项目二任务2：CAN总线结构原理-教学课件

主讲老师：汪俊东CAN总线结构原理项目二：CAN总线技术任务2.2《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102知识准备Backgroundknowledge03课堂小测Classroomquiz课堂总结Backgroundknowledge0405PART01任务导入AssignmentINTRO思政专栏苏格拉底是古希腊哲学家，通过对话法传授智慧，强调审问、质疑和自我认知。他认为承认无知是智慧的开端，鼓励持续寻求知识与真理。其哲学方法对后世影响深远，成为人类思想和文明的宝贵指导。苏格拉底的这种态度称为“苏格拉底的无知”。苏格拉底苏格拉底：承认自己的无知乃是开启智慧的大门思政专栏苏格拉底的哲学精神鼓励人们不断质疑、探索和自我反思，这对于培养求知态度和批判性思维具有重要意义。强调了好奇心、坚持不懈、谦逊学习以及对知识的追求是成功的关键因素。通过这些故事，可以激发学生对知识的渴望和对学习的热情。苏格拉底：承认自己的无知乃是开启智慧的大门苏格拉底之死油画任务导入CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线。近年来，它具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强及振动大的工业环境。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要到现场完成低速无人物流车的CAN总线诊断测试，在此之前你知道CAN总线的结构吗？CAN协议数据的格式有哪几类呢？PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标了解CAN总线的结构原理，引导学生形成科学的思维方式和积极的求知态度;通过案例讲授，培养学生逻辑思维能力。能力目标能根据所学知识，看懂主流主机厂的CAN通信协议[A21];能根据CAN协议，完成CAN协议数据的分析[A22]。知识目标能讲解CAN总线的基本组成及原理[K23]；能讲解CAN总线的数据传输原理[K24]；能掌握CAN协议数据的分析方法[K25]。PART03知识准备Backgroundknowledge一、CAN总线的基本组成CAN总线由节点（CPU、CAN控制器和CAN收发器）、与节点连接的总线（CAN_H和CAN_L）及终端电阻组成。CAN总线的组成1.CAN总线的定义一、CAN总线的基本组成CAN节点是指参与CAN通信的设备，包括中央处理器、CAN控制器和CAN收发器。CAN节点的组成1.CAN节点的组成一、CAN总线的基本组成（1）CPU

：控制CAN控制器，提供需要发送的CAN数据，并读取接收过来的CAN数据。（2）CAN控制器：一方面接收收发器的数据，进行解析后发送给CPU；另一方面接收CPU的指令数据，然后发送给CAN收发器。1.CAN节点的组成CAN控制器工作原理图一、CAN总线的基本组成（3）CAN收发器：CAN收发器既可以接收CAN总线上的差分信号，将差分信号转换为TTL电平信号，发送给控制器；也可以将CAN控制器的TTL电平信号转换为差分信号进行总线数据传输。1.CAN节点的组成差分信号与TTL电平信号相互转换一、CAN总线的基本组成CAN总线是指信号的物理传输介质，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双绞线。CAN数据总线分为CAN高位（CAN_H）线和CAN低位（CAN_L）线，可以双向传递数据，这种结构使系统能够同时读写总线。2.CAN总线的组成双绞线的组成一、CAN总线的基本组成CAN总线是差分线，抗干扰能力强。未被干扰时，CAN_H与CAN_L之间的差值：3.5-1.5=2.0V被干扰时，CAN_H与CAN_L之间的差值：（3.5-x）-（1.5-x）=2.0V2.CAN总线的组成差分线的抗干扰原理一、CAN总线的基本组成车辆在使用过程中，电火花、电磁线圈开关、移动电话和发送站等发出的电磁波都会影响或破坏CAN的数据传送。为了防止数据在传送时受到干扰，两条数据传输线缠绕在一起，这样也可以防止数据线所产生的辐射噪声。2.CAN总线的组成CAN数据传输线一、CAN总线的基本组成终端电阻作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。可以吸收总线上的反射波，增强信号强度，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。两个终端电阻并联后的值应该等于传输线在通信频率上的特性阻抗，阻抗不匹配会引起信号反射。典型值为120欧姆。3.终端电阻CAN数据传输线一、CAN总线的基本组成（1）高速CAN的终端电阻高速CAN信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。3.终端电阻高速CAN的终端电阻接法一、CAN总线的基本组成（2）低速CAN的终端电阻对于低速CAN信号则不用CAN总线两端必须连接终端电阻才可以正常工作，终端电阻应该与通讯电缆的阻抗相同，其作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。3.终端电阻低速CAN的终端电阻接法二、CAN总线的数据传输原理CAN总线使用串行数据传输方式，且总线协议支持多主控制器。当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。CAN总线传输方式二、CAN总线的数据传输原理发送过程CAN控制器将CPU传来的信号转换为逻辑电平（即逻辑0-显性电平或者逻辑1-隐性电平）。CAN发射器接收逻辑电平之后，再将其转换为差分电平输出到CAN总线上。1.发送过程0/1二、CAN总线的数据传输原理接收过程CAN接收器将CAN_H和CAN_L线上传来的差分电平转换为逻辑电平输出到CAN控制器，CAN控制器再把该逻辑电平转化为相应的信号发送到CPU上。2.接收过程0/10仲裁段控制段数据段CRC段ACK段EOF三、数据帧的格式帧起始帧起始由1个显性位组成。总线空闲时，发送节点发送帧起始，其他接收节点同步于该帧起始位1.帧起始“D”表示显性信号帧起始始终为0SOFD仲裁段用于写明需要发送到目的CAN节点的地址、确定当前发送的帧类型是数据帧还是远程帧，并确定发送的帧格式是标准帧还是扩展帧。2.仲裁段帧起始“R”表示隐性信号三、数据帧的格式每个设备都有唯一的11位标志符。2.仲裁段不同设备的11位标志符三、数据帧的格式控制段由6个位构成，表示数据段的字节数。包括数据长度代码和两个将来作为扩展用的保留位，标准格式和扩展格式的构成有所不同。3.控制段控制段三、数据帧的格式数据段由数据帧中的发送数据组成，它可以为0~8字节，每字节包含了8位，首先发送最高有效位MSB，依次发送至最低有效位LSB。4.数据段数据段三、数据帧的格式CRC段是检查帧传输错误的帧。由15个位的CRC顺序和1

