汽车线控底盘与智能控制课件：CAN 总线调试

任务引入Taskto

introduce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。线控底盘使用了线(电信号)的形式来取代传统的机械、液

压或气动等形式的连接，了解

CAN

总线是每一名测试工程师的基本功。CAN总线发展历程与定义CAN总线特点目

录C

ON

T

ENT

SCAN总线应用场景01新授NewTeaching

1.CAN

的定义CAN

是控制器局域网络(Controller

Area

Network)的简称，是20世纪80

年代初德国博世(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

通信总线。最初CAN

总线被设计为汽车环境中的微控制器之间的通讯工具，可在各个电子控制单元ECU(ElectricControl

Unit)节点之间交换信息，形成汽车电子控制网络。目前在国际上，

CAN

总线是在汽车上应用最多、最为普遍的一种总线技术。CAN

总线发展历程与定义行云桥inwinic01时间事件1986年Bosch在汽车工程师协会(SAE)大会公布CAN通讯协议1987年英特尔(Intel)和飞利浦(Philips)先后推出CAN控制器芯片1991年Bosch颁布CAN2.0技术规范，在原基础上进行了升级1993年ISO(国际标准化组织)颁布CAN国际标准ISO-118981994年SAE颁布基于CAN的J1939标准1995年发布了经过完全修订的CANopen通信配置文件，并在短短五年内成为欧洲最重要的标准化

嵌入式网络2012年博世与其他CAN专家合作，预先开发了CANFD规范，该规范于2012年在德国哈姆巴赫城堡

举行的第13届国际CAN会议上正式推出2018年德国CiA(CANinAutomation)协会开始开发第三代基于CAN的数据链路层协议CANXL2020年由于疫情取消了国际CAN会议的执行，2020年的国际CAN会议改为线上举行，主题是CAN

XL。CANXL速度提升至10Mbps,同时保持CAN协议的优势以及与CAN和CANFD的兼容性o行云桥inwinic1.CAN

的历史01

CAN

总线发展历程与定义CAN总线是一种控制器之间数据交换的数据通信协议，它是一种多主总线(即在网络上的

各个节点，谁都不是主机，谁都可以主动发

起通信),通信介质可以是双绞线、同轴电缆

或光纤。通信速率最高可达1Mb/s。行云桥CAN-Bus

CAN_H120CANL节

点1传输介质1202.CAN

总线特点02

CAN

总线特点微控制单元CAN

控制器□inwinic节点2传输介质节点n...::总线具有无可比拟的优越性。它具有以下显著特点：1.多主控制CAN为多主方式工作，网络上任意一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点

发送信息，而不分主机和从机。2.多种方式传送接收数据CAN节点只需要通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播

等几种方式传送接收数据。行云桥02

CAN

总线特点

CANinwinic总线具有无可比拟的优越性。它具有以下显著特点：3.低速CAN

的通信距离远CAN的直接通信距离最远可达10km

(速率5kbps

以下)。4.采用短帧结构报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低。5.具有检错措施CAN的每信息都有CRC(循环冗余码)校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。6.节点错误后自关闭CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上的其它节点的操作不

