Device Net by fe7J72f

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									     Les couches applicatives de CAN
                           Controller Area Network


                    Device Net
                      CAN Open - CAL
                          SDS
                            Présentation
Patrick MONASSIER
Université Lyon 1 France
                                                     1
Device Net
 Présentation


                2
                               DeviceNet - Présentation

• Normalise la Couche 7 ISO + partie basse de la couche 1 ISO
• S’appuie sur CAN ISO 11898 - Commercialisation fin 1994
• Appartient à l’organisme ODVA (Open DeviceNet Vendor Association)
qui est une association d’offreur de services autour de DeviceNet - Le
but de l’ODVA est de promouvoir DeviceNet.
• En 1997 environ 200 sociétés - Plus de 100 produits différents :
Rockwell Automation, OMRON, Hitachi, AEG, Schneider, Hohner,
Yaskawa, Mitsubichi, Crouzet, Softing, Leroy Automatique, NSI, Vector,
Lumberg...
• Spécifications disponibles, pas de licence, le système est ouvert.
• ODVA 8222 Wiles Road , suite 287, Coral Springs, FL33067 USA
        Tel (1) 954 340 5412       Fax (1) 954 340 5413
• Allen Bradley Rockwell Ave de l’Europe 78941 Velizy Cedex France
        Tel 01 3067 7200   Fax 01 3465 3233


                  http://www.odva.org
                                                                         3
                    DeviceNet et les couches ISO


                                           Couche
ISO Couche 7   Couche Application          Application
                                           DeviceNet
ISO Couche 2   Couche liaison de données
                                           Protocole
               Signal Physique             CAN
ISO Couche 1
               Transmetteur/Récepteur
                                           Couche physique
                                           DeviceNet
  Médium       Support de transmission

                                                         4
                       DeviceNet - Les couches ISO


Couche Communication de données
• Messagerie et mode de connexion
• Modes d’adressages
• Echange de donnes
• Fragmentation
• Profils de communication


Couche Physique
• Medium de transmission et topologie du réseau
• Connexion au medium
• Possibilités d’alimentation par les stations DeviceNet

                                                           5
            Couche Communication de données


• DeviceNet s’appuie sur la trame CAN 2.0A (identifieur 11 bits)
• Le protocole DeviceNet est complètement intégré dans la trame
• 2 modes de messagerie
    – Implicite ou haute priorité pour Entrées/Sorties (temps réel)
    – Explicite ou basse priorité pour diagnostics, configuration...
• 2 modèles de communication
    – Modèle Producteur/Consommateur (Broadcast) en implicite
    – Modèle Client/Serveur (point à point) souvent en explicite
• Les 2 modes de messageries et les 2 modèles de
communication sont définis dans l’identifieur de la trame CAN



                                                                   6
                                  Connexions et messages



•   La communication DeviceNet est établie sur le mode «objets»
•   Avant d’échanger des données, il faut établir une connexion
•   Une connexion est établie entre deux ou plusieurs points finaux
•   Le Connection Object est l’un des Communication Objects
•   C’est le container des caractéristiques de la communication
•   2 types principaux de connexions
      – I/O connections (Implicite, pour les Entrées/Sorties)
      – Explicit Messaging Connections (diagnostics, configurations...)




                                                                          7
                       I/O connections & I/O messages

    Station émettrice                             Station réceptrice

            I/O data          I/O message           I /O data



   Application   Connection                 Connection   Application



 I/O messages    I/O Connection         I/O Connection   I /O messages

Les IO data sont inclues dans le champs des données de la trame
CAN (8 octets maxi). DeviceNet ne définit aucune information quant au
protocole régissant les données. La signification des données est
implicite selon le I/O connection (connection ID associé).
                                                                       8
                    Explicit Messaging Connections


      Station 1                                         Station 2
                           Explicit messages


   Question                                               Question

     Réponse      Connection               Connection     Réponse




Les connection Explicites sont à usage multiple. Les messages qui sont
construits dans la trame CAN, sont constitués d’un Connection ID
et d’une information de protocole message. DeviceNet ne fournit pas
d’indications sur le protocole. Il définit un protocole de fragmentation
permettant des échanges de taille supérieure à 8 octets (trame CAN).
                                                                     9
                            Identifieur CAN selon DeviceNet

