車載網(wǎng)絡(luò)與總線

1、車載網(wǎng)絡(luò)與總線第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述 汽車總線技術(shù)的產(chǎn)生 汽車總線分類 專用總線 總線發(fā)展前景 汽車總線技術(shù)的產(chǎn)生 汽車的電氣系統(tǒng) 汽車的電線束 汽車控制系統(tǒng) 總線種類：CAN、LIN、MOST等等第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述CAN在汽車中的應(yīng)用狀況第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述 汽車總線技術(shù)的產(chǎn)生汽車總線分類汽車總線分類 專用總線 總線發(fā)展前景第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述多媒體定向傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多媒體定向傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)( (MediaOrientedSystemTr

2、ansport) )第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述 汽車總線技術(shù)的產(chǎn)生 汽車總線分類專用總線專用總線 總線發(fā)展前景 專用總線 故障診斷總線故障診斷是現(xiàn)代汽車必不可少的一項功能，其目的主要是為了滿足OBD（ON Board Diagnose）、OBD或E-OBD（European-On Board Diagnose）標(biāo)準(zhǔn)。目前，許多汽車生產(chǎn)廠商都采用ISO14230（Keyword Protocol 2000）作為診斷系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)。如：美國J1850、J2480； 歐洲ISO9141（K線）、ISO14230 安全總線安全總線主要用于安全氣囊系統(tǒng)，以連接加速度計、安全傳感器等

3、裝置，為被動安全提供保障。第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述 汽車總線技術(shù)的產(chǎn)生 汽車總線分類 專用總線總線發(fā)展前景總線發(fā)展前景 總線發(fā)展前景開關(guān)/操縱系統(tǒng)局域網(wǎng)通信速度/（b/s）LIN單線總線CAN雙線總線TTP時間觸發(fā)FlexRay光纜總線第一節(jié) 車載總線技術(shù)概述第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線的發(fā)展歷程 CAN總線的特點 CAN總線硬件構(gòu)成 CAN總線的位數(shù)值表示與通訊距離 CAN總線的技術(shù)規(guī)范 CAN總線的高層協(xié)議 CAN總線發(fā)展歷程 發(fā)展歷程 是20世紀(jì)80年代初德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測試儀器之間的實時數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議 19

4、83年，Bosch開始研究車上網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1986年，Bosch在SAE大會公布CAN協(xié)議 1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器芯片 1991年，Bosch頒布CAN 2.0技術(shù)規(guī)范，CAN2.0包括A和B兩個部分 1991年，CAN總線最先在Benz S系列轎車上實現(xiàn) 1993年，ISO頒布CAN國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-11898 1994年，SAE頒布基于CAN的J1939標(biāo)準(zhǔn) 2003年，Maybach發(fā)布帶76個ECU的新車型（CAN，LIN，MOST） 2003年，VW發(fā)布帶35個ECU的新型Golf 第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線的特點 低成本 極高的總線利用率 很

5、遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離 高速的數(shù)據(jù)傳輸速率 根據(jù)ID決定是否發(fā)送/接收報文 可靠的錯誤處理和檢錯機制 自動重發(fā) 自動退出總線 平等的節(jié)點設(shè)置第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線硬件構(gòu)成第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線硬件構(gòu)成第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線的位數(shù)值與通訊距離 顯性0、隱性1 使用非屏蔽的雙絞線（Unshielded Twisted Pair,UTP）。 CAN_HIGH: 隱性為2.5V，顯性為3.5V CAN_LOW : 隱性為2.5V，顯性為1.5V電壓V時間t隱性位顯性位隱性位第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線的技術(shù)規(guī)范 是設(shè)計CAN應(yīng)用系統(tǒng)的基本依據(jù) CAN2.0A和CAN

6、2.0B 對應(yīng)用者的要求 基本結(jié)構(gòu) 概念 規(guī)則第二節(jié) CAN總線介紹 CAN總線的應(yīng)用層協(xié)議（高層協(xié)議） 基于應(yīng)用環(huán)境 CAL和OSEK J1939 工業(yè)應(yīng)用CANopen、DeviceNet、SDS第二節(jié) CAN總線介紹第二部分 CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接 CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN總線技術(shù)規(guī)范第六章 CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN總線技術(shù)規(guī)范電位電位UCAN-High對地對地 UCAN-Low對地對地 電壓差電壓差顯性3,8 V (3,5 V)1,2 V (1,5 V)2,6 V (2,5

7、 V)隱性2,6 V (2,5 V)2,4 V (2,5 V)0,2 V (0 V)15423Dominant Rezessiv 1.KanalA和和KanalB的零線。的零線。2.CAN-High的隱性電壓電位大約為的隱性電壓電位大約為2,6V(邏輯值邏輯值1).3.CAN-High的顯性電壓電位大約為的顯性電壓電位大約為3.8V(邏輯值邏輯值0).4.CAN-Low的隱性電壓電位大約為的隱性電壓電位大約為2,4V(邏輯值邏輯值1).5.CAN-Low的顯性電壓電位大約為的顯性電壓電位大約為1.2V(邏輯值邏輯值0).CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn)通訊機制

