汽车车载网络系统.ppt
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汽车车载网络系统CAN-Antrieb500kBaudCANKomfort100kBaudCANInfotainment100kBaud河北工业职业技术学院河北工业职业技术学院闫炳强闫炳强2014-5-192014-5-19一、汽车总线技术的产生与发展一、汽车总线技术的产生与发展1.1.传统的汽车线束连接方式传统的汽车线束连接方式发动机发动机仪表板仪表板防盗装置防盗装置空调系统空调系统变速器变速器安全气囊安全气囊ABSABS2.2.汽车汽车CANCAN总线连接方式总线连接方式优点：
优点：
减少线束，节省空间，降低成本，资源共享，增加减少线束，节省空间，降低成本，资源共享，增加可靠可靠性和可维修性。
性和可维修性。
3.3.汽车总线的分类汽车总线的分类
（1）A类网络面向传感器执行器控制的低速网络，数据传输速率通常只有110kbit/s。
适用于对实时性要求不高的场合。
主要应用于车身控制，如电动门窗、中央锁、后视镜、座椅调节、灯光照明及早期的汽车故障诊断。
汽车防盗报警A类网络系统3.3.汽车总线的分类汽车总线的分类
（2）B类网络面向独立模块间数据共享的中速网络，传输速率一般为l0l00kbit/s。
主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统，以减少冗余的传感器和其他电子部件。
B类CAN总线3.3.汽车总线的分类汽车总线的分类（3）C类网络面向高速、实时闭环控制的多路传输，最高传输速率可达1Mbit/s，主要用于悬架控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统。
CAN总线的C类网络系统3.3.汽车总线的分类汽车总线的分类（4）D类网络主要面向信息、多媒体系统等。
D类网络协议的速率为250kbit/s400Mbit/s。
面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域，位速率一般为25kbit/s10Mbit/s。
D类网络使用在信息多媒体系统中，多采用D2B、MOST光纤传输和IDB-Wireless无线通信技术。
（一）
（一）CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析节点节点1节点节点2节点节点nCAN-HCAN-LCAN-BUS可挂可挂110110个个节点节点
（一）
（一）CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析1.1.CANCAN节点结构节点结构“大管家大管家”
（1）数据采集、输出控制；）数据采集、输出控制；
（2）初始化、读）初始化、读/写写CAN控制器控制器“智能邮箱（存储器）智能邮箱（存储器）”
（1）供单片机）供单片机存、取存、取数据；数据；
（2）验收滤波）验收滤波“转换器转换器”数字信号数字信号差分电压差分电压“高速公路高速公路”双向、串行双向、串行
（一）
（一）CAN总线硬件成总线硬件成二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析独立CAN控制器SJA1000MSCAN模块2.2.CANCAN数据总线数据总线
（一）
（一）CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析
（一）
（一）CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析3.3.数据传递终端数据传递终端是一个电阻器，作用是防止数据在线端反射，并以回声的形式返回，产生反射波而使数据遭到破坏。
3.3.CANCAN总线的特点总线的特点良好的容错能力CAN总线采用“多元主控”的线性总线结构下，挂接多个相同优先级的ECU。
可以避免在环型结构或星型结构中出现的某一个单元的失效而导致整个系统功能的崩溃的现象。
满足不同的实时控制要求满足不同的实时控制要求CAN总线上的信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134微秒内实现快速传输。
可靠的数据通讯质量CAN总线的通讯速度可调，采用15位的循环冗余校验码确保数据传输质量，对数据帧结构和总线裁决均有严格的定义。
方便的线束安装CAN总线线束只有四根，两根电源线，两根数据线，因此线束连接很方便，并大量减少了导线数量。
3.3.CANCAN总线的特点总线的特点数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，CANCAN数据传输系统的优数据传输系统的优数据传输系统的优数据传输系统的优点是：
点是：
点是：
点是：
将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。
将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。
将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。
将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。
电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。
电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。
电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。
电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。
如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。
如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。
如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。
如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。
各电控单元的监测对所连接的各电控单元的监测对所连接的各电控单元的监测对所连接的各电控单元的监测对所连接的CANCAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元总线进行实时监测，如出现故障该电控单元总线进行实时监测，如出现故障该电控单元总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码（注意：
