CAN总线原理与技术应用PPT文件格式下载.ppt

1、目前，绝大多数车用总线都被SAE（美国汽车工程师协会）下属的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D四类。车用总线车用总线A类总线：类总线：面向传感器或执行器管理的低速网络，它的位传输速率通常小于 20KB/S。以LIN（Local Interconnect Network 本地互联网）规范最有前途。其由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi）等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或执行器的数字化通讯场合。B类总线：面向独立控制模块间信息共享的中速网络，位速一般在10125 KB/S之间。以CAN（Controller

2、 Area Network 控制器局域网络）最为著名。CAN网络最初是BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的,只用于汽车内部测量和执行部件间的数据通讯,逐渐的发展完善技术和功能,1993年ISO正式颁布了道路交通运输工具一数字信息交换一高速通讯控制器局域网（CAN）国际标准（ISO11898-1），近几年低速容错CAN的标准ISO 11519-2 也开始在欧洲的一些车型中得到广泛的应用。B类总线主要应用于车身电子的舒适型模块和显示仪表等设备中。车用总线车用总线C类总线：面向闭环实时控制的多路传输高速网络，位速率多在125KB/S 1MB/S 之间。主要用于车上动力系统中对通讯的实时性要求比较高的

3、场合，主要服务于动力传递系统。在欧洲，汽车厂商大多使用“高速CAN”作为C类总线，它实际上就是ISO 11898-1 中位速率高于125KB/S的那部分标准。美国则在卡车极其拖车、课程、建筑机械和农业动力设备中大量使用专门的通讯协议 SAEJ1939。D类总线：面向多媒体设备、高速数据流传输的高性能网络，位速率一般在 2MB/S 以上，主要用于CD等播放机和液晶显示设备。近期才被采纳入SAE对总线的分类范畴之中。其带宽范畴相当大，用到的传输介质也有好几种。车用总线车用总线2、CAN总线的起源总线的起源 现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶

4、与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。CAN总线的起源总线的起源汽车发展的同时也带来了诸多的问题：（1）汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来越多汽车的整体布置空间缩小（2）传统电器设备多为点到点通信导致了庞大的线束（3）大量的连接器导致可靠性降低。粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越 来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为

5、越来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。（4）存在冗余的传感器。CAN总线的起源总线的起源Vo l v o 汽车近三十年来线束增长的情况CAN总线的起源总线的起源于是人们就想通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。这样CAN总线就顺其自然产生了。CAN总线的起源总线的起源3、CAN总线的特点及优势总线的特点及优势对比下面两张图，就能很清晰的明白采用CAN总线的优势。CAN总线的优势总线的优势用线少、重量轻、空间小、接口简单、维修诊断方便

6、等。1、实时性2、所传递的过程数据较简单（每个帧最多含8个字节的数据）总线长度：40m至1km3、传输速率：最大1Mbd（总线长度为40m），5Kbd（总线长度至1km）4、节点数：最多200个CAN节点，每个节点上可连有多个传感器和执行元件5、传输媒介：双绞线6、拓扑结构：总线型7、通过多种错误检测机制，保证较高的传输安全性8、总线访问方式：多主结构/CSMA/CA9、与别的网络不同，CAN-Bus上的工作站没有具体的地址，而是通过标识符确定各自的身份，同时标识符还决定了各工作站的优先级CAN总线的特点总线的特点第二章：第二章：CAN基础知识基础知识1、CAN总线的基本工作原理2、CAN-总

7、线上的控制单元及其信息传递3、CAN-数据传输线及总线上的信号电平1、CAN总线的基本工作原理的基本工作原理CAN总线的基本工作原理总线的基本工作原理Controller控制器控制器Area局域局域Network网网 CAN CANCAN 是一种世界标准的串行通讯协议，为数据高速公路确定统一的“交通”规则。跟其他总线一样，CAN总线的通信也是通过一种类似于“会议”的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一方（节点）主导，而是，每一个会议参加人员都可以自由的提出会议议题（多主通信模式），二者对应关系如下：CAN总线的基本工作原理的基本工作原理仲裁发言顺序报文会议议题ID参会人员身份节点参会人员局域

8、网会议1、多个控制单元以并联方式经收发器与总线连接。2、每个控制单元都有权向总线发送信息（多主处理器结构）。3、同一时刻只有一个控制单元向总线发送信息。其它的控制单元接收信息，其中一些控制单元对这些数据感兴趣并采用这些数据，而另一些控制单元则可能不理会这些数据。CAN总线的基本工作原理的基本工作原理CAN总线的基本工作原理的基本工作原理2、CAN-总线上的控制单元总线上的控制单元及其信息传递及其信息传递CAN-Bus部件部件CAN-控制器控制器数据传输线数据传输线收发器收发器CAN-数据数据控制控制区区CAN控制器控制器：接收由控制单元微处理器芯片传来的数据。CAN控制器对这些数据进行处理并将

