital information between electronic control units (ECU) of road vehicles equipped with CAN, and specifies the frame synchronisation entity that coordinates the operation of both logical link and media access controls in accordance with ISO 11898-1, to provide the time-triggered communication schedule.
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 4: Déclenchement temporel des communications
L'ISO 11898-4:2004 spécifie le déclenchement temporel des communications des gestionnaires de réseau de communication (CAN): un protocole de communication série qui prend en charge la commande répartie en temps réel et le multiplexage, pour le besoin des véhicules routiers. Elle est applicable à la mise en place d'un échange d'informations numériques, avec déclenchement temporel, entre les unités de contrôle électronique (UCE) de véhicules routiers équipés d'un CAN, et spécifie l'entité de synchronisation des trames qui coordonne le fonctionnement du contrôle de liaison logique et du contrôle de l'accès au support, conformément à l'ISO 11898-1, pour produire un ordonnancement des communications par déclenchement temporel.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11898-4
First edition
2004-08-01
Road vehicles — Controller area network
(CAN) —
Part 4:
Time-triggered communication
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 4: Déclenchement temporel des communications
Reference number
©
ISO 2004
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2004 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 1
4 Abbreviated terms. 6
5 Basic concepts of time-triggered CAN . 6
5.1 General conventions. 6
5.2 General principle of protocol. 8
5.3 Reference message. 10
6 Timing and synchronisation features . 12
6.1 Levels 1 and 2. 12
6.2 Generation of local time . 12
6.3 Cycle_Time parameter. 14
6.4 Synchronisation in Level 2. 14
6.5 Global time in Level 2 (local time + local offset). 14
6.6 External clock synchronisation. 15
7 Sending and receiving. 15
7.1 General. 15
7.2 Transmission of messages. 15
7.3 Reception of messages. 17
7.4 Transmission of reference messages. 17
8 Initialisation and fault tolerance of time masters .18
8.1 General. 18
8.2 Initialisation procedure. 19
8.3 Failure of current time master . 20
8.4 Shutdown. 20
9 Failure handling. 21
9.1 General. 21
9.2 Message status count. 22
9.3 Interrupt_Status_Vector. 22
9.4 Master state. 23
10 Visible interfaces. 25
10.1 Configuration interfaces. 25
10.2 Application interfaces. 28
10.3 Optional interfaces. 30
Bibliography . 32
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 11898-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 3,
Electrical and electronic equipment.
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
iv © ISO 2004 – All rights reserved
Introduction
In the classic CAN network, communication is event-triggered; peak loads can occur when the transmission of
several messages is requested at the same time. The non-destructive arbitration mechanism of CAN
guarantees the sequential transmission of all messages according to their identifier priority. For hard real-time
systems, a scheduling analysis of the entire system is done to ensure that all transmission deadlines are met
even at peak bus loads.
Some real-time operating systems (RTOS) are based on static cyclic scheduling of all tasks in the application
system (control unit). They build a schedule of time slots and place each task in at least one slot. Tasks of
high priority appear in more than one slot. All activity in one slot, including interrupt handling, must be
completed before the beginning of the next slot.
If such an RTOS is considered for a distributed application system consisting of control units linked by a CAN
network, system integration and composability are served when the communication on the CAN network also
follows a synchronised schedule.
The time-triggered communication option for CAN-based networks (see ISO 11898-1) gives the prerequisites
for the synchronisation of all nodes in the CAN network. When the nodes are synchronised, any message may
be transmitted at a specific time slot, without competing with other messages for the bus. Thus the loss of
arbitration is avoided; the latency time becomes predictable.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11898-4:2004(E)
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 4:
Time-triggered communication
1 Scope
This part of ISO 11898 specifies time-triggered communication in the controller area network (CAN): a serial
communication protocol that supports distributed real-time control and multiplexing for use within road
vehicles. It is applicable to setting up a time-triggered interchange of digital information between electronic
control units (ECU) of road vehicles equipped with CAN, and specifies the frame synchronisation entity that
coordinates the operation of both logical link and media access controls in accordance with ISO 11898-1, to
provide the time-triggered communication schedule.
