CAN-BUS基礎(chǔ)培訓(xùn)教材

1、CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介基本構(gòu)造基本構(gòu)造功能功能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳送安全性和故障處理傳送安全性和故障處理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)舒適系統(tǒng)CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus的由來由于現(xiàn)代汽車的技術(shù)水平大幅提高，要求能對(duì)更多的汽車運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，因而汽車控制器的數(shù)量在不斷的上升，從開始的幾個(gè)發(fā)展到幾十個(gè)以至于上百個(gè)控制單元。控制單元數(shù)量的增加，使得它們互相之間的信息交換也越來越密集。為此德國BOSCH公司開發(fā)了一種設(shè)計(jì)先進(jìn)的解決方案CAN數(shù)據(jù)總線，提供一種特殊的局域網(wǎng)來為汽車的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基

2、礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus的發(fā)展歷史大眾公司首次在97年P(guān)ASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5Kbit/m的Canbus。98年在PASSAT和GOLF的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上增加了Canbus，傳送速率為500Kbit/m。2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代Canbus。2001年，大眾公司提高了Canbus的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將舒適系統(tǒng)Canbus提高到100Kbit/m, 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提高到500Kbit/m。2002年，大眾集團(tuán)在新PQ24平臺(tái)上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代Canbus。2003年，大眾集團(tuán)在新PQ35平臺(tái)上使用五重結(jié)構(gòu)的Canbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單

3、線的LIN-BUS。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ) CAN-Bus是Controller Area Network的縮寫，稱為控制單元的局域網(wǎng)，它是車用控制單元傳輸信息的一種傳送形式。 車上的布線空間有限，CAN-Bus系統(tǒng)的控制單元連接方式采用銅纜串行方式。由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之間的信息傳送方式是廣播式傳輸。也就是說每個(gè)控制單元不指定接收者，把所有的信息都往外發(fā)送；由接收控制器自主選擇是否需要接收這些信息。廣播原理：一家發(fā)送，大家接收CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)CAN-BUS系統(tǒng)組成： CAN收發(fā)器: 安裝在控制器內(nèi)部，同時(shí)兼具接受

4、和發(fā)送的功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號(hào)并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。 數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個(gè)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。 數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)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(duì)傳輸信息的影響，也可以防止本身對(duì)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(hào)同時(shí)向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個(gè)控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時(shí)的過調(diào)效應(yīng)。Canbus雙絞線的基本顏色：Can總線的基本顏色：

5、橙色；Can-Low總是棕色；Can-High:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(黑色)；舒適系統(tǒng)（綠色)； 信息系統(tǒng)(紫色）；+1V-1V外界的干擾同時(shí)作用于兩根導(dǎo)線外界的干擾同時(shí)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 VCAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)CAN 儀表CAN 驅(qū)動(dòng)CAN 信息CAN 舒適 CAN 診斷CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)由于汽車不同控制器對(duì)CAN總線的性能要求不同，因此最新版本的CAN總線系統(tǒng)人為設(shè)定為5個(gè)不同的區(qū)域，分別為驅(qū)動(dòng)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(gè)局域網(wǎng)。其速率分別為(Kbit/s)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（由15

6、號(hào)線激活）：500; 舒適系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）：100信息系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）：100；診斷系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）： 500儀表系統(tǒng)（由15號(hào)線激活）：100；Lin: 20最大承載：1000CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)診斷接口CAN-區(qū)域圖網(wǎng)關(guān)J519空調(diào)J255舒適系統(tǒng)J393左前門J386右前門J387左后門J388右后門J389轉(zhuǎn)向柱J527電動(dòng)轉(zhuǎn)向J500G85安全氣囊J234ABSJ104變速箱發(fā)動(dòng)機(jī)ESP傳感器收音機(jī)車載電話雨括器 L雨括器 R J533CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)網(wǎng)關(guān)由于不同區(qū)域Canbus總線的速率和識(shí)別代號(hào)不同，因

7、此一個(gè)信號(hào)要從一個(gè)總線進(jìn)入到另一個(gè)總線區(qū)域，必須把它的識(shí)別信號(hào)和速率進(jìn)行改變，能夠讓另一個(gè)系統(tǒng)接受，這個(gè)任務(wù)由網(wǎng)關(guān)(Gateway)來完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級(jí)的功能。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會(huì)發(fā)出負(fù)加速度傳感器的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)在驅(qū)動(dòng)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(jí)，因?yàn)樗谑孢m系統(tǒng)功能只是打開門和燈。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ) LinbusLinbus是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的縮寫。所謂汽車中的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指所有的控制單元都在一個(gè)總成內(nèi)（如空調(diào)等），并且有主控制器和子控制器之分，整個(gè)總成內(nèi)（主控制器和子控制器，子控制器和子控制器）信息都由L