受影响。行云桥inwinic02

CAN

总线特点

CAN行云桥inwinic

1.CAN

总线的应用实例汽车上的网络连接方式需采用两

条CAN

总线：●

一条用于驱动系统的高速CAN

总线，速率达到500kbit/s;●

另一条用于车身系统的低速CAN

总线，速率为10kbit/s。高速CAN

总线主要连接发动机、自动变速器等对通信实时性有较高要求的系统；低速CAN

总线主要连接灯光、电动车窗、自动空调及信息显示系统等，多为低速电动机和开关量器件，对实时性要求低而

数量众多。不同速度的CAN网络之间通过网关连接。03

CAN

总线应用场景刮水器控制ECU故障诊断ECUABS/TCSECU灯光控制ECU自动变速器ECU后视镜、喇叭ECU门锁防盗ECU电动车窗ECU低速总线整车控制

器ECU(网关)高速总线巡航控制ECU安全气囊ECU电控悬架ECU仪表显示ECU蓄电池管理ECU警告信号ECU动力转向ECU气候控制ECU电动机控制ECU对汽车

CAN

总线上的信号进行采集时，需要确定所采集的信号处于哪个

CAN

网络中，以便于设置合适的CAN

通道波特率。如下图所示。行云桥inwinic03

CAN

总线应用场景电动座椅ECU发动机ECU(1)在国产车中：CAN总线技术在长安汽车上的应用长安汽车某车型主要应用两条CAN

总线，按照传输速度区分为高速网络和中速网络。高速总线主要用于安全辅助系统单元、发动机电子控制系统单元、ABS

(防抱死制动控制系统)控制

单元等。中速总线主要用于安全气囊控制单元、收音机控制单元、导航系统控制单元、显示单元等。行云桥inwinic2.CAN

总线技术在乘用车上的应用03

CAN

总线应用场景高速网络中速网络CAN总线技术在长安汽车上的应用2.CAN

总线技术在乘用车上的应用 CAN

总线应用场景安全气囊控制单元导航系统控制

单元安全辅助控制单元发动机控制

单元收音机控制单元防抱死控制

单元变速箱控制单元行云桥inwinic2.CAN

总线技术在乘用车上的应用(1)在合资车中：CAN

总线术在奥汽车上的应用奥迪汽车某车型应用三条CAN

总线，按照功能模块来区分为驱动总线、舒适总线、显示(信息娱乐)总线来控制。驱动总线主要用于控制和监测发动机控制单元、自动变速箱控制单元、

安全气囊控制单元等。舒适总线主要用于控制和监测空调控制单元、轮胎压力监控控制单元

、电动门窗控制单元、电动座椅控制单元等。03

CAN

总线应用场景行云桥inwinic2.CAN

总线技术在乘用车上的应用显示(信息娱乐)总线主

要用于控制和监测车载电话控制单元、收音机

控制单元、导航系统控

制单元等。如图所示。制单元J220CAMA0.B控制单元J507CAN-Display-Bus驻车加热

空调控制卡片阅读

远程通讯器驱动CANbus285舒适CANbus03

CAN

总线应用场景多功能方单完导航、电

视等导航系统

接口挂车识别停车铺助座椅调节J345

J446转向柱电气

J527氧传感器(美国)NOXSensor车载电话R37导航系统

控制单元J401自动变速器J217收音机R显示(信息娱乐)CANbus安全气囊

控制单元连接部件传感器单元J402特斯拉电动汽车某车型应用五条CAN

总线，分别为ThermalCAN

、PTCAN

、CHCAN、BodyFTCAN、BodyCAN。●ThermalCAN主要用于监测和控制汽车空调压缩机控制单元。●

PTCAN主要用于监测和控制汽车驱动控制单元。●CHCAN主要用于监测和控制汽车仪表单元于胎压单元。●BodFTCAN

主要用于监测和控制汽车车内温度控制单元。●

Body

CAN

主要用于监测和控制汽车车身单元。行云桥inwinic3.CAN

总线技术在电动车上的应用03

CAN

总线应用场景Rear

HVACCase

RC空调单元IC