NOTE Time-triggered CAN is a higher level protocol layer additional to the CAN protocol itself, which remains
unchanged within the time-triggered communication. Time-triggered communication keeps the latency time of each
message at a specified value independent of the CAN bus load. Time-triggered CAN is implemented on two levels:
Level 1 is restricted to the cyclic message transfer, while Level 2, in addition, supports a global system time. Time-
triggered CAN’s cyclic, periodical communication is based on reference messages transmitted by a time master. Each
period starting with a reference message is called a basic cycle and is subdivided into several time windows. The
reference messages are used to synchronise and calibrate the time bases of all nodes to the time master's time base,
providing a global time for the network. A mechanism is provided for alternative time masters to substitute for a failing time
master.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11898-1, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical
signalling
ISO 11898-2, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 2: High-speed medium access unit
ISO 11898-3, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 3: Low-speed fault-tolerant, medium
dependant interface
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11898-1, ISO 11898-2 and
ISO 11898-3, and the following apply.
NOTE Parameter terms (Cycle_Time, Cycle_Count, etc.) are given as proper nouns, connected by an underscore
where the parameter consists of two or more words.
3.1
application watchdog
entity which verifies that the application is operating properly
3.2
arbitrating time window
time window assigned to messages that share the same time window
3.3
basic cycle
row of the system matrix of several consecutive time windows
3.4
Cycle_Time
difference between the local time of an FSE and its Ref_Mark
3.5
Cycle_Count
number of the current basic cycle of the matrix cycle
3.6
Cycle_Count_Max
value of Cycle_Count of the last basic cycle in the given system matrix of the network
3.7
Cycle_Offset
parameter specifying, within a matrix cycle, the first basic cycle for which an Rx_Trigger or Tx_Trigger is valid
3.8
Disc_Bit
part of the reference message signalling a discontinuity in global time caused by an external clock correction
by the time master
3.9
error severity
levels of distinguished severity of an error
3.10
exclusive time window
time window assigned to a specific message transmitted periodically without competition for the CAN bus
3.11
Expected_Tx_Trigger
local parameter which specifies, for each FSE, the number of Tx_Triggers the FSE is expected to activate
between two starts
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11898-4
First edition
2004-08-01
Road vehicles — Controller area network
(CAN) —
Part 4:
Time-triggered communication
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 4: Déclenchement temporel des communications
Reference number
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 1
4 Abbreviated terms. 6
5 Basic concepts of time-triggered CAN . 6
5.1 General conventions. 6
5.2 General principle of protocol. 8
5.3 Reference message. 10
6 Timing and synchronisation features . 12
6.1 Levels 1 and 2. 12
6.2 Generation of local time . 12
6.3 Cycle_Time parameter. 14
6.4 Synchronisation in Level 2. 14
6.5 Global time in Level 2 (local time + local offset). 14
6.6 External clock synchronisation. 15
7 Sending and receiving. 15
7.1 General. 15
7.2 Transmission of messages. 15
7.3 Reception of messages. 17
7.4 Transmission of reference messages. 17
8 Initialisation and fault tolerance of time masters .18
8.1 General. 18
8.2 Initialisation procedure. 19
8.3 Failure of current time master . 20
8.4 Shutdown. 20
9 Failure handling. 21
9.1 General. 21
9.2 Message status count. 22
9.3 Interrupt_Status_Vector. 22
9.4 Master state. 23
10 Visible interfaces. 25
10.1 Configuration interfaces. 25
10.2 Application interfaces. 28
10.3 Optional interfaces. 30
Bibliography . 32
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 11898-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 3,
Electrical and electronic equipment.
