[Technique] Multiplexage

Quelqu'un pourrait m'expliquer rapidement et simplement ce que veut dire "multiplexage" exactement?...

Pour faire simple c'est réduire le nombre de fils éléctrique par des pièces électroniques simple qui converge vers un simple élément pilote comme le cdi ou autre.

j'aurai dit : c'est la logistique électronique des systèmes d'un véhicule où un seul cable peut faire passer un grand nombre d'informations d'origine distinct  

Une mise en réseau des informations et actions via des calculateurs spécialisé chacun dans leurs domaines,
Ça permet donc une gestion fine et intelligente en live de tout ce qui y est connecté, de réagir aux évènements via des capteurs et sondes, gps, abs ect ... d'établir des stratégies, de gestion moteur, de gestion élec ect ... et plein de choses encore  -> mais dans un minimum de câblage en partageant les fréquences et en codant les messages passant par le même fil pour ne pas se télescoper à l'arriver ni en cours, ni se tromper de boite aux lettres !



On ne peut pas faire plus simple comme description  
Maintenant, si vous avez des questions plus spécifiques on ouvrira un post dédié, il y a des gens qui connaissent le sujet ici 

La définition de halope#19 est la plus couramment entendue mais si elle n'est pas fausse, elle est partielle et ne répond qu'au besoin de mettre moins de fils pour gagner du poids ou faire des économies. Rendons à César ce qui est à César, le multiplexage n'a longtemps été que çà car il est déjà vieux ce brave système, utilisé par les télécommunications avant même l'invention du téléphone,c'est dire.
Cette définition est une des idées qui courent les paddocks, elle est juste mais elle ne décrit pas ce qu'est le multiplexage ni surtout son véritable intérêt.

Celle de Toop décrit bien l'intérêt du multiplexage tel qu'il est utilisé dans les motos.    


Pour arriver à ce que décrit Toop, il ne suffit pas de véhiculer du courant électrique même en gérant son droit ou son non droit à circuler (ouvert/fermé). Il faut des signaux numériques.
Bien sûr "circuler-pas circuler" est du numérique dit binaire (le fameux bit) mais on ne peut pas en faire grand chose tel quel. On doit utiliser des systèmes plus "puissants" en combinant des bits. Si on met huit bits ensemble on obtient un octet (byte en anglais). On a aussi tous entendu parler du système hexadécimal ou 16 bits (les anciens ayant utilisé des calculettes HP hexa, levez le doigt!).  Le nombre de bits choisi est appelé la résolution pour les spécialistes.

Sans aller trop dans le détail, on sent déjà que plus le système utilisé a de bits et plus les calculs pourront être puissants (cad rapides ET grands). Dans le sens moderne donné au terme multiplexage, il y a cette notion de système plus puissant que "circuler-pas circuler".

Maintenant que nous avons posé cette faculté, on comprend qu'on va pouvoir utiliser des calculateurs (ce sont les fameux microprocesseurs) qui vont calculer. merci La Palissse, mais des fois il faut le rappeler. Ces calculs sont des modèles mathématiques qui représentent des lois de comportement des éléments de la moto.


On calcule quoi à partir de quoi dans une moto?

Une moto moderne est bardée de capteurs (vitesses, températures, angle, régime moteur....) qui émettent des informations comme des intensités, des résistances, des tensions... Ces informations sont dites analogiques, c'est à dire qu'elle varie en continu un peu comme l'aiguille d'un compteur de vitesse qui tourne sans à-coup dans un sens ou dans l'autre.
Pour pouvoir faire des calculs en utilisant des informations analogiques (par exemple, l'angle pris la moto et le régime moteur) il faut les numériser, c'est à dire donner une valeur unique et fixe à chaque portion de valeur de l'information analogique (par exemple, sur un compteur de vitesse digital - sans aiguille - on affichera 101 km/h pour une vitesse comprise entre 100,5 et 101,5 km/h, c'est ce que j'appelle portion ici). C'est cela qu'on appelle le codage de l'information. C'est ce qu'on appelle aujourd'hui le CAN (Convertisseur Analogique Numérique) => Attention, ce CAN est un faux ami. cf plus bas.


On comprend alors que plus la portion analogique prise en compte est petite et plus le calcul sera précis. C'est ce qu'on appelle le taux d'échantillonnage pour les spécialistes.

