CAN总线技术在现代汽车中应用研究.doc

can总线技术在现代汽车中的应用研究 目 录第一章can总线简介. 1 1.1can总线简介. 1 1.2can总线的应用的发展. 1 1.3 can 总线技术特点.2 1.4can 总线技术优点.2 1.5 can 总线技术在汽车中的实际应用优势can 总线技术在汽车中的应用具有以下优势.3第二章can总线重要组成. 4 2.1 can控制器.4 2.2 can收发器.4 2.3传输介质. 5 2.4数据传递终端. .6 2.5网关. 6第三章can总线协议. 6 3.1can总线协议中的基本概念. .6第四章can总线通信模型. 8 4.1can总线帧类型. 9 4.2远程帧. .11 4.3错误帧. .11 4.4过载帧. .12 4.5帧间空间. .12 4.6错误处理. .13第五章can总线的传输. .14 5.1can总线的传输过程. .14 5.2 can总线的数据报告优先权.15第六章汽车can网络. .16 6.1 can内部网.16 6.2 can车身网.17 6.3 can舒适网.17第七章汽车can网中信息传输机理. .18 7.1发动机冷却系统. .18 7.2汽车空调系统. .20 7.3驾驶员信息. .23 7.4车道偏离预警系统. 24第八章can总线故障诊断基础. 25 8.1 can总线故障诊断常识.258.2诊断工具与手段. .278.3大众vas5051诊断仪的使用.28第九章can总线故障案例分析. .33 9.1上海大众波罗轿车修复后发动机无法启动. 33 9.2 上海帕萨特b5轿车室内照明灯全部不亮. 34 9.3上海别克gl轿车总线控制系统不良.36结论.39后记.40参考文献.41摘 要控制器局域网络can（control area network）是现代汽车网络通信与控制系统中的重要组成部份，本论文全面系统的介绍汽车can总线技术的组成、工作原理、故障诊断、检修方法。本论文分为十个章，介绍can总线的基本知识、can总线的主要组成、汽车can总线网组合与信息传输、汽车can总线系统设计、can总线的故障诊断、汽车can总线故障案例分析。关键字：can、can总线、汽车can总线、汽车can总线检修can总线技术在现代汽车中的应用研究第1章 can总线简介1.1 can总线简介can是controller area network 的缩写（以下称为can），是iso国际标准化的串行通信协议。电子控制器局域网络can是德国bosch公司于1986年提出并提出应用的，他是专门为车辆系统设计的，像奥迪a6、帕萨特b5、波罗宝来、等车型都采用了can数据总线。can总线可以比作公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，can总线也有很高的信息传送能力所以can总线也称为can-bus总线1。1.2can总线的应用的发展can总线协议最早由德国bosch公司于1985年推出，之后经过多次修改，于1993年被150国际标准组织制订为国际标准，包括用于高速场合的15011898标准和用于低速场合的15011519标准，can是目前世界上唯一取得国际标准的总线规范。表1一1列出了can总线协议技术规范的发展历程。版本年份修订内容1，01985制定最初版本1.111987重新修订位定时要求1.21990提高振荡器容差2.0199la部分：同1.2版本b部分：增加了报文扩展格式表11 can总线技术规范的发展历程can总线协议规范在版本1，o到1.2之间只做了少量修改：1.1版本中，对位定时要求重新作了规定，以提高位定时特性和识别力；1.2版本中对间歇场和错误/超载界定符中出现的显性位的解释做了微小改动，振荡器容差提高，使得陶瓷振荡器可以代替石英振荡器工作。1991重新制定并颁布的can技术规范2.0版包括2.0a和2.ob两部分。其中2.oa内容同1.2版，给出了报文标准格式。2.0b给出了报文的标准和扩展帧两种格式，推出2.0b是为了满足美国汽车制造商对c类网络应用的要求，这是因为扩展格式使用29位标识符，能实现和j1850类似的信息标示策略。随后，sae的卡车巴士控制和通信网络委员会j1939投票通过了将can作为c类数据交换网应用于巴士、卡车、农业及建筑车辆，并将其作为j1939标准的核心内容。如今，can技术规范2.0a和2.0b以及国际标准15011898是设计can应用系统的基本依据，也是应用设计的基本规范2。1.3 can 总线技术特点can 总线可有效支持分布式控制或实时控制，通信介质可以是双绞线，同轴电缆或光纤，其主要特点是：（1）can 总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信灵活。