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
iv © ISO 2004 – All rights reserved
Introduction
In the classic CAN network, communication is event-triggered; peak loads can occur when the transmission of
several messages is requested at the same time. The non-destructive arbitration mechanism of CAN
guarantees the sequential transmission of all messages according to their identifier priority. For hard real-time
systems, a scheduling analysis of the entire system is done to ensure that all transmission deadlines are met
even at peak bus loads.
Some real-time operating systems (RTOS) are based on static cyclic scheduling of all tasks in the application
system (control unit). They build a schedule of time slots and place each task in at least one slot. Tasks of
high priority appear in more than one slot. All activity in one slot, including interrupt handling, must be
completed before the beginning of the next slot.
If such an RTOS is considered for a distributed application system consisting of control units linked by a CAN
network, system integration and composability are served when the communication on the CAN network also
follows a synchronised schedule.
The time-triggered communication option for CAN-based networks (see ISO 11898-1) gives the prerequisites
for the synchronisation of all nodes in the CAN network. When the nodes are synchronised, any message may
be transmitted at a specific time slot, without competing with other messages for the bus. Thus the loss of
arbitration is avoided; the latency time becomes predictable.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11898-4:2004(E)
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 4:
Time-triggered communication
1 Scope
This part of ISO 11898 specifies time-triggered communication in the controller area network (CAN): a serial
communication protocol that supports distributed real-time control and multiplexing for use within road
vehicles. It is applicable to setting up a time-triggered interchange of digital information between electronic
control units (ECU) of road vehicles equipped with CAN, and specifies the frame synchronisation entity that
coordinates the operation of both logical link and media access controls in accordance with ISO 11898-1, to
provide the time-triggered communication schedule.
NOTE Time-triggered CAN is a higher level protocol layer additional to the CAN protocol itself, which remains
unchanged within the time-triggered communication. Time-triggered communication keeps the latency time of each
message at a specified value independent of the CAN bus load. Time-triggered CAN is implemented on two levels:
Level 1 is restricted to the cyclic message transfer, while Level 2, in addition, supports a global system time. Time-
triggered CAN’s cyclic, periodical communication is based on reference messages transmitted by a time master. Each
period starting with a reference message is called a basic cycle and is subdivided into several time windows. The
reference messages are used to synchronise and calibrate the time bases of all nodes to the time master's time base,
providing a global time for the network. A mechanism is provided for alternative time masters to substitute for a failing time
master.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11898-1, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 1: Data link layer and physical
signalling
ISO 11898-2, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 2: High-speed medium access unit
ISO 11898-3, Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 3: Low-speed fault-tolerant, medium
dependant interface
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11898-1, ISO 11898-2 and
ISO 11898-3, and the following apply.
NOTE Parameter terms (Cycle_Time, Cycle_Count, etc.) are given as proper nouns, connected by an underscore
where the parameter consists of two or more words.
