CAN總線通信詳解學(xué)習(xí)教案

1、CAN 總線(zn xin)詳解徐工集團(tuán)(jtun)控制研究所作者(zuzh)：小曹第1頁/共118頁第一頁，共119頁。第2頁/共118頁第二頁，共119頁。CANCAN通信技術(shù)通信技術(shù)(jsh)(jsh)概述概述 CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨(dú)特的設(shè)計，CAN越來越受到人們(rn men)的重視。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。 CAN最初是由德國的BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的?，F(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動機(jī)的定時、注油控制，加速、剎車控制(ASC)及復(fù)雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)(A

2、BS)等。由于這些控制需檢測及交換大量數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用CAN總線上述問題便得到很好地解決。第3頁/共118頁第三頁，共119頁。 1993年CAN 成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(高速應(yīng)用)和ISO11519（低速應(yīng)用）。 CAN的規(guī)范(gufn)從CAN 1.2 規(guī)范(gufn)(標(biāo)準(zhǔn)格式)發(fā)展為兼容CAN 1.2 規(guī)范(gufn)的規(guī)范(gufn)為標(biāo)準(zhǔn)格式，為擴(kuò)展格式)，目前應(yīng)用的CAN器件大多符合規(guī)范(gufn)。 第4頁/共118頁第四頁，共119頁。CANCAN總線總線(zn xin)(zn xin)特點(diǎn)特點(diǎn) CAN CAN總線是一種串

3、行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CANCAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級判別等項(xiàng)工作。 CAN CAN總線特點(diǎn)如下：（1 1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2 2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)（信息）可分成不同的優(yōu)先級, ,可以滿足不同的實(shí)時要求。 （3 3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)

4、先級低的節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)(ji din)(ji din)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。第5頁/共118頁第五頁，共119頁。（4 4）可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。（5 5）直接(zhji)(zhji)通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km10km（速率5Kbps5Kbps以下）。（6 6）通信速率最高可達(dá)1MB/s1MB/s（此時距離最長40m40m）。（7 7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110110個。（8 8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8 8個。（9 9）每幀信息都有CRCCRC校驗(yàn)及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。（1010

5、）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。（1111） 節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。第6頁/共118頁第六頁，共119頁。CAN的發(fā)展(fzhn)背景及其應(yīng)用情況第7頁/共118頁第七頁，共119頁。汽車電子技術(shù)(jsh)發(fā)展的特點(diǎn)： 汽車電子控制技術(shù)從單一的控制逐步(zhb)發(fā)展到綜合控制，如點(diǎn)火時刻、燃油噴射、怠速控制、排氣再循環(huán)。 電子技術(shù)從發(fā)動機(jī)控制擴(kuò)展到汽車的各個組成部分，如制動防抱死系統(tǒng)、自動變速系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等。 從汽車本身到融入外部社會環(huán)境。第8頁/共118頁第八頁

6、，共119頁。 現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的分類：單獨(dú)控制系統(tǒng)：由一個電子控制單元（ECU）控制一個工作裝置(zhungzh)或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、自動變速器等。集中控制系統(tǒng)：由一個電子控制單元（ECU）同時控制多個工作裝置(zhungzh)或系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)。如汽車底盤控制系統(tǒng)?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CAN總線系統(tǒng)）：由多個電子控制單元（ECU）同時控制多個工作裝置(zhungzh)或系統(tǒng)，各控制單元（ECU）的共用信息通過總線互相傳遞。第9頁/共118頁第九頁，共119頁。帶有中央控制(kngzh)單元的車第10頁/共118頁第十頁，共119頁。帶有三個中央控制(kngzh)單元的

7、車第11頁/共118頁第十一頁，共119頁。帶有三個中央控制單元(dnyun)和總線系統(tǒng)的車第12頁/共118頁第十二頁，共119頁。帶有三個中央控制(kngzh)單元的CAN驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)第13頁/共118頁第十三頁，共119頁。第14頁/共118頁第十四頁，共119頁。車用網(wǎng)絡(luò)(wnglu)發(fā)展原因 電子技術(shù)發(fā)展-線束增加 線控系統(tǒng)(xtng)（X-BY-WIRE） 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用 智能交通系統(tǒng)(xtng)的應(yīng)用第15頁/共118頁第十五頁，共119頁。汽車發(fā)展(fzhn)帶來的問題 （1）汽車電子技術(shù)的發(fā)展汽車上電子裝置越來越多汽車的整體布置空間縮小 （2）傳統(tǒng)電器設(shè)備多為點(diǎn)到點(diǎn)通信導(dǎo)致

8、了龐大的線束 （3）大量的連接器導(dǎo)致可靠性降低。粗大的線束與汽車中有限的可用空間之間的矛盾越來越尖銳，電纜的體積、可靠性和重量成為越來越突出的問題，而且也成為汽車輕量化和進(jìn)一步電子化的最大障礙，汽車的制造和安裝也變得非常困難。 （4）存在(cnzi)冗余的傳感器。第16頁/共118頁第十六頁，共119頁。 Vo l v o 汽車(qch)近三十年來線束增長的情況第17頁/共118頁第十七頁，共119頁。 車用網(wǎng)絡(luò)：通過總線將汽車上的各種電子裝置與設(shè)備連成一個網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息共享，既減少了線束，又可更好地控制(kngzh)和協(xié)調(diào)汽車的各個系統(tǒng)，使汽車性能達(dá)到最佳。第18頁/共118頁第十