（2）can 总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，优先级高的节点优先传送数据，可满足实时性要求。（3）can 总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能。（4）can 总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为 8个，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短。并有 crc 及其他校验措施，数据出错率极低保证了数据传输的高可靠性，适于在高干扰环境中使用。（5）can 总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响。（6）can 总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活。（7）can 总线最大传输速率可达 1mb/s（此时通信距离最长为40m），直接通信距离最远可达10k（m速率5kbps以下）。（8）can 总线上的节点数主要取决于总线驱动电路。在标准帧（11 位报文标识符）可达 110 个，而在扩展帧（29位报文标识符）其个数几乎不受限制。（9）can 可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播集中方式传送和接受数据。（10）采用不归零码（nrz-non-return-to-zero）编码/解码方式，并采用位填充（插入）技术。1.4can 总线技术优点（1）数据共享，节省成本对于具有 can 总线接口的电喷发动机，其它电器可共享其提供的转速、水温、机油压力、机油温度、油量瞬时流速等等，一方面可省去额外的水温、油压、油温传感器，另一方面可以将这些数据显示在仪表上，便于司机检查发动机运行工况，从而便于发动机的保养维护。再比如，电涡流缓速器、空气悬架、门控制及巡航定速控制都用到车速数据，结果这些电器都有一套车速处理电路，浪费了资源。而采用总线技术后，都可以从总线上即可获得车速数据。（2）车身布线减少，节省成本由于采用总线技术，模块之间的信号传递仅需要两条信号线。布线局部化，车上除掉总线外，其他所有横贯车身的线都不再需要了，节省了布线成本。另外，数据共享也节省了线路，还拿车速信号打比方，在没有总线的情况，车速信号要接到电涡流缓速器、空气悬架、门控制及电喷发动机。有了总线后只要接到一处，其他电器可以通过总线共享数据。（3）硬件方案的软件化实现，减小硬件和设计生产成本发动机点火控制，点火时必须满足下列条件：1、空档；2、钥匙处于 on 档另外还需点火保护装置，以往是靠一系列继电器来实现这些功能，既不可靠又增大成本，而用软件实现，既可靠又无资金投入。软件具有错误诊断能力和自动恢能力，节省了生产维护成本。对于总线内部错误，总线系统可以通过自身软件进行自动恢复。而非总线车辆，一旦出现故障，第一，更依赖于人工。第二，往往需要对复杂线束逐根测量。第三，需要对相关电器依次测定。整个过程非常费工时，而且准确率不高。（4）扩充性强，产品升级快，节省新产品开发设计成本can 节点几乎可以在不改动原有线束的情况下增加新的组件。数据稳定可靠，can 总线具有线间干扰小、抗干扰能力强的特点。由于 viti-can 系统采用的是模块化管理，各模块按其功能分散的摆放在车内，简化了布线并缩短了线束的长度，从而降低了耦合电流的产生，减小了线间干扰。同时在软件上，can 总线采用短帧传输，这样使总线数据报文在传输过程中有较强的抗干扰能力。can 总线专为汽车量身订做，可靠性有保障。can 总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境，比如点火线圈点火时产生的强大的反冲电压，电涡流缓速器切断时产生的浪涌电流及汽车发动机舱内 100左右的高温。1.5 can 总线技术在汽车中的实际应用优势can 总线技术在汽车中的应用具有以下优势：（1）信息共享采用 can 总线技术可以实现各 ecu 之间的信息共享，减少不必要的线束和传感器。例如具有 can 总线接口的电喷发动机，其它电器可共享其提供的转速、水温、机油压力、机油温度、油量瞬时流速等，这样一方面可省去额外的水温、油压、油温传感器，另一方面可以将这些数据显示在仪表上，便于司机检查发动机运行工况，从而便于发动机的保养维护。（2）减少线束新型电子通讯产品的出现对汽车的综合布线和信息的共享交互提出了更高的要求，传统的电气系统大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然造成庞大的布线系统。