3.1
application watchdog
entity which verifies that the application is operating properly
3.2
arbitrating time window
time window assigned to messages that share the same time window
3.3
basic cycle
row of the system matrix of several consecutive time windows
3.4
Cycle_Time
difference between the local time of an FSE and its Ref_Mark
3.5
Cycle_Count
number of the current basic cycle of the matrix cycle
3.6
Cycle_Count_Max
value of Cycle_Count of the last basic cycle in the given system matrix of the network
3.7
Cycle_Offset
parameter specifying, within a matrix cycle, the first basic cycle for which an Rx_Trigger or Tx_Trigger is valid
3.8
Disc_Bit
part of the reference message signalling a discontinuity in global time caused by an external clock correction
by the time master
3.9
error severity
levels of distinguished severity of an error
3.10
exclusive time window
time window assigned to a specific message transmitted periodically without competition for the CAN bus
3.11
Expected_Tx_Trigger
local parameter which specifies, for each FSE, the number of Tx_Triggers the FSE is expected to activate
between two starts
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11898-4
Première édition
2004-08-01
Véhicules routiers — Gestionnaire
de réseau de communication (CAN) —
Partie 4:
Déclenchement temporel
des communications
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 4: Time-triggered communication
Numéro de référence
©
ISO 2004
PDF – Exonération de responsabilité
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du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2004
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
ii © ISO 2004 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Termes abrégés. 6
5 Concepts fondamentaux du CAN à déclenchement temporel des communications . 7
5.1 Conventions générales. 7
5.2 Principe général du protocole . 8
5.3 Message de référence. 11
6 Caractéristiques de temporisation et de synchronisation . 13
6.1 Niveau 1 et niveau 2. 13
6.2 Génération du temps local. 13
6.3 Paramètre Cycle_Time. 15
6.4 Synchronisation au niveau 2 . 15
6.5 Temps global au niveau 2 (temps local + décalage local) . 16
6.6 Synchronisation horloge externe. 16
7 Envoi et réception . 16
7.1 Généralités. 16
7.2 Transmission de messages. 17
7.3 Réception de messages. 19
7.4 Transmission de messages de référence. 19
8 Initialisation et tolérance aux défaillances des horloges maîtresses . 20
8.1 Généralités. 20
8.2 Procédure d'initialisation. 21
8.3 Défaillance de l'horloge maîtresse courante. 22
8.4 Arrêt. 23
9 Gestion des défaillances. 23
9.1 Généralités. 23
9.2 Nombre d'état du message (MSC). 24
9.3 Interrupt_Status_Vector (vecteur d'état d'interruption). 25
9.4 État maître. 26
10 Interfaces visibles. 28
10.1 Interfaces de configuration. 28
10.2 Interfaces de l'application . 31
10.3 Interfaces optionnelles. 33
Bibliographie . 35
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 11898-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 3,
Équipement électrique et électronique.
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
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
Introduction
Dans le réseau CAN classique, la communication est déclenchée par un événement; des charges maximales
peuvent survenir lorsque la transmission de plusieurs messages est demandée au même moment. Le
mécanisme d'arbitrage non destructif du CAN garantit la transmission séquentielle de tous les messages en
fonction de la priorité de leur identifiant. Pour les systèmes en temps réel câblés, une analyse
d'ordonnancement du système complet est effectuée pour garantir que tous les délais de transmission sont
respectés, même dans des conditions de charge maximale du bus.
Certains systèmes d'exploitation en temps réel sont fondés sur un ordonnancement cyclique statique de
toutes les tâches dans le système d'applications (unité de contrôle). Ils élaborent un ordonnancement de
créneaux de temps et placent chaque tâche dans un créneau au minimum. Les tâches de priorité élevée
apparaissent dans plus d'un créneau. Toute l'activité placée dans un créneau de temps, y compris le
traitement des interruptions, doit s'achever avant le début du créneau suivant.
Si un tel système d'exploitation en temps réel est envisagé pour un système d'applications réparties
consistant en unités de contrôle reliées par un réseau CAN, l'intégration et les possibilités de liaison du
système sont favorisées lorsque la communication sur le réseau CAN suit également un ordonnancement
synchronisé.
L'option de déclenchement temporel des communications pour les réseaux fondés sur un CAN (voir
l'ISO 11898-1) décrit les conditions préalables nécessaires à la synchronisation de tous les nœuds du réseau
CAN. Lorsque les nœuds sont synchronisés, tout message peut être transmis dans un créneau de temps
spécifique sans concurrencer les autres messages pour accéder au bus. La perte d'arbitrage est ainsi évitée,
le temps d'attente devient prévisible.
