车载网络技术课件

車載網路技術

10.1概述車載網路是指汽車上多個處理器之間相互連接、協調工作並共用資訊所構成的汽車車載電腦網絡系統。10.1.1車載網路技術簡介1.車載網路技術的發展背景

自上世紀50年代汽車技術與電子技術開始融合以來，電子技術在汽車上的應用範圍越來越大，特別是隨著積體電路、大規模積體電路和超大規模積體電路的發展，為汽車提供功能大、速度快、性能可靠的汽車電控系統稱為現實。電控系統提高了汽車的動力性、燃油經濟性、安全性和舒適性。但隨著電子技術的應用，汽車控制單元的數量不斷增多，造成相應的感測器、執行器的數目不斷增加，使汽車電路越來越複雜。汽車電路數量的增加，會造成汽車的佈線十分複雜，一方面佔用汽車空間，使得在有限的汽車空間內佈線越來越

困難，另一方面也限制了功能的擴展。複雜電路也降低了汽車的可靠性，一旦汽車線束中出了問題，查找故障也很麻煩，增加了維修的難度。據統計，導線品質在汽車上可占整車品質的4%，導線品質每增加50 kg，汽車油耗每百公里會增加0.2 L。為解決上述問題，現代汽車廣泛採用車載網路技術，將過去一線一用的專線制改為一線多用制。車載網路技術在一條數據線上傳遞的信號，可以被多個系統共用，從而最大限度地提高系統的整體效率，充分利用有限的資源，減少汽車上電線的數目，縮小線束的直徑，車載網路技術將電腦技術融入整個汽車系統之中，加速汽車智能化的發展。汽車傳統的資訊傳遞方式是每項資訊需獨立的數據線完成，有幾個信號就要有幾條信號傳輸線。例如寶來汽車發動機電控單元J220與自動變速器電控單元J217之間就需要5條信號傳輸線，如圖10-1所示。圖10-1傳統信號傳遞方式如果需要傳遞的信號多，就需要更多的信號傳輸線，而採用車載網路技術，只需要1根或2根傳輸線即可，如圖10-2所示。圖10-2數字匯流排信號傳遞方式2.國內外車載網路技術的發展簡史