8、通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 通訊機制CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式數(shù)據(jù)楨數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)

9、規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 數(shù)據(jù)楨 位填充區(qū)域CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨遠(yuǎn)程楨遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范

10、 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨錯誤檢測與錯誤楨錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 錯誤檢測與錯誤楨CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN的楨格式CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)

11、準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨位定時與同步位定時與同步 物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步第六章 CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)

12、范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 位定時與同步CAN總線技術(shù)規(guī)范 CAN標(biāo)準(zhǔn) 通訊機制 CAN的楨格式 數(shù)據(jù)楨 遠(yuǎn)程楨 錯誤檢測與錯誤楨 位定時與同步物理連接物理連接CAN總線技術(shù)規(guī)范 物理聯(lián)接CAN總線技術(shù)規(guī)范 物理聯(lián)接CAN總線技術(shù)規(guī)范 物理聯(lián)接CAN總線技術(shù)規(guī)范 物理聯(lián)接CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 報文 信息路由 位速率 優(yōu)先權(quán) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求 多主機 仲裁 安全性 錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間 故障界定 連接 單通道 總線值 應(yīng)答 睡眠模式 振蕩器容差CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 報文 總線上的信息總線上的信息以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。當(dāng)總線空閑時任

13、何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。CAN總線技術(shù)規(guī)范基本概念 信息路由在CAN 系統(tǒng)里，節(jié)點不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的信息（比如，站地址）。以下是幾個重要的概念。 系統(tǒng)靈活性：不需要改變?nèi)魏喂?jié)點的應(yīng)用層及相關(guān)的軟件或硬件，就可以在CAN 網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點。 報文路由：報文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出報文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點可以通過報文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。 多播：由于引入了報文濾波的概念，任何數(shù)目的節(jié)點都可以接收報文，并同時對此報文做出反應(yīng)。1. 數(shù)據(jù)連貫性：在CAN 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被所有的節(jié)點接收（或同時不被接收）。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連貫

14、性是通過多播和錯誤處理的原理實現(xiàn)的。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 位速率 不同的系統(tǒng)，CAN 的速度不同。在一給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。 優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求 通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識別符（IDENTIFIER）命名的。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 多主機 總線空閑時，任何單元都可以開始傳送報文。具有較高優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。 仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。如果2 個或2 個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。

15、通過使用識別符的位形式仲裁可以解決這個沖突。仲裁的機制確保信息和時間均不會損失。當(dāng)具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一“隱性”電平而監(jiān)控視到一“顯性”電平（見總線值），那么該單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 安全性 為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN 的每一個節(jié)點均采取了強有力的措施以進(jìn)行錯誤檢測、錯誤標(biāo)定及錯誤自檢。 錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間 任何檢測到錯誤的節(jié)點會標(biāo)志出已損壞的報文。此報文會失效并將自動地開始重新傳送。如果

16、不再出現(xiàn)新錯誤的話，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復(fù)時間最多為29 個位的時間。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 故障界定 CAN 節(jié)點能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)分開來。永久故障的節(jié)點會被關(guān)閉。 連接 CAN 串行通訊鏈路是可以連接許多單元的總線。理論上，可連接無數(shù)多的單元。但由于實際上受延遲時間以及/或者總線線路上電氣負(fù)載的影響，連接單元的數(shù)量是有限的。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 單通道 總線是由單一進(jìn)行雙向位信號傳送的通道組成。通過此通道可以獲得數(shù)據(jù)的再同步信息。要使此通道實現(xiàn)通訊，有許多的方法可以采用，如使用單芯線（加上接地）、2 條差分線、光纜等等。這本技術(shù)規(guī)范不限制這些實現(xiàn)方

17、法的使用，即未定義物理層。 總線值 總線可以具有兩種互補的邏輯值之一：“顯性”或“隱性”。 “顯性”位和“隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)果值為“顯性”。比如，在執(zhí)行總線的“線與”時，邏輯0 代表“顯性”等級，邏輯1 代表“隱性”等級。本技術(shù)規(guī)范不給出表示這些邏輯電平的物理狀態(tài)（比如，電壓、光）。CAN總線技術(shù)規(guī)范 基本概念 應(yīng)答 所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收器應(yīng)答；對于不連貫的報文，接收器作出標(biāo)志。 睡眠模式 振蕩器容差第三部分 CAN節(jié)點構(gòu)成構(gòu)成CAN節(jié)點硬件的半導(dǎo)體主要有：CAN控制器獨立式CAN控制器集成的CAN控制器的單片機1. CAN收發(fā)器一 CAN控制器CAN控