8、inbus相連，然后由主控制器通過Canbus與外界相連。Linbus是CANBUS的子網(wǎng), 但它只有一根數(shù)據(jù)線，線截面積為0.35mm2,并且沒有屏蔽措施。Linbus系統(tǒng)規(guī)定一個(gè)主控制單元最多可以連接16個(gè)子控制單元。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)診斷總線網(wǎng)關(guān)儀表總線驅(qū)動(dòng)總線舒適總線信息總線診斷總線診斷總線是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它被用來代替原來的K線或者L線的功能（廢氣處理控制器除外）。診斷總線目前只能在VAS5051和VAS5052 下工作，而不能適用于原來的診斷工具，如1552等。診斷總線通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的CANBUS上，然后再連接相應(yīng)的控制器

9、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。隨著診斷總線的使用，大眾集團(tuán)將逐步淘汰控制器上的K線存儲(chǔ)器，而采用CAN線作為診斷儀器和控制器之間的信息連接線，我們稱之為虛擬K線。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)針腳號(hào) 對(duì)應(yīng)的線束 1 15號(hào)線 4 接地 5 接地 6 CANBUS(高） 7 k線 14 CANBUS(低） 15 L線 16 30號(hào)線注：未標(biāo)明的針腳號(hào)暫未使用。當(dāng)車輛使用診斷CANBUS總線結(jié)構(gòu)后，解碼器必須使用相對(duì)應(yīng)的新型診斷接頭, 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了相應(yīng)的改動(dòng)，具體信息看如下圖表：CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus上的信息Can

10、bus上的信息是以二進(jìn)制形式出現(xiàn)的。也就是說控制單元將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，Canbus用電平來模擬二進(jìn)制，接受控制單元將電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，再將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成正常數(shù)據(jù)。例如：控制單元B將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值信號(hào)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101),然后由發(fā)送器轉(zhuǎn)換成一串電平信號(hào)兵發(fā)送出去?？刂茊卧狝的接收器先讀取電平信號(hào)，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101)，然后再解碼成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)邏輯信號(hào)和差分放大器log. 0“l(fā)og: 1“ 差分放大器對(duì)應(yīng)于邏輯電平差分放大器對(duì)應(yīng)于邏輯電平CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus的收發(fā)器C

11、anbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個(gè)開路集電極和總線相連。Canbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個(gè)電路進(jìn)行控制，這樣也就是說控制單元在某一時(shí)間段只能進(jìn)行發(fā)送或接受一項(xiàng)功能。邏輯“1”：所有控制器的開關(guān)斷開；總線電平為5Vor3.5V；Canbus未通訊。邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏； Canbus進(jìn)行通訊。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)典型收發(fā)器線路圖（TJA 1050）：CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)2個(gè)以上控制器所組成的Canbus系統(tǒng)當(dāng)用2個(gè)以上的控制器連接在Canbus總線上（如圖所示），用邏輯1來表示斷開和用邏輯0表示閉合。不考

12、慮其他總線規(guī)則情況下，總線會(huì)出現(xiàn)下圖的情況：1.任何開關(guān)閉合，總線上的電壓為0伏2.所有開關(guān)斷開，總線上的電壓為5伏因此：1.只要任何一個(gè)控制器激活，則總線激活2.所有控制器關(guān)閉，總線處于未激活狀態(tài)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CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)控制器發(fā)送信息時(shí)，并不僅僅是數(shù)據(jù)本身，它同時(shí)還帶有屬性數(shù)據(jù)打成數(shù)據(jù)包一起傳送。該數(shù)據(jù)包共有7個(gè)數(shù)據(jù)段，分別儲(chǔ)存有開始區(qū)（1位），有限級(jí)別區(qū)（11位），檢驗(yàn)區(qū)（6位）數(shù)據(jù)區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認(rèn)區(qū)（2位）和結(jié)束區(qū)（7位）。開始區(qū)優(yōu)先級(jí)別區(qū)未使用數(shù)據(jù)區(qū)確認(rèn)區(qū)檢驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)

13、量16位冗余校驗(yàn)碼結(jié)束區(qū)CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)優(yōu)先級(jí)確認(rèn)因?yàn)镃anbus采用串行數(shù)據(jù)傳遞（單根數(shù)據(jù)線)方式，如果有多個(gè)控制器同時(shí)需要發(fā)出信號(hào)，那么在總線上一定會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。所有每一個(gè)數(shù)據(jù)列都有它的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)有多個(gè)控制器試圖發(fā)送信息時(shí)，它們自己的接收器為信息優(yōu)先級(jí)進(jìn)行仲裁，當(dāng)其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級(jí)高于自己控制器發(fā)送信息時(shí)，通知自己發(fā)送器停止發(fā)送，整個(gè)控制器進(jìn)入接收狀態(tài)。在信息數(shù)據(jù)列中有11位的狀態(tài)區(qū)，這11位二進(jìn)制中前7位既是發(fā)送信息的控制器標(biāo)識(shí)符，同時(shí)又表示了它的優(yōu)先級(jí)，即從前往后數(shù)，前面零越多，優(yōu)先級(jí)越高。而后4位則是這個(gè)控制器發(fā)送不同信息的編號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制