9、八頁，共119頁。第19頁/共118頁第十九頁，共119頁。汽車(qch)網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)點(diǎn) 布線簡單，設(shè)計簡化，節(jié)約銅材，降低成本。 可靠性提高，可維護(hù)性大為提高 實(shí)現(xiàn)信息共享，提高汽車性能 滿足現(xiàn)代汽車電子設(shè)備種類功能越來越多的要求 總之，使用汽車網(wǎng)絡(luò)不僅可以減少線束，而且能夠提高各控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，減少冗余(rn y)的傳感器及相應(yīng)的軟硬件配置，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的資源共享，便于集中實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的在線故障診斷。 第20頁/共118頁第二十頁，共119頁。CanbusCanbus的發(fā)展的發(fā)展(fzhn)(fzhn)歷歷史史大眾公司首次在大眾公司首次在9797年年P(guān)ASSATPASSAT的舒適系

10、統(tǒng)上采用的舒適系統(tǒng)上采用了傳送了傳送(chun sn)(chun sn)速率為的速率為的CanbusCanbus。9898年在年在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF的驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)(xtng)(xtng)上上增加了增加了CanbusCanbus，傳送速率為，傳送速率為500Kbit/m500Kbit/m。20002000年，大眾公司在年，大眾公司在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF采用采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代CanbusCanbus。20012001年，大眾公司提高了年，大眾公司提高了CanbusCanbus的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將舒的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將舒適系統(tǒng)適系統(tǒng)C

11、anbusCanbus提高到提高到100Kbit/m, 100Kbit/m, 驅(qū)動系統(tǒng)提高到驅(qū)動系統(tǒng)提高到500Kbit/m500Kbit/m。20022002年，大眾集團(tuán)在新年，大眾集團(tuán)在新PQ24PQ24平臺上使用帶有車平臺上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代CanbusCanbus。20032003年，大眾集團(tuán)在新年，大眾集團(tuán)在新PQ35PQ35平臺上使用五重結(jié)構(gòu)的平臺上使用五重結(jié)構(gòu)的CanbusCanbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的LIN-BUSLIN-BUS。第21頁/共118頁第二十一頁，共119頁。2020世紀(jì)8080年代，BoschBosc

12、h的工程人員(rnyun)(rnyun)開始研究用于汽車的串行總線系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有Mercedes-BenzMercedes-Benz公司、IntelIntel公司，還有德國兩所大學(xué)的教授。 1986 1986年， Bosch Bosch在SAESAE（汽車工程人員(rnyun)(rnyun)協(xié)會）大會上提出了CANCAN 1987 1987年，INTELINTEL就推出了第一片CANCAN控制芯片8252682526；隨后PhilipsPhilips半導(dǎo)體推出了82C20082C200。 1993 1993年，CANCAN的國際標(biāo)準(zhǔn)IS

13、O11898ISO11898公布從此CAN CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域。 第22頁/共118頁第二十二頁，共119頁。19921992年，CIACIA（CAN in AutomationCAN in Automation）用戶組織成立，之后制定了第一個CANCAN應(yīng)用層“CAL”“CAL”。 1994 1994年開始有了國際CANCAN學(xué)術(shù)年會（ICCICC）。 1994 1994年美國汽車工程師協(xié)會以CANCAN為基礎(chǔ)制定了SAEJ1939SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。 到今天，幾乎(jh)(jh)每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有CANCAN；高級客車上有兩套

14、CANCAN，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)；19991999年一年就有近6 6千萬個CANCAN控制器投入使用；20002000年銷售1 1億多CANCAN的芯片；20012001年用在汽車上的CANCAN節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過1 1億個 。 但是轎車上基于CANCAN的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公司自成系統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第23頁/共118頁第二十三頁，共119頁。第24頁/共118頁第二十四頁，共119頁?；?jy)CAN總線的汽車電器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)ECU自動變速器ECUABS/TCSECU安全氣囊ECU電控懸架ECU巡航控制ECU動力轉(zhuǎn)向ECU電機(jī)控制ECU電池管理ECU燈光控制ECU刮雨洗滌控制ECU電動座椅E

15、CU門鎖防盜ECU電動車窗ECU后視鏡喇叭ECU氣候控制ECU警告信號ECU儀表顯示ECU整車控制器ECU（網(wǎng)關(guān)）整車控制器ECU（網(wǎng)關(guān)）高速總線低速總線故障診斷ECU第25頁/共118頁第二十五頁，共119頁。 目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN： 一條用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s。主要面向?qū)崟r性要求較高的控制單元，如發(fā)動機(jī)、電動機(jī)等 另一條用于車身系統(tǒng)的低速CAN，速率是100kb/s。主要是針對車身控制的，如車燈、車門、車窗等信號(xnho)的采集以及反饋。其特征是信號(xnho)多但實(shí)時性要求低，因此實(shí)現(xiàn)成本要求低。 第26頁/共118頁第二十六頁，共119

16、頁。第27頁/共118頁第二十七頁，共119頁。第28頁/共118頁第二十八頁，共119頁。CAN總線布置、結(jié)構(gòu)(jigu)和基本特點(diǎn)CAN總線系統(tǒng)上并聯(lián)有多個元件(yunjin)。這就要求整個系統(tǒng)的布置滿足以下要求： 可靠性高：傳輸故障（不論是由內(nèi)部還是外部引起的）應(yīng)能準(zhǔn)確識別(shbi)出來 使用方便：如果某一控制單元出現(xiàn)故障，其余系統(tǒng)應(yīng)盡可能保持原有功能，以便進(jìn)行信息交換 數(shù)據(jù)密度大：所有控制單元在任一瞬時的信息狀態(tài)均相同，這樣就使得兩控制單元之間不會有數(shù)據(jù)偏差。如果系統(tǒng)的某一處有故障，那么總線上所有連接的元件都會得到通知。 數(shù)據(jù)傳輸快：連成網(wǎng)絡(luò)的各元件之間的數(shù)據(jù)交換速率必須很快，這樣才