是单独编码）。
会存储故障码（注意：
是单独编码）。
会存储故障码（注意：
是单独编码）。
会存储故障码（注意：
是单独编码）。
CANCAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。
交换。
交换。
交换。
（二）
（二）CAN总线数据传输总线数据传输二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析1.1.传输数据的组成及功用传输数据的组成及功用开始域：
开始域：
标志数据开始传递，带有大于5V电压（由系统决定）的1位编码，被选人CAN高位传输线，带有大约0v电压的1位编码被送入CAN低位传输线。
状态域：
状态域：
状态域用于判断数据中的优先权。
在状态域中，有11位数字组成的编码，其数据的组合形式决定了其优先权优先权数据报告状态域形式1ABS/EDL控制单元001101000002发动机控制单元010100000003变速器控制单元10001000000检查域检查域：
显示在数据中所包含的信息项目数。
数据域：
数据域：
信息被传递到其他控制单元。
安全域：
安全域：
检测传递数据中的错误。
确认域：
确认域：
在确认域中，接收器接收信号并通知发送器，其所发信号已被正确接收；如果检查到错误，接收器立刻通知发送器，发送器会再发送一次数据。
结束域：
结束域：
标志着数据报告结束，在这里是显示错误并重复发送数据的最后一次机会。
（二）
（二）CAN总线数据传输总线数据传输二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析2.2.数据传递原理数据传递原理1、信号特征信号特征驱动系统的Canbus信号和逻辑信号：
Can-High的高电平为：
3.5伏Can-High的低电平为：
2.5伏Can-Low的高电平为:
2.5伏Can-low的低电平为：
1.5伏逻辑“1”：
Can-high（3.5）Can-low=（1.5）逻辑“0”：
Can-high（2.5）Can-low（2.5）
（二）
（二）CAN总线数据传输原理总线数据传输原理二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析2、数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术CAN驱动数据总线的差动信号放大器2、数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术CAN驱动数据总线差动信号放大器内的信号处理2、数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术CAN驱动数据总线差动信号放大器内的干扰过滤CANCAN总线电压与数字信号之间的关系总线电压与数字信号之间的关系CANCAN收发器收发器3.3.数据传送过程数据传送过程节点节点11节点节点n？
对方对方IDID号号+相关数据相关数据4.4.节点的节点的IDID号号实时性要求越高：
实时性要求越高：
IDID号越小，优先级越高。
号越小，优先级越高。
原理原理：
多个节点同时向总线发送数据时，总线上的结果多个节点同时向总线发送数据时，总线上的结果是多个数据的是多个数据的“逻辑与逻辑与”值。
值。
节点节点AA发送数据发送数据:
0:
0节点节点BB发送数据：
发送数据：
1100显性位显性位11隐性位隐性位00优先级高！
优先级高！
如如:
节点节点AA发送发送00，节点，节点BB发送发送11，总线上结果是，总线上结果是0&1=00&1=0。
总线上显示数据：
总线上显示数据：
005.5.优先级竞争（仲裁）优先级竞争（仲裁）动力动力CANCAN总线总线自动变速器控制单元发送了自动变速器控制单元发送了11个低电位而检测到个低电位而检测到11个高电位，个高电位，那么它将失去优先权而转为接收器。
那么它将失去优先权而转为接收器。
6.6.验收滤波验收滤波点对点、一点对多点点对点、一点对多点通过设置通过设置CANCAN控制器内的验收代码寄存器（控制器内的验收代码寄存器（ACRACR）和验收）和验收屏蔽寄存器（屏蔽寄存器（AMRAMR）来实现。
）来实现。
ACR（ID）：
）：
100101102AMR：
有关有关有关有关有关有关发送：
发送：
101+传感器信号传感器信号？
接收接收放弃放弃接收接收接收接收放弃放弃接收接收发送：
发送：
102+传感器信号传感器信号发送：
发送：
*+传感器信号传感器信号AMR：
有关有关无关无关无关无关例：
三个节点及例：
三个节点及IDID号：
号：
AA（100100）、）、BB（101101）、）、CC（102102）节点节点AA节点节点BB节点节点CCCAN-BUS（三）（三）CAN总线数据波形分析及检测总线数据波形分析及检测二、二、CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析3127546815423DominantRezessivCAN-High与CAN-Low短路CAN-high对正极短路：
CAN-high线的电压电位被置于12V。
CAN-Low线的隐性电压被置于大约12V。
这是由于在控制单元的收发器内的CAN-high和CAN-Low的内部错接引起CAN-high对地短路：
CAN-High的电压位于0V.CAN-Low的电压也位于0V。
可是在CAN-Low线上还能够看到一小部分的电压变化。
CAN-Low对地短路：
CAN-Low的电压大约为0V.CAN-High线的隐性电压也被降至0VCAN-Low对正极短路：
两条总线电压都大约为12V。
CAN-High断路CAN-Low断路三、三、LIN总线网络系统总线网络系统LIN（LocalInterconnectNetwork）即局部连接网络，）即局部连接网络，也被称为也被称为“局域网子系统局域网子系统”，即，即LIN总线是总线是CAN总线网络下的总线网络下的子系统，车上各个子系统，车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元总线系统之间的数据交换是由控制单元通过通过CAN总线实现的总线实现的。
LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，总线的带宽和多功能的场合，LIN的目标是为现有汽车的目标是为现有汽车网络（例如网络（例如CAN总线）提供辅助功能。
总线）提供辅助功能。
LIN典型的应用是车上传感器和执行器的联网，属
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