14、單元既要發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)，又要發(fā)送水溫等信號(hào)，則后4位就有所不同。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)Canbus系統(tǒng)的難題-發(fā)送和接受的同步CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)同步解決方案一：邊沿對(duì)齊為了保證發(fā)送和接受能夠同步，為了保證發(fā)送和接受能夠同步，CanbusCanbus規(guī)定了邊沿對(duì)齊規(guī)則。也就是說接收器發(fā)現(xiàn)每一次規(guī)定了邊沿對(duì)齊規(guī)則。也就是說接收器發(fā)現(xiàn)每一次電平反向的節(jié)拍不對(duì)時(shí)，必須調(diào)整邊沿，以求得同步。這個(gè)規(guī)則在電平變化頻繁時(shí)能有效的電平反向的節(jié)拍不對(duì)時(shí)，必須調(diào)整邊沿，以求得同步。這個(gè)規(guī)則在電平變化頻繁時(shí)能有效的保證了接收的正確性保證了接收的正確性CAN-BUS

15、 CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的位填充為了保證發(fā)送和接受能夠同步，為了保證發(fā)送和接受能夠同步，CanbusCanbus規(guī)定了位填充規(guī)則。也就是說最多規(guī)定了位填充規(guī)則。也就是說最多5 5位出現(xiàn)一樣的電位出現(xiàn)一樣的電平信號(hào)，第六位必須有一個(gè)反向電平。這個(gè)規(guī)則能有效的保證了接收的正確性。平信號(hào)，第六位必須有一個(gè)反向電平。這個(gè)規(guī)則能有效的保證了接收的正確性。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)出錯(cuò)幀（Error Frame):當(dāng)控制器在接收其他控制器或自己發(fā)送器的信息時(shí)，發(fā)現(xiàn)信息有錯(cuò)誤，可以發(fā)送出錯(cuò)幀，出錯(cuò)幀至少有6個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平，至多12個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平構(gòu)成。錯(cuò)

16、誤發(fā)送控制單元接收控制單元接收控制單元Canbus系統(tǒng)CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Canbus驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由15號(hào)激活, 速率是所有Canbus中最高達(dá)到500 kBit/s，采用終端電阻結(jié)構(gòu)，其中心電阻為66歐姆（發(fā)動(dòng)機(jī)電阻）；并且高低Canbus線為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即任一根Canbus線斷路，則Canbus無法工作。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路簡(jiǎn)圖CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的Canbus信號(hào)和邏輯信號(hào)：Can-High的高電平為：3.5伏Can-High的低電平為：2.5伏Can-Low 的高電平為:

17、2.5伏Can-low 的低電平為：1.5伏邏輯“1”：Can-high(3.5) Can-low=(1.5)邏輯“0”：Can-high(2.5) Can-low(2.5)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)圖CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)舒適系統(tǒng)舒適系統(tǒng)Canbus舒適系統(tǒng)由30號(hào)激活, 速率達(dá)到100 kBit/s，沒有終端電阻，且高低Canbus線分離，即任一根Canbus線斷路，Canbus工作不受影響。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)舒適系統(tǒng)電路簡(jiǎn)圖測(cè)舒適系統(tǒng)高低線的電阻為無窮大！CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)10us舒適系統(tǒng)的Canbus信號(hào)和驅(qū)動(dòng)系

18、統(tǒng)有很大區(qū)別：Can-High的高電平為：3.6伏Can-High的低電平為：0伏Can-Low 的高電平為: 5伏Can-low 的低電平為：1.4伏邏輯“1”：Can-high(3.6) Can-low=(1.4)邏輯“0”：Can-high(0) Can-low(5)舒適系統(tǒng)的信號(hào)圖CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)內(nèi)部故障管理控制單元內(nèi)部有錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。一次發(fā)送失敗計(jì)數(shù)加8，一次接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)加1。當(dāng)累計(jì)超過127時(shí)，控制器不再允許發(fā)送信息，當(dāng)累計(jì)超過255時(shí)，控制器自動(dòng)與總線脫離.但是，控制器發(fā)送信息時(shí)，沒有受到答復(fù)信號(hào)，控制器將重復(fù)發(fā)送，而錯(cuò)誤計(jì)數(shù)不計(jì)數(shù)。CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)典型故障1：Can-Low 斷路CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)示波儀判斷CAN-BUS CAN-BUS 系統(tǒng)基礎(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)典型故障2：Can-high 斷路CAN-BUS C