据统计一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达 2000 米，电气节点达 1500 个，而且该数字大约每十年增长 1 倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。can 总线可有效减少线束，节省空间。例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要 20-30 根，应用总线 can则只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各 ecu 进行关联控制，而这是传统汽车控制方法难以完成的。can 总线技术可以实现多 ecu的实时关联控制。在发生碰撞事故时，汽车上的多个气囊可通过 can 协调工作，它们通过传感器感受碰撞信号，通过 can总线将传感器信号传送到一个中央处理器内，控制各安全气囊的启动弹出动作。第二章can总线重要组成2.1can控制器2.1.1can控制器的功能can的通信协议主要由can控制器完成。can控制器主要由实现can总线协议部分和微处理器接口部分组成。不同型号的can总线通信控制器，实现can协议部分电路的结构和功能大都相同，而微处理器接口部分的结构及方式存在一些差异。2.1.2can控制器的位置can控制器位于ecu的微处理器与can收发器之间。2.1.3can控制器类型一般分为两大类型，独立can控制器和在片can控制器。(1)独立can控制器：独立can控制器是指单一模块，不与ecu的微处理器集成。使用起来比较灵活，可与多种类型的单片机进行接口组合。主要型号有：intel 82526，philips 82c200，philips sja1000等。(2)在片can控制器：在片can控制器与ecu微处理器集成为一体，他们在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，效率提高，如phlilps 8xc592，motorola 68hc05x4，simens c167c等。2.2 can收发器2.2.1can收发器的位置can收发器又称can总线驱动器，安装在can控制器与数据总线之间。can收发器提供了can控制器与无理总线之间的接口，是影响can纵向传输性能的主要因素。can收发器的功用是将can控制器传来的数据转化为电信号并送入数据总线，同时接受数据总线的信号并转发给can控制器。2.2.2can收发器的类型飞利浦公司是主要生产can收发器的厂家，目前广泛采用的can收发器型号有：philips pc82c250/251、phlilps tja1050、phlilps tja1040、silioni si9200等。2.3传输介质can总线的传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光钎、无线等。2.3.1双绞线双绞线（tpl）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线有两根具有绝缘保护层的铜导线按一定密度互相绞在一起，这样可降低信号干扰的程度，没一根导线在传输中辐射的电磁波都被另一根上发出的电波抵消。双绞线既可以用于传输模拟信号，也可以用于传输数字信号。区域网中的双绞线在100kb/s速率的传输距离可达1km。双绞线比同轴光缆的价格便宜得多。双绞线根据是否具有屏蔽性分非屏蔽线（utp）和屏蔽线（stp）两类4。2.3.2同轴光缆同轴光缆是由一根空心的圆柱的外导体围绕单根内导体构成的。同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）。同轴电缆分50 基带电缆和75宽带电缆两类。基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据率可达10mbps。目前，常用的同轴电缆有两类：50和75的同轴电缆。75同轴电缆常用于catv网，故称为catv电缆，传输带宽可达1ghz，目前常用catv电缆的传输带宽为750mhz。50同轴电缆主要用于基带信号传输，传输带宽为12omhz，总线型以太网就是使用50同轴电缆，在以太网中，50细同轴电缆的最大传输距离为185米，粗同轴电缆可达1000米5。 2.3.3光钎光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。2.3.4无线介质无线介质是指通过大气传输电磁波的三种技术，即微波、红外线和激光。这三种技术都需要在发送技术都需要在发生方和接送方之间有一条视线通路。2.4数据传递终端2.4.1终端电阻在数据总线的两个末端设有两个终端电阻，其目的是防止数据在终端被反射，并以回声的形式返回，数据在终端的反射会影响数据的传输。