20世紀80年代末，BOSCH公司和英特爾公司研製了專門用於汽車電氣系統的匯流排——控制器局域網（ControllerAreaNetwork）規範，簡稱CAN。20世紀90年代，由於積體電路技術和電子器件製造技術的迅速發展，用單片機作為匯流排的介面端，採用匯流排技術的價格逐步降低，匯流排技術進入了實用化階段。隨著汽車電子技術的發展，歐洲提出了控制系統的新協議TTP（TimeTriggeredProtocol）。隨著汽車資訊系統對網路傳輸資訊量要求的不斷提高，多媒體系統匯流排協議標準（如D2B協議和MOST協議）應運而生。車載網路技術已運用到賓士、寶馬、大眾、通用、豐田、本田等公司生產的汽車上，同時相關單位也對車載網路技術傳輸制訂了如表10-1所示的標準。車載網路內容速度（b/s）研發組織CAN（ControllerAreaNetwork）車身/動力傳動系統控制用LAN協議，可能成為世界標準1MRobertBosch公司、ISOVAN（VehicleAreaNetwork）車身系統控制用LAN協議，以法國為中心1 MISOJ1850車身系統控制用LAN協議，以美國為中心41.6 KFordMotor公司LIN（LocalInterconnectNetwork）車身系統控制用LAN協議，低端子系統專用20 KLIN協會TTP/C（TimeTriggeredProtocolbyCAN）重視安全，按用途分類的控制用LAN協議，通用時分多路複用2-25 MTIT公司表10-1主要車載網路的基本情況10.1.2車載網路基礎知識1.局域網局域網是在一個有限區域內連接的電腦網絡，通過該網路實現系統內的資源共用和資訊通信。連接到網路上的節點可以是電腦、基於微處理器的應用系統或控制裝置。車載網路作為一種局域網，其數據傳輸速度一般在105Kb/s範圍內，傳輸距離在250 m範圍內。2.數據匯流排數據匯流排是指模組間運行數據的通道，即所謂的資訊高速公路，如圖10-3所示。如果模組可以發送和接收數據，則這樣的數據匯流排就稱為雙向數據匯流排，汽車上的資訊高速公路實際上是一條或兩條導線。圖10-3數據匯流排為了對抗電子干擾，雙線制數據匯流排的兩條線是絞在一起的，如圖10-4所示。各汽車製造商一直在設計各自的數據匯流排，如果不相容，就稱為專用數據匯流排；如果是按照某種國際標準設計的，就是非專用的，但基本上都是專用的數據匯流排。圖10-4雙絞線3.模組/節點模組/節點是一種電子裝置，如溫度、壓力感測器。感測器是一個模組裝置，根據溫度和壓力的不同將產生不同的電壓信號，這些電壓信號在數字裝置的輸入介面被轉變成數字信號，在電腦多路傳輸系統中的控制單元模組被稱為節點。4.局域網的拓撲結構所謂拓撲結構，就是網路的物理連接方式。局域網的常用拓撲結構有三種：星型、環型、匯流排型。局域網多用匯流排型方式，匯流排型網路即所有入網電腦通過分接頭接入到一條載波傳輸線上，通道利用率較高，但同一時刻只能有兩處網路節點在相互通信，網路延伸距離有限，網路容納節點數有限，適用於傳輸距離較短、地域有限的組網環境，如圖10-5所示。圖10-5匯流排型網路拓撲結構5.鏈路鏈路指網路資訊傳輸的媒體，分為有線和無線兩種類型，目前汽車上使用的大多數鏈路都是有線網路。通常用於局域網的傳輸媒體有：雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線是局域網中最普通的傳輸媒體，一般用於低速傳輸，最大傳輸速率可達幾Mb/s；雙絞線成本較低，傳輸距離較近，是汽車網路使用最多的傳輸媒體。同軸電纜可以滿足較高性能的傳輸要求，連接的網路節點較多，跨越的距離較大。光纖在電磁相容性等方面有獨特的優點，數據傳輸速度高，傳輸距離遠。在車載網路上，特別在一些要求傳輸速度高的車載網路（如車上資訊與多媒體網路）上，光纖都有很好的應用前景。6.數據幀為了可靠地傳輸數據，通常將原始數據分割成一定長度的數據單元，數據單元即稱為數據幀。一幀數據內應包括同步信號、錯誤控制、流量控制、控制資訊、數據資訊、尋址資訊等。7.傳輸協議（1）協議的三要素