10   9    8   7     6   5     4       3       2   1   0 Valeur Hex

0        Groupe 1        Source MAC ID                    000-3FF    Message groupe 1
         Message ID


1    0          MAC ID                    Groupe 2        400-5FF    Message groupe 2
                                          Message ID


1    1    Groupe 3          Source MacID                  600-7BF    Message groupe 3
          Message ID


1    1     1 1 1             Groupe 4                     7C0-7EF Message groupe 4
                             Message ID

1    1     1 1      1   1 1       1       1       1   1   7F0-7FF     ID non valides

                                                                                  10
                                         Groupe de priorité



La construction des identifieurs selon DeviceNet permet de définir
3 groupes distinct, fonction des bits de poids fort:


Bit 10       Bit 9         Groupe       Priorité      Application

 0             x           groupe 1     haute         Entrées/sorties
 1             0           groupe 2     moyenne       Maître/Esclave
 1             1           groupe 3     basse         messages
                           groupe 4     très faible   non définie



                                                                     11
                                                          Définitions

• Message ID identifie un message particulier à l’intérieur d’un
groupe de messages spécifiques.
• Source MAC ID désigne la station assurant la transmission. Les
groupes 1 et 3 imposent sa présence dans l’identifieur.
• Destination MAC ID désigne la station destinatrice du message.

L’accès au bus est défini par la valeur message ID pour les groupes 1 et 3,
et par la valeur du MAC ID pour le groupe 2.
Bien que d’autres configurations soient possibles, par définition, les
groupes sont utilisés pour les connexion:

     • Entrées/Sorties pour le groupe 1
     • Entrées/Sorties et messages explicites pour le groupe 2
     • Messages explicites pour le groupe 3


                                                                         12
                    Etablissement d’une connexion


• Le but de la couche applicative DeviceNet est de fournir, pour des
applications particulières, des informations pertinentes
d’Entrées/Sorties en temps réel.

• DeviceNet définit, construit la configuration complète, dynamique,
des I/O connections entre stations.

• Une grande partie des Connection Information peut être
configurée à la mise sous-tension de la station.

• DeviceNet pédéfinit un jeu de connexions Maître/Esclaves: le
predefined Master/Slave Connection Set .


                                                                 13
                        Modes d’adressage de DeviceNet

MAC ID #1                       MAC ID #2
                                                      MAC ID #4: Object classe #5
                                                      Instance #2: Attribute #1



                       réseau



                                                                   instance #1

    object classe #5                                                   object classe #7
                                                    Attribute #1
                                                    Attribute #2
      instance #1
                                                    instance #2


                                      instance #1

  MAC ID #3                                 object classe #5
                                                                   MAC ID #4



                                                                                 14
 CAN Open
   PRESENTATION de
la COUCHE APPLICATIVE


                        15
                                      CANopen principes


• La couche applicative CANopen décrit un concept de réseau
basé sur la couche applicative CAL et sur le protocole CAN.
• Le CANopen Communication profile a été defini en 1995 par
le CiA, et débouchait sur le premier I/O Device Profile en 1996.
• Les deux profils (Communication et I/O Device) de CANopen
utilisent des services de la couche applicative CAL.
• L’objectif de la couche applicative CANopen est de faciliter,
permettre et autoriser la création économique de:
            – systèmes de commandes décentralisées.
            – systèmes d’entrées/sorties distribuées.
            – systèmes capteurs actionneurs mis en réseau.


                                                                   16
  CANopen relations entre CAL et CANopen

• La spécification CAL, définie en premier, représente un ensemble
de services et d’objets, sans mode d’emploi précis.
• L’un des buts de CANopen est de définir quels services et quels
objets doivent être utilisés, avec quels paramètres et comment
interpréter ces paramètres.
• CANopen peut être vu comme un mode d’emploi de CAL.
• CANopen permet de construire une couche applicative sur le
concept de Device Profiles (profiling)
• Cette construction présente des avantages:
   – Les caractéristiques obligatoires font que la fonctionnalité minimale du réseau
   est atteinte
   – Les possibilités de performances optionnelles donnent une grande souplesse
   aux extensions possibles.
   – Les Hooks (crochets) ouvrent la possibilité de concevoir des éléments
   spécifiques standards multiconstructeurs.

