第九章CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

第九章CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)第一頁，共23頁。第九章

CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)第二頁，共23頁。CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網(wǎng)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，通常稱為CANbus，即CAN總線。CAN最初出現(xiàn)在汽車工業(yè)中，80年代由德國Bosch公司最先提出。最初動(dòng)機(jī)是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號(hào)線。第三頁，共23頁。汽車車載網(wǎng)絡(luò)的分類按功能和速率：A類：面向執(zhí)行器、傳感器的低速網(wǎng)絡(luò)B類：面向模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)C類：面向多路、實(shí)時(shí)閉環(huán)的高速網(wǎng)絡(luò)D類：面向信息、多媒體系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)E類：面向乘員的安全系統(tǒng)第四頁，共23頁。CAN總線特點(diǎn)CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。多主機(jī)方式工作。不分主次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可為主，均可向它點(diǎn)發(fā)出信息。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)：沖突-仲裁-優(yōu)先級(jí)高先行?？梢渣c(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。第五頁，共23頁。CAN總線特點(diǎn)直接通信距離最遠(yuǎn)達(dá)10km（速率5KB/s以下）。通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長40m）。節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀有效字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)。CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)，檢錯(cuò)效果好通信介質(zhì)選擇靈活?？刹捎秒p絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能。第六頁，共23頁。CAN總線系統(tǒng)組成

CAN總線由多個(gè)節(jié)點(diǎn)、2個(gè)數(shù)據(jù)傳輸終端和兩條數(shù)據(jù)線組成。第七頁，共23頁。CAN總線節(jié)點(diǎn)

CAN總線節(jié)點(diǎn)一般由微處理器、CAN控制器、CAN收發(fā)器三部分組成。第八頁，共23頁。CAN總線系統(tǒng)組成

CAN控制器：在CPU和CAN收發(fā)器之間接收、處理傳遞數(shù)據(jù)。CAN收發(fā)器:同時(shí)兼具接受和發(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，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，2根數(shù)據(jù)線上的電壓是相反的。第九頁，共23頁。CAN總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑鞢AN數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個(gè)會(huì)議，每個(gè)參會(huì)人員都可以提出議題（多主通信模式）第十頁，共23頁。CAN總線數(shù)據(jù)傳遞過程提供數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中的CPU向CAN控制器，CAN控制器向CAN收發(fā)器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)所有節(jié)點(diǎn)都準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)廣播，優(yōu)先權(quán)最高的節(jié)點(diǎn)“數(shù)據(jù)”得到發(fā)送。接收數(shù)據(jù)所有其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為接收器，都能接受到數(shù)據(jù)。檢查數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)檢查判斷所接收的數(shù)據(jù)是否為本節(jié)點(diǎn)所需要的數(shù)據(jù)。接受數(shù)據(jù)如數(shù)據(jù)對(duì)某節(jié)點(diǎn)重要，它將被該節(jié)點(diǎn)接受并進(jìn)行處理。否則忽略。第十一頁，共23頁。CAN總線數(shù)據(jù)的構(gòu)成報(bào)文=數(shù)據(jù)幀第十二頁，共23頁。CAN總線應(yīng)用

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(dòng)系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s。主要面向?qū)崟r(shí)性要求較高的控制單元，如發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)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(duì)車身控制的，如車燈、車門、車窗等信號(hào)的采集以及反饋。其特征是信號(hào)多但實(shí)時(shí)性要求低，因此實(shí)現(xiàn)成本要求低。第十三頁，共23頁。基于CAN總線的汽車電器網(wǎng)絡(luò)第十四頁，共23頁?；贑AN總線的汽車電器網(wǎng)絡(luò)第十五頁，共23頁。驅(qū)動(dòng)CAN導(dǎo)線上的電壓驅(qū)動(dòng)CAN總線的靜止?fàn)顟B(tài)亦稱隱性狀態(tài)，靜止?fàn)顟B(tài)下CAN-High導(dǎo)線和CAN-Low導(dǎo)線的對(duì)地電壓稱為靜止電平（亦稱隱性電平），簡稱靜電平。第十六頁，共23頁。CAN收發(fā)器

在收發(fā)器內(nèi)部的接收器一側(cè)設(shè)有差動(dòng)信號(hào)放大器。差動(dòng)信號(hào)放大器用于處理來自CAN-High導(dǎo)線和CAN-Low導(dǎo)線的信號(hào)。第十七頁，共23頁。

收發(fā)器的差動(dòng)信號(hào)放大器在處理信號(hào)時(shí)，會(huì)用CAN-High導(dǎo)線上作用的電壓減去CAN-Low導(dǎo)線上作用的電壓。CAN收發(fā)器

第十八頁，共23頁。干擾信號(hào)的消除CAN-High信號(hào)和CAN-Low信號(hào)經(jīng)過差動(dòng)信號(hào)放大器處理后，可最大限度地消除干擾的影響。第十九頁，共23頁。驅(qū)動(dòng)C