TPMS仪表

胎压监测HVACCompressor压缩机单元Thermal

CAN1Drive

Inverter驱动控制单元

PT

CANSCCM转向柱控制模块

CH

CAN3.CAN

总线技术在电动车上的应用RCCM远程温度控模块RADIO收音机CAN

总线应用场景CAN总线在特斯拉电动汽车某车型上的应用Body

FT

CANBody

CANPTC加热控制器车门控制器CenterDisplay中控显示行云桥inwinic4.CAN

总线技术在某一体化泵车工程车上的应用一体化泵车工程车辆底盘电气系统主要应用三种CAN

总线，分别为：●

动力CAN

总线●

车身CAN

总线●

上装CAN

总线动力现场总线主要用于控制和监测模块ABS

、自动变速箱模块、发动机控制模块等。车身CAN

总线主要用于控制和监测总线仪表模块、视频机模块、中央控制模块等。上装CAN总线如图主要用于控制和监测SYMC

模块。03

CAN

总线应用场景4.CAN

总线技术在某一体化泵车工程车上的应用仪表

视频机模块车身CAN网络中央控制

上装CAN

网络

数据处理

模块模块动力CAN网络ABS防抱死

自动变速

发动机控控制模块

箱模块

制模块CAN

总线在一体化泵车工程车辆上的应用CAN

总线应用场景车身控制5.CAN

总线技术在智能网联汽车上的应用●传统的汽车网络架构主要是由CAN

总线组成，车内分布式电控单元ECU

按照功能划分为

动力总成、车身控制、辅助驾驶等总线区域；车窗、车灯、天窗等则通过LIN总线接入CAN

网络。●在新一代智能网联车的浪潮下，随着车载

ECU的与日倍增以及处理器运算能力和硬件的高速发展，连接ECU

的网络需要更大的带宽，这一需求远超CAN

等传统车载网络的容量极

限

。●因此，比较明确的趋势是向CANFD过渡，CANFD提供了64字节的数据吞吐量以及最高5Mbps

的传输速率。由于车载以太网具有高带宽、低延迟、低成本的特性，在新一代整车

架构中将替代CAN

总线成为优选网络架构。行云桥03

CAN

总线应用场景inwinic如图所示，以车载以太网作为骨干网络，将核心域控制器(动力总成、车身、娱乐、ADAS)连接在一起。各个域控制器在实现专用的控制功能的同时，还提供强大的网关功能。在各个域控制器的下方，各部

件之间通讯通过CAN

FD来实现数据共享。动力域网

关车身城网

关车

域

网辅助驾驶

域网关娱乐域网关ESP电子稳定系统

动力总成CANFDICM仪表车身控制CANFDPAS驻车辅助

辅助驾驶CANFDTVEMS

EPB发动机管理

电子驻车BCM

BCM车身控制车身控制PAS驻车辅助DVD显示器新一代智能汽车网络架构03

线控底盘控制技术工作原理与控制TCU变速箱控制PEPS智能进入启动BSD盲区检测高精度地图雷达

摄像头车载以太网CAN/LIN车窗车灯天窗-LINLINT-BOX远程通讯汽车线控底盘与智能控制感谢观看任务引入Taskto

introduceCAN

总线相当于汽车的“神经系统”,人的神经系统出了问题，人就会瘫

痪。相同的，

CAN

总线出现问题，汽车就有可能失控。因此，对CAN

总线

进行正确的连接与调试是必要的，这也是每一位线控底盘测试工程师经常接触到的一项工作任务。CAN总线线束定义与特点CAN总线电压特性C

ON

T

ENT

S01目

录CAN总线波特率新授NewTeaching01

CAN

总线线束定义与特点

1.CAN

总线线束的定义CAN

总线线束是由一条CAN_H线与一条CAN_L组成的数据传输总线。行云桥inwinic行云桥inwinic

2.CAN

总线线束的特点●线缆由最开始昂贵的同轴电缆逐步变化到技术上容易实现、造价低廉的双绞型电缆。●在总线线束上，理论上线束的节点数无限制并且线束应该对环境电磁辐射有一定抑制能