                                                                                 17
                                    CANopen modèle ISO

                                                                      CANopen
           Device     Device    Device             Standard             Device
 ISO                                                                    Profile
           profile    profile   profile             Device         CiA DS 401 à 406
Couche 8                                           «futur proof»
             A          B         C
                                                                   CANopen
 ISO                                                                  CANopen
Couche 7                                                             Communication
                                                                        Profile
                      Communication Profile                           CiA DS 301


 ISO
Couche 7             CAL (Can Application Layer)                   CAL

  ISO
Couche 2             CAN Protocol (Data Link Layer)                CAN
                                                                   ISO 11898
 ISO
Couche 1                  Physical Layer
                                                                   CAL
                                              Bus CAN                     18
                                        CANopen         spécifications


Communication profile for Industrial System
CiA DS 301        3.0       1996


Framework for Programmable devices
CiA DS 302        1.0       1997


Devices profiles
   – For I/O modules                       CiA DS 401     1.4   1996
   – For drives and motion control         CiA DS 402     1.0   1997
   – For Human machine interface           CiA DS 403
   – For measure & close-loop devices      CiA DS 404     1.0   1997
   – For Encoders                          CiA DS 406     1.0   1997

                                                                   19
          CANopen modèle de communication

• Services et Process Data Object - SDO et PDO
   – SDO: utilisée pour transmettre des paramètres et/ou données n’ayant
   pas d’aspect temps réel (configuration, chargement de programmes...)
   – PDO: utilisée pour transmettre les données applicatives temps réel
       •Modes de transmission des PDO
           –Synchrone
           –Asynchrone
       •Modes de déclenchement des PDO
           –événement
           –requêtes asynchrones

• Objets de communication prédéfinis de CanOpen
   – SYNC objects
   – Time Stamp Objects
   – Emergency Objects


                                                                      20
            CANopen Service Data Object SDO


           byte 0           bytes 1-3             bytes 4-7
Start of    domain           3 bytes profile         4 bytes profile   end of
telegram    command          identification          data              telegram   INITIATE
frame       specification                                              frame      COMMAND
                            16 bits      8 bits
                            index       sub-index

                        data type       data type
                        unsigned 16     unsigned 8

           byte 0           bytes 1-7
Start of    domain                      7 bytes profile                end of
telegram    command                     data                           telegram   SEGMENT
frame       specification                                              frame      COMMAND



                                                                                       21
CANopen            transmission synchrone et asynchrone

Object SYNC                      Object SYNC
fenêtre des objects SYNC




                                  PDO synchrones
PDO asynchrones
                                Période du cycle de communication
                    Longueur de la fenêtre de synchronisation
Message SYNC                    Message SYNC




Messages actuels              Messages de commande
                                                                    22
CAL   CAN Application Layer

      PRESENTATION de
  la COUCHE APPLICATIVE



                          23
                     CAL CAN Application Layer


• Définition des spécifications d’une couche applicative système
ouvert, basée sur le protocole CAN.
• En 1992, par le CiA (CAN In Automation), naissance des CAL
(CAN Application layers).
• Pas de droit de licence, ni de royalties.
• Fonction détaillées dans documents CiA / DS 201 à 205

                 Contact:
                     CiA CAN in Automation
                     Am Weichselgarten 26
                     D-91508 Erlangen
                     Tel +49 9131 601091
                     Fax +49 9131 601092

                     http://www.can-cia.org
                                                                   24
                          CAL       Les couches ISO


                                           Couche
ISO Couche 7   Couche Application          Application
                                           CAL
ISO Couche 2   Couche liaison de données
                                           Protocole
               Signal Physique             CAN
ISO Couche 1
               Transmetteur/Récepteur      Couche
                                           physique
  Médium
               Support de transmission     CAL


                                                         25
                                CAL          Présentation

CAL fournit aux utilisateurs:

   •   l’administration du réseau et des couches
   •   les fonctionnalités de maître et superviseur d’un système
   •   les objets et services de communication standard
   •   la distribution des identificateurs

CAL est constitué de 4 entités principales:

   •   CMS CAN based Message Spécification
   •   NMT Network Management
   •   DBT identifier DistriBuTor
   •   LMT Layer ManagemenT
                                                               26
                                 CAL          Présentation CMS

CMS décrit le façon d’interfacer le réseau physique CAN            (règles de codage).

