车载网络系统诊断与修复 课件 项目二 任务二 CAN网络系统数据结构及报文解析

任务二CAN网络系统数据结构及报文解析项目二车载CAN网络系统通讯原理及故障分析1.掌握常见的几种报文帧类型。2.掌握CAN报文的数据帧标准结构与扩展结构。3.掌握CAN报文ID解析与数据段解析。知识目标学习目标1.能够独立完成CAN线控转向系统报文解析。2.能够独立完成CAN线控驱动系统报文解析。技能目标1.培养学生的结构化思维。2.培养学生综合分析辨析的思维素养。3.培养学生协同合作创新的精神品质。4.培养学生知行合一的学习习惯。5.培养学生精益求精，敢于探索，不断创新的职业素养。素养目标1CAN总线是新能源汽车中非常重要的通讯总线，工程师们常常通过CAN报文来读取车上的车速、转速、扭矩、功率等信号。通过CAN分析仪（简称CAN盒子）可以实现将新能源汽车中所有的CAN电平信号，再通过软件（根据CAN协议设计翻译程序）进行实时分析后，最终在显示屏中呈现测得信号。这个过程称为CAN报文解析，用户可以得到随着时间变化的车速、转速、扭矩、电池功率、电机功率的数据，请问你能够读懂CAN报文吗？任务导入目录CONTENT帧标准结构02CAN报文帧结构0103扩展帧结构计算机中常用的数制0405CAN

报文的组成11101CAN报文帧结构一.

CAN报文帧结构CAN总线是串行数据通信协议，它的通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可以完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。传输的帧主要包括数据帧、远程帧、错误帧、过载帧、间隔帧。数据帧用于传输数据，主要由帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC校验、应答域和帧结束构成。数据帧数据帧组成远程帧主要用于接收单元向发送单元主动请求发送数据，包含了数据帧中除了数据段以外的部分，其实质是没有数据段的数据帧。远程帧一.

CAN报文帧结构远程帧组成错误帧用于在接收和发送消息时检测出错误并向网络节点通知错误发出的帧，主要包含错误标志和错误界定符。错误帧一.

CAN报文帧结构错误帧组成当总线数据传输量过大，接收节点对接收的数据无法及时处理时，会在相邻的两个数据帧之间穿插发送一个过载帧，以告求发送节点延迟下一帧消息的发送。其由过载标志叠加区和过载界定符组成示。过载帧一.

CAN报文帧结构过载帧组成用于将数据帧和遥控帧与前面的帧分离开来的帧间隔帧11102帧标准结构二.帧标准结构标准帧（帧结构根据帧长度不同，分为标准帧和扩展帧）与其他帧一样，帧以1位起始帧（SOF）开始，SOF为显性状态，允许所有节点的硬同步。帧起始SOFCAN标准帧与扩展帧结构二.帧标准结构由12个位组成，分别为11个标识位ID符和一个远程发送请求位（RTR）。通过11位帧ID识别仲裁多个节点发送的优先级别，一般ID帧越小优先发送。标准数据帧RTR显性电位，标准远程帧RTR隐性电位，所以一般在帧格式和帧ID相同时，标准数据帧优先于标准远程帧发送帧仲裁段CAN标准帧仲裁段结构CAN标准帧仲裁规则二.帧标准结构由6个位组成。标准格式中，控制字段的第一位为标识扩展（IDE）位，显性状态来指定标准帧。标识扩展位的下一位为零保留位（R0），CAN协议将其定义为显性位。控制字段的其余4位为数据长度码（DLC），用来指定报文中包含的数据字节数（0到8字节）。帧控制段CAN标准帧与扩展帧控制段结构二.帧标准结构包含要发送的任何数据字节。传输的数据量为0~8个字节，这种短帧结构使得CAN-bus实时性很高，非常适合汽车和工控应用场合。帧数据段AN标准帧数据段结构二.帧标准结构包括校验位和界定符，，用来检测报文传输错误。校验位包含15个位，界定符包含1位用于表示循环校验的结束。在校验过程中通过收到信息数据除以样式多项式G（X）循环计算冗余校验码的方式实现的，其作用在于保证传输数据的正确性。循环冗余校验（CRC）段CAN标准帧循环冗余校验结构（CRC）二.帧标准结构最后一个字段是2位的确认字段（ACK），包括ACK槽与ACK界定符。当ACK槽接收的帧起始到CRC段之间的帧没有错误时，它会发送一个显性电平来确认收到无误。ACK界定符以隐性电平结束，该定界符不能被改写为显性位。确认段（ACK）CAN标准帧确认字段结构（ACK）11103扩展帧结构三.扩展帧结构在扩展CAN数据帧中，紧随SOF位的是32位的仲裁字段。仲裁字段的前11位为标识符ID。标识符后是替代远程请求（SRR）位，定义为隐性状态。SRR位之后是lDE位，该位为隐性状态时表示这是扩展的CAN帧。后18位是扩展标识符。最后的RTR是远程帧标示符，与上述标准帧格式相同。仲裁段CAN标准帧与扩展帧仲裁段结构三.扩展帧结构仲裁字段之后是6位控制字段。控制字段前两位为保留位r1/r0，必须定义为显性位。其余4位为DLC，用来指定报文中包含的数据字节数。控制段CAN标准帧与扩展帧控制段结构三.扩展帧结构扩展数据帧的其他部分（数据字段、CRC字段、确认字段、帧结尾和间断）与标准数据帧的结构相同。其他段11104计算机中常用的数制四.CAN报文解析4.1数制指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法，进位计数制有数位、基数、位权三个要素。计算机中常用的数制有二进制、八进制、十进制和十六进制。常用数字进制特点常用进制互换图表11105CAN报文的组成五.CAN报文的组成通常接收到的CAN报文由很多部分组成，解析报文时用到的主要是帧ID和数据两部分。CAN报文的结构五.CAN报文的组成5.1帧ID的解析接收到的十六进制的ID实际上是由29位标识符转换而来，目前大多数的通信协议中都直接给出了相应的帧ID，不需要换算。帧ID的解析29位标识符ID结构五.CAN报文的组成5.1帧ID的解析PRDPPFPSSA31188811000000110001101000011110011OUTINID通信周期位置数据名SPN电池管理系统整车控制器PNG=6352100ms1byte2byte3byte4byte5byte6byte7byte8byteUbus(电池系统测量总线电压值）低字节