力。●线缆能够最大限度的满足CAN

网络5Kbps~1Mbps

的传输速率。目前，采用双绞线的

CAN

总线分布式系统已得到广泛应用，如汽车电子、电梯控制、电力系统、远程传输等。01

CAN

总线线束定义与特点●

使用非屏蔽双绞线作为物理层，只需要有2根线缆作为信号线(CAN_H、CAN_L)传输

除需要2根信号线的连接以外，还要注意在同一网段中的屏蔽层单点接地问题。●

确保不要在干扰源附近布置CAN

总线。如果不得不这样做，应该使用屏蔽电缆。●

支线必须短，使用适当的电缆类型，必须确定电缆的电压衰减大小，使用电压衰减较小的线缆。●

线束由导线、端子、护套、卡扣、包覆材料等组成。行

云桥inwinic

3.CAN

总线线束的选择01

CAN

总线线束定义与特点1)导线导线按标准分类基本上分为国标QVR,

日

标AVX,AVSS,

德标FLRY,美标

GPT

等几类，其中AVX为汽车用耐热低压电缆，AVSS

为汽车用薄壁绝

缘低压电缆。常用导线如图所示。行云桥01

CAN

总线线束定义与特点inwinic2)护套护套主要起到两个线束对接或者线束和用电器直接连接的作用，并且对端子起到保护、防水的作用。常用护套如图所示。行云桥01

CAN

总线线束定义与特点inwinic3)卡扣虽然线束卡扣在线束中比重不大，但是作用很关键。作为一个柔性的材料，线束自身无法控制它的形状，装车完成后如果没有卡扣来进行固定，极易和周边零部件发生干涉等问题。卡扣一般情

况下为圆形卡扣，根据适配的孔径大小、板材厚

度分为不同的型号。常用卡扣如图所示。行云桥01

CAN

总线线束定义与特点inwinic。

.。4)包裹材料线束的包覆材料起到耐磨、阻燃、防腐烛、防止干扰、降低噪声和美观的作用。一般分为胶带

PVC管，波纹管和布基胶带。常用包裹材料如图

所

示

。行云桥01

CAN

总线线束定义与特点inwinic.

。。

.行云桥inwinic

1.CAN_H

线和CAN_

L线隐性

显性3.52.51.5高

速CAN隐性

显性53.52.51.50低速容错CAN在高速CAN时，当报文进行传输时，CAN_H由2.5V变换到3.5V,CAN_L由2.5V变化到15V。

在低速容错CAN

时，当报文进行传输时，CAN_H由OV

变换到3.5V,CAN_L由5V

变化到1.5V。02

CAN

总线电压特性电压

V电

压

V时间时间隐性隐性(1)CAN总线在没有节点传输报文时是一直处于隐性状态。当有节点传输报文时显性覆盖隐性，由于

CAN

总线是一种串行总线，也就是说报文是一位一位的传输的，而且是数

字信号(0和1).1代表隐性，0代表显性。在传送报文的过程中是显隐交替的，就像二进制

数字0101001等，这样就能把信息发送出去，而总线空闲的时候是一直处于隐性的。(2)在隐性状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。对于

CAN

驱动数据总线来说，这个值大约为2.5V,即

CAN_H线和CAN_L线上的电压都大约为2.5V。

静电平也称为隐性状态，因为连接的所有控制单元均可修改它。行云桥inwinic

2.CAN

总线的电压变化02

CAN

总线电压特性(3)在显性状态时

，CAN_H线上的电压值会升高一个预定值(对CAN

驱动数据总线来说这个值至少1V)。而

CAN_L线上的电压值会降低一个同样值(对CAN

驱动数据总线来说，这个值至少为1V)。于是在CAN驱动数据总线上，CAN_H

线就处于激活状态，其电压不低于3.5(2.5V+1V=3.5V),

而CAN_L

线上的电压值最多可降至1.5V

(2.5V-1V=1.5V)。因此在隐性状态时，

CAN_H

线与CAN_L

线上的电压差为OV,

在显性状态时该差值最低为2V。行云桥inwinic2.CAN

总线的电压变化在显性状态时，CAN_H线上的电压升至约3.5V在隐性状态时，这两条线的电压均为2.5V

(静电平)在显性状态时，CAN_L

线上的

电压降至约1.5V02

CAN

总线电压特性3.5V

2.5V1.5V0V行云桥inwinic

1.CAN

总线波特率定义波特率(Baud)

