Polytech Nantes Infos n°7 - Février 2011


Ce projet concernait la faisabilité d'un réseau de capteurs interfacé par un bus CAN*.
L'étude, confiée par le Commissariat à l'Énergie Atomique, visait à démontrer la faisabilité et à estimer les performances d'un réseau CAN* dans le cadre de l'exploitation d'un réseau de capteurs de température. L'objectif était de définir les performances du CAN* lors de son utilisation sur des réseaux de grande envergure (plusieurs centaines de mètres et une centaine de noeuds capteurs).

Trois phases

Le projet a été décomposé en trois parties :
  • les recherches, comprenant : l'étude de faisabilité, l'estimation des performances,
  • le prototypage, comprenant : la réalisation de noeuds capteurs, la réalisation de cartes de gestion et d'interface,
  • la programmation, comprenant : la configuration des noeuds capteurs, la programmation des interfaces, la création sous MATLAB d'outils d'exploitation.

Réalisation d'un prototype

Cette étude a débouché sur la réalisation d'un prototype comprenant 20 stations réparties sur un câble de 20 mètres non blindé. L'interface entre PC et réseau CAN* est assurée par deux cartes à base de microcontrôleur 8 bits ATMEL (AT89C51 et AVR). Une suite logicielle complète utilisant MATLAB a été réalisée pour exploiter les données.
Le prototype de démonstration comprenant une carte interface ainsi que vingt cartes capteurs a été remis au client. Compte tenu du nombre important de cartes esclaves par système, un scenario d'industrialisation à moyenne échelle d'environ 5000 unités par an a été envisagé et un dossier d'industrialisation pour une production annuelle de 100 cartes maîtres a aussi été fourni.

Image 1: Réseau de 20 capteurs / Image 2 : Carte maître

Perspectives

Le projet a démontré qu'il était possible d'exploiter efficacement et à moindre coût un réseau de capteurs CAN*. Les études menées et le prototype réalisé ouvrent de nombreuses perspectives quant à l'utilisation du CAN sur des distances importantes et des topologies inhabituelles pour ce type de réseau.

Les étudiants qui ont travaillé sur ce projet sont : Sylvain Le Bras, Steven Fachus, Romain Lefevre, Arnaud Frigout, Tomasz Malinowski ;  Les contacts enseignants sont: O. Pasquier et E. Friot.

CAN : Controller Area Network

*Le CAN (Controller Area Network) est un bus de communication série développé à la fin des années 80 par l'entreprise allemande Robert Bosch. L'objectif était de fournir à l'industrie automobile un bus peu coûteux pour l'électronique embarquée des automobiles, comme alternative aux encombrants et complexes câbles des modèles de l'époque.
Le protocole CAN est désormais un protocole de communication série qui supporte des systèmes temps réel avec un haut niveau de fiabilité. Ses domaines d'application s'étendent des réseaux moyens débits aux réseaux de multiplexages faibles coûts.
Le bus CAN est une application d'une approche connue sous le nom de multiplexag, et qui consiste à raccorder à un même câble un grand nombre de calculateurs qui communiqueront donc à tour de rôle. Cette technique élimine le besoin de câbler des lignes dédiées pour chaque information à faire transiter (connexion point-à-point)