On comprend aussi que plus on a de capteurs et un un codage performant (fort taux d'échantillonnage donc des petites "portions" et haute résolution donc beaucoup de bits), plus cela va être difficile de faire des calculs ET de faire parvenir les informations aux calculateurs car elles seront très nombreuses et fréquentes.

Pour pouvoir faire tout cela, on fait appel à plusieurs calculateurs (microprocesseurs), ils peuvent être dans un même boîtier mais ils peuvent aussi être dans plusieurs boîtiers différents.



On a donc des dizaines de capteurs et plusieurs calculateurs. Certains capteurs doivent fournir leurs informations à un seul calculateur, d'autres à 2 et d'autres à trois... Certains calculateurs ont besoin des résultats calculés par d'autres calculateurs pour calculer les leurs.


Bref, si on n'organise pas tout ce petit monde, c'est le bordel!

On doit créer un réseau de communication entre tous.

Pour éviter d'avoir des kilomètres de fils et de connecteurs, on a eu l'idée de faire passer plusieurs informations sur dans un même fil électrique. C'est ce que rappelle halope#19.
Pour info, il y avait 3 km de fils électriques dans une Mercedès haut de gamme avant le multiplexage alors que les fonctions ABS et antipatinage étaient basiques.

Ok, c'est fait mais si l'un parle chinois et l'autre javanais, ce sera toujours le bordel.
On doit utiliser des protocoles, c'est à dire des conventions et des modalités d'applications.

Il existe plusieurs protocoles utilisés dans les véhicules, dans la moto on utilise presqu'exclusivement le CAN (Controler Area Network) de Bosch qui a l'immense avantage d'utiliser une simple paire de fils comme support d'information, paire de fils qu'on sait bien manipuler en électricité moto depuis des lustres. La partie filaire du réseau de trucs et de machins ressemble donc physiquement à n'importe quel faisceau électrique de moto, il est juste plus simple car, à nombre de trucs et de machins égal il contient moins de fils.

On parle souvent de CAN Bus ou de Bus CAN en français. Kesako?
Un CAN Bus est l'ensemble (ses composants électroniques et le protocole lui-même) de l'interface de multiplexage qui coordonne (met en réseau) tout ce monde de capteurs, calculateurs et composants agissants.
On entend parfois que le CAN Bus est le gros connecteur qui se branche sur l'ECU, c'est une des fausses idées qui circulent dans le paddock. Ce gros connecteur est un... connecteur.

Cette idée fausse et le fait qu'on connaisse bien ce qu'est une paire de fils, font sans doute qu'on simplifie notre compréhension du multiplexage en le réduisant à "on fait passer plusieurs informations sur un même fil électrique=> j'allume mon feu stop et mon clignotant arrière droit avec le même fil".


En schématisant on peut dire que tout ce petit monde sait communiquer grâce un super organisateur : chacun a un rôle bien défini.
Il y a l'informateur (le capteur de position d'AAC ou un bouton du commodo par exemple) qui informe le maître (le calculateur) qui va prendre une décision (résultat du calcul) et donner un ordre à un esclave qui va exécuter cet ordre (injecteur, bobine d'allumage ou ampoule de phare par exemple). On a un monde simple et bien ordonné qui de plus n'utilise que quelques autoroutes plutôt que plein de nationales départementales et chemins vicinaux.

Enfin, des fois çà se complique car pour pouvoir être performant il faut hiérarchiser les ordres, les maîtres n'ont pas tous le même pouvoir selon la fonction esclave mise en oeuvre par exemple. C'est là qu'on retrouve la notion de stratégie citée par Toop.


Malheureusement, on comprend pourquoi parfois dans sa voiture moderne, on allume ses phares puis la vitre électrique refuse de fonctionner. Parfois, il suffit de d'allumer ses feux stop simultanément avec un coup de klaxon pour que la vitre refonctionne... j'exagère... à peine! Dans bien des cas, ce n'est pas la lecture d'un code panne qui résoudra le problème, c'est une analyse logique du système qui le fera. C'est pourquoi un "passage de valise" chez son concessionnaire ne donne rien dans ces cas là.    
Le savoir et les outils d'analyse des "mécaniciens" doivent progresser tout comme la qualité de ces systèmes (hardware et surtout software).


Restons optimistes. Si on ajoute à ce multiplexage des microprocesseurs de plus en plus performants, the sky is the limit comme disent les anglais.

Cela peut faire peur (un robot en guise de pilote, voire pas de pilote du tout?!) ou bien exciter les neurones pour en tirer plus et mieux.