①通信資訊幀的格式；

②通信資訊幀的數據和控制資訊；

③確定事件傳輸的順序以及速度匹配。（2）協議的功能

①差錯監測和糾正。面向通信傳輸的協議常使用“應答-重發”和通信校驗進行差錯的檢測和糾正工作，一般來說，協議中對異常情況的處理說明要占很大的比重。②分塊和重裝。為符合協議的格式要求，需要對數據進行加工處理。分塊是將大的數據劃分成若干小塊，如將報文劃分成幾個子報文組。重裝是將劃分的小塊數據重新組合復原，如將幾個子報文組還原成報文。③排序。對發送的數據進行編號以標識它們的順序，通過排序，可以達到按序傳遞、資訊流控制和差錯控制等目的。④流量控制。通過限制發送的數據量或速率，以防止在通道中出現堵塞現象。8.傳輸仲裁當出現數個使用者同時申請利用匯流排發送資訊時，傳輸仲裁是用於避免發生數據衝突的機構。仲裁可保證資訊按其重要程度來發送。9.車載網路分類和協議標準（1）A類匯流排協議標準A類的網路通信大部分採用UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）標準，A類目前首選的標準是LIN。LIN是用於汽車分佈式電控系統的一種新型低成本串行通信系統，它是一種基於UART的數據格式、主從結構的單線12 V的匯流排通信系統，主要用於智能感測器和執行器的串行通信，LIN採用低成本的單線連接，傳輸速度最高可達20 Kb/s。（2）B類匯流排協議標準B類中的國際標準是CAN匯流排，它是一種多主匯流排，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1 Mb/s。CAN匯流排通信介面中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，CAN協議採用CRC檢驗並可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。（3）高速匯流排系統協議標準①C類匯流排協議標準。在C類標準中，歐洲的汽車製造商基本上採用的都是高速通信的CAN匯流排標準IS011898。而標準J1939在貨車及其拖車、大客車、建築設備以及農業設備上的使用，是用來支持分佈在車輛各個不同位置的電控單元之間實現即時閉環控制功能的高速通信標準，其數據傳輸速率為250 Kb/s。通用公司已開始在所有的車型上使用其專屬的GMLAN匯流排標準，它是一種基於CAN的傳輸速率為500 Kb/s的通信標準。②安全匯流排和標準。安全匯流排主要用於安全氣囊系統，以連接加速度計、安全感測器等裝置，為被動安全提供保障。如Delphi公司的SafetyBus和BMW公司的Byteflight。③X-by-Wire匯流排協議標準。X-by-Wire稱為電傳控制，在飛機控制中得到廣泛應用。由於目前提高汽車容錯能力和通信系統的高可靠性的需求日益增長，X-by-Wire開始應用於汽車電子控制領域。這一類匯流排標準主要有TTP、Byteflight和FlexRay。（4）診斷系統匯流排標準、協議故障診斷是為了滿足OBDⅡ（ONBoardDiagnose）、OBD Ⅲ或E-OBD（European-OnBoardDiagnose）標準。目前，許多汽車生產廠商都採用ISO14230（KeywordProtocol2000）作為診斷系統的通信標準，它滿足OBD Ⅱ和OBD Ⅲ的要求。（5）多媒體系統匯流排協議標準汽車多媒體網路和協議分為三種類型，分別是低速、高速和無線。對應SAE的分類相應為：IDB-C（IntelligentDataBUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其傳輸速率為250 Kb/s-100 Mb/s。低速用於遠程通信、診斷及通用資訊傳送，IDB-C按CAN匯流排的格式以250 Kb/s的位速率進行資訊傳送。高速主要用於即時的音頻和視頻通信，如MP3、DVD和CD等的播放，所使用的傳輸媒體是光纖，這一類主要有D2B、MOST和IEEE1394。D2B是用於汽車多媒體和通信的分佈式網路，通常使用光纖作為傳輸媒體，可連接CD播放器、語音控制單元、電話和因特網。在無線通信方面採用BluetoothTM規範，主要面向汽車的聲音系統、資訊通信等應用系統。10.車載網路傳輸的基本原理（1）數據傳輸的基本原理車載網路中的數據傳輸匯流排的數據傳遞像一個電話會議，一個電話用戶（控制單元）將數據“講”入網絡中，其他用戶通過網路“接聽”這個數據，對這個數據感興趣的用戶就會利用數據，而其他用戶則選擇忽略，如圖10-6所示。圖10-6數據傳輸的基本原理圖