9、其传递给CAN收发器；同样CAN控制器也接收收发器传来的数据，处理后传递给控制单元微处理器。CAN收发器收发器：具有接收和发送的功能。它将CAN控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线；同样也为CAN控制器接收和转化数据。数据传输线数据传输线：它是双向的，对数据进行传输。这两条线传输相同的数据，分别被称为CAN高线和CAN低线。CAN-Bus各部件功能各部件功能传感器采集的数据经节点向总线发送，每次只允许一个控制单元发送数据，其他节点根据需要选择是否接受总线上的数据。CAN-总线中数据中数据发送送过程程在肯定没在肯定没有其它发有其它发送数据传送数据传递的情况递的情况下，才允下，才允许控

10、制单许控制单元发送数元发送数据。据。CAN-总线中数据发送过程总线中数据发送过程3、CAN-数据传输线及数据传输线及总线上的信号电平总线上的信号电平为了减少干扰，CAN-Bus的传输线采用双绞线，其绞距为20mm，截面积为0.35mm2或0.5mm2，称这两根线为CAN-高线（CAN-H）和CAN-低线（CAN-L）CAN-数据数据传输线传输线双双绞线导线颜色导线颜色驱动系驱动系-CANCAN-高线=橙/黑CAN-低线=橙/棕舒适系舒适系-CANCAN-高线=橙/绿CAN-低线=橙/棕信息信息/娱乐系娱乐系-CANCAN-高线=橙/紫CAN-低线=橙/棕组合仪表组合仪表-CANCAN-高线=橙

11、/蓝CAN-低线=橙/棕诊断诊断-CANCAN-高线=橙/红CAN-低线=橙/棕CAN2.0A/B标准规定：总线空闲时，CAN_H和CAN_L上的电压为2.5V在数据传输时：显性电平（逻辑 0）：CAN_H 3.5V CAN_L 1.5V 隐性电平（逻辑 1）：CAN_H 2.5V CAN_L 2.5V总线上的信号电平总线上的信号电平从双从双线信号中信号中获得信号得信号电平平通过压差保持不变来确保抗干扰性CAN-总线抗干抗干扰措施措施第三章：第三章：CAN技术规范技术规范1、帧类型2、位仲裁机制3、报文滤波4、波特率设置5、位同步1、帧类型、帧类型报文传输格式按功能分可以具体分为以下四种：数据

12、帧（数据帧（Data Frame）：）：数据帧携带数据从发送器至接收器。远程帧（远程帧（Remote Frame）：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符的数据帧。错误帧（错误帧（Error Frame）：任何单元检测到总线错误就发出错误帧。过载帧（过载帧（Overload Frame）：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。帧类型帧类型数据帧由 7 个不同的区域组成：帧起始（Start of Frame）、仲裁区域（Arbitration Field）、控制区域（Control Field）、数据区域（Data Field）、CRC 区域（CRC Field）

13、、应答区域（ACK Field）、帧结尾（End of Frame）。数据帧数据帧（1）帧起始它标志数据帧或远程帧的起始，由一个单独的“显性”位组成。只在总线空闲时，才允许节点发送信号。所有节点必须同步于首先开始发送信息的节点的帧起始前沿。数据帧数据帧（2）仲裁区域仲裁区域包括识别符（ID）和远程发送请求位（RTR）。标示符（ID）：标示符的长度为 11 位或 29 位。含有11位标示符的帧称为标准帧（标准帧（CAN2.0A）；含有29位标示符的帧称为扩展帧（扩展帧（CAN2.0B）。数据帧数据帧标准帧（CAN2.0A）数据帧数据帧数据帧数据帧扩展帧（CAN2.0B）标准帧与扩展帧的不同还来自

14、于对标识符扩展（IDE）位的使用，当其位于 RTR位之后且为显性时，则报文作为标准帧来发送，而当其位于 RTR 位之前且为隐性时则报文作为扩展帧来发送。通常为：标准帧的报文总是比扩展帧的报文优先级高。支持扩展帧格式的 CAN 控制器（CAN Controller）同样也能发送和接收标准帧，当仅仅支持标准帧的 CAN 控制器被用在网络上时，则只有标准帧能在整个网络上传送，扩展帧将不能被识别，但是会被当作标准帧处理。RTR 位：该位在数据帧里必须为“显性”，而在远程帧里必须为“隐性”。数据帧数据帧（3）控制区域控制区域由 6 位组成，包括数据长度代码和两个将来作为扩展用的保留位。所发送的保留位必须

15、为“显性”。接收器接收所有由“显性”和“隐性”组合在一起的位。数据长度代码（DLC）：数据长度代码指示了数据场中字节数量。数据长度代码由4 位构成，数据帧允许数据字节数目范围为 0 到 8。数据帧数据帧数据长度代码DLC确定数据字节的数目数据帧数据帧000181110701106101050010411003010021000100000DLC0DLC1DLC2DLC3DLC数据字节数目（4）数据区域数据区域由数据帧中的发送数据组成。它可以为 08 个字节，每字节包含了 8个位，首先发送最高有效位。数据帧数据帧（5）CRC 区域CRC 区域包括 CRC 序列（CRC SEQUENCE），其后是 CRC 界定符（CRC DELIMITER）。CRC 序列：由循环冗余码求得的帧检查序列最适用于位数低于 127 位BCH 码的帧。为进行 CRC 计算，被除的多项式系数由无填充位流给定