CMS décrit aussi la description d’objets de communication (variables, event ...)
Les objets CMS de base permettent une communication «orientée message»
Les objets CMS évolués permettent de réaliser des connexions entre éléments
dite «orientée communication»


       CMS                                    NMT                Maitre
                             Variables        Administration
       Spécification                                             Esclave
                                              du réseau
       des messages         Evènements
       basés sur CAN                          DBT                Maitre
                            Domaines          Distributeur des   Esclave
                                              identifications
             Régles de codage                 LMT                Maitre
                                              Administartion     Esclave
                                              des couches

                                                                                 27
                CAL Présentations DBT, NMT, LMT
• DBT (identifier DistriBuTor) est responsable de l’affectation
dynamique de la valeur des identifieurs.
• NMT (Network ManagemenT) est responsable de l’administration du
réseau
    –spécifie les services généraux et d’administration du réseau
    –réalise l’initialisation globale du réseau
    –initialise, si nécessaire, la distribution dynamique des identifieurs
    –assure la supervision du réseau en fonctionnement (fonction guarding)
    –basé sur une relation maître/esclave (1 maître NMT/ 255 esclaves NMT maxi)
   (fonction guarding: détection des stations connectées, opérationnelles en temps réel)

• LMT (Layer ManagemenT) définit des services permettant une
configu- ration large du réseau et de certains paramètres des couches
CAL:
    –numéros d’identificateurs individuels et des noeuds
    –paramètres temporels CAN (Nominal Bit time...) ...etc.                          28
  CAL               Primitives et types de services

                                        4 types de services
4 services de primitives                • services locaux
• requête : demande de                  • services initialisés par le
l’application à la couche applicative   fournisseur
• indication : fournie par la           • services non confirmés
couche applicative pour rapporter       • services confirmés
un événement interne
• réponse : fournie par
l’application vers la couche
applicative pour répondre à une          Voir les figures page suivante
indication reçue
• confirmation : fournie par la
couche applicative à l’application
pour rapporter le résultat d’une
requête précédente.

                                                                        29
                CAL Primitives et types de services

  Application X                            Application X


  requête                                   indication


              Service local                Service initialisé par un fournisseur


Application X          Application Y         Application X        Application Y
                                             requête                      indication

                              indication
                                           confirmation                   réponse

            Service non confirmé                       Service confirmé


                                                                                30
     CMS langage de modélisation pour applications distribuées
• CMS est considéré comme le langage standard pour la spécification d’une
interface de communication entre éléments CAN
• Définit les services de communication entre les différentes entités CAL
• Définit les règles de codage (encoding rules)
• Offre des services de communication basés sur des objets CMS


 Les objets CMS

 •    Les CMS variables permettent de lire et écrire des données via le réseau
 •    Les CMS Events permettent de signaler des évènements se produisant
           dans d’autres noeuds
 •    Les CMS Domains permettent le transfert de blocs de données de plus
           de 8 octets de longueur (fragmentation)

                                                                            31
                                              CAL Les objets CMS

Les CMS variables
• Les CMS Basic variables : Message CAN habituel (8 octets maxi)
• Les CMS Multiplexed variables : réduit le nombre nécessaires d’identifieurs en
définissant un jeu (set) assigné à un seul identifieur (codé dans le premier octet de
données) - soit 7 octets de données utiles.

Les CMS Domains
• Permet le tranfert de données dont la longueur est supérieure à 8 octets
• Technique de fragmentation (packaging) et transmission temporelle séquentielle des
données sur le réseau.

Les CMS Events (événements)
• Représentes des données d’événements spontanés ou asynchrones
• Transportent des données identifiant la cause de l’événement


                                                                                        32
     CAL Le jeu d’attributs des objets CMS

• Name - Nom identifiant l’objet (voir Application Layer Naming
Convention)
• User Type - Client (consommé par un noeud) ou Serveur (fourni par un
noeud)
• Prority - 8 classes de priorités (codage de l’identifieur)
• Inhibit Time - Temps d’inhibition permettant de contrôler la charge de
communication du réseau CAN (temps minimal entre 2 transferts
consécutifs d’un même message)
• Data Type - classes conventionneles de données (entier, booléen,
flottant...)
• Error type - définit l’action qui doit être prise par CAL sur certains types
d’erreurs
• Access type - droit d’accès à l’objet CMA du point de vue du client