數據傳輸匯流排是車內電子裝置中的一個獨立系統，用於在連接的控制單元之間進行資訊交換。如果數據傳輸匯流排系統出現故障，故障就會存入相應的控制單元故障記憶體內，可以用診斷儀讀出這些故障。控制單元擁有自診斷功能，通過自診斷功能，還可識別出與數據傳輸匯流排相關的故障。用診斷儀讀出數據傳輸匯流排故障記錄後，可按這些資訊準確地查尋故障。控制單元內的故障記錄用於初步確定故障，還可用於讀出排除故障後的無故障說明。車載網路系統由多個控制單元組成，這些控制單元通過所謂的收發器（發射/接收放大器）並聯在匯流排導線上，所有控制單元的地位均相同，沒有哪個控制單元有特權。在這個意義上也稱之為多主機結構，如圖10-7所示。資訊交換是按順序連續完成的。數據傳輸匯流排原則上用一條導線就足以滿足功能要求了，但通常匯流排系統上還是配備了第二條導線，信號在第二條導線上按相反順序傳送的，可有效抑制外部干擾。圖10-7基本車載網路系統的匯流排連接示意圖（2）網關的基本原理車載網路的網關具備從一個網路協議到另一個網路協議轉換資訊的能力，由於電壓電平和電阻配置不同，因此在不同類型的數據匯流排之間無法進行直接耦合連接。另外，各種數據匯流排的傳輸速率是不同的，決定了它們無法使用相同的信號。這時需要在這兩個系統之間完成一個轉換，這個轉換過程是通過所謂的網關來實現的。可以用火車站作為例子來清楚地說明網關的原理，如圖10-8所示。圖10-8網關的原理示意圖在月臺A（月臺即網關）到達一列快車（CAN驅動數據匯流排，500 Kb/s），車上有數百名旅客。在月臺B已經有一輛火車（CAN舒適/資訊數據匯流排，100 Kb/s）在等待，有一些乘客就換到這輛火車上，還有一些乘客要換乘快車繼續旅行。車站/月臺的這種功能，即讓旅客換車以便通過不同速度的交通工具到達各自目的地的功能，與CAN驅動數據匯流排和CAN舒適/資訊數據匯流排兩個系統網路的網關功能是相同的。網關的主要任務是使兩個速度不同的系統之間能進行資訊交換。根據車輛的不同，網關可能安裝在組合儀錶內、車上供電控制單元內或在自己的網關控制單元內。由於通過各種數據傳輸匯流排的所有資訊都供網關使用，因此網關也用作診斷介面。過去，通過K線來查詢診斷資訊；現在，很多車型是通過數據傳輸匯流排和診斷線來完成診斷查詢工作的。1.CAN工作原理當CAN匯流排上的一個節點（站）發送數據時，它以報文形式廣播給網路中所有節點。對每個節點來說，無論數據是否是發給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字元為識別字（CAN2.0A），定義了報文的優先順序，這種報文格式稱為面向內容的編址方案。在同一系統中標識符是唯一的，不可能有兩個節點發送具有相同識別字的報文。當一個節點要向其他節點發送數據時，該節點的CPU將要發送的數據和自己的識別字傳送給本節點的CAN晶片，並處於準備狀態；當它收到匯流排分配時，轉為發送報文狀態。CAN晶片將數據根據協議組織成一定的報文格式發出，這時網上的其他節點處於接收狀態。每個處於接收狀態的節點對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發給自己的，以確定是否接收它。由於CAN匯流排是一種面向內容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統並靈活地進行配置，可以很容易地在CAN匯流排中加進一些新節點而無需在硬體或軟體上進行修改。當所提供的新節點是純數據接收設備時，數據傳輸協議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分佈過程同步化，即匯流排上控制器需要測量數據時，可由網上獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的感測器。2.CAN匯流排特點CAN匯流排是一種串行數據通信協議，最大通訊距離可達10km，最大通信速率可達1Mbps。CAN匯流排通信介面中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、迴圈冗餘檢驗、優先順序判別等項工作。CAN控制器工作於多主方式，網路中的各節點都可根據匯流排訪問優先權（取決於報文識別字）採用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向匯流排發送數據，且CAN協議廢除了節點地址編碼，而代之以對通信數據進行編碼，這可使不同的節點同時接收到相同的數據，這些特點使得CAN匯流排構成的網路各節點之間的數據通信即時性強，並且容易構成冗餘結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。10.2.2CAN協議與標準1.CAN協議規範CAN規範中的對應ISO/OSI參考模型的網路層。CAN為串行通訊協議，能有效地支持具有很高安全等級的分佈即時控制。為了達到設計透明度以及實現靈活性，根據ISO/OSI參考模型，CAN2.0規範細分為數據鏈路層和物理層。資料鏈路層的LLC子層和MAC子層的服務及功能分別被解釋為“對象層”和“傳輸層”，邏輯鏈路控制子層（LLC）的作用主要為遠程數據請求以及數據傳輸提供服務，確定由實際要使用的LLC子層接收哪一個報文，為恢復管理和超載通知提供手段。MAC子層的作用主要是傳送規則，也就是控制幀結構、執行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。匯流排上什麼時候開始發送新報文及什麼時候開始接收報文，均在MAC子層裏確定。位定時的一些普通功能也可以看作是MAC子層的一部分。理所當然，MAC子層的修改是受到限制的。物理層的作用是在不同節點之間根據所有的電氣屬性進行位的實際傳輸，同一網路的物理層對於所有的節點當然是相同的。2.CAN基本概念