个位的CRC界定符（用于分隔的位）构成。5.循环冗余校验段循环冗余校验段逻辑1三、数据帧的格式ACK段用来确认数据是否能够正常接收。由ACK槽(ACKSlot)和ACK界定符2个位构成。6.确认段确认段三、数据帧的格式帧结束是由每一个数据帧和远程帧的标志序列界定的，这个标志序列由7个“隐性”位组成。7.结束段结束段都为逻辑1三、数据帧的格式（1）帧ID接收到的十六进制的ID实际上是由29位扩展标识符转换而来，上面一行为字段代号，下面一行表示字段的位数。1.CAN协议报文的组成帧ID报文格式四、CAN通信协议SA为报文的源地址，有8位PRDPPFPSSA优先级3位8个级别（0~7）保留位1位固定为0数据页1位固定为0报文代码8位报文目标地址8位报文源地址8位（2）根据通信协议换算帧IDBMS与VCU之间的通信协议见表：四、CAN通信协议1.CAN协议报文的组成发送方接收方ID周期位置数据名BMSVCUPGN=6354100msByte0Ubus（电池系统测总线电压值）低字节PRDPPFPSSAByte1Ubus（电池系统测总线电压值）高字节60024208243Byte2IBattery(-/+)(电池充/放电电流)低字节Byte3IBattery(-/+)(电池充/放电电流)高字节Byte4SOC(电池模块SOC)Byte5最高电池模块电压低字节Byte6最高电池模块电压高字节Byte7保留（2）根据通信协议换算帧IDBMS与VCU之间的通信ID换算过程见表：四、CAN通信协议1.CAN协议报文的组成

PRDPPFPSSADEC60024208243BINHEX11000000110001101000011000000110001101000011110011(29位)111100111818D0F3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。（3）数据组数据段一般由1~8个字节（Byte）组成，代表通信协议中相应的含义。每个字节有两个字符，前面字符代表高4位，后边字符代表低4位。有的数据需要相邻的2个字节组合才能表示，则需要分为高字节和低字节。四、CAN通信协议1.CAN协议报文的组成01675623E7A839D4数据组样式江淮3代电动汽车BMS通信协议见表：四、CAN通信协议2.主机厂的通信协议报文名称:FmBMS_1;ID(hex):180460F4;发送节点:BMS;接收节点:charger;波特率:250kbs;发送类型:周期型;发送周期:100ms;字节长度:8.字节位信号名称物理含义范围物理范围分辨率偏移量0——SOH电池组健康状态0-1000-100%1%/bit01——CAN_BMS_SOC电池电量0-1000-100%1%/bit02HighCAN_BMS_C电池组电流值0-64255

0-300A0.1A/bit03Low4HighCAN_BMS_V电池组电压值0-642550-400V0.1V/bit05Low6HighCAN_MAX_EN_C最大允许放电电流0-642550-300A0.1A/bit07Low根据江淮3代电动汽车BMS通信协议进行CAN报文解析。信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式如下：实际的物理值=传输数据的值*分辨率+偏移量（1）获取CAN报文通过CAN测试工具获取到的CAN报文：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程一帧CAN报文（2）具体CAN报文解析过程见表：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程字节数据解析内容Byte00x64根据江淮3代电动汽车BMS通信协议，Byte0表示电池组健康状态；

0x64转换成十进制为100；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：100*1(%/bit)+0=100%因此可得，电池组健康状态为100%。（2）具体CAN报文解析过程见表：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程字节数据解析内容Byte10x4d根据江淮3代电动汽车BMS通信协议，Byte1表示电池电量；

0x4d转换成十进制为77；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：77*1(%/bit)+0=77%因此可得，电池电量为77%。（2）具体CAN报文解析过程见表：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程字节数据解析内容Byte20x0b根据江淮3代电动汽车BMS通信协议，Byte2表示电池组电流值高字节，Byte3表示电池组电流值低字节；高字节在前，低字节在后，0x0b07转换成十进制为2823；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：2823*0.1(0.1A/bit)+0=282.3A因此可得，电池组电流值为282.3A。Byte30x07（2）具体CAN报文解析过程见表：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程字节数据解析内容Byte40x0c根据江淮3代电动汽车BMS通信协议，Byte4表示电池组电压值高字节，Byte5表示电池组电压值低字节；高字节在前，低字节在后，0x0c07转换成十进制为3190；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：3190*0.1(0.1V/bit)+0=319V因此可得，电池组电压值为319V。Byte50x76（2）具体CAN报文解析过程见表：五、CAN报文解析1.CAN报文解析过程字节数据解析内容Byte60x07根据江淮3代电动汽车BMS通信协议，Byte6表示最大允许放电电流高字节，Byte7表示最大允许放电电流低字节；高字节在前，低字节在后，0x07d0转换成十进制为2000；根据信号传输数据的值与信号实际的物理值转换公式可得：2000*0.1(0.1A/bit)+0=200A因此可得，电池组电流值为200A。Byte70xd0初始化CAN总线接收数据读取数据解析数据执行功能五、CAN报文解析2.CAN数据读取方法PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题1.CAN总线是国际上应用最广泛的现场总线之一。（）2.CAN总线于2003年被列