La gamme de stacks CANopen ISIT, une solution idéale pour les besoins de communication de systèmes embarqués/industriels

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De nombreux systèmes embarqués requièrent des moyens de communication, soit entre modules, soit vers l’extérieur. Sauf si l’intégration dans un environnement requiert un protocole particulier, il peut être judicieux de s’appuyer sur un protocole efficace, standardisé, simple à mettre en œuvre tel que le propose CANopen. ISIT a développé une gamme de piles de protocoles permettant une implémentation rapide de CANopen dans un système embarqué, même critique.

Initié par Bosch en 1991 et normalisé en 1993 (ISO 11898), le bus CAN connait une croissance ininterrompue depuis ses débuts, débordant largement du cadre de l’automobile. Sa robustesse, sa fiabilité, sa simplicité et le faible coût associé à sa mise œuvre en ont fait le protocole idéal pour le contrôle de réseaux temps réels, notamment lorsque la quantité de données à traiter est limitée. L’ensemble des protocoles normalisés autour du CAN est régulé et promu par le CiA (CAN in Automation), un organisme indépendant à but non lucratif. Correspondant à la couche 7 du modèle OSI, CANopen est un système de communication basé sur le réseau CAN, fournissant des services flexibles et performants pour la configuration, le diagnostic, la supervision du réseau et les échanges de données de process. La définition de profils pour des catégories d’application simplifie la conception de produits interopérables, et facilite grandement la conception d’un système complexe. Il est aujourd'hui utilisé dans de très nombreux domaines d'application, tels que les équipements médicaux, les véhicules tout-terrain, l'électronique maritime, les applications ferroviaires ou encore l'automatisation des bâtiments comme le contrôle d’ascenseurs par exemple.

Si le système que vous développez s’appuie sur une architecture modulaire avec un besoin de communication entre modules, CANopen peut s’avérer une solution élégante et simple à mettre en œuvre, plutôt que d’inventer un mode de communication spécifique. En effet CANopen offre un protocole standardisé, rapide et efficace. L’aspect standard permet une architecture claire, pour un système évolutif et modulaire, avec un mode de communication bien défini et fiable. De nombreux fabricants de microcontrôleurs (ST, TI, Renesas, Infineon, Microchip…) intègrent des contrôleurs CAN à leurs processeurs, ce qui là encore facilite la conception du matériel.

Pour les applications ayant des contraintes de sureté de fonctionnement, le CiA a défini une extension Safety du protocole CANopen (norme CiA 304 transférée dans la norme EN50325-5) qui s’appuie sur le concept des SRDO (Safety Relevant Data Objects). Grâce à la définition des SRDO, il est possible de transmettre en toute sécurité fonctionnelle des informations sûres et non sûres via le même support CAN. Un SRDO se compose de deux messages CAN (redondance), qui sont transmis de manière cyclique, avec un contenu de données inversé, un identificateur CAN différent et un timing de transmission strict. Par conséquent, les fonctions de sécurité peuvent être intégrées dans les systèmes existants ou pour un nouveau design.

Selon le contexte du projet, le besoin d’utilisation du protocole peut varier, ainsi que le besoin sur le produit. ISIT a donc bâti une offre à la carte, qui « joue » sur plusieurs paramètres pour s’adapter au mieux au cadre de développement.

D’une part, il existe 3 variantes principales de la pile CANopen

• Pile CANopen « standard », supportant la globalité du protocole CANopen, conforme à la norme CiA-301 V4.2 et CiA-302
• Pile CANopen Safety, avec extension Safety conforme CiA 304
• Pile CANopen Safety certifiée, la seule solution du marché « sur étagères » livrable avec l’ensemble du pack de certification.

Pour ajouter à la versatilité de la solution certifiée, la pile ISIT a été développée pour satisfaire à plusieurs standards (IEC 61508, DO-178, ISO 26262…) et le kit de certification est disponible pour le niveau de sureté souhaité.

Par ailleurs, il est aussi de déterminer les choix suivants :

• Binaire, pré-porté par ISIT sur un environnement (CPU/OS) spécifique ou source qui donnera plus de latitude pour l’utilisation (selon les versions)
• Maitre/Esclave ou simplement Esclave, selon la nature de l’équipement à développer
• Projet ou site selon qu’il s’agit d’un projet unique ou de plusieurs projets

La démarche d’ISIT dans ce développement a consisté à développer d’abord la pile CANopen Safety certifiée, afin de répondre à une demande spécifique du marché, à la croisée de ses compétences : protocoles industriels, logiciel embarqué et qualité logicielle. Cette approche était aussi liée à l’absence de produit de cette nature sur le marché. Ce n’est qu’après avoir finalisé la 1ère version de ce produit qu’ISIT a décidé d’élargir sa gamme, en offrant aussi une version non certifiée, puis à proposer la pile CANopen « standard ». Mais la gamme entière étant basée sur une approche rigoureuse avec objectif de certification au plus haut niveau de sureté, toutes les versions bénéficient de cette robustesse intrinsèque.

En conclusion, le choix du protocole CANopen offre une solution simple, fiable et performante pour les besoins de communication d’un système embarqué temps réel, et la gamme ISIT, avec sa versatilité et son évolutivité, constitue un choix judicieux pour s’adapter à différents contextes de travail et d’exigences de sureté.