CAN匯流排一處於空閒，就自動將破壞的報文重新傳輸，將節點的暫時性錯誤和永久性錯誤區分開來，並且可以自動關閉錯誤節點。3.CAN標準（1）報文匯流排上的報文以不同的固定報文格式發送，但長度受限。當匯流排空閒時任何連接的單元都可以開始發送新的報文。（2）資訊路由在CAN系統裏，CAN的節點不使用任何關於系統配置的報文（比如，節點地址）。這樣不用依賴應用層以及任何節點軟體和硬體的改變，就可以在CAN網路中直接添加節點。提高系統靈活性。報文的內容由識別符命名。識別符不指出報文的目的地，但解釋數據的含義。因此，網路上所有的節點可以通過報文濾波確定是否應對該數據做出反應。由於引入了報文濾波的概念，任何節點都可以接收報文，並與此同時對此報文做出反應。為確保報文在CAN網路裏同時被所有的節點接收（或同時不被接收）。因此，系統的數據連貫性是通過多播和錯誤處理的原理實現的。（3）位速率不同的系統，CAN的速度不同。在一個給定的系統裏，位速率是唯一的，並且是固定的。（4）優先權在匯流排訪問期間，識別符定義一個靜態的報文優先權。（5）遠程數據請求通過發送遠程幀，需要數據的節點可以請求另一節點發送相應的數據幀。數據幀和相應的遠程幀是由相同的識別符命名的。（6）仲裁只要匯流排空閒，任何單元都可以開始發送報文。具有較高優先權報文的單元可以獲得匯流排訪問權。如果2個或2個以上的單元同時開始傳送報文，那麼就會有匯流排訪問衝突。仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同識別符的數據幀和遠程幀同時初始化時，數據幀優先於遠程幀。仲裁期間，每一個發送器都對發送位的電平與被監控的匯流排電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續發送。如果發送的是一“隱性”電平而監視的是一“顯性”電平，那麼單元就失去了仲裁，必須退出發送狀態。（7）錯誤檢測為了獲得最安全的數據發送，CAN的每一個節點均採取了強有力的措施以便於錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。要進行檢測錯誤，必須採取監視（發送器對發送位的電平與被監控的匯流排電平進行比較）、迴圈冗餘檢查、位填充、報文格式檢查、錯誤檢測的執行等措施。錯誤檢測的機制要具有檢測到所有的全局錯誤、檢測到發送器所有的局部錯誤、可以檢測到報文裏多達5個任意分佈的錯誤、檢測到報文裏長度低於15（位）的突發性錯誤、檢測到報文裏任一奇數個的錯誤等屬性。任何檢測到錯誤的節點會標志出損壞的報文。此報文會失效並將自動地開始重新傳送。如果不再出現錯誤的話，從檢測到錯誤的節點會標志出損壞的報文。此報文會失效並將自動地開始重新傳送。如果不再出現錯誤的話，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復時間最多為31個位的時間。（8）故障界定CAN節點能夠把永久故障和短暫擾動區別開來，故障的節點會被關閉。（9）匯流排值匯流排有二個互補的邏輯值：“顯性”或“隱性”。“顯性”位和“隱性”位同時傳送時，匯流排的結果值為“顯性”。比如，在匯流排的“寫與”執行時，邏輯0代表“顯性”等級，邏輯1代表“隱性”等級。（10）應答所有的接收器檢查報文的連貫性。對於連貫的報文，接收器應答，對於不連貫的報文，接收器做出標誌。4.CAN的報文及結構在匯流排上的任意節點均可以作為發送器或接收器，那麼我們就將發出報文的節點叫發送器，該節點在匯流排空閒或丟失仲裁前始終為發送器。如果一個節點不是發送器，且匯流排不是處於空閒狀態，則該節點就叫接收器。報文由一個發送器發出，再由一個或多個接收器接收。報文傳輸由4個不同類型的幀表示和控制，分別為數據幀，遠程幀，錯誤幀，超載幀。（1）數據幀數據幀攜帶數據從發送器至接收器。數據幀由7個不同的位場組成：幀起始（StsrtofFrame）、仲裁場（ArbitrationFrame）、控制場（ControlFrame）、數據場（DataFrame）、CRC場（CRCFrame）、應答場（ACKFrame）、幀結尾（EndofFrame）。數據場的長度可以為0。CAN2.0A數據幀的組成如圖10-9所示。圖10-9數據幀的組成①幀起始。幀起始（SOF）標誌數據幀和遠程幀的起始，僅由一個“顯性”位組成。只在匯流排空閒時才允許站開始發送。所有站必須同步於首先開始發送報文的站的幀起始前沿。②仲裁場。仲裁場包括識別符和遠程發送請求位（RTR）。如圖10-10所示的仲裁場結構。圖10-10仲裁場結構示意圖