18、制器的作用 CAN的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成CAN控制器主要由實現(xiàn)CAN總線協(xié)議的部分和實現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。 獨立的CAN控制器 集成的CAN控制器一 CAN控制器獨立的CAN控制器 SJA1000是一種獨立CAN控制器，它是PHILIPS公司的PCA82C200 CAN控制器的替代產(chǎn)品。 SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN兩種工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN 2.0B協(xié)議。一 CAN控制器SJA1000 的主要特性管腳及電氣特性與獨立CAN總線控制器PCA82C200兼容；軟件與PCA82C200兼容(缺省為基本CAN模式)；擴展

19、接收緩沖器(64字節(jié)FIFO)；支持CAN20B協(xié)議； 同時支持11位和29位標(biāo)識符；位通訊速率為1Mbitss；增強增強CANCAN模式模式(PeliCAN)(PeliCAN)；采用24MHz時鐘頻率；支持多種微處理器接口；可編程CAN輸出驅(qū)動配置；工作溫度范圍為-40一+125。 SJA1000內(nèi)部結(jié)構(gòu)Sja1000外部引腳一 CAN控制器SJA1000在系統(tǒng)中的位置 一 CAN控制器SJA1000詳解與PCA82C200的兼容性BasicCAN與PeliCAN的區(qū)別SJA1000的寄存器及其功能描述工作模式寄存器命令寄存器狀態(tài)寄存器中斷寄存器中斷使能寄存器仲裁丟失捕捉寄存器錯誤代碼捕捉寄

20、存器錯誤報警限制寄存器一 CAN控制器SJA1000詳解SJA1000的寄存器及其功能描述RX錯誤計數(shù)寄存器TX錯誤計數(shù)寄存器發(fā)送緩沖器接收緩沖器驗收濾波器RX信息計數(shù)器RX緩沖器其實地址寄存器其他重要的控制寄存器總線定時寄存器0、定時器1輸出控制寄存器時鐘分頻寄存器二 CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器的作用 CAN總線中，CAN控制器與物理總線之間的接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。 82C250/251 TJA1040/1050三 基于SJA1000的CAN節(jié)點物理構(gòu)成SJA1000 CAN總線節(jié)點應(yīng)用電路四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計硬件設(shè)計軟件設(shè)計初始化報文發(fā)送報文接受四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計初

21、始化四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計初始化四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計初始化四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計初始化四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計初始化四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文發(fā)送四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文發(fā)送四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文發(fā)送四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文接收四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文接收四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文接收四 CAN智能節(jié)點的設(shè)計報文接收五 CAN網(wǎng)關(guān)節(jié)點的設(shè)計1個單片機+2個CAN控制器兩路CAN總線，不同的頻率降低了總線負(fù)載率網(wǎng)關(guān)故障將影響兩個網(wǎng)絡(luò)CAN使用存在的問題問題：（1）CAN的每個節(jié)點都能自主通訊。（2）汽車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)所涉及的節(jié)點眾多，通訊任務(wù)繁重。 第四部分 LIN規(guī)范及總

22、線應(yīng)用第一節(jié) 簡介 特性 規(guī)范的內(nèi)容 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 配置文件和配置語言 網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的接口 標(biāo)準(zhǔn)ISO9141第二節(jié) 基本概念 報文 信息路由 位速率 單主機無仲裁 安全性 錯誤標(biāo)定和恢復(fù)時間 故障界定 連接第二節(jié) 基本概念 單通道 物理層 總線值 應(yīng)答 命令楨和擴展楨 睡眠模式/喚醒 時鐘恢復(fù)和SCI同步 振蕩器容差第三節(jié) 傳輸控制 主機節(jié)點 主機任務(wù)+從機任務(wù) 從機節(jié)點 從機任務(wù)第三節(jié) 傳輸控制 主機任務(wù)負(fù)責(zé)報文的進(jìn)度表、發(fā)送報文頭 從機任務(wù)負(fù)責(zé)發(fā)送報文的響應(yīng)。第三節(jié) 傳輸控制 報文的構(gòu)成 報文頭+響應(yīng) 同步間隔+同步場+標(biāo)識符場+2或4或8個字節(jié)場+校驗和場 字節(jié)場由字節(jié)間空間字節(jié)間空間分隔，最小為0 報文頭和響應(yīng)由楨內(nèi)響應(yīng)空間楨內(nèi)響應(yīng)空間分隔，最小為0第三節(jié) 傳輸控制 報文的構(gòu)成 報文頭場 同步間隔 同步 標(biāo)識符 響應(yīng)場 數(shù)據(jù) 校驗和第三節(jié) 傳輸控制 報文濾波及確認(rèn) 報文濾波 網(wǎng)絡(luò)配置來確認(rèn)，一個從機任務(wù)對應(yīng)一個標(biāo)識符 響應(yīng)場 無錯誤，有效 有錯誤，沒有發(fā)送第三節(jié) 傳輸控制 錯誤和異常處理 錯誤檢測 位錯誤 校驗和錯誤