17、能滿足實(shí)時要求。第29頁/共118頁第二十九頁，共119頁。CAN總線布置、結(jié)構(gòu)(jigu)和基本特點(diǎn)考慮到信號的重復(fù)(chngf)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為三個專門的系統(tǒng) CAN驅(qū)動總線（高速），500Kbit/s，可基本(jbn)滿足實(shí)時要求。 CAN舒適總線（低速），100 Kbit/s，用于對時間要求不高的情況。 CAN“infotainment”總線（低速），100Kbit/s，用于對時間要求不高的情況。第30頁/共118頁第三十頁，共119頁。CAN-BUSCAN-BUS系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：CANCAN收發(fā)器收發(fā)器: : 安裝在控制器內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送安裝在控制器

18、內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送(f sn)(f sn)的功能，將控制器的功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。第31頁/共118頁第三十一頁，共119頁。Canbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個(y )開路集電極和總線相連。CanbusCanbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個電路進(jìn)行控制，這樣

19、也就是說的收發(fā)器如圖所示，使用一個電路進(jìn)行控制，這樣也就是說控制單元在某一時間段只能進(jìn)行發(fā)送或接受一項(xiàng)功能?？刂茊卧谀骋粫r間段只能進(jìn)行發(fā)送或接受一項(xiàng)功能。邏輯邏輯“1”“1”：所有控制器的開關(guān)斷開；總線：所有控制器的開關(guān)斷開；總線(zn xin)(zn xin)電平為電平為5Vor3.5V5Vor3.5V；CanbusCanbus未通訊。未通訊。邏輯邏輯“0”“0”：某一控制器閉合；總線：某一控制器閉合；總線(zn xin)(zn xin)電平為電平為0 0伏；伏； CanbusCanbus進(jìn)行通訊。進(jìn)行通訊。Canbus的收發(fā)器第32頁/共118頁第三十二頁，共119頁。因此總線(zn x

20、in)導(dǎo)線上就會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：狀態(tài)1： 截止(jizh)狀態(tài)，晶體管截止(jizh)（開關(guān)未接合）無源： 總線電平(din pn)=1，電阻高狀態(tài)0： 接通狀態(tài)，晶體管導(dǎo)通（開關(guān)已接合）有源： 總線電平=0，電阻低第33頁/共118頁第三十三頁，共119頁。2 2個以上控制器所組成的個以上控制器所組成的CanbusCanbus系統(tǒng)系統(tǒng)當(dāng)用當(dāng)用2 2個以上的控制器連接在個以上的控制器連接在CanbusCanbus總線上（總線上（如圖所示），用邏輯如圖所示），用邏輯1 1來表示斷開和用邏輯來表示斷開和用邏輯0 0表示閉合表示閉合(b h)(b h)。不考慮其他總線規(guī)則情況。不考慮其他總線規(guī)則情況下

21、，總線會出現(xiàn)下圖的情況：下，總線會出現(xiàn)下圖的情況：1.1.任何開關(guān)閉合任何開關(guān)閉合(b h)(b h)，總線上的電壓為，總線上的電壓為0 0伏伏2.2.所有開關(guān)斷開，總線上的電壓為所有開關(guān)斷開，總線上的電壓為5 5伏伏因此：因此：1.1.只要任何一個控制器激活，則總線激活只要任何一個控制器激活，則總線激活2.2.所有控制器關(guān)閉，總線處于所有控制器關(guān)閉，總線處于(chy)(chy)未激活狀態(tài)未激活狀態(tài)激活的總線稱為顯性電平；激活的總線稱為顯性電平；未激活的總線電平稱為隱形電平未激活的總線電平稱為隱形電平功能功能(gngnng)第34頁/共118頁第三十四頁，共119頁。CAN構(gòu)件通過RX-線來檢

22、查(jinch)總線是否有源（是否正在交換別的信息），必要時會等待，直至總線空閑下來為止。（某一時間段內(nèi)的電平1（無源）如果總線空閑下來，發(fā)動機(jī)信息就會被發(fā)送出去。第35頁/共118頁第三十五頁，共119頁。第36頁/共118頁第三十六頁，共119頁。 Canbus Canbus采用雙絞線自身校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以采用雙絞線自身校驗(yàn)的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號(xnho)(xnho)同時向兩根通訊線發(fā)送，高

23、低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終同時向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應(yīng)。端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應(yīng)?；净?jbn)構(gòu)造構(gòu)造+1V-1V外界的干擾同時作用于兩根導(dǎo)線外界的干擾同時作用于兩根導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消0 V數(shù)據(jù)傳輸線數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器第37頁/共118頁第三十七頁，共119頁。原則上CAN總線用一條導(dǎo)線就足以滿足功能要求了，但該總線系統(tǒng)上還是配備了第二條導(dǎo)線。在這個第二條導(dǎo)線上，信號(xnho)是按相反順序傳送的，這樣可有效抑制外部干擾。第38

24、頁/共118頁第三十八頁，共119頁。CAN導(dǎo)線(doxin)的特點(diǎn) 各個CAN系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)總線上。CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導(dǎo)線分別叫CAN-High和CAN-Low線。兩條扭絞(ni jio)在一起的導(dǎo)線稱為雙絞線。雙絞線, CAN-High 和 CAN-Low線 (CAN驅(qū)動(q dn)數(shù)據(jù)總線）控制單元之間的數(shù)據(jù)交換就是通過這兩條導(dǎo)線來完成的，這些數(shù)據(jù)可能是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油箱油面高度及車速等。第39頁/共118頁第三十九頁，共119頁。第40頁/共118頁第四十頁，共119頁。為了清楚(qng chu)起見CAN導(dǎo)線分別用單顏色來表示CAN-High線總是黃色，CAN-