標準格式識別符的長度為11位，相當於擴展格式的基本ID（BaseID）。這些位按ID-28到ID-18的順序發送。最低位是ID-18。7個最高位（ID-28-ID-22）必須不能全是“隱性”。擴展格式識別符和標準格式形成對比，如圖10-11所示的標準格式數據幀與擴展格式數據幀的仲裁場比較，擴展格式由29位組成。其格式包含兩個部分：11位基本ID、18位擴展ID。基本ID包括11位，它按ID-28到ID-18的順序發送。它相當於標準識別符的格式。基本ID定義擴展幀的基本優先權。擴展ID：擴展ID包括18位。它按ID-17到ID-0順序發送。圖10-11標準格式數據幀與擴展格式數據幀的仲裁場標準幀裏，識別符其後是RTR位。RTR的全稱為“遠程發送請求位（RemoteTransmissionRequestBIT）”。SRR是一隱性位。它在擴展格式的標準幀RTR位位置，因此代替標準幀的RTR位。標準幀與擴展幀的衝突是通過標準幀優先於擴展幀這一途徑得以解決的，擴展幀的基本ID如同標準幀的識別符。

IDE的全稱是“識別符擴展位（IdentifierExtensionBit）”標準格式裏的IDE位為“顯性”，而擴展格式裏的IDE位為“隱性”。③控制場。控制場由6個位組成，如圖10-12所示。圖10-12控制場示意圖標準格式裏的幀包括數據長度代碼、IDE位（為顯性位）、及保留位r0。擴展格式裏的幀包括數據長度代碼和兩個保留位：r1和r0。保留位：必須發送為顯性，但是接收器認可“顯性”和“隱性”位的組合。數據長度代碼：數據長度代碼指示了數據場裏的位元組數量。數據長度代碼為4個位，它在控制場裏發送。數據長度代碼中數據字節數的編碼：d—“顯性”；r—“隱性”。

④數據場。數據場由數據幀裏的發送數據組成。它可以為0～8個位元組，每位元組包含了8個位，首先發送MSB。⑤CRC場。CRC場包括CRC序列（CRCSEQUENCE），和CRC界定符（CRCDELIMITER），如圖10-13所示。CRC序列是由迴圈冗餘碼求得的幀檢查序列組成，最適用於位數低於127位〈BCH碼〉的幀。為進行CRC計算，被除的多項式係數由無填充位流給定，組成這些位流的成分是：幀起始、仲裁場、控制場、數據場（假如有），而15個最低位的係數是0。CRC序列之後是CRC界定符，它包含一個單獨的“隱性”位。圖10-13CRC場示意圖⑥應答場。應答場長度為2個位，包含應答間隙（ACKSLOT）和應答界定符（ACKDELIMITER），如圖10-14所示。圖10-14應答場示意圖在應答場裏，發送站發送兩個“隱性”位。當接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應答間隙（ACKSLOT）期間（發送ACK信號）向發送器發送一“顯性”位以示應答。所有接收到匹配CRC序列（CRCSEQUENCE）的站會在應答間隙（ACKSLOT）期間用一“顯性”的位寫入發送器的“隱性”位來作出回答。應答界定符是應答場的第二個位，並且是一個必須為“隱性”的位。因此，應答間隙（ACKSLOT）被兩個“隱性”的位所包圍，也就是CRC界定符（CRCDELIMITER）和應答界定符（ACKDELIMITER）。⑦幀結尾。每一個數據幀和遠程幀均由一標誌序列定界，這個標誌序列由7個“隱性”的位組成。（2）遠程幀由匯流排單元發出，請求發送具有同一識別符的數據幀，數據幀（或遠程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。通過發送遠程幀，作為某數據接收器的站可以初始化通過其資源節點傳送不同的數據。遠程幀也有標準格式和擴展格式，而且都由幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場、幀結尾等6個不同的位場組成（如圖10-15所示）。圖10-15遠程幀的組成

與數據幀相反，遠程幀的RTR位是“隱性”的。它沒有數據場，數據長度代碼的數值是不受制約的（可以標注為容許範圍裏0...8的任何數值）。此數值是相應於數據幀的數據長度代碼。RTR位的極性表示了所發送的幀是一數據幀（RTR位“顯性”）還是一遠程幀（RTR“隱性”）。（3）錯誤幀任何單元一但檢測到匯流排錯誤就發出錯誤幀。錯誤幀由兩個不同的場組成（如圖10-16所示）：第一個場用是不同站提供的錯誤標誌（ERRORFLAG）的疊加，第二個場是錯誤界定符。為了能正確地終止錯誤幀，“錯誤被動”的節點要求匯流排至少有長度為3個位時間的匯流排空閒（如果“錯誤被動”的接收器有局部錯誤的話），匯流排的載荷不應為100%。有兩種形式的錯誤標誌：主動的錯誤標誌和被動的錯誤標誌。