J'ai essayé d'être compréhensible (si, si!) et de montrer que les définitions de halope#19 et Toop sont complémentaires.

J'ai fait des raccourcis, aussi je prie les puristes et spécialistes de m'en excuser par avance et/ou de nous faire part de leur savoir.   

Et bien, pour moi qui n'y comprends rien, c'était très intéressant, même si certains passages restent obscurs.
Merci Rosenoire.

J'ajouterai seulement à cette bonne description que cette même tèchnologie est utilisée en voiture, camion, indus ... et que sa nécessité est réelle ne serait-ce qu' aux vus des normes drastiques auxquels sont soumis tous les véhicules actuel (pollution, sécurités active et passive,confort,signalétique ...) !

Ce niveau d'exigence technique est aussi totalement transférable au service de la performance ... et même à la tricherie oups oubliez ça , si c'est interdit c'est que ça ne se fait pas, c'est seulement que ça devient enfantin la télémétrie à moins de 25ms , le pilotage des données, modifier le comportement d'actionneurs ect ..., le tout à distance voir très très longue distance, hein  

Il y aurait vraiment beaucoup de choses à dire   

quelques infos sur le sujet :
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Merci pour les infos!

Il y a aussi un piège pour ceux qui connaissent un peu en électronique : ce qu'on décrit en haut n'est pas simplement "multiplexage" au sens classique, mais aussi transmission en sériel.

Multiplexage classique: tu veux faire fonctionner 1 parmi 8 trucs, disons le n° 5. Tu pourrais transmettre du courant à travers un de 8 fils (+terre)... ou tu pourrais envoyer le chiffre "5" en binaire, c-à-d 101 (en fait, on numérote de 0 à 7, mais bon). Donc là, tu peux te servir des combinaisons de 3 fils (+terre) au lieu de 8.

Ce n'est pas trop intéressant en moto ou automobile, parce qu'on veut activer souvent plusieurs fonctions en même temps.

Alors, on peut imaginer d'envoyer les bits "1", "0" et "1", non en parallèle sur 3 fils, mais l'un après l'autre sur un fil unique (+, toujours, une terre).
A partir de ça, on commence à bricoler un système pour le faire : il faut avoir des adresses (où envoyer un message, p.e. injecteur sur cylindre n°3) et des  instructions (3,3 msec d'essence, stp), et une manière de gérer quand il y a deux ou plus qui veulent parler en même temps. C'est un peu l'evolution de langage entre l'indication de direction avec le doigt, et "oui, il est par là, 200m sur la gauche, mais en tout cas nous sommes mardi et il est donc fermé".

Un bon exemple de multiplexage c'est la connexion internet par téléphone

en effet, on peut transmettre de gros volume de données par les 2 fils d'une ligne téléphonique.

Voir aussi les courants porteurs (CPL) pour créer un réseau informatique avec des adaptateurs sur les prises de courants qui évitent ainsi de tirer des câbles réseau entre 2 machines


en auto moto on est dans le cas du bus série (ou 1 seul fil suffirait pour envoyer des données en unidirectionnel) bidirectionnel (2 fils suffisent pour mettre en communication tous les composants du réseau)

Exemple du Bus Can:


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Pour illustrer comment ça fonctionne sans entrer dans les détails électriques, imaginez une ligne téléphonique où tout le monde ne peut parler que sur cette ligne.
Pour éviter la cacophonie, et pour que tout le monde entende clairement celui qui parle, il y a des règles à respecter. Ces règles sont définies par le protocole CAN. Peut importe qui parle, qui est concerné, ni dans quelle langue il parle, ni ce qu'il veut dire, ces règles permettent aux messages d'être entendus par tous.
Si deux personnes commencent à parler en même temps, celui qui a le message le moins important se tait, et attend un instant avant de recommencer.

C'est uniquement ces règles qui sont régies par le protocole CAN. Parler sur le bus CAN ne veut pas dire que vous serez compris par tous. Par exemple, et c'est la réalité, on peut brancher un boîtier d'injection Motec sur un tableau de bord Marelli, avec un systeme d'aquisition additionel 2D. Comme tout le monde respecte les règles CAN, chacun entend les autres, mais ça s'arrête là. On va avoir un boîtier qui parle australien à un tableau de bord qui ne comprend que l'italien, et personne ne comprend l'allemand parlé par le système 2D.

