CAN 总线基础.ppt

CAN总线基础,Peng Yang,- CAN总线的起源,随着汽车工业的发展，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统不断地发展。,CAN总线基础,- CAN总线的起源,这些电子控制系统之间简单的线控连接，又影响了汽车工业的发展。,传统的节点通讯方式,CAN总线基础,- CAN总线的起源,CAN总线技术的应用，可以很好地解决这些问题，并推动着汽车电子的进一步发展。,CAN总线通讯方式,CAN总线基础,-车载网络的构想,CAN总线基础,- CAN的应用示例,CAN总线基础,-什么是CAN？,CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议 。,CAN总线基础,- CAN总线拓扑图,CAN总线基础,- CAN总线的特点,多主控制,在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。最先访问总线的单元可获得发送权（采用CSMA/CA方式）。多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID 消息的单元可获得发送权。 CSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance 多路径载波侦听/冲突处理,消息的发送,在CAN协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。ID值越小的优先级别就越高。 有广播/多点传播能力。,CAN总线基础,- CAN总线的特点,系统的柔软性,与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 节点数量不受协议限制，节点容易连接或断开。,通信速度,根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。 在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。 不同通信速度的子网之间的通信可以通过网关来切换。,CAN总线基础,远程数据请求,错误处理,错误检测功能/错误通知功能/错误恢复功能。 所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。 正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。,- CAN总线的特点,CAN总线基础,可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。诊断功能就属远程数据。,故障封闭,CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。,连接,CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的，但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度可连接的单元数增加提高通信速度则可连接的单元数减少。,- CAN总线的特点,CAN总线基础,- CAN总线的特点,CAN总线基础,鲁棒性, CAN可以工作在非常恶劣的环境下，它的强大的错误检测机制可以保证 检测到任何传输错误。 ISO11898标准“建议”接口芯片应设计成即使在下述条件仍然能够通讯： 两条线中的一条被切断 其中一条线对电源短路 其中一条线对地短路 !Bosch曾计算过以2000小时/年使用时间、500kbps速率、25%的总线负载率每1000年才漏检一个错误。,- CAN总线的特点,CAN总线基础,CAN差分信号驱动设计对于电磁干扰（EMI）是不敏感的,- CAN总线的应用,CAN总线基础,CAN收发器和控制IC典型的应用硬件电路架构：,帧格式,帧起始：它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，才允许站开始发送（信号）。所有的节点必须同步于首先开始发送信息的站的帧起始前沿。实际应用使用的为仲裁场和数据场。 仲裁场中包含了消息的ID和数据长度，数据场为需要传输的各信号的状态数据。,差分信号驱动,差分信号驱动,差分信号驱动,差分信号驱动,- CAN总线的应用,CAN总线基础,CAN工作原理, 在CAN总线上传输的数据报文包含发送节点和接收节点的部分信息。 每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的。 标识符描述了数据的含义。 某些特定的应用对标识符功能分配进行了标准化。 报文可以被所有节点同时接收。 可以进行相关性报文过滤，如果相关，就进行报文处理。,- CAN总线的应用,CAN总线基础,主要窗口介绍,仿真设置窗口,测量设置窗口,跟踪窗口,图形窗口,写窗口,数据窗口,统计窗口,总线统计窗口,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,仿真设置窗口,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,仿真设置窗口,仿真设置的配置 配置CAN卡 增加节点 总线切换 删除节点,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,仿真设置窗口,仿真设置窗口 的布局,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,仿真设置窗口,仿真的操作模式： Real Bus Simulated Bus 动画因子 和 CAPL调试 -Slave mode,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,测量设置窗口,作用： 显示数据流图 配置评估模块 增加分析功能模块 控制数据流,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,测量设置窗口,配置功能： 插入模块 配置模块 复制或移动模块 改变显示模式,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,测量设置窗口,配置功能： 