①主動的錯誤標誌由6個連續的“顯性”位組成。

②被動的錯誤標誌由6個連續的“隱性”的位組成，除非其他節點的“顯性”位重寫。檢測到錯誤條件的“錯誤啟動”的站通過發送主動錯誤標誌指示錯誤。錯誤標誌的形式破壞了從幀起始到CRC界定符的位填充的規則，或者破壞了ACK場或幀結尾場的固定形式。所有其他的站由此檢測到錯誤條件並與此同時開始發送錯誤標誌。因此，“顯性”位（此“顯性”位可以在匯流排上監視）的序列導致一個結果，這個結果就是把個別站發送的不同的錯誤標誌疊加在一起。這個序列的總長度最小為6個位，最大為12個位。圖10-16錯誤幀的組成檢測到錯誤條件的“錯誤被動”的站試圖通過發送被動錯誤標誌指示錯誤。“錯誤被動”的站等待6個相同極性的連續位（這6個位處於被動錯誤標誌的開始）。當這6個相同的位被檢測到時，被動錯誤標誌的發送就完成了。錯誤界定符包括8個“隱性”的位。（4）超載幀超載幀用以在先行的和後續的數據幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。超載幀包括兩個位場：超載標誌和超載界定符（如圖10-17所示）。有三種超載的情況，這三種情況都會引發超載標誌的傳送：

①接收器的內部情況（此接收器對於下一數據幀或遠程幀需要有一延時）；

②在間歇的第一和第二位元組檢測到一個“顯性”位；

③如果CAN節點在錯誤界定符或超載界定符的第8位（最後一位）採樣到一個顯性位，節點會發送一個超載幀（不是錯誤幀）。錯誤計數器不會增加。根據超載情況①而引發的超載幀只允許起始於所期望的間歇的第一個位時間，而根據情況②和情況③引發的超載幀應起始於所檢測到“顯性”位之後的位。通常為了延時下一個數據幀或遠程幀，兩種超載幀均可產生。超載標誌：超載標誌由6個“顯性”的位組成。超載標誌的所有形式和主動錯誤標誌的一樣。超載標誌的形式破壞了間歇場的固定形式。因此，所有其他的站都檢測到超載條件並與此同時發出超載標誌。如果有的節點在間歇的第3個位期間檢測到“顯性”位，則這個位將解釋為幀的起始。超載界定符（OverloadDelimeter）：超載界定符包括8個“隱性”的位。超載界定符的形式和錯誤界定符的形式一樣。超載標誌被傳送後，站就一直監視匯流排直到檢測到一個從“顯性”位到“隱性”位的跳變。此時，匯流排上的每一個站完成了超載標誌的發送，並開始同時發送其餘7個“隱性”位。圖10-17超載幀的組成幀間空間：幀間空間是用於隔離數據幀（或遠程幀）與先行幀（數據幀、遠程幀、錯誤幀、超載幀）的。而超載幀與錯誤幀之前沒有幀間空間，多個超載幀之間也不用幀間空間隔離。幀間空間包括間歇場、匯流排空閒的位場。如果“錯誤被動”的站已作為前一報文的發送器時，則其幀空間除了間歇、匯流排空閒外，還包括稱作掛起傳送的位場。10.2.3CAN應用系統寶來（Bora）轎車在動力傳動系統和舒適系統中就裝用了兩套CAN數據傳輸系統，其中CAN數據傳輸舒適系統如圖10-18所示。接發電機底盤網路