Ubus(电池系统测量总线电压值）高字节Ibattery(-/+)（电池充/放电流）低字节Ibattery(-/+)（电池充/放电流）高字节SOC模块最高电池模块电压低字节最高电池模块电压高字节保留位注：两字节数据低字节在前，高字节在后；一字节中高位在前，低位在后。P6R0DP0PF24PS208SA243BMS与VCU之间的报文BMS与VCU之间的29位ID标示符五.CAN报文的组成5.1数据段的解析数据段数据段一般由1～8个字节（Byte）组成，来代表通信协议中相应的含义。有的数据需要1个字节，有2个字符，分为高4位和低4位，高位在前，低位在后。有的数据需要相邻的2个字节组合才能表示，也需要分为高字节和低字节，低位在前，高位在后。五.CAN报文的组成5.1数据段的解析收到BMS与VCU之间的通信协议中需要的报文1818D0F3ce0d007d006d1100（ID帧1818D0F3数据段ce0d007d006d1100）。数据类型比例因子范围（实际量程）偏移量字节数总电压0.1V/bit0～10000(0～1000)02BYTE总电流0.1A/bit0～65535(-3200～3353.5)-32002BYTE温度1℃/bit0～250(-40～210)-401BYTE电池（SOC）0.4%/bit0～250(0～100%)01BYTE单体最高电池电压0.01V/bit0～1500(0～15)

高4位（二进制）为箱号（1～15，0无效）低12位（二进制）电压：0～4095V02BYTE11106任务实施五.任务实施（一）安全要求及注意事项（1）实训开始前，提前准备好需要使用的个人防护用品，并检查是否符合使用标准。（2）实训开始前，提前做好场地防护，设置警告标识，操作位置布置好绝缘防护措施。（3）实训过程中，使用绝缘电阻测试仪、万用表等一起进行测量必须遵循单手操作的原则。（4）实训过程中，必须在教师的指引下进行作业，严禁私自对线控设备或其它设备进行改装操作。（5）实训过程中，如需外接电源，不可使用外表破损、老化的排插，不可用湿手触摸插座。（6）实训过程中，严禁嬉戏打闹。（7）实训结束后，必须清理场地和设备，撤除警示标识。五.任务实施（二）清点设备检查诊断设备及工具，检查工作场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患，如不正常请及时汇报至老师进行处理。清点设备工具

名称

数量

清点线控底盘1口清点六.任务实施线控转向系统CAN信号解析1.下发指令的计算（1）下发指令有8个字节组成，我们需要根据每个字节所代表的含义和信号长度来设计CAN报文。底盘线控系统转向控制指令六.任务实施线控转向系统CAN信号解析1.下发指令的计算。（2）第一个字节代表的为转向线控功能使能标志位，起始位为0，信号长度为1，用二进制来表示第一个字节为01。（3）第二和第三个字节代表的为总线信号，通过公式“目标转向角度=总线信号*0.043945°-90”来计算出总线信号。例如：给定24度目标转向角度。（4）根据后面字节所代表的含义，最终得到的下发指令为：“01220A0000000000”。六.任务实施线控转向系统CAN信号解析2.启动设备，进入转向系统控制，打开CAN设备，选择扩展帧，选择自动模式，将下发指令输入到正确位置。输入下发指令六.任务实施线控转向系统CAN信号解析3.点击下发指令，验证是否为24度转角角度。注意：下发指令后，转向盘会自己转动，不要触碰转向盘。验证转角角度六.任务实施线控驱动系统CAN信号解析1.驱动车辆车速的目标值，

通信物理值范围为0至8m/s（13速比、420cm车轮直径最高车速为5m/s），目标车速由车速精度（0.04m/s/bit）决定。驱动车辆的目标车速=0.04*总线信号。底盘线控系统转向控制指令六.任务实施线控驱动系统CAN信号解析1.Byte1代表当前线控驱动系统状态信息，起始位为0，信号长度为1，所以byte1为01。（2）给定5m/s的目标车速，则总线信号为：总线信号=5/0.04=125转换成16进制为“0×7D”7代表的数量级最大，为高位，放在该字节的高位。（3）根据后面字节所代表的含义，最终得到的下发指令为：“017D000000000000”。六.任务实施线控驱动系统