插入模块 配置模块 复制或移动模块 改变显示模式,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,跟踪窗口,图形窗口,写窗口,数据窗口,统计窗口,总线统计窗口,评估窗口,基于消息,基于信号,系统信息,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,跟踪窗口,-以文本方式显示消息 -按列来显示不同内容 -多种显示介面,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,跟踪窗口,-跟踪窗口的标准配置 按时间顺序输出 按时间顺序输出，周期更新 固定位置输出，周期更新 固定位置输出，周期更新,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,跟踪窗口,-跟踪窗口的列配置 自由配置跟踪窗口的列 自定义列 并非所有的列都会有信息显示,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,跟踪窗口,-跟踪窗口的工具条选项,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,图形窗口,CANoe窗口与功能模块介绍,主要窗口介绍,图形窗口,-选择信号,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,图形窗口,-信号响应曲线的类型Line Steps Hor Dots -测量点信号的输出模式 Pixel Full,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,图形窗口,-测量过程中信号曲线显示设置 测量开始 Dont change axis Set time axis to: xxx second Set time axis to : xxx second and get stored scalings 测量结束 Fit time axis,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,写窗口,-系统信息的输出 -CAPL输出窗口,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,数据窗口,-以数据形式显示信号 按原始值显示 按物理量显示 Bar图显示 -信号显示位置可以任意拖曳、组合,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,数据窗口,-数据窗口的信号配置 增加/删除信号 定义新的信号描述 修改已有的信号描述,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,数据窗口,-设置数据窗口中信号值的显示格式 Physical Decimal Hexadecimal Binary Bar C-Style,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,统计窗口,-分析消息频率 -统计报告 -直方条功能,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,统计窗口,显示设置 -统计方式 消息时间间隔 消息发生频率 -颜色标识 -窗口视图 Standard Tab View -图形缩放,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,统计窗口,统计报告的输出 -统计报告在写窗口输出，包括： 消息数量 平均时间间隔 标准偏差 最大/最小间隔 -激活报告输出 自动输出 命令输出,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,主要窗口介绍,总线统计窗口,-显示硬件统计信息: 总线负载 峰值负载 总线速率 数据帧数量 远程帧数量 错误帧数量 过载帧数量 CAN控制器状态 -总线统计的激活,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,发生器模块,-可指定发送列表 -可指定触发条件 -配置可保存为文件 -可单次或周期性触发,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,发生器模块,-触发条件，可组合 指定按键触发 时间周期触发 指定消息ID触发 -触发方式 单次触发 周期性触发,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,发生器模块,-配置发送列表 消息ID DLC 数据字节 CAN控制器通道,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,发生器模块,物理信号值的输入 -可使用消息符号名来定义发送列表 -消息中的数据字节也可以通过物理信号值来指定 -信号值是离散的，所指定的物理信号值会自动园整倒最接近的离散值,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,发生器模块,使用函数发生器生成发送列表 -按照信号响应曲线自动生成发送列表 梯形 方形 三角形 锯齿形 常数,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,交互发生器消息模块,-产生和发送信息 -在测量过程中在线配置，交互发送消息 -可作为网关,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,交互发生器消息模块,配置对话框： -两种显示方式 消息发送列表 消息信号列表 -两种消息配置方式 消息符号名 自定义消息ID,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,交互发生器消息模块,触发条件的设置： -交互式触发 -按键触发 -时间周期触发,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,交互发生器消息模块,快捷键,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,交互发生器消息模块,如何用作网关,传输选定消息,传输整条总线消息,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,回放模块,-离线回放 -在线回放 -回放CAN消息与环境变量 -单次与周期性回放 -选择性回放 -指定回放时间按,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,回放模块,-配置,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,过滤器模块,-类型： PF通过滤器 SF阻过滤器 -过滤的消息类型 消息ID 错误帧 网络节点 属性 ,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,通道过滤器模块,-完全阻断或通过某个通道的所有消息 -在测量设置数据流图中的显示方式： 小方块 图案标识 阻断通道为断开的红线 通过通道为绿线,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,仿真设置中的CAPL节点,常用操作： -插入CAPL节点 -激活CAPL节点 -配置CAPL节点 -打开CAPL Brower -选择CAPL的程序 -断开CAPL节点 -编译CAPL节点,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,测量设置中的CAPL节点,常用操作： -插入CAPL节点 -激活CAPL节点 -配置CAPL节点 -打开CAPL Brower -选择CAPL的程序 -断开CAPL节点 -编译CAPL节点,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,附加功能模块与过滤器,测量设置中的环境变量过滤器,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,总结,主要窗口介绍,仿真设置窗口,测量设置窗口,跟踪窗口,图形窗口,写窗口,数据窗口,统计窗口,总线统计窗口,附加功能模块,发生器模块,交互发生器模块,回放模块,过滤器模块,通道过滤器模块,CAPL节点,环境变量过滤器,CANoe窗口与功能模块介绍,CANoe的应用,CANdb+编辑器,程序窗口介绍,标题,菜单,工具,状态,各种窗 口的工 作区,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,1、启动CANdb+程序,2、设立一个新的CAN数据库,3、对象的创建与修改,4、复制已有的对象,5、修改已有的对象,6、链接对象,7、显示通信矩阵,8、创建与分配数值表,9、创建自定义属性，并修改自定义属性值,10、执行一致性检查及必要的修正,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,1、启动CANdb+程序,或,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,2、设立一个新的CAN数据库,选择菜单命令File | Create Database,选择模板，鼠标双击或按OK按钮,指定文件类型、文件名及保存目录,按SAVE按钮后完成一个新数据库创建,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,3、对象的创建与修改,在Overview窗口左边选择所需创建对象的类型,使用菜单命令Edit|New ,打开新对象的配置对话框,使用配置对话框设置所创建对象的系统参数值.,点击确定按钮，一个新对象便创建完毕.,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,4、复制已有的对象,选择需要复制的对象,使用菜单命令Edit/Copy复制对象（或用右键）,使用菜单命令Edit/Paste粘贴对象（或用右键）,对复制的对象进行修改,CANoe的应用,在Overview窗口右边 的表中直接修改,通过对象对话框进行修改,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,5、修改已有的对象,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,6、链接对象,对象的链接旨在建立对象之间的关系： 1、信号与消息之间的关系 2、消息与节点之间的关系,可以使用命令菜单 或者鼠标直接 拖动来实现 用信号关联接收模块 用消息去关联发送模块,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,7、显示通信矩阵,1、显示信号、消息、及网络 节点的关系 2、以信号为行，网络节点为列 3、消息名显示于表中，对应了 包含的信号与发送/接收的节点,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,8、创建与分配数值表,用符号标识符来表示信号值或环境变量值： 选择菜单命令View| Value Tables，打开数值表窗口 选择菜单命令Edit | New ，打开数值表对象对话框 修改数值或符号标识符 按OK按钮，完成创建,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,8、创建与分配数值表,数值表的分配： 数值表必须明确地指派给某个信号或环境变量，表中所定义的数值符号标识符才能真正地与信号或环境变量值关联起来。 分配操作在相应的信号或环境变量对象对话框的Value Table选项中选择。,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,9、创建自定义属性,使用菜单命令View | Attribute Definitions打开属性定义窗口 使用菜单命令Edit | New打开属性定义（Attribute Definition ）对象对话框 修改自定义属性的参数。 对话框设置完毕，按OK或 确定按钮。