2.4.2负载电阻新型can总线，将终端电阻分布在各控制单元内，形成分布式电阻，成为负载电阻，即发动机控制单元内的“中央末端电阻”和其他控制单元内的高欧姆电阻。连接在can总线上的控制单元的作用就象是在can导线上的一个负载电阻（因为装有电子元器件）。这个负载电阻取决于连接的控制单元数量和其电阻。发动机控制单元会在can驱动数据总线的can-h线和can-l线之间形成66欧的电阻，而所以其他控制单元中的每个均可在数据总线上产生2.6千欧的电阻。根据连接的控制单元数量，所有控制单元形成的总电阻为5366欧。2.5网关2.5.1网关的功能由于电压电频和电阻配置不同，所以在can总线驱动数据总线和can舒适信息数据总线之间无法连接进行直接耦合连接。另外这两种数据总线的传输速率是不同的，这就决定了他们无法使用不同的信号。这就需要在这两个系统之间完成一个转换，这个转换过程是通过网关来实现的。即can驱动数据总线与can舒适/信息数据总线是不同的数据总线系统，它们之间只能通过网关来连接。2.5.2智能服务器（bsi）bsi是车辆电路结构的中央计数机。bsi在网络间充当交流接口。bsi在多路传输网络及诊断工具间充当连接通道，用来识别系统中部分元件的故障6。第三章can总线协议can总线(controlle：areanetwork)是控制器局域网的简称，是20世纪80年代初德国bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。目前，can总线己经被列入150国际标准，称为15011898。can总线技术己经成为工业数据通信的主流技术之一。3.1can总线协议中的基本概念 (1)报文：总线上的信息以不同格式的报文发送，但长度有限制。当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一个新的报文。 (2)信息路由：在can系统中，节点不使用任何关于系统配置的信息(比如站地址)，这里包含一些重要概念。系统灵活性一不需要改变任何节点的应用层及相关的软件或硬件，就可以在can网络中直接添加节点。报文路由一报文的内容由识别符命名。识别符不指出报文的目的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应，多播一由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点都可以接收报文，并同时对此报文做出反应。数据连贯性一在can网络内，可以确保报文同时被所有的节点接收(或同时不被接收)。因此，系统的数据连贯性是通过多播和错误处理的原理实现的。 (3)位速率：can的数据传输率在不同的系统是不同的，而在一个给定的系统中，此速率是唯一的，并且是固定的。 (4)优先权：在总线访问期间，识别符定义了一个静态的报文优先权。当多个can单元同时传输报文发生总线冲突时，标识符码值越小的报文优先级越高。 (5)远程数据请求：通过发送一个远程帧，需要数据的节点可以请求另一个节点发送一个相应的数据帧，该数据帧和相应的远程帧是以相同的识别符id命名的。 (6)多主机：当总线空闲时，任何单元均可以开始传送报文，发送具有最高优先权报文的单元可以获得总线访问权。 (7)仲裁：当总线空闲时，任何单元均可以开始发送报文，若同时有两个或者更多的单元开始发送报文，那么就会有总线访问冲突。总线访问冲突运用逐位仲裁规则，借助识别符id解决冲突。这种仲裁的机制可以使信息和时间均无损失。若具有相同识别符的一个数据帧和一个远程帧同时发送，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一隐性电平而监控视到一显性电平，那么该单元就失去了仲裁，必须退出发送状态，并不再传送。 (8)安全性：为了获得最安全的数据发送，can的每一个节点均采取了强有力的措施以进行错误检测，错误标定及错误自检。1）错误检测(errordetection)：为了检测错误，必须采取以下措施：监视(发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较)；循环冗余检查；位填充；报文格式检查.2)错误检测(performanee of error detection)：错误检测的机制要具有以下的属性：检测到所有的全局错误；检测到发送器所有的局部错误；可以检测到一报文里多达5个任意分布的错误；检测到一报文里长度低于巧(位)的突发性错误；检测到一报文里任一奇数个的错误。 (9)错误标定和恢复时间：已损坏的报文由检出错误的任何节点进行标注。这样的报文将会失效，并会自动地开始重新发送。如果不再出现新错误，自检出错误至下一个报文开始发送的恢复时间最多为29个位的时间。