表示单位时间内传送的码元的数目。CAN

总线波特率的多少就代表着该CAN总线的数据传输速度的快慢。想要让两个CAN

总线设备连接并通信的话，它们的波特率数值必须致，否则无法正常通讯。

一条CAN

总线系统

,它的波特率数值大小还会受通讯距离远近的影响，距离越远波特率数值一般越小。03

CAN

总线波特率(1)数与数制●

进位计数制是一种计数的方法。在日常生活中，人们使用各种进位计数制。例如，六十

进制(1h=60min,1min=60s),十二进制(1英尺=12英寸，1年=12月)等。●

在计算机中，二进制计数得到了广泛使用。为便于人们阅读及书写，八进制计数和十六

进制计数常用来表示二进制计数。●

任意一个十进制数可以用位权表示，位权就是某个固定位置上的计数单位。行云桥inwinic2.常见的数制关系03

CAN

总线波特率(2)不同数制之间的转换将十进制整数转换为二进制整数、十六进制整数时，分别用基数2、16连续去除该十进制数，直

至商等于“0”为止，然后逆序排列得到的余数，

即为转换结果。如图所示，将十进制转化成二进

制。余数1余数0

余数1

余数0余数1余数0

余数1

结束行云桥inwinic21105222.常见的数制关系4222203

CAN

总线波特率2102285。

.。将二进制数转换为十六进制数时，先从小数点开始分别向左和向右将每4位二分成1组，最

后不足位数的补0,然后每组用1位十六进制数表示即可得到结果。如图所示，将二进制转化

成十六进制。10101101112B7行云桥inwinic2.常见的数制关系03

CAN

总线波特率(

1

)

位(bit)位是计算机所能表示的最基本、最小的数据单元。计算机采用二进制数，所以位就是一个二进制位，它有两种状态“0”和“1”。不同的二进制位组合就可以表示不同的数据、字

符等信息。(2)字(Word)

和字长字是计算机内部进行数据处理的基本单位，通常它与计算机内部的寄存器算术逻辑单元、数据总线宽度一致。计算机的每一个字所包含的二进制位数称为字长。行云桥inwinic

3.计算机中常用术语03

CAN

总线波特率3.计算机中常用术语3.字节(Byte)把相邻的8位二进制数称为字节。字节长度是固定的，但不同计算机的字长是不同的。8位微计算机的字长等于1个字节，而16位微计算机的字长等于2个字节，32位微计算机的字长等于4个字节。目前为

了表示方便，常把一个字节定为8位，把一个字定为16位，把一个双字定为32位。位与字节的关系如

图所示

。10100011一位一个字节行云桥03

CAN

总线波特率inwinic汽车线控底盘与智能控制感谢观看任务引入Taskto

introduce连接与调试

CAN

总线后的下一项工作就是解析与调试

CAN

信号，作为一

名测试工程师，你准备给新员工讲述

CAN

总线报文的格式，并协助他调试

CAN

信号CAN

总线报文格式解析CAN

总线报文信号发送C

ON

T

ENT

S01Intel与Motorola

编码格式目

录新授NewTeaching

1.CAN

总线报文报文(message)

是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。●报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。●报文是

CAN

总线上设备之间互相交流的语言，他们有固定的沟通规则，也就是

CAN

总

线上发送的数据串。CAN

总线报文格式解析行云桥inwinic01帧起始位ID标

识符远程传输请求

位标识符扩

展位保留位1保留

位0数据

长度

码数据校验

位界定

符确认

位界定

符帧结

束帧起始位ID标识符远程传输请求位保留位1保留位0数据长度码数据校验位界定符确认位界定符帧结束1.CAN

总线报文如图为CAN总线标准帧与扩展帧报文。行云桥01

CAN

总线报文格式解析(b)

扩展帧(a)

标准帧inwinic(2)标识符作用标识符就是确定报文发送优先级的，CAN

总线是一种串行总线，总线上一次只能传输一

则报文信息，如果同时有多个节点需要在总线上发送报文，通过标识符决定哪个先发送O行云桥inwinic2.CAN

总线标识符(1)CAN

总线标识符CAN总线标识符一共有两种，CAN总线的ID是指标识符。也就是一个CAN

节点的地址

或者说名字。网络中识别某一节点的信息。01

CAN总线报文格式解析数据长度数据0001字节00010字节0字节10011字节0字节1字节20100字节0字节1字节2字节30101字节0字节1字节2字节3字节40110字节0字节1字节2字节3字节4字节50111字节0字节1字节2字节3字节4字节5字节61000字节0字节1字节2字节3字节4字节5字节6字节7CAN总线数据段可由数据长度码与数据部分显示：其中数据长度码能够显示报文传输中报文数据的大小，数据部分能够携带数据进行传送，但数据内容最多能够携带8个字节。数据与数行云桥01