25、Low-線總是綠色第41頁/共118頁第四十一頁，共119頁。 由于汽車不同控制器對CAN總線的性能要求不同，因此(ync)最新版本的CAN總線系統(tǒng)人為設(shè)定為5個不同的區(qū)域，分別為驅(qū)動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷總線等5個局域網(wǎng)。其速率分別為(Kbit/s)：驅(qū)動系統(tǒng)（由15號線激活）：500; 舒適系統(tǒng)（由30號線激活）：100信息系統(tǒng)（由30號線激活）：100；診斷系統(tǒng)（由30號線激活）：500儀表系統(tǒng)（由15號線激活）：100；Lin: 20最大承載：1000CAN 儀表CAN 驅(qū)動CAN 信息CAN 舒適 CAN 診斷基本基本(jbn)構(gòu)造構(gòu)造第42頁/共118頁第四十二

26、頁，共119頁?；净?jbn)構(gòu)造構(gòu)造網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān) 由于不同區(qū)域由于不同區(qū)域CanbusCanbus總線的速率和識別代號不同，因此一個信總線的速率和識別代號不同，因此一個信號要從一個總線進(jìn)入到另一個總線區(qū)域，必須號要從一個總線進(jìn)入到另一個總線區(qū)域，必須(bx)(bx)把它的識別信把它的識別信號和速率進(jìn)行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務(wù)由網(wǎng)關(guān)號和速率進(jìn)行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務(wù)由網(wǎng)關(guān)(Gateway)(Gateway)來完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車來完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負(fù)加速度傳感器的信號，這輛發(fā)生

27、相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負(fù)加速度傳感器的信號，這個信號的優(yōu)先級在驅(qū)動系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)個信號的優(yōu)先級在驅(qū)動系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)低了它的優(yōu)先級，因?yàn)樗谑孢m系統(tǒng)功能只是打開門和燈。低了它的優(yōu)先級，因?yàn)樗谑孢m系統(tǒng)功能只是打開門和燈。第43頁/共118頁第四十三頁，共119頁。第44頁/共118頁第四十四頁，共119頁?；净?jbn)構(gòu)造構(gòu)造診斷總線診斷總線網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)儀表總線儀表總線驅(qū)動總線驅(qū)動總線舒適總線舒適總線信息總線信息總線診斷總線診斷總線診斷總線是用于診斷儀器診斷總線是用于診斷儀器(yq)(yq)和相應(yīng)控制單元和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它被用

28、來代替原來的之間的信息交換，它被用來代替原來的K K線或者線或者L L線的功能（廢氣處理控制器除外）。線的功能（廢氣處理控制器除外）。診斷總線目前只能在診斷總線目前只能在VAS5051VAS5051和和VAS5052VAS5052下工作，下工作，而不能適用于原來的診斷工具，如而不能適用于原來的診斷工具，如15521552等。診斷等。診斷總線通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的總線通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的CANBUSCANBUS上，然后再連上，然后再連接相應(yīng)的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。接相應(yīng)的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。隨著診斷總線的使用，大眾集團(tuán)將逐步淘汰控制隨著診斷總線的使用，大眾集團(tuán)將逐步淘汰控制器上的器上的K K線存儲器

29、，而采用線存儲器，而采用CANCAN線作為診斷儀器線作為診斷儀器(yq)(yq)和控制器之間的信息連接線，我們稱之為和控制器之間的信息連接線，我們稱之為虛擬虛擬K K線。線。第45頁/共118頁第四十五頁，共119頁。第46頁/共118頁第四十六頁，共119頁。針腳號 對應(yīng)的線束 1 15號線 4 接地(jid) 5 接地(jid) 6 CANBUS(高） 7 k線 14 CANBUS(低） 15 L線 16 30號線注：未標(biāo)明的針腳號暫未使用?；净?jbn)構(gòu)造構(gòu)造當(dāng)車輛使用診斷當(dāng)車輛使用診斷CANBUSCANBUS總線結(jié)構(gòu)后，總線結(jié)構(gòu)后，VAS5051VAS5051等診斷儀器必須使用相

30、對應(yīng)的新型診斷線（等診斷儀器必須使用相對應(yīng)的新型診斷線（VAS5051/5AVAS5051/5A或或VAS5051/6AVAS5051/6A）, , 否則無法讀出相否則無法讀出相應(yīng)的診斷信息。另外，車上的診斷接口也作出應(yīng)的診斷信息。另外，車上的診斷接口也作出了相應(yīng)的改動，具體信息看如下圖表：了相應(yīng)的改動，具體信息看如下圖表：注：注：50515051儀器的版本號必須大于以上儀器的版本號必須大于以上 才能才能(cinng)(cinng)使用診斷使用診斷CANBUSCANBUS總線?？偩€。新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。第47頁/共118頁第四十七頁，共119頁。

31、CAN總線(zn xin)CAN總線是車內(nèi)電子裝置中的一個獨(dú)立系統(tǒng)，它就是數(shù)據(jù)線，用于在連接的控制單元(dnyun)之間進(jìn)行信息交換。由于(yuy)自身的布置和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，CAN總線工作時的可靠性很高如果CAN總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障就會存入相應(yīng)的控制單元故障存儲器內(nèi)，可以用診斷儀讀出這些故障?？刂茊卧獡碛凶栽\斷功能，我們通過自診斷功能還可識別出與CAN總線相關(guān)的故障。用診斷儀（如VAS5051，5052）讀出CAN總線故障記錄后，既可按這些信息準(zhǔn)確地查尋故障控制單元內(nèi)的故障記錄用于初步確定故障，還可用于讀出排除故障后的無故障說明。如果想要更新故障顯示內(nèi)容，須重新起動發(fā)動機(jī)。第48頁/共118頁第