,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,9、创建自定义属性,修改对象的自定义属性值： 使用对象对话框修改 在Overview窗口或对象列表窗口中修改,CANoe的应用,CANdb+编辑器,创建CAN数据库的步骤,10、执行一致性检查及必要的修正,检查数据库中的对象及内部关系的一致性。 通过菜单命令File | Consistency Check自动执行一致性检查。 检查结果在一致性检查窗口中。,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,面板编辑器的启动,从CANoe启动： CANoe工具条按钮 菜单命令File | Open Panel Editor 双击已打开的面板 通过已打开的面板交互菜单Edit命令项,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,编辑面板,-菜单命令Options | Window setting： 定义面板名称 面板大小 背景颜色 透明色 控件的缺省字体和颜色 -菜单命令Options | Change grid： 设置定位网格,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,创建元件,-面板编辑器提供了以下控件,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,面板元件的配置,-设置标签与字体 -指定位图文件 -分配信号或环境变量 -设置激活元件的切换值 -设置数值范围 - -,双击面板上的元件，或通过交互菜单的 双击面板上的元件，或通过交互菜单的 Configure this elementConfigure this element命令打开配置对话框,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,控件的排布,面板编辑器提供了多种排布元件/元件组的功能： -To Foreground/To Background置前/置后 -Center on panel居中 -Adjust Size调整大小 -Left justified/Right justified 左对齐/右对齐 -Center in group组内居中 -Same Level水平对齐 -Same Height/ Same Width同高/同宽 -Same Spacing in x-direvtion/y-direction在X轴/Y轴上同间距排列 - -,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,Active X控件,-ActiveX控件（也称为OEL元件）也可以作为CANoe的面板元件 -CANoe与ActiveX控件进行数据交换的前提： 控件文件(.dll/.ocx)可被CANoe系统识别 必须知道控件的接口 -CANoe环境下的ActiveX 控件的归属： CANoe系统控件可用于所有CANoe配置 面板控件只能用于特定的CANoe配置,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,16进制编辑器,-适用于较大数据量的编辑和显示 常用于高层协议 人机接口 -十六进制编辑器的配置 设置关联环境变量或信号 设置关联变量的类型 设置编辑器的显示形式 设置编辑器显示的文本属性,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,创建位图,-位图元件： 两态位图元件 位图按钮 两态位图开关/指示器 多态位图元件 多态位图开关/指示器 -自定义位图 创建状态位图 背景位图,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,创建位图,-配置位图元件： 通过配置对话框进行配置 通过File按钮激活文件选择对话框指派图文文件 激活或解除位图透明性,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,测试模式,- 在面板编辑器中对控件功能进行测试 使用菜单命令Test / Start / 或Test / Stop，激活或取消测试模式 测试模式下所有的输入与显示元件对用户的动作与在CANoe中操作产生相同的反应,CANoe的应用,面板编辑器Panel Editor,面板控制,- 将面板分组控制 CANoe测试中，切换面板组 面板控制可配置,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,概述,-创建、修改、编译CAPL程序 以结构形式显示变量、事件程序和函数 CAPL浏览器可同时打开多个程序窗口 快速编译 错误自动定位,通过CANoe工具条 按钮可以打开CAPL浏览器。鼠标双击CAPL节点也可以打开。,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,CAPL浏览器的窗口,标题,菜单,工具,状态,浏览树 窗格,全局变量编辑器窗格,CAPL程序编辑窗格,编译 信息,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,CAPL程序的编译,-CAPL程序必须经过编译才可执行 CAPL的可执行文件的扩展名为*.cbf 编译可通过菜单命令、工具条按钮或快捷键来激活 信息窗格显示编译的信息 通过错误信息自动定位错误,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,搜索运行时错误,-测量过程中自动检测CAPL程序： 被0除 超出数组的上限或者下限 超出消息数据域的上偏移或下偏移 在CAPL子程序调用时堆栈益出 使用浏览器菜单命令Compiler/Find runtime error通过错误索引号查找 使用run error（）函数自定义运行时错误,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,数据库的访问,-直接从CANoe的测量设置或仿真设置窗口打开CAPL浏览器，自动关联数据库。 通过浏览器菜单命令关联数据库 在浏览器的编辑窗格中，通过交互菜单选项插入信号或消息名到CAPL程序中。,CANoe的应用,CAPL浏览器/编程,导入/导出ASCII文件,-File/I