【习题】2-1 典型CAN网络结构解析（教师版）

《汽车网络及总线技术》习题（教师版）项目二车载CAN网络系统解析任务一典型CAN网络结构解析一、填空题（4分/题，共36分）1.CAN是汽车上应用最多、最为普遍的一种总线技术，是汽车B类和C类网络的主流总线。2.CAN总线采用双绞线作为传输介质，媒体访问方式为位仲裁，是一种多主总线。3.CAN数据总线系统由电控单元（ECU）、CAN数据传输线和CAN终端电阻组成。4.CAN总线电控单元由输入电路、输出电路、单片机、CAN控制器、光电隔离电路、CAN收发器组成。5.输出电路将单片机输出的控制信号转换成能驱动执行器的功率信号，因此输出电路包括放大驱动电路。6.单片机在工业控制技术中也常称为微控制器。目前，汽车电控单元使用的单片机是汽车专用增强型单片机。7.CAN构件用于数据交换，它分为两个区：一个是接收区，一个是发送区。8.收发器通过TX线（发送线）或RX线（接收线）与CAN构件相连。9.收发器的TX线始终与总线耦合，两者的耦合过程是通过一个开关电路来实现的。二、单选题（4分/题，共20分）1.当通信距离小于40m时，CAN总线的传输速率可以达到（A）。A.1Mbit/sB.2Mbit/sC.3Mbit/sD.5Mbit/s2.CAN总线通信速率与其通信距离成反比，当其通信距离达到10km时，其传输速率仍可以达到约（D）。A.1kbit/sB.2kbit/sC.3kbit/sD.5kbit/s3.理论上CAN总线可以连接无穷多个节点，实际上受线路越长、传输速率越低的限制，车载CAN总线的节点数可达(B)。A.几十个B.上百个C.上千个D.上万个4.CAN数据总线是用以传输数据的双向串行总线，大都采用具有较强抗干扰能力的(D)。A.CAN高位线B.CAN低位线C.双向串行总线D.双绞线5.CAN总线上能够独立完成网络数据交换和测控任务的单元不包括(D)。A.发动机电控单元B.自动变速器电控单元C.ABS电控单元D.非网络电控单元三、判断题（4分/题，共24分）1.CAN总线已经成为主流车载网络协议，广泛应用在各大主流车系，如大众、奥迪、奔驰、宝马、雪铁龙、通用、日产、丰田、本田等。（√）2.CAN总线为事件触发的实时通信网络，其总线仲裁方式采用基于优先级的载波侦听多路访问冲突检测法。（√）3.CAN总线可以连接无穷多个节点，不受线路和传输速率的限制。（×）4.CAN总线上的电控单元与非网络电控单元一样，不需要对外进行数据交换（×）5.因为大部分执行器是模拟执行器，所以首先要将单片机输出的数字信号经数/模转换电路（D/A转换）转换为模拟信号。（√）6.以光为媒介传送信号，对输入和输出电路进行电气隔离，因而能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰，有响应速度较快、寿命长、体积小、耐冲击等优点。（√）四、简答题（4分/题，共20分）1.请您仔细思考CAN总线网络的特点，将下表补充完整。编号特点内容1多主控制2消息的发送3系统的柔软性4高速度和远距离5远程数据请求6错误检测、错误通知、错误恢复功能参考答案：编号特点内容1多主控制多主控制是指在总线空闲时，所有的单元都可以开始发送消息，最先访问总线的单元可获得发送权，多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID（标识符）消息的单元可获得发送权。2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ID决定优先级。3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，连接在总线上的其他单元的软硬件及应用层都不需要改变。4高速度和远距离当通信距离小于40m时，CAN总线的传输速率可以达到1Mbit/s。通信速率与其通信距离成反比，当其通信距离达到10km时，其传输速率仍可以达到约5kbit/s。5远程数据请求可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。6错误检测、错误通知、错误恢复功能错误检测功能是指所有的单元都可以检测错误；错误通知功能是指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，并立即同时通知其他所有单元；错误恢复功能是指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。2.根据对CAN控制器的理解，您知道CAN控制器的各部分组成及功能内容有哪些吗？请将以下表格补充完整。组成功能接口管理逻辑电路发送缓冲器验收过滤器接收缓冲器CAN核心模块参考答案：组成功能接口管理逻辑电路解释来自单片机的命令，控制内部寻址，向单片机提供中断信息和状态信息。管理发送或接收数据；发送缓冲器储存并缓冲发送到CAN总线上的完整报文；验收过滤器将接收到的标识符和内设寄存器中的内容进行比较，以决定是否接收整个报文。如果比较的结果为真，则报文被采用；接收缓冲器储存和缓冲从验收过滤器向CPU传送的报文；CAN核心模块按CAN通信协议，控制发送缓冲器和CAN总线之间的数据流，对CAN总线上的信号进行仲裁、填充、错误检测和错误处理等。3.在CAN总线系统的结构组成中，电控单元是其重要的组成部分，请您简述电控单元的定义与组成。参考答案：CAN总线连接的电控单元又称CAN总线上的节点。理论上CAN总线可以连接无穷多个节点，实际上受线路越长、传输速率越低的限制，车载CAN总线的节点数可达上百个。CAN总线上的每个电控单元独立完成网络数据交换和测控任务，如发动机电控单元、自动变速器电控单元、ABS电控单元等。CAN总线上的电控单元与非网络电控单元不同，非网络电控单元不需要对外进行数据交换；而网络上的电控单元之间需要数据交换，例如发动机电控单元中的发动机转速数据除了控制发动机的工况需要外，还需要经CAN总线传输给自动变速器电控单元，供自动变速器自动换档控制使用；反过来，自动变速器的换档信号也要经CAN总线传输给电控单元，使发动机的工况适合自动变速器的换档要求。4.请您根据对CAN总线电控单元的原理认知，列举输入电路和输出电路的工作原理。参考答案：（1）输入电路输入电路用来接收来自传感器和控制开关的输入信号，并将输入信号转换为单片机可接收的数字信号。如果输入信号是模拟信号，那么输入电路里还含有模/数转换电路（A/D转换），将模拟信号转为数字信号。如冷却液温度传感器的信号是模拟信号，需经A/D转换电路转换为数字信号。（2）输出电路输出电路将单片机输出的控制信号转换成能驱动执行器的功率信号，因此输出电路包括放大驱动电路。因为大部分执行器是模拟执行器，所以首先要将单片机输出的数字信号经数/模转换电路（D/A转换）转换为模拟信号。5.在汽车中，从行驶、制动、转向控制系统到安全系统以及舒适性能系统都使用到CAN总线。您知道什么是CAN总线吗？请说说您对它的理解。参考答案：CAN是控制器局域网络的英文缩写，是ISO国际