CAN

总线报文格式解析

3.CAN

总线数据段据长度对应表inwinic....行云桥inwinic4.CAN

总线循环校验段(2)循环校验位的作用校验过程是通过循计算几余校验码的方式实现的，CAN

总线控制器内部循环校验的实现

是基于多项式发生器和一个15位寄存器，其作用在于保证传输数据的正确性。(1)循环校验段包括校验位和界定符，校验位包含15个位，界定符用于表示循环校验的结束。01

CAN总线报文格式解析●发送事件报文：通常基于请求之后，车辆上的各个ECU向

CAN

总线发送报文。●发送周期报文：

基于事件型的总线通讯，一般也支持周期性发送。车辆上的各个ECU

周

期性的向

CAN

总线发送报文，周期型触发通常用于发送状态，发送周期通常为20ms、

50ms、100ms、200ms等。行云桥

CAN总线报文信号发送02

inwinic1

.

总线事件报文与周期报文●发送端：

我们需要对发送端进行设定，明确我们发送的是汽车哪一个

ECU。●消息标识符：写出消息标识符的ID,以便能够进行通信与仲裁机制的进行。跟其他总线一样.CAN

总

线的通信也是通过一种类似于“会议”的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一方(节点)主导，

而是，每一个会议参加人员都可以自由的提出会议议题(多主通信模式),二者对应关系如下表。行云桥inwinic2.CAN

总线传输报文内容会议局域网参会人员节点会议人员身份ID会议议题报文会议人员发言顺序裁定仲裁02

CAN

总线报文信号发送2.CAN

总线传输报文内容接上，工作原理对比如下图所示：参会人员信息反馈结束发言接收成功

应答帧结尾发言优先权仲裁发言反馈0/1错误检测请求发言帧起始开始发言开始发送CAN

总线报文信号发送一帧报文发送端IPK(汽车仪表)消息标识符0X26D固定周期100ms信号名称IPK-SpeedIPK-OilIPK-SafetyBeltIPK-Conditioner信号长度(bit)3454信号描述车辆车速显示车辆油量显示安全带信号显示空调设备显示信号名称：

一个报文能够携带多种信号，例如安全气囊控制器状态反馈监测信号、剩余油量低报警信号、车速信号、安全带信号等。编辑信号的名称，以便系统对信号进行辨别。报文还包含其他必要信息：需要我们对报文中的内容进行了解与设定。主要包含信息如表所示：行云桥inwinic2.CAN

总线传输报文内容02

CAN

总线报文信号发送行云桥inwinic

1.CAN

总线通信编码传输规则●

在进行CAN

总线通信设计或者测试过程中，经常看到CAN

总线信号的编码格式有两种格式：Intel

格式与Motorola

格式。●

在编码优缺点上，Motorola

格式与Intel

格式并没有优劣之分，只不过根据设计者的习惯，由用户自主选择罢了。但是，对于使用者来讲，在进行解析之前，就必须要知道编码的格

式是哪一种.否则，就不能保证正确地解析信号的含义。●CAN

总线报文的发送顺序为首先发送sb,

最后发送ms

的方式为前提，介绍Intel格式与

Motorola

格式这两种编码方式的不同之处。03

Intel

与

Motorola编码格式■当一个信号的数据长度不超过1个字节(8位)并且信号在一个字节内实现(即，该信号没有跨字节实现)时，该信号的高位(msb)

将被放在该字节的高位，信号的低位(lsb)

将被放在该字节的低位。这样，

信号的起始位就是该字节的低位。如图所示为以4位数据长度的信号为例进行了说明。行云桥inwinic

1.Intel

编码格式msbIsb010103

Intel

与

Motorola

编码格式举例行云桥inwinic

1.Intel

编码格式如图所示为以8位数据长度的信号为例进行了说明。10100101msbIsb03

Intel

与

Motorola

编码格式举例■当