Une fois que vous avez réunis des modules qui parlent tous la même langue, chacun peut envoyer les informations qu'il a, et qui pouraient servir à d'autres. Inutile de multiplier les capteurs pour mesurer le même paramètre.
Par exemple, l'ECU dit "J'ai mesuré une température d'eau de 85°". Si vous êtes l'ABS, ça ne vous intéresse pas. Par contre, le tableau de bord est concerné et va l'afficher.
Autre exemple, la centrale de mesures inertielle dit "houlà, j'ai mesuré qu'on se déplace en crabe avec un angle de 3°", Le tableau de bord va juste afficher le symbole EPS, faire un bip. Mais la centrale ABS va aussi entrer en fonction en freinant les bonnes roues pour tenter de rétablir la situation.
Allez, encore un exemple. Le tableau de bord mesure directement la vitesse avec son capteur sur un arbre de transmission, il l'affiche et le transmet à tout ceux qui en auraient besoin. Le boîtier ABS s'en sert pour faire ses petits calculs internes. L'ECU désactive la valve à l'échappement qui servait à passer les normes anti-bruit.


Angelo

Polux rsv a écrit:

On va avoir un boîtier qui parle australien

Là, on est perdu ...   

C'est pour ça que je n'ai pas écrit anglais avec accent autralien   

Angelo

Voilà voilà, autrement y'a la magneto ...

Polux rsv a écrit:

Pour illustrer comment ça fonctionne sans entrer dans les détails électriques, imaginez une ligne téléphonique où tout le monde ne peut parler que sur cette ligne.
Pour éviter la cacophonie, et pour que tout le monde entende clairement celui qui parle, il y a des règles à respecter.


Angelo

  l'explication est bonne, mais j'aurais choisi comme comparaison la communication radio d'une tour de contrôle avec les avions dans son giron , car comme le dit Graham les messages doivent êtres adressés.

par exemple la Tour de Contrôle dit :  Tango Charly a Alpha Foxtrot 621 (AirFrance 621) prenez le niveau XX.xx

tout les autres avions entendent mais savent que ça n'est pas pour eux.

Pour corser le tout , ça ne se passe pas en vocal mais en Morse et a une vitesse de plusieurs millions de fois supérieur a la capacité de communication humaine   


Mais heureusement chaque organe branché sur le bus est équipé d'une puce mux (multiplexage/démultiplexage)dressée a n'écouter que les messages a son adresse et a obéir

L’intérêt est donc de pouvoir embarquer des systèmes communicants qui n'auront besoin que d'une alim et des fils du Bus , le tout fonctionnant  sous la gouverne d'une tour de contrôleunité centrale qui gérè les adressages et les priorités en fonction de son programme interne , ainsi un composant ou fonctionnalité raccordé mais non déclaré à l'UC (ou non prévu dans le soft) pourra entendre tous les messages sur le bus mais sera inactif

En plus de pouvoir développer de nouvelles fonctionnalités , on économisera  beaucoup de câblage .Par exemple si on coupe le câble de notre clavier d'ordi on verra qu'il n'y a que 3/4 fils pour une centaine de touche.. , si on  transpose ça à tous les boutons et voyants d'un tableau de bord moderne on imagine qu 'il serait impossible a réaliser tellement il faudrait passer de câblage en électromécanique pur.
Pareil pour l'afficheur multifonction qui se contente d'une alim et d'un fil de Data.


Voila , j'espère que cette illustration est assez claire pour décrire le multiplexage et son intéret

Bravo Pickup tes explications sont très claires.   

En fait le multiplexage sur les véhicules terrestres c'est comme la communication dans un aéronef.
J'ai bossé sur l'adaptation d'engins sur des avions et on pouvait avoir deux bus différents, de normes différentes, pour dialoguer entre l'avion et le pylône et entre le pylône et l'engin, Dans l'engin lui-même un troisième bus faisait dialoguer les équipements entre eux.
Mon boulot consistait au niveau système, à vérifier que les différents chefs d'orchestres jouaient la même partition au même instant et sur le même ton :-). A l'aide d'ordinateur "espion" on enregistrait tout le blabla et on décortiquait tous ces dialogues pour vérifier la tenue des spécifications établies (exigences).

On peut dire que le multiplexage c'est le système nerveux : cerveau (calculateur), Moelle épinière et nerfs (bus).
Les organes et muscles (équipements) sont les destinataires.
Il faut tout de même ajouter la circulation sanguine (alimentation électrique) pour que cela fonctionne.