(l0)故障界定：can节点有能力识别永久性故障和短暂扰动区分，可自动关闭永久性故障节点。（11） 连接 ：can串行通讯链路是可以连接许多单元的总线。理论上，可连接无数多的单元，但由于实际上受延迟时间以及总线线路上电气负载的影响，连接单元的数量是有限的。 （12）单通道：总线是由单一进行双向位信号传送的通道组成。通过此通道可以获得数据的再同步信息。要使此通道实现通讯，有许多的方法可以采用，如使用单芯线(加上接地)、2条差分线、光缆等等。这本技术规范不限制这些实现方法的使用，即未定义物理层。 （13）总线数值表示：总线可以具有两种互补的逻辑值之一：显性电平或隐性电平。显性位和隐性位同时发送时，总线上数值将是显性。比如，在执行总线的线与时，逻辑0代表显性等级，逻辑1代表隐性等级。can技术规范中未给出表示这些逻辑电平的物理状态(如电压、电磁波等)。 (14)应答：所有的接收器检查报文的连贯性。对于连贯的报文，接收器应答；对于不连贯的报文，接收器作出标志。 (l5）匀睡眠模式及唤醒：为了减少系统电源的功率消耗，可以将can器件设为睡眠模式以便停止内部活动及断开与总线驱动器的连接。can器件可由总线激活，或系统内部状态而被唤醒。唤醒时，虽然传输层要等待一段时间使系统振荡器稳定，然后还要等待一段时间直到与总线活动同步(通过检查11个连续的隐性的位)，但在总线驱动器被重新设置为接通总线之前，内部运行已重新开始。为了唤醒系统上正处于睡眠模式的其他节点，可以使用一特殊的唤醒报文，此报文具有专门的!最低等级的识别符。 （16）发送器和接收器：1)发送器：产生报文的单元被称之为报文的发生器。此单元保持作为报文发送器直到总线出现空闲或此单元失去仲裁为止。2)接收器：如果有一单元不作为报文的发送器并且总线也不空闲，则这一单元就被称之为报文的接收器7。第四章can总线通信模型can2.o总线通信协议标准又分成两个部分：parta和partb。can2.oa中规定，帧标识必须是11位二进制数；can2.ob中规定，帧标识既可以是11位二进制数(称为标准标识)，也可以是29位二进制数(称为扩展标识)，相应的具有扩展标识的帧称为“扩展帧”。can协议包括数据链路层和物理层，一般在can控制器中实现。逻辑链路控制子层llc主要功能是为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由llc子层接收的报文实际己被接收，并为恢复管理和通知过载帧提供信息。介质访问控制子层mac的功能主要是传送规则，亦即控制帧结构、执行总裁、错误检测、出错标定和故障界定。为开始一次新的发送，总线是否开放或者是否马上开始接收，也是在mac子层里确定。位定时特性也是mac子层的一部分。mac子层特性不存在修改的灵活性。物理层的功能是有关全部电气特性不同在节点间的实际传送。在一个网络内，物理层的所有节点必须是相同的。在选择物理层时存在很大的灵活性。can技术规范2.0b定义了数据链路中的mac子层和llc子层的一部分，并描述与can有关的外层。物理层定义信号怎样进行发送，因而涉及位定时、位编码和同步的描述。在这部分技术规范中，未定义物理层中的驱动器/接收器特性，以便允许根据具体应用，对发送媒体和信号电平进行优化。mac子层是can协议的核心，它描述由llc子层接收到的报文和对llc子层发送的认可报文。mac子层可响应报文帧、仲裁、应答、错误检测和标定。mac子层由称为故障界定的一个管理实体监控，它具有识别永久故障或者暂时扰动的自检机制。llc子层的主要功能是报文滤波超载通知和恢复管理。4.1can总线帧类型报文传输由以下4个不同的帧类型所表示和控制：数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。远程帧：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：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。过载帧：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。数据帧(或远程帧)：通过帧间空间与前述的各帧分开。数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、crc场、应答场、帧结尾。数据场的长度可以为0。4.1.1帧起始帧起始(sof)标志数据帧和远程帧的起始，由一个单独的显性位组成。只在总线空闲时，才允许站点开始发送信息。所有节点必须与首先开始发送信息的那个节点的帧起始位前沿同步。4.1.2仲裁场标准帧和扩展帧的仲裁场格式不同。