NORME INTERNATIONALE ISO 11898-4:2004(F)
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 4:
Déclenchement temporel des communications
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11898 spécifie le déclenchement temporel des communications des gestionnaires
de réseau de communication (CAN): un protocole de communication série qui prend en charge la commande
répartie en temps réel et le multiplexage, pour le besoin des véhicules routiers. Elle est applicable à la mise
en place d'un échange d'informations numériques, avec déclenchement temporel, entre les unités de contrôle
électronique (UCE) de véhicules routiers équipés d'un CAN, et spécifie l'entité de synchronisation des trames
qui coordonne le fonctionnement du contrôle de liaison logique et du contrôle de l'accès au support,
conformément à l'ISO 11898-1, pour produire un ordonnancement des communications par déclenchement
temporel.
NOTE Le CAN à déclenchement temporel des communications est une couche de protocole de niveau supérieur
ajoutée au protocole CAN lui-même qui reste inchangé dans le cadre des communications à déclenchement temporel.
Les communications à déclenchement temporel maintiennent le temps d'attente de chaque message à une valeur
spécifiée indépendante de la charge du bus CAN. Un CAN à déclenchement temporel des communications est en œuvre
à deux niveaux. Le niveau 1 est limité exclusivement au transfert cyclique de messages, le niveau 2 assure en plus la
prise en charge d'un temps système global. Les communications cycliques et périodiques du CAN à déclenchement
temporel s'appuient sur des messages de référence transmis par une horloge maîtresse. Chaque période débutant par un
message de référence est appelée cycle de base et elle est subdivisée en plusieurs fenêtres de temps. Les messages de
référence sont utilisés pour synchroniser et étalonner les bases de temps de tous les nœuds d'après la base de temps de
l'horloge maîtresse, définissant un temps global pour le réseau. Il est prévu un mécanisme permettant à des horloges
maîtresses de rechange de remplacer une horloge maîtresse défectueuse.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11898-1, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 1: Couche
liaison de données et signalisation physique
ISO 11898-2, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 2: Unité
d'accès au support à haute vitesse
ISO 11898-3, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 3: Interface
dépendant du support, tolérant les défaillances, à basse vitesse
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 11898-1, l
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11898-4
Première édition
2004-08-01
Véhicules routiers — Gestionnaire
de réseau de communication (CAN) —
Partie 4:
Déclenchement temporel
des communications
Road vehicles — Controller area network (CAN) —
Part 4: Time-triggered communication
Numéro de référence
©
ISO 2004
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Termes abrégés. 6
5 Concepts fondamentaux du CAN à déclenchement temporel des communications . 7
5.1 Conventions générales. 7
5.2 Principe général du protocole . 8
5.3 Message de référence. 11
6 Caractéristiques de temporisation et de synchronisation . 13
6.1 Niveau 1 et niveau 2. 13
6.2 Génération du temps local. 13
6.3 Paramètre Cycle_Time. 15
6.4 Synchronisation au niveau 2 . 15
6.5 Temps global au niveau 2 (temps local + décalage local) . 16
6.6 Synchronisation horloge externe. 16
7 Envoi et réception . 16
7.1 Généralités. 16
7.2 Transmission de messages. 17
7.3 Réception de messages. 19
7.4 Transmission de messages de référence. 19
8 Initialisation et tolérance aux défaillances des horloges maîtresses . 20
8.1 Généralités. 20
8.2 Procédure d'initialisation. 21
8.3 Défaillance de l'horloge maîtresse courante. 22
8.4 Arrêt. 23
9 Gestion des défaillances. 23
9.1 Généralités. 23
9.2 Nombre d'état du message (MSC). 24
9.3 Interrupt_Status_Vector (vecteur d'état d'interruption). 25
9.4 État maître. 26
10 Interfaces visibles. 28
10.1 Interfaces de configuration. 28
10.2 Interfaces de l'application . 31
10.3 Interfaces optionnelles. 33
Bibliographie . 35
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 11898-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 3,
Équipement électrique et électronique.