                                                                                 33
                                     NMT Network ManagemenT
assure la gestion du réseau en dehors de l’application courante...
       administration du réseau, initialisation, présence des noeuds, guarding...
• Relation Maître / Esclave - Il y a 1 maître NMT et jusqu’à 255 esclaves NMT
• 2 identifieurs CAN sont spécifiquement réservés pour les services NMT
• Les services NMT sont subdivisés en 3 groupes:
     – Module Control Services - Services de commande et contrôle de module
     – Error Control Services - Services de commande et contrôle d’erreur
     – Configuration Services - Services de commande et contrôle de configuration
• Les Objets NMT sont de 3 types
     – objet réseau - jeu des modules physiques sur le réseau (255 maxi)

     – objet noeud déporté - module incluant un partie de la configuration réseau en commun avec le maître
     – objet noeud - Un objet noeud peut exister dans n’importe quel module
• Les Classes de réseau CAL indiquent les possibilités du réseau (issu de la configuartion NMT)

              Classe de réseau       Classe 0   Classe 1   Classe 2   Classe 3   Classe 4
         Administration réseau          -          +          +            +        +
         Erreur réseau                  -          -          +            -        +
         Configuration réseau           -          -          -            +         +
         Contrôle de noeud              -          +           +           +         +
         Distri. Dyn. des identif.          -      +           +           +         +           34
                                  DBT identifier DistriBuTor
• Dans un système ouvert multi-constructeur, il doit être nécessaire de pouvoir
réaffecter les identifieurs pour éviter tout conflit éventuel.
• DBT a pour mission d’administrer les identifieurs et d’en assurer la
distribution dynamique si nécessaire.
• Le protocole CAN offre 2032 valeurs COB ID (CAN OBject distributor)
• La valeur binaire du COB ID définit la priorité d’accès au medium.
• Le processus de distribution est organisé en maître DBT et esclaves DBT
• Tous les modules du réseau ne supportent pas l’allocation dynamique
• 8 groupes de priorités sont définis par le DBT

          groupe               COB ID              groupe                COB ID
   CMS priorité des objets 0   1 - 220     CMS priorité des objets 4   881 - 1100

   CMS priorité des objets 1   221 - 440   CMS priorité des objets 5   1101 - 1320

   CMS priorité des objets 2   441 - 660   CMS priorité des objets 6   1321 - 1540

   CMS priorité des objets 3   661 - 880   CMS priorité des objets 7   1541 - 1760

                                                                                     35
                LMT        Layer MagagemenT
• LMT est basée sur une relation Maître/Esclave avec un maître LMT
optionnel.
• Sert à configurer les paramètres de chaque couche CAL dans le modèle
de référence de CAN, via le réseau CAN.
• Permet à un module (le maître LMT) de commander le réglage de
certains paramètres des couches à d’autres modules (esclaves LMT) via
le réseau CAN.
• L’application a un accès direct à toutes les couches CAL
• Sur le principe, ceci est en contradiction avec l’idée de conception
structurées en couches selon le modèle ISO/OSI.


          LME         Layer Magagement Entity
• LME permet à une application de commander les réglages des
   paramètres de la couche.
                                                                 36
           DBT Affectation globale des COB ID

 NMT service de Start/Stop           0        CMS
                                              CAN Based Message Specification

                                              NMT
CMS priorités des objets 0 à 7    1 - 1760    Network ManagemenT

                                              DBT
NMT protocole Node Guarding 1761-2015         identifier DistriBuTor

     Réservé par le CiA          2016-2019    LMT
                                              Layer ManagemenT
       Services LMT              2020-2021

  NMT Identité des noeuds          2022

       Services DBT              2023-2024   De nombreuse sociétés proposent des packages
                                             logiciels d’aide à la conception d’applications
       Services NMT              2025-2026   utilisant CAL (langage C)

Réservé par l’autotest module      2027      Compter environ 4 à 30 Ko de ROM pour
                                             l’intégration du code binaire CAL.
     Réservé par le CiA          2028-2031

                                                                                     37
CAL   CAN Application Layer

    PRESENTATION de
  la COUCHE PHYSIQUE


                          38
CAL                   Couche physique CAL et CANopen*
                                                                 (* voir présentation de CANopen)