32、四十八頁，共119頁。CAN總線正常的一個(y )重要前提條件是：車在任何工況均不應(yīng)有CAN總線故障記錄。 為了能夠確定及排除故障，就需要(xyo)了解CAN總線上的數(shù)據(jù)交換基本原理。第49頁/共118頁第四十九頁，共119頁。CAN總線(zn xin)數(shù)據(jù)交換基本原理不同的數(shù)據(jù)(shj)傳遞（以CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)(shj)總線為例）1、提高(t go)數(shù)據(jù)傳遞的可靠性 為了提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的兩條導(dǎo)線（雙絞線）分別用于不同的數(shù)據(jù)傳送，這兩條線分別稱為CAN-High線和CAN-Low線。第50頁/共118頁第五十頁，共119頁。2、在顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換(zhun

33、hun)時CAN導(dǎo)線上的電壓變化 在靜止?fàn)顟B(tài)時，這兩條導(dǎo)線上作用有相同預(yù)先(yxin)設(shè)定值，該值稱為靜電平。對于CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值大約為。 靜電平也稱為隱性狀態(tài)，因?yàn)檫B接(linji)的所有控制單元均可修改它。第51頁/共118頁第五十一頁，共119頁。 在顯性狀態(tài)時，CAN-High線上的電壓值會升高一個預(yù)定(ydng)值（對CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。而CAN-Low線上的電壓值會降低一個同樣值（對CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。于是在CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線上，CAN-High線就處于激活狀態(tài)，其電壓不低于（2.5V+1V=3.5V)，而CAN-Low

34、線上的電壓值最多可降至(2.5V-1V=1.5V)。因此(ync)在隱性狀態(tài)時，CAN-High線與CAN-Low線上的電壓差為0V，在顯性狀態(tài)時該差值最低為2V。第52頁/共118頁第五十二頁，共119頁。3、CAN數(shù)據(jù)總線上的信號變化(binhu)（以CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線為例）第53頁/共118頁第五十三頁，共119頁。4、收發(fā)器內(nèi)的CAN-High線和 CAN-Low線上的信號(xnho)轉(zhuǎn)換 控制(kngzh)單元是通過收發(fā)器聯(lián)接到CAN驅(qū)動總線上的，在這個收發(fā)器內(nèi)有一個接收器，該接收器是安裝在接收一側(cè)的差動信號放大器。 差動信號放大器用于處理來自CAN-High線和CAN-Low線的信

35、號，除此以外還負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)換后的信號傳至控制(kngzh)單元的CAN接收區(qū)。這個轉(zhuǎn)換后的信號稱為差動信號放大器的輸出電壓。 差動信號放大器用CAN-High線上的電壓（UCAN-High）減去CAN-Low線上的電壓（UCAN-Low），就得出了輸出電壓，用這種方法可以消除靜電平（對于CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說是）或其它任何重疊的電壓。第54頁/共118頁第五十四頁，共119頁。第55頁/共118頁第五十五頁，共119頁。5、CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號(xnho)放大器內(nèi)的信號(xnho)轉(zhuǎn)換 收發(fā)器的差動信號放大器在處理信號時，會用CAN-High-線上作用(zuyng)的電壓減去CAN-Low-

36、線上作用(zuyng)的電壓。第56頁/共118頁第五十六頁，共119頁。6、CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號(xnho)放大器內(nèi)的干擾過濾由于(yuy)數(shù)據(jù)總線也要布置在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，所以數(shù)據(jù)總線就要遭受各種干擾。在保養(yǎng)時要考慮對 地 短 路 和 蓄 電 池 電 壓 、 點(diǎn) 火 裝 置 的 火 花 放 電 和 靜 態(tài) 放 電 。在該圖的上部可清楚地看到這種傳遞(chund)的效果。由于CAN-High線和CAN-Low線是扭絞在一起的（雙絞線），所以干擾脈沖X就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓（3.5V-X)減去CAN-Low線上的電壓(1.5V-X)，

37、因此在經(jīng)過處理后,差動信號中就不再有干擾脈沖了.(3,5V - X) - (1,5V - X) = 2V第57頁/共118頁第五十七頁，共119頁。7、信號(xnho)電平控制單元信號(xnho)在收發(fā)器內(nèi)的放大收發(fā)器發(fā)送一側(cè)的任務(wù)是將控制(kngzh)單元內(nèi)的CAN控制(kngzh)器的較弱信號放大，使之達(dá)到CAN導(dǎo)線上的信號電平和控制(kngzh)單元輸入端的信號電平。聯(lián)接在CAN數(shù)據(jù)總線上的控制單元的作用就像是CAN導(dǎo)線上的一個負(fù)載電阻（因?yàn)檠b有電子元件）。這個負(fù)載電阻取決于聯(lián)接的控制單元數(shù)量和其電阻。收發(fā)器將CAN信號輸送到CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導(dǎo)線上，相應(yīng)地在CAN-High線上的電壓