标准帧的仲裁场在标准帧里，仲裁场由11位标识符(标识符位由id28一id18组成)和rtr位组成，rtr是远程发送请求位，当rtr为显性时，表明该帧为数据帧，当rtr为隐性时，表明该帧为远程帧。对于扩展帧，仲裁场有29位标识符(由id28一ido组成)、srr位、ide位和rtr位。srr为替代远程请求位，它在扩展帧中代替标准帧的rtr位。（1）识别符标准格式中的标识符：标识符的长度为11位，这些位按id28d18的顺序发送。最低位是id18。扩展格式中的标识符：和标准格式对比，扩展格式的标识符由29位组成。其结构包括两部分：11位基本id、18位扩展id。（2）rtr位rtr位为“远程发送请求位”(remotetransmissionrequestbit)。该位在数据帧里必须为显性，而在远程帧里必须为隐性。在扩展帧中，基本id首先发送，随后是ide位和srr位，扩展id的发送位于srr位之后。（3）srr位srr位是替代远程请求位(substitute砒moterequestbit)。srr位是在扩展帧中标准帧的rtr的位置被发送，因而替代标准帧的rtr位。当标准帧与扩展帧发送冲突，而扩展帧的基本id同标准帧的标识符一样时，标准帧优先于扩展帧。 （4）ide位ide位是标识符扩展位(ideniifierextensionbit)。ide位属于扩展帧的仲裁场和标准帧的控制场。4.1.3控制场控制场由6个位组成，标准帧和扩展帧的控制场格式是不同的。标准格式里的控制场包括数据长度代码、ide位及保留位r0。扩展格式里的控制场包括数据长度代码和两个保留位：r1和r0。数据长度代码：数据长度代码指示了数据场中字节数量。数据长度代码为4个位，在控制场里被发送。数据长度代码数据字节的编码：d一显性(逻辑0)：r一隐性(逻辑1)。数据帧长度允许的数据字节数：0，1，7，8，其他数值不允许使用。4.1.4数据场数据场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msb。4.1.5 crc场crc场包括crc序列，其后是crc界定符(crc delmiter)。（1）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位的帧。为进行crc计算，被除的多项式系数由无填充位流给定，组成这些位流的成分是：帧起始、仲裁场、控制场、数据场(假如有)，而15个最低位的系数是0。（2）crc界定符crc序列之后是crc界定符，包含一个单独的隐性位。4.1.6应答场应答场长度为两个位，包含应答间隙(ackslot)和应答界定符(ackdelimiter)。在应答场里，发送站发送两个隐性位。当接收器正确地接收到有效的报文时，接收器就会在应答间隙期间(发送ack信号)向发送器发送一个显性的位以示应答。（1）应答间隙：所有接收到匹配crc序列的站会在应答间隙期间用一个显性的位写在发送器的隐性位上来作出回应。（2）应答界定符：应答界定符是应答场的第二个位，并且是一个必须为隐性的位。因此，应答间隙被两个隐性的位所包围，即是crc界定符和应答界定符。4.1.7帧结尾每一个数据帧和远程帧均由一标志序列界定。这个标志序列由7个隐性位组成。4.2远程帧作为某数据接收器的站，通过发送远程帧可以启动资源节点传送它们各自的数据。远程帧也有标准格式和扩展格式，而且由6个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、crc场、应答场、帧末尾。与数据帧相反，远程帧的rtr位是隐性的。它没有数据场，数据长度代码的数值是不受制约的(可以标注为容许范围里0一8的任何数值)。此数值是相应于数据帧的数据长度代码。rtr位的极性表示了所发送的帧是数据帧(rtr为显性)还是远程帧(rtr为隐性)。4.3错误帧错误帧由两个不同的场组成。第一个场用作为不同站提供的错误标志(erroflag)的叠加。第二个场是错误界定符。为了能正确地终止错误帧，一个错误被动的节点要求总线至少有长度为3个位时间的总线空闲(如果错误被动的接收器有局部错误的话)。因此，总线的载荷不应为100%。4.3.1错误标志有两种形式的错误标志，主动错误标志(activeerrorflag)和被动错误标志(passiveermrflag)。主动错误标志由6个连续的显性位组成。被动错误标志由6个连续的隐性的位组成，除非被其他节点的显性位重写。检测到错误条件的错误主动的站通过发送主动错误标志，以指示错误。错误标志的形式破坏了从帧起始到crc界定符的位填充规则，或者破坏了应答场或帧末尾场的固定形式。所有其他的站由此检测到错误条件并与此同时开始发送错误标志。因此，显性位(此显性位可以在总线上监视)的序列导致一个结果，这个结果就是把各个单独站发送的不同的错误标志叠加在一起。这个顺序的总长度最小为6个位，最大为12个位。