• La couche physique repose entièrement sur les spécifications CAN ISO 11898
(paire torsadée, niveaux électriques...)
• Les connecteurs sont définis par la recommandation CiA / DS102 (connecteurs sub-D 9
broches et cylindrique mini 5 broches)
• Le débit va au delà de la norme CAN High Speed (ISO11898), de 0 à 1Mb/s



     débit longueur     Nominal bit time   Nbre time quanta   long. time quanta   position sample point


      1Mb/s 25m              1us                 8                  125ns            6tq (125ns)

    500Kb/s 100m             2us                 16                 125ns           14tq (1.75us)

    125Kb/s 500m             8us                 16                 500ns            14tq (7us)

    10Kb/s 5 Km            100us                 16                6.25us           14tq (87.5us)


                                                                                                          39
        SDS
Smart Distributed
    System
    PRESENTATION de
 la COUCHE APPLICATIVE

                         40
             SDS           Smart Distributed System




Protocole proposé par la société HONEYWELL

    Parc Technologique de Saint Aubin
    Bâtiment Mercury BP87 91193 Gif sur Yvette France
    Tel 01 6019 8182 Fax 01 6019 8173   honeywell.sensing.com

       Spécifications SDS : GS052-103 à 108 (1994..)


      http://www.honeywell/sensing/prodinfo/sds

                                                                41
           SDS Smart Distributed System



• débit de 125Kb/s à 1 Mb/s
• longueur: 1.2Km à 125Kb/s, 30m à 1Mb/s
• 64 stations maxi sur le réseau (126 avec répéteur)
• 4032 point maxi, analogiques ou digitaux
• Modes de communication:
    – Evènementiel
    – Requête / réponse
    – Cyclique



                                                       42
                        SDS         Les couches ISO

                                              Couche
ISO Couche 7                                 Application
               Couche Application            SDS (APL)

ISO Couche 2   Couche liaison de données
                                           Protocole
               Signal Physique             CAN
ISO Couche 1
               Transmetteur/Récepteur
                                            Couche physique
                                                 SDS
  Médium       Support de transmission


                                                           43
            SDS           La couche applicative APL


           APL       Application Protocol Layer


• 4 classes génériques de services disponibles par l’utilisateur

            – READ, WRITE, EVENT, ACTION
• 2 à 126 éléments physiques sur un réseau
• 126 adresses logiques maxi par élément physique
• 32 éléments/objets indépendants par adresse logique
• 255 attibuts, 255 actions, 255 events maxi par élément/objet



                                                                   44
                  SDS             les Services de l’APL

• Services READ & WRITE
  – permet de lire les entrées et écrire les sorties
  – permet l’accès à toutes les données visibles n’excédant pas
  6 octets
  – supporte la gestion en Maître/esclave

• Service EVENT
  – Permet la gestion d’évènements asynchrones ou spontanés
  générés par par une station ou un élément


• Service ACTION
  – Permet de lancer des ordres de commandes
  – Principalement utilisé pour l’administration du réseau

                                                              45
                      SDS   les objets de l’APL

composant physique             Composant Physique
                                      contient...

                                126 adresses logiques
    adresse logique
                                maxi qui contiennent...
                                32 éléments objets
         Objet                  maxi qui contiennent...

        attributs
                                255 attributs
                                255 actions
        actions
                                255 events
                                maxi, en 3 tableaux
        events


      Liaison CAN
                            Bus CAN
                                                    46
                     SDS les paramètres des objets

Le tableau Attributs contient les informations générales telles que:
   vitesse de communication, adresse logique de la station (1à126),
   Numéro de série, référence du produit...


Le tableau Actions indique les actions possibles sur le dispositif:
   changer l’adresse logique de la station, effacer / corriger
   les erreurs...


Le tableau Events indique les évènements qui peuvent se produire
sur ce dispositif:

   Changement d’état d’un capteur, dépassement de limite.....



                                                                       47
                          SDS           Codage des Services

      Les services sont codés par la valeur du champ APDU
                      Application Protocol Data Unit


•   Read:                       Lecture d’un attribut
•   Write                       Modification d’un attribut
•   Event Report                Report d’un événement
•   Action                      Commande l’exécution d’une action
•   COS ON                      Report sur changement d’état ON
•   COS OFF                     Report sur changement d’état OFF
•   Write ON state              Ecriture d’un ON sur un I/O
•   Write OFF state             Ecriture d’un OFF sur un I/O


COS = Change Of State


                                                                    48
                                    SDS           les messages

Types de messageries utilisables avec SDS :
 gérées par l’APDU Application Protocol Data Unit

      Diffusion générale (broadcast) permettant la diffusion
      simultanée de messages à l’ensemble des stations.