38、就升高，而在CAN-Low線上的電壓就降低一個同樣大小的值。對于驅(qū)動CAN數(shù)據(jù)總線來說，一條導(dǎo)線上的電壓改變值不低于1V，對于CAN舒適/Infotainment總線來說，這個值不低于。第58頁/共118頁第五十八頁，共119頁。第59頁/共118頁第五十九頁，共119頁。8、CAN驅(qū)動(q dn)數(shù)據(jù)總線的特點(diǎn)CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的速率為500 kBit/s，用于將CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線方面(fngmin)的控制單元聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線控制(kngzh)單元有：- 發(fā)動機(jī)控制(kngzh)單元- ABS-控制(kngzh)單元- ESP-控制(kngzh)單元- 變速器控制(kngzh)單

39、元- 安全氣囊控制(kngzh)單元- 組合儀表第60頁/共118頁第六十頁，共119頁。CAN驅(qū)動(q dn)數(shù)據(jù)總線由15號接線柱（點(diǎn)火開關(guān)）接通，短時工作后，又完全關(guān)閉。第61頁/共118頁第六十一頁，共119頁。CAN驅(qū)動(q dn)數(shù)據(jù)總線上的信號變化下面圖中所示的是一個真實(shí)(zhnsh)的CAN-電報變化圖，它由一個收發(fā)器產(chǎn)生，并由VAS5051的數(shù)字存儲式示波器（DSO）接收下來。兩個電平之間的疊加信號變化表示的隱性電平。CAN-High線上的顯性電壓約為，CAN-Low線約為。第62頁/共118頁第六十二頁，共119頁。CAN舒適(shsh)/ Infotainment數(shù)據(jù)總線

40、的特點(diǎn)CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的速率為100 kBit/s，用于將CAN舒適總線和CAN Infotainment總線方面的控制(kngzh)單元聯(lián)成網(wǎng)。CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線控制單元有：- 全自動空調(diào)/空調(diào)控制單元- 車門控制單元- 舒適控制單元- 收音機(jī)和導(dǎo)航(dohng)顯示單元控制單元第63頁/共118頁第六十三頁，共119頁。 控制單元通過CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和CAN-Low線來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如車門開/關(guān)、車內(nèi)燈開/關(guān)、車輛位置（GPS)等等。 由于使用同樣的脈沖頻率(pnl)，所以CAN舒適數(shù)據(jù)總線和CAN Infot

41、ainment總線可以共同使用一對導(dǎo)線，當(dāng)然前提條件是相應(yīng)的車上有這兩種數(shù)據(jù)總線（(如 Golf IV und Polo MJ 2002)。第64頁/共118頁第六十四頁，共119頁。舒適系統(tǒng)(xtng)的信號圖舒適系統(tǒng)的舒適系統(tǒng)的CanbusCanbus信號和驅(qū)動信號和驅(qū)動(q dn)(q dn)系統(tǒng)有很大區(qū)別：系統(tǒng)有很大區(qū)別：Can-HighCan-High的高電平為：伏的高電平為：伏Can-HighCan-High的低電平為：的低電平為：0 0伏伏Can-Low Can-Low 的高電平為的高電平為: 5: 5伏伏Can-low Can-low 的低電平為：伏的低電平為：伏邏輯邏輯“1”

42、“1”：邏輯邏輯“0”“0”：Can-high=0VCan-high=0VCan-low=5VCan-low=5V第65頁/共118頁第六十五頁，共119頁。1、CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)(shj)總線的差動數(shù)據(jù)(shj)傳遞 為了使低速CAN抗干擾性強(qiáng)且電流消耗低，與CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線相比就需做一些改動。 首先，由于使用(shyng)了單獨(dú)的驅(qū)動器（功率放大器），這兩個CAN信號就不再有彼此依賴的關(guān)系了。與CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線不同，CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和CAN-Low線不是通過電阻相連的。也就是說：CAN-High線和CAN-Low

43、線不再彼此相互影響，而是彼此獨(dú)立作為電壓源來工作。 另外還放棄了共同的中壓，在隱性狀態(tài)（靜電平）時，CAN-High信號為0V，在顯性狀態(tài)時。 對于CAN-Low信號來說，隱性電平為5V，顯性電平。于是在差頻信號放大器內(nèi)相減后，隱性電平為-5V，顯性電平為，那么隱性電平和顯性電平之間的電壓變化（電壓提升）就提高到。第66頁/共118頁第六十六頁，共119頁。2、CAN舒適(shsh)/Infotainment數(shù)據(jù)總線的CAN-收發(fā)器第67頁/共118頁第六十七頁，共119頁。測舒適系統(tǒng)高低(god)線的電阻為無窮大！第68頁/共118頁第六十八頁，共119頁?？傁到y(tǒng)(xtng)通過(tnggu

44、)網(wǎng)關(guān)將三個系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò) 由于電壓電平和電阻配置不同，所以在CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線和CAN舒適(shsh)/Infotainment數(shù)據(jù)總線之間無法進(jìn)行耦合聯(lián)接。另外這兩種數(shù)據(jù)總線的傳輸速率是不同的，這就決定了它們無法使用不同的信號。 這就需要在這兩個系統(tǒng)之間能完成一個轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程是通過所謂的網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)車輛的不同，網(wǎng)關(guān)可能安裝在組合儀表內(nèi)、車上供電控制單元內(nèi)或在自己的網(wǎng)關(guān)控制單元內(nèi)。第69頁/共118頁第六十九頁，共119頁。 由于通過CAN數(shù)據(jù)總線的所有信息都供網(wǎng)關(guān)使用(shyng)，所以網(wǎng)關(guān)也用作診斷接口。 目前是通過網(wǎng)關(guān)的K-線來查詢診斷信息，從Touran車開始是通過CAN數(shù)