检测到错误条件的错误被动的站试图通过发送被动错误标志，以指示错误。错误被动的站等待6个相同极性的连续位(这6个位处于被动错误标志的开始)。当这6个相同的位被检测到时，被动错误标志的发送就完成了。错误界定符包括8个隐性的位。4.3.2错误界定符错误界定符包括8个隐性位。错误标志传送了以后，每一站就发送隐性的位并一直监视总线直到检测出一个隐性的位为止。然后就开始发送7位以上的隐性位。4.4过载帧过载帧包括两个位场：过载标志和过载界定符。有2种过载情况，这2种过载条件都会导致过载标志的传送：（1）接收器的内部条件(它需要延迟下一个数据帧或者远程帧)。（2）间歇场期间检测到一显性位。由过载条件1而引发的过载帧只允许起始于所期望的间歇场的第一个位时间开始。而由过载条件o引发的过载帧应起始于所检测到显性位之后的位。4.4.1过载标志过载标志由6个显性的位组成。过载标志的所有形式和主动错误标志的一样。过载标志的形式破坏了间歇场的固定形式。因此，所有其他的站都检测到一过载条件并与此同时发出过载标志。(万一有的节点在间歇的第3个位期间于本地检测到显性位，则其他的节点将不能确地解释过载标志，而是将这6个显性位中的第一个位解释为帧的起始。这第6个显性的位破坏了产生错误条件的位填充的规则)。4.4.2过载界定符过载界定符包括8个隐性的位。过载界定符的形式和错误界定符的形式一样。过载标志被传送后，站就一直监视总线直到检测到一个从显性位到隐性位的发送。此时，总线上的每一个站完成了过载标志的发送，并开始同时发送7个以上的隐性位。4.5帧间空间数据帧(或远程帧)与其前面帧的隔离是通过帧间空间实现的，无论其前面的帧为何类型(数据帧、远程帧、错误帧、过载帧)。所不同的是，过载帧与错误帧之前没有帧间空间，多个过载帧之间也不是由帧间空间隔离的。帧间空间包括间歇场、总线空闲的位场。如果错误被动的站已作为前一报文的发送器时，则其帧空间除了间歇、总线空闲外，还包括称作挂起传送(suspendtransmission)的位场。4.5.1间歇间歇包括3个隐性的位。间歇期间，所有的站均不允许传送数据帧或远程帧，唯一要做的是标示一个过载条件。4.5.2总线空闲总线空闲的时间长度是任意的。只要总线被认定为空闲，任何等待发送信息的站就会访问总线。在发送其他信息期间，有报文被挂起，对于这样的报文，其传送起始于间歇之后的第一个位。总线上检测到的显性的位可被解释为帧的起始。4.5.3挂起传送错误被动的站发送报文后，站就在下一报文开始传送之前或总线空闲之前发出8个隐性的位跟随在间歇的后面。如果与此同时另一站开始发送报文(由另一站引起)，则此站就作为这个报文的接收器。4.5.4报文校验校验报文是否有效的时间点，发送器与接收器各不相同。（1）发送器：如果直到帧的末尾位均没有错误，则此报文对于发送器有效。如果报文破损，则报文会根据优先权自动重发。为了能够和其他信息竞争总线，重新传输必须在总线空闲时启动。（2）接收器：如果直到一最后的位(除了帧末尾位)均没有错误，则报文对于接收器有效。4.5.5编码帧的部分，诸如帧起始、仲裁域、控制场、数据场以及crc序列，均通过位填充的方法编码。无论何时，发送器只要检测到位流里5个连续相同值的位，便自动在位流里插入一个相反值的补充位。数据帧或远程帧(crc界定符、应答场和can总线协议帧结尾)的剩余位场形式固定，没有填充。错误帧和过载帧的形式也固定，但并不通过位填充的方法进行编码。报文里的位流根据不归零（nrz)的方法来编码。这就是说，在整个位时间里位的电平要么为显性，要么隐性。4.6错误处理4.6.1错误检测有以下5种不同的错误类型(这5种错误不会相互排斥)：(1)位错误站单元在发送位的同时也对总线进行监视。如果所发送的位值与所监视的位值不相符合，则在此位时间里检测到一个位错误(biterror)。但是在仲裁场(arbitrationfield)的填充位流期间或ack间隙(ackslot)发送一隐性位的情况是例外的。此时，当监视到一显性位时，不会发出位错误(biterror)。当发送器发送一个被动错误标志但检测到显性位时，也不视为位错误。(2)填充错误如果在使用位填充法进行编码的信息中，出现了第6个连续相同的位电平时，将检测到一个填充错误。(3)crc错误crc序列包括发送器crc计算结果。接收器计算crc的方法与发送器相同。如果计算结果与接收到crc序列的结果不相符，则检测到一个crc错误。(4)形式错误当一个固定形式的位场含有1个或多个非法位，则检测到一个形式错误。(5)应答错误只要在应答间隙期间所监视的位不为显性，则发送器会检测到一个应答错误。4.6.2出错时发出的信号检测到错误条件的站通过发送错误标志指示错误。对于错误主动的节点，错误信息为错误主动标志，对于错误被动的节点，错误信息为错误被动标志。站检测到无论是位错误、填充错误、形式错误，还是应答错误，这个站会在下一位时发出错误标志信息。