      Point à Point direct (DPP Direct Peer to Peer) met en
      relation temporaire deux stations identifiées.


Les types de messages SDS:

      Messages courts:           messages d’information rapide
      Messages longs:            messages de données (6 octets)
      Messages fragmentés:       message longs (256 octets maximum)

                                                                 49
                            SDS           APDU et trame CAN

• L’objet CAN du SDS (APDU) s’appuie sur la trame CAN standard 2.0A
• Il se compose de deux parties: le CAN Header et le Champ de données
• Le CAN Header (entête) utilise les champs suivants de la trame CAN 2.0A:
    – Les 11 bits de l’identifieur
    – Le bit RTR
    – Les 4 bits DLC
    – Les 2 ou 3 premiers octets des données
           (messages longs et fragmentatés, point à point)
• Le Champ de données utilise les octets de données de la trame CAN 2.0A:
    – 0 octets (vide) pour le message court
    – 6 octets pour le message long
    – 4 octets pour le message fragmenté
    – 5 octets en messagerie point à point

                                                                       50
                       SDS        APDU et identifieur CAN



      Identifieur trame CAN 2.0A (11 bits)

DIR      Adresse de l’élément      type d’APDU      Nom du champ

1                  7                     3          Nbre de bits par champ

0,1              0 .. 125               0..7        Gamme de valeur


        0=Adresse de destination, 1=Adresse de la source



                                                                    51
                       SDS             Message de forme courte


      La trame SDS courte est composée de 44 bits (hors bit de bourrage)

En-Tête SDS                                      Fin SDS

En-Tête CAN                                      Fin CAN

SOF   DIR     Adress APDU        RTR    DLC     CRC ACK EOF    Nom de champ
 1      1       7       3          3      4     16   2     7   Nbre bits par champ
1      0..1   0..125   0..7        0      0      -    -    -   Gamme de valeurs

                              Etats de l’APDU

        000 COS to OFF            001 COS to ON    010 COS to OFFAck
        011 COS to ON Ack         100 Write OFF    101 Write ON
        110 Write OFF Ack         111 Write ON Ack (COS=Change Of State)
                                                                            52
                                 SDS Message de forme longue
                                                 HEADER

RTR             -> 0             DLC -> >0
APDU            -> 000...011 Reserved  100 Write               101 Read     110 Action   111 Event

                                                DONNEES
       2 bits         1 bit         5 bits

       RRED        fragment=0                Object / Group ID (0..31)              Data 0 CAN

00    Request                            00000 Object Group ID 0
01    Succesful Response                 ....
10    Error Response                     11111 Object Group ID 32
(11   Direct Peer to Peer)

                                    8 bits

                  PDU Modifier (Attribute, Action, Event - 0..255)                  Data 1 CAN

                                                                          Données SDS sur 6 octets
                 Data                                 Data                   Data 3 à 8 CAN

                                                                                               53
                     SDS                      Message de forme longue
                                             HEADER

RTR        -> 0             DLC -> >0
APDU       -> 000...011 Reserved  100 Write                101 Read   110 Action   111 Event


                                             DONNEES
  2 bits          1 bit          5 bits

  RRED         fragment=1                 Object / Group ID (0..31)           Data 0 CAN

             PDU Modifier (Attribute, Action, Event - 0..255)                Data 1 CAN

                          Fragment Number (0..63)                             Data 2 CAN

                     Total Fragment bytes (0..255)                           Data 3 CAN

                                                                      Données SDS sur 4 octets
           Data                                 Data                    Data 4 à 8 CAN
                                                                                         54
                           SDS Message longs fragmentés
           Laps de temps de 10ms entre deux transmissions de fragments

                                              HEADER
RTR        -> 0             DLC -> >0
APDU       -> 000...011 Reserved  100 Write                101 Read     110 Action   111 Event

                                             DONNEES
  2 bits          1 bit          5 bits

  RRED         fragment=1                 Object / Group ID (0..31)             Data 0 CAN