45、據(jù)總線診斷線來完成這個工作的。第70頁/共118頁第七十頁，共119頁。可以用火車站作為例子來清楚(qng chu)地說明網(wǎng)關(guān)的原理第71頁/共118頁第七十一頁，共119頁。與CAN舒適數(shù)據(jù)總線和CAN Infotainment數(shù)據(jù)總線不同，CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線不可與CAN舒適數(shù)據(jù)總線或CAN Infotainment數(shù)據(jù)總線通過電氣相連！CAN舒適數(shù)據(jù)總線與CAN舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線是不同的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，它們(t men)之間只能通過所謂網(wǎng)關(guān)相連。提示(tsh)！第72頁/共118頁第七十二頁，共119頁。123基本(jbn)術(shù)語CAN的報文及結(jié)構(gòu)(jigu)同步(tng

46、b)CAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范第73頁/共118頁第七十三頁，共119頁。CANCAN協(xié)議協(xié)議(xiy)(xiy)規(guī)范規(guī)范 CAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實(shí)時為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實(shí)時控制。控制。CAN的應(yīng)用的應(yīng)用(yngyng)范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路接線都可以使用多路接線都可以使用CAN。在汽車電子行業(yè)里，使用。在汽車電子行業(yè)里，使用CAN連接發(fā)動連接發(fā)動機(jī)控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達(dá)機(jī)控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達(dá)1Mbit/

47、s。同時，可以將同時，可以將CAN安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。 技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個CAN儀器之間建立兼容性。可儀器之間建立兼容性。可是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達(dá)到設(shè)計透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)達(dá)到設(shè)計透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSI參考模型，規(guī)范細(xì)參考模型，規(guī)范細(xì)分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈

48、路層和物理層(如圖所示如圖所示)。 第74頁/共118頁第七十四頁，共119頁。CANCAN協(xié)議協(xié)議(xiy)(xiy)規(guī)范規(guī)范 位編碼/解碼 位定時(dn sh) 同步 驅(qū)動器接收器特性邏輯鏈路子層LLC 接收濾波 超載通知(tngzh) 恢復(fù)管理介質(zhì)訪問控制子層MAC 數(shù)據(jù)包裝/解包 幀編碼 介質(zhì)訪問管理 錯誤監(jiān)測 出錯標(biāo)定 應(yīng)答 串并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)鏈路層物理層故障界定總線故障管理監(jiān)控器圖 CAN協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和功能第75頁/共118頁第七十五頁，共119頁。CANCAN協(xié)議協(xié)議(xiy)(xiy)規(guī)范規(guī)范 在以前版本的CANCAN規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLCLLC子層和MACMAC子層的服務(wù)及功能

49、分別被解釋為“對象層”和“傳輸層”。 邏輯鏈路控制子層(LLC)(LLC)的作用范圍如下： 為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。 確定由實(shí)際要使用的LLCLLC子層接收哪一個報文。 為恢復(fù)管理和過載通知提供手段。 MAC MAC子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標(biāo)定、故障界定。位定時的一些普通功能也可以(ky)(ky)看作是MACMAC子層的一部分。 物理層的作用是在不同節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位的實(shí)際傳輸。第76頁/共118頁第七十六頁，共119頁。 CAN CAN具有以下的屬性： 報文的優(yōu)先權(quán) 保證延遲時間 設(shè)置靈活 時間同步的多點(diǎn)接收 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的

50、連貫性 多主機(jī) 錯誤檢測和錯誤標(biāo)定 只要總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新(chngxn)(chngxn)傳輸 將節(jié)點(diǎn)的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以自動關(guān)閉由OSIOSI參考模型分層CANCAN結(jié)構(gòu)的錯誤的節(jié)點(diǎn)。CANCAN協(xié)議協(xié)議(xiy)(xiy)規(guī)范規(guī)范第77頁/共118頁第七十七頁，共119頁。依據(jù)ISO/OSIISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能: : 物理層定義信號是如何實(shí)際地傳輸(chun sh)(chun sh)的，因此涉及到位時間、位編碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動器/ /接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和信號電平進(jìn)行優(yōu)化。

51、MAC MAC子層是CANCAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給LLCLLC子層，并接收來自LLCLLC子層的報文。MACMAC子層負(fù)責(zé)報文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標(biāo)定。MACMAC子層也被稱作故障界定的管理實(shí)體監(jiān)管。此故障界定為自檢機(jī)制，以便把永久故障和短時擾動區(qū)別開來。 LLC LLC子層涉及報文濾波、過載通知、以及恢復(fù)管理。CANCAN協(xié)議協(xié)議(xiy)(xiy)規(guī)范規(guī)范第78頁/共118頁第七十八頁，共119頁。1基本(jbn)術(shù)語1報文 總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度(chngd)受限。當(dāng)總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文。 2信息(xnx)路由 在C

52、AN系統(tǒng)中，一個CAN節(jié)點(diǎn)不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何信息(如站地址)。包含一些重要概念： 系統(tǒng)靈活性節(jié)點(diǎn)可在不要求所有節(jié)點(diǎn)及其應(yīng)用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于CAN網(wǎng)絡(luò)。 成組由于采用了報文濾波，所有節(jié)點(diǎn)均可接收報文，并同時被相同的報文激活。 數(shù)據(jù)相容性在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被所有節(jié)點(diǎn)或者沒有節(jié)點(diǎn)接收，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性是借助于成組和出錯處理達(dá)到的。第79頁/共118頁第七十九頁，共119頁。1基本(jbn)術(shù)語 3 3位速率位速率 不同的系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)，CANCAN的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。唯一

53、的，并且是固定的。 4 4優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。 5 5遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求(qngqi)(qngqi) 通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求(qngqi)(qngqi)另一節(jié)點(diǎn)另一節(jié)點(diǎn)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命名發(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命名的。的。 第80頁/共118頁第八十頁，共119頁。1基本(jbn)術(shù)語 6 6仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪

54、問權(quán)。如果2 2個或2 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。 仲裁的機(jī)制確保了報文和時間(shjin)(shjin)均不損失。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)視的是一“顯性”電平（見總線值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 第81頁/共118頁第八十一頁，共119頁。1基本(jbn)術(shù)語7錯誤檢測 要進(jìn)行檢測錯誤，必須采取以下措施： 監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較） 循環(huán)冗余

55、(rn y)檢查 位填充 報文格式檢查第82頁/共118頁第八十二頁，共119頁。1基本(jbn)術(shù)語 8 8故障界定故障界定 CAN CAN節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)點(diǎn)會被關(guān)節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)點(diǎn)會被關(guān)閉。閉。 9 9總線值總線值 總線有二個互補(bǔ)的邏輯值：總線有二個互補(bǔ)的邏輯值：“顯性顯性”或或“隱性隱性”?！帮@性顯性”位和位和“隱性隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)果值為位同時傳送時，總線的結(jié)果值為“顯性顯性”。比如。比如(br)(br)，在，在總線的總線的“寫與寫與”執(zhí)行時，邏輯執(zhí)行時，邏輯0 0代表代表“顯性顯性”等級，邏輯等級，邏輯1 1代表代

56、表“隱性隱性”等級。等級。 10 10應(yīng)答應(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，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。對于不連貫的報文，接收器作出標(biāo)志。 第83頁/共118頁第八十三頁，共119頁。2CAN的報文及結(jié)構(gòu)(jigu)CAN信息包格式說明： CAN信息包分為兩部分：信息部分和數(shù)據(jù)部分。 頭兩個字節(jié)為信息部分，其前十一位為標(biāo)識符，標(biāo)識符中的前八位用作接收判斷，應(yīng)包含本信息包的目的站地址。 然后是一位RTR位（應(yīng)設(shè)為0），最后(zuhu)是四位的DLC（數(shù)據(jù)長度位，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實(shí)際長度，單位：字節(jié)）。 其余

57、八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實(shí)際要發(fā)的數(shù)據(jù)。詳見下圖：第84頁/共118頁第八十四頁，共119頁。2CAN的報文及結(jié)構(gòu)(jigu)12345670標(biāo)識符（高八位）標(biāo)識符DLC數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)8字節(jié)9字節(jié)10RTR第85頁/共118頁第八十五頁，共119頁。2CAN的報文及結(jié)構(gòu)(jigu) 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，發(fā)出報文的單元稱為該報文的發(fā)送器。該單元在總線空閑或丟失仲裁前恒為發(fā)送器。如果一個單元不是報文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該單元為接收器。 對于報文發(fā)送器和接收器，報文的實(shí)際有效時刻是不同的。對于發(fā)送器而言，如果

58、直到幀結(jié)束末尾(mwi)一直末出錯，則對于發(fā)送器報文有效。如果報文受損，將允許按照優(yōu)先權(quán)順序自動重發(fā)送。為了能同其他報文進(jìn)行總線訪問競爭，總線一旦空閑，重發(fā)送立即開始。 對于接收器而言，如果直到幀結(jié)束的最后一位一直末出錯，則對于接收器報文有效。第86頁/共118頁第八十六頁，共119頁。2CAN的報文及結(jié)構(gòu)(jigu) 構(gòu)成一幀的幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場和CRC序列均借助位填充規(guī)則進(jìn)行編碼。 當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測到5位連續(xù)的相同數(shù)值時，將自動地在實(shí)際發(fā)送的位流中插入一個補(bǔ)碼位。 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的其余位場采用固定格式，不進(jìn)行填充。出錯幀和超載(chozi)幀同樣是固定格式，也不進(jìn)行位

59、填充。 報文傳送由 4 種不同類型的幀表示和控制： 數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器；遠(yuǎn)程幀通過總線單元發(fā)送，以請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀； 出錯幀由檢測出總線錯誤的任何單元發(fā)送； 超載(chozi)幀用于提供當(dāng)前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀借助幀間空間與當(dāng)前幀分開。第87頁/共118頁第八十七頁，共119頁。3同步(tngb)同步機(jī)制 總線的位同步只有在節(jié)點(diǎn)檢測到“隱性位”（邏輯）到“顯性位”（邏輯）的跳變時才會產(chǎn)生，當(dāng)跳變沿不位于位周期的同步段之內(nèi)時將會產(chǎn)生相位(xingwi)誤差。該相位(xingwi)誤差就是跳變沿與同步段結(jié)束位置之間的距離。 如果跳變沿發(fā)生在同步段之

60、后采樣點(diǎn)之前為正的相位(xingwi)誤差；如果跳變沿位于同步段之前采樣點(diǎn)之后為負(fù)的相位(xingwi)誤差。 相位(xingwi)誤差源于節(jié)點(diǎn)的振蕩器漂移，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的傳播延遲以及噪聲干擾等。協(xié)議規(guī)定了兩種類型的同步：硬同步和重同步。第88頁/共118頁第八十八頁，共119頁。3同步(tngb)硬同步 硬同步只在總線空閑時通過一個下降沿（幀起始）來完成，此時不管有沒有相位誤差，所有節(jié)點(diǎn)的位時間重新開始。強(qiáng)迫引起(ynq)硬同步的跳變沿位于重新開始的位時間的同步段之內(nèi)。重同步 在消息幀的隨后位中，每當(dāng)有從“隱性位”到“顯性位”的跳變，并且該跳變落在了同步段之外，就會引起(ynq)一次重同步。