只要检测到的错误的条件是crc错误，错误标志的发送开始于ack界定符之后的位(其他的错误条件除外)89。第五章can总线的传输5.1can总线的传输过程每条数据的传递包括五个过程：提供数据、发送数据、接收收据、检查数据、接受数据。例如：发动机ecu向某ecu can收发器发送数据，该ecu can收发器接受收到数据，转换信号并发给本ecu控制器。can数据传输系统的其他ecu收发器均接受到此数据，但是要判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉。5.1.1提供数据各个控制单元向ecu控制器提供数据用于传输。5.1.2发送数据can收发器从can控制器处接受数据，将其转化为电信号发出。这些数据以数据列的形式进行传输，数据列是由一长串二进制（高电平和低电平）数字组成，如：01101001001110110。一条数据由七个区域组成，即开始区、状态区、检查区、数据区、安全域区、确认区和结束区。开始区。开始区（长度为1bit）标志数据开始，can-high导线的电压大约为5v（具体数值视系统而定），can-low导线的电压大约为0 v。状态区。状态区（长度为11bit）用于确定所传数据的优先级。如果在同一时刻有两个控制单元都想发送数据，则优先级高的数据先行发出。检验区。检验区（长度为6bit）用于显示数据区中的数据数量，以便让接收器（接收数据的控制单元）检验自己接收到的、来自发送器（发送数据的控制单元）的数据是否完整。数据区。数据区（长度不确定，视具体情况而定，最大长度为64bit）是信息的实质内容。安全区。安全区（长度为16bit）用于检验数据在传输中是否出现错误。确认区。确认区（长度为2bit）是数据接收器发给数据发送器的确认信号，表示接收器已经正确、完整地收到了发送器发送的数据。如果检测到在数据传输中出现错误，则接收器会迅速通知发送器，以便发送器重新发送该数据。结束区。结束区（长度为7bit）标志着数据的结束。图51 can数据列阵5.1.3接受数据所有与can总线一起构成网络的控制单元成为接收器，接受其他ecu发来的电信号。5.1.4检验数据控制单元对接受的数据进行检测，看是否是其工能所需。5.1.5接受数据如果所接受的数据是重要的，将被认可及处理，反之将忽略。5.2 can总线的数据报告优先权如果多个控制单元要同时发送各自的数据，那么系统就必须决定那一个单元首先发送。具有最高优先级的数据可首先发送。基于安全考虑，由abs/del控制单元提供的数据比自动变速器控制单元提供的数据更重要。5.2.1数据分配每个位都有一个值，这个值定义为点位。这样就有连个可能：高电位或低电位。5.2.2数据报告的优先权在状态区中，由11位组成的编码，其数据的组合形式决定了优先权。根据状态的11位编码决定优先权优先权数据报告状态区形势1abs/del001 1010 00002motronic010 1000 00003自动变速器100 0100 0000表51 编码的优先权图表三个控制单元同时发送数据，此时，在数据传输线上进行1位的数据比较。如果一个控制单元发送一个低电位，而检测到一个高电位，那么这个控制器就停止发送，而转为接收，即发出高电位的数据具有优先权，而发低电位的数据失去优先权。 第六章汽车can网络虽然其策划网络协议日益增加,但汽车制造商趋向采用同一通信方式,即全can网。全can网不仅可以降低成本,而且还可以通过对应的诊断逻辑方法使维修和保养简化。全can网照例有四个can网,两个使用速率为125kb/s的can低速容错物理层的can车身网和 can舒适网,一个使用速率为500kb/s的 can高速容错物理层的can内部网和一个同样使用速率为 500kb/s的 can高速容错物理层的诊断网(那些为了适应环保法规诊断和制造商诊断而保存k连接的电控单元除外)。新型雪铁龙c5轿车(2005款)的全can网络电气结构由以下三个网络构成：can内部网：连接动力系统。can车身网：连接所有安全系统。can舒适网：实现车辆/人交流界面。6.1 can内部网can内部网连接所有动力系统的控制单元,例如：制动系统、自动变速器控制单元和发动机控制单元。其数据传输速率为500 kb/s,属于高速传输。此网络属于“多主控”网络。网络里每个控制单元都持久地向网络发送信息，并各自处理自身使用的信息。网络中除了那些叙事性报文，其他的报文发送都是周期性的。can内部网拥有一个执行装置，当网络中有两个控制单元互联时，此装置允许其进行通信。发动机电控单元(1320)和智能服务器是唯一拥有终端电阻的两个控制单元。为了保证网络正常的通信，发动机电控单元和智能服务器的工作是必不可少的。图61雪铁龙c5轿车can内部网6.2 can车身网can车身网连接车上所