汽车CAN-BUS多路信息传输系统.ppt

现代汽车CAN BUS多路信息传输系统鲁植雄 CAN是控制单元区域网络ControllerAreaNetwork的缩写 含义是控制单元通过网络进行数据交换 CAN数据总线可比作公共汽车公共汽车可以同时运输大量乘客CAN数据总线包含大量的数据信息 数据传递的形式 目前 在汽车上应用的数据传输形式有两种 1 传统方式每项信息均通过各自独立的数据线进行交换 在该例中 共需要5条数据线进行数据传递也就是说 每项信息都需要一个独立的数据线 随着汽车控制系统越来越复杂 所需传输的信息量也越来越大因此数据线的数量和控制单元的针脚数也会相应增加所以这种数据传递形式只适用于有限信息的数据交换和传输 多路传递方式各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换 CAN数据总线 多路传输系统的通信协议标准主要有 美国Essex方法 联邦德国Bosch公司CAN ControllerAreaNetwork 两线系统 GeneralMotors的E C方法 英国GEC方法 日本电装公司的SW系统 该系统安装在丰田公司的安全实验样车上 日本三菱电气公司与日本东京工业公司协作研制的方法 日本日产公司方法 CAN数据传输系统 一般说来 一个控制单元从整个系统中获得的信息越多 该控制单元协调自身的功能会越好CAN数据总线作为控制单元之间的一种数据传递形式 它将各个控制单元连接形成一个完整的系统 CAN BUS优点 如果需要增加额外信息 只需修改软件即可通过控制单元和辅助安全措施对传递信息的持续检查 可以达到最低的故障率利用最少的传感器信号线传输多用途的传感信号控制单元间实现高速数据传递控制单元和控制单元插脚最少化应用 从而节省更多有用空间CAN数据总线符合国际标准 便于不同的控制单元进行数据交换 CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户 控制单元 将数据 讲入 网络中 其他用户通过网络 接听 这个数据 CAN数据总线数据传输的原理 CAN数据总线的构成 CAN数据总线由1个控制器 1个收发器 2个数据传输终端和2条数据传递线构成 CAN数据总线各部件的功能 CAN控制器的功能接收在控制单元中的微处理器中的数据处理数据并传送给CAN收发器接受CAN收发器的数据 处理并传送给微处理器 CAN收发器的功能 是一个发送器和接收器的组合将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据线发送出去接收数据 并将数据传送到CAN控制器 数据传输终端的功能 是一个电阻器阻止数据在传输终了被反射回来并产生反射波因为反射波会破坏数据 用以传输数据的双向数据线分为CAN高位数据线 CAN HIGH 和CAN低位数据线 CAN LOW 数据总线没有指定接收器 数据通过数据总线发送并由各控制单元接受和计算 数据传递线的功能 CAN数据总线的数据传递过程 提供数据控制单元向CAN控制器提供需要发送的数据发送数据CAN收发器接收由CAN控制器传来的数据 转为电信号并发送接收数据CAN系统中 所有控制单元转为接收器检查数据控制单元检查判断所接收的数据是否所需要的数据接受数据如接收的数据重要 它将被接受并进行处理 否则忽略 数据的形成图表如下 该形式在两条数据传输线上是一样的 1 开始域 标志数据开始 带有大约5V电压的1位 被送入高位CAN线 带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线 2 状态域 判定数据中的优先权 如果两个控制单元都要同时发送各自的数据 则具有较高优先权的控制单元 优先发送3 检查域 显示在数据域中所包含的信息项目数 允许任何接收器检查是否已经接收到所传递过来的所有信息 4 数据域 在数据域中 信息被传递到其他控制单元 5 安全域 检测传递数据中的错误 6 确认域 在此 接收器信号通知发送器 接收器已经正确收到数据 若检查到错误 接收器立即通知发送器 发送器然后再发送一次数据7 结束域 标志数据报告结束 在此是显示错误并重复发送数据的最后一次机会 信息通过2个连续位进行传递例释 随着位数的增加 信息量增加情况 CAN数据总线的数据分配 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哪个控制单元首先进行发送具有最高优先权的数据 首先发送基于安全考虑 由ABS EDL控制单元提供的数据比自动变速器控制单元提供的数据 驾驶舒适 更重要 因此具有优先权 如何确认数据报告的优先权 在状态域中 由11位组成的编码 其数据的组合形式决定了数据的优先权 下面是3组不同数据报告的优先权 3个控制单元同时发送数据 此时 在数据传输线上进行一位一位的比较如果1个控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位 那么该控制单元就停止发送而转为接收器 例如 ABS EDL控制单元发送了1个高电位MOTRONIC控制单元也发送了1个高电位自动变速器控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位 那么它将失去优先权而转为接收器 MOTRONIC控制单元发送了1个低电位并检测到1个高电位 那么 它也失去优先权 而转为接收器ABS EDL控制单元拥有最高优先权并接收分配的数据 该优先权保证其持续发送数据直至发送终了ABS EDL控制单元结束发送数据后 其他控制单元再发送各自的数据 CAN数据总线的抗干扰 车辆在工作过程中 电火花和电磁开关联合作用会产生电磁干扰 移动电话和发送站以及任何产生电磁波的物体会产生电磁干扰电磁干扰能够影响或破坏CAN的数据传送为防止数据传输受到干扰 2根数据传输线缠绕在一起 这样可以防止数据线所产生的辐射噪音 2根数据线上的电压是相反的若一根数据线上的电压约为0V 则另一根数据线上的电压就是约为5V这样2根线的总电压值仍保持一个常值从而所产生的电磁场效应由于极性相反而相互抵消所以 数据传输线通过这中方法得到保护而免受外界辐射干扰同时 向外辐射时 实际上保持中性 即无辐射 舒适系统CAN数据纵线连接舒适系统中的各个控制单元 1 一个中央控制单元2 两个或四个车门控制单元星状形式连接汇聚一点 舒适系统CAN数据总线 中央门锁控制功能电动窗控制功能照明开关控制功能电动调节和加热后视镜控制功能故障自诊断功能 舒适系统CAN数据总线传递数据的功能 若一个控制单元发生故障 其他控制单元仍可发送各自的数据通过车门联接所确定的线路较少如果出现对地短路 对正极短路或线路间短路 CAN系统会转为应急模式运行和转为单线模式运行由于故障自诊断完全由中央控制单元控制 所以只需要较少的自诊断线由于舒适系统中的数据可以较低的速率传递 所以发送器只需较低的功率 舒适系统CAN数据总线的优点 系统传输数据的速率为62 5kbit s 这意味着它以0 125kbit s的速率范围 低速状态 传输 一个数据报告传递大约需要1ms每个控制单元每20ms发送一次数据 舒适系统CAN数据总线的特点 中央控制单元驾驶员侧车门前乘客侧车门左后车门右后车门 舒适系统控制单元的优先权顺序 动力传动系统CAN数据总线 CAN数据总线其他特点 同时传递的数据 10组 5组数据来自Motronic控制单元3组数据来自ABS EDL控制单元2组数据来自自动变速器控制单元优先权顺序 ABS EDL控制单元Motronic控制单元自动变速器控制单元数据总线以500kbit s的速率传递数据 高速率 每一数据传递大约需要0 25ms 在动力传动系统中 数据传递尽可能快速以便充分利用数据 因此需要一个高性能的发送器 每一控制单元 根据控制单元