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
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
Introduction
Dans le réseau CAN classique, la communication est déclenchée par un événement; des charges maximales
peuvent survenir lorsque la transmission de plusieurs messages est demandée au même moment. Le
mécanisme d'arbitrage non destructif du CAN garantit la transmission séquentielle de tous les messages en
fonction de la priorité de leur identifiant. Pour les systèmes en temps réel câblés, une analyse
d'ordonnancement du système complet est effectuée pour garantir que tous les délais de transmission sont
respectés, même dans des conditions de charge maximale du bus.
Certains systèmes d'exploitation en temps réel sont fondés sur un ordonnancement cyclique statique de
toutes les tâches dans le système d'applications (unité de contrôle). Ils élaborent un ordonnancement de
créneaux de temps et placent chaque tâche dans un créneau au minimum. Les tâches de priorité élevée
apparaissent dans plus d'un créneau. Toute l'activité placée dans un créneau de temps, y compris le
traitement des interruptions, doit s'achever avant le début du créneau suivant.
Si un tel système d'exploitation en temps réel est envisagé pour un système d'applications réparties
consistant en unités de contrôle reliées par un réseau CAN, l'intégration et les possibilités de liaison du
système sont favorisées lorsque la communication sur le réseau CAN suit également un ordonnancement
synchronisé.
L'option de déclenchement temporel des communications pour les réseaux fondés sur un CAN (voir
l'ISO 11898-1) décrit les conditions préalables nécessaires à la synchronisation de tous les nœuds du réseau
CAN. Lorsque les nœuds sont synchronisés, tout message peut être transmis dans un créneau de temps
spécifique sans concurrencer les autres messages pour accéder au bus. La perte d'arbitrage est ainsi évitée,
le temps d'attente devient prévisible.
NORME INTERNATIONALE ISO 11898-4:2004(F)
Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication
(CAN) —
Partie 4:
Déclenchement temporel des communications
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11898 spécifie le déclenchement temporel des communications des gestionnaires
de réseau de communication (CAN): un protocole de communication série qui prend en charge la commande
répartie en temps réel et le multiplexage, pour le besoin des véhicules routiers. Elle est applicable à la mise
en place d'un échange d'informations numériques, avec déclenchement temporel, entre les unités de contrôle
électronique (UCE) de véhicules routiers équipés d'un CAN, et spécifie l'entité de synchronisation des trames
qui coordonne le fonctionnement du contrôle de liaison logique et du contrôle de l'accès au support,
conformément à l'ISO 11898-1, pour produire un ordonnancement des communications par déclenchement
temporel.
NOTE Le CAN à déclenchement temporel des communications est une couche de protocole de niveau supérieur
ajoutée au protocole CAN lui-même qui reste inchangé dans le cadre des communications à déclenchement temporel.
Les communications à déclenchement temporel maintiennent le temps d'attente de chaque message à une valeur
spécifiée indépendante de la charge du bus CAN. Un CAN à déclenchement temporel des communications est en œuvre
à deux niveaux. Le niveau 1 est limité exclusivement au transfert cyclique de messages, le niveau 2 assure en plus la
prise en charge d'un temps système global. Les communications cycliques et périodiques du CAN à déclenchement
temporel s'appuient sur des messages de référence transmis par une horloge maîtresse. Chaque période débutant par un
message de référence est appelée cycle de base et elle est subdivisée en plusieurs fenêtres de temps. Les messages de
référence sont utilisés pour synchroniser et étalonner les bases de temps de tous les nœuds d'après la base de temps de
l'horloge maîtresse, définissant un temps global pour le réseau. Il est prévu un mécanisme permettant à des horloges
maîtresses de rechange de remplacer une horloge maîtresse défectueuse.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11898-1, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 1: Couche
liaison de données et signalisation physique
ISO 11898-2, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 2: Unité
d'accès au support à haute vitesse
ISO 11898-3, Véhicules routiers — Gestionnaire de réseau de communication (CAN) — Partie 3: Interface
dépendant du support, tolérant les défaillances, à basse vitesse
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 11898-1, l
...
Questions, Comments and Discussion
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