             PDU Modifier (Attribute, Action, Event - 0..255)                  Data 1 CAN

                          Fragment Number (0..63)                               Data 2 CAN

                     Total Fragment bytes (0..255)                             Data 3 CAN

                                                                      Données SDS sur 4 octets
           Data                                Data                     Data 4 à 8 CAN
                                                                                           55
                          SDS Message Direct Point à Point
           Laps de temps de 10ms entre deux transmissions de fragments

                                               HEADER

RTR        -> 0             DLC -> >0
APDU       -> 000...011 Reserved  100 Write                  101 Read    110 Action   111 Event

                                              DONNEES
  2 bits          1 bit           5 bits

 DPP =11      fragment=0                   Object / Group ID (0..31)             Data 0 CAN

             PDU Modifier (Attribute, Action, Event - 0..255)                    Data 1 CAN

                           Variable ID     (0..63)                               Data 2 CAN

                                                                        Données SDS sur 4 octets
           Data
                                                     Data                   Data 3 à 7 CAN

                          Destination Adress (0..255)                             Data 8 CAN
                                                                                             56
                     SDS               Administration du réseau SDS

                                    Phase de détection de débit

A la première mise sous tension, la station entre en «détection de débit du bus»
La séquence d’AUTOBAUD est fournie par le seul «administrateur de Bus»

                                     Phase de mapping réseau

Après l’autobaud, phase d’établissement de la cartographie des éléments dont les
adresses appartiennent à leurs domaines spécifiés. Les Duplications d’adresses
sont détectées, et des réaffectations d’adresses possibles...

                               Phase de fonctionnement normal

 En plus de l’activité normale entre stations, les interfaces des contrôleurs
 possèdent des fonctions Chiens de Garde qui permettent de détecter des éléments
 défectueux ou inactifs, en les scrutant périodiquement.

Il est possible d’insérer ou de retirer une station à tout moment sans perturber le réseau
                                                                                             57
                                 SDS            Les Device Models

• La couche SDS est conçue pour être utilisée avec une méthodologie orientée objets.
• Les notions de hiérarchisations et d’héritages sont applicables aux stations.



                    2.0              1.1
                                                       2.2
                   fonctions        sortie
                   IEC1131          binaire
     0                                                               hiérarchie des
                                    simple
  SDS
                                                                     objets
  caractér.
                    1.0
  minimum                            1.2               2.3
                  objets
                  communs           Entrées
                  E/S               analogiq.
                                    simples


                                    1.3                2.4


                                                                               58
                                   SDS Implémentation



Exemples d’ordres de tailles de code pour microcontrôleur standard



• Capteur Photoélectrique: 1,7Kb Entrées/Sorties -
Fonctionnalités Event et Diagnostic incluses
• Elément multivalves: 8K - Elément à entrées/sorties multiples
(64 I/O)
• Démarreur de moteur: 8K
• Interface Maître: 16K - Interface de commande avec toutes les
fonctionnalités




                                                                     59
SDS   Smart Distributed System

    PRESENTATION de
  la COUCHE PHYSIQUE


                                 60
                               SDS Smart Distributed System




                                      Branche ou
                                      bretelle

                                                                               Tronc
Résistance de                    «T»
terminaison

                débit      L Tronc maxi   L branche max   Nb Opérations/s noeuds max

                 1Mb/s        22,8 m         0,30 m          800              32
                 500Kb/s     91.4 m           0,90 m         500              64
                 250Kb/s     182,8 m          1,80 m         300              64
                 125Kb/s     457,2            3,60 m         200              64
                                                                                       61
                       SDS Smart Distributed System


2 paires torsadées différentielles (signal CAN + alimentation) + Shield

            • Marron   V+
            • Bleu     Gnd
            • Noir     CAN H
            • Blanc    CAN L


Vérification de conformité effectué par UL (UnderWriters Labs.- USA)
suivant spécification Honeywell GS 052 108 disponible sur Internet:
http://www.sensing.honeywell.com/sds/sdspec.html)

NORMALISATION

      Comité des Standards CLC17B du CENELEC
      (European Commitee for Electrotechnical Standardization)

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                      Fin de présentation
                           Merci de votre attention




Patrick MONASSIER
Université Lyon 1 France
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