MM儀錶單元

MMMMMMMMMMMM前門單元車身中央控制單元

空調單元

前座單元

頂窗單元

前座單元

左前門單元

MMM後門單元

後門單元

後座單元

MM後窗單元

MCANMLIN電機加熱器燈具控制面板圖例：圖10-18CAN數據傳輸舒適系統圖10-18中粗線代表CAN匯流排，它連接了傳動裝置控制中央單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元、空調單元以及儀錶盤控制單元等等。較細線代表LIN匯流排，由LIN匯流排構成的LIN網路作為CAN網路的輔助網路，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設備。CAN數據傳輸舒適系統網路與動力傳動系統網路通過網橋相互通信。LIN網路（LocalInterconnectNetwork），由汽車廠商為汽車開發，作為CAN網路的輔助網路，目標應用在低端系統，不需要CAN的性能、帶寬以及複雜性。LIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數據（最高20K位/秒），與CAN相比具有更低的成本，且基於UART介面，無需硬體協議控制器，使系統成本更低。1.典型CAN匯流排器件及應用（1）SJA1000CAN控制器SJA1000是一個獨立的CAN控制器，SJA1000在軟體和引腳上都是與它的前一款PCA82C200獨立控制器相容的。在此基礎上它增加了很多新的功能，為了實現軟體相容，SJA1000獨立的CAN控制器有BasicCAN模式和PeliCAN模式。BasicCAN模式：和PCA82C200相容，BasicCAN模式是上電後默認的操作模式，因此用PCA82C200開發的已有硬體和軟體，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。

PeliCAN模式：新的操作模式，它能夠處理所有CAN2.0B規範的幀類型。而且它還提供一些增強功能，使SJA1000能應用於更寬的領域。工作模式通過時鐘分頻寄存器中的CAN模式位來選擇，複位時默認模式是BasicCAN模式。

SJA1000控制器可以分為CAN核心模組、介面管理邏輯、發送緩衝器、驗收濾波器、接收FIFO等五個功能模組，SJA1000控制器結構圖如圖10-19所示。由主控制器進行管理控制、將欲收發的資訊（報文），轉換為CAN規範的CAN幀，通過CAN收發器，在CANBUS上交換資訊。（2）PCA82C250CAN收發器PCA82C250是CAN協議控制器和物理匯流排的介面。此器件對匯流排提供差動發送能力，對CAN控制器提供差動接收能力。又稱為匯流排驅動器。主要特性有：完全符合ISO11898標準；高速率（最高達1Mbps）；具有抗汽車環境中的瞬間干擾，保護匯流排能力；斜率控制，降低射頻干擾（RFI）；差分接收器，抗寬範圍的共模干擾，抗電磁干擾（EMI）；熱保護；防止電池和地之間的發生短路；低電流待機模式；未上電的節點對匯流排無影響；可連接110個節點。圖10-19SJA1000控制器結構圖（3）SJA1000和PCA82C250的基本應用SJA1000和PCA82C250收發器的典型應用如圖10-20所示。CAN控制器通過串行數據輸出線（TX）和串行數據輸入線（RX）連接到PCA82C250收發器。圖10-20CAN收發器的應用

收發器通過有差動發送和接收功能的兩個匯流排終端CANH和CANL連接到匯流排電纜，輸入Rs用於模式控制，參考電壓輸出VREF的輸出電壓是額定VCC的0.5倍，其中收發器的額定電源電壓是5V。CAN協議控制器輸出一個串行的發送數據流到收發器的TxD引腳，內部的上拉功能將TxD輸入設置成邏輯高電平，也就是說匯流排輸出驅動器默認是被動的，在隱性狀態中，CANH和CANL輸入通過典型內部阻抗是17kΩ的接收器輸入網路，偏置到2.5V的額定電壓，另外如果TxD是邏輯低電平，匯流排的輸出級將被啟動，在匯流排電纜上產生一個顯性的信號電平，輸出驅動器由一個源輸出級和一個下拉輸出級組成，CANH連接到源輸出級，CANL連接到下拉輸出級，在顯性狀態中CAN_H的額定電壓是3.5V，CANL是1.5V。如果沒有一個匯流排節點傳輸一個顯性位，匯流排處於隱性狀態，即網路中所有TxD輸入是邏輯高電平。另外如果一個或更多的匯流排節點傳輸一個顯性位，即至少一個TxD輸入是邏輯低電平，則匯流排從隱性狀態進入顯性狀態（線與功能）。接收器的比較器將差動的匯流排信號轉換成邏輯信號電平，並在RxD輸出，接收到的串行數據流傳送到匯流排協議控制器解碼。接收器的比較器總是活動的，也就是說當匯流排節點傳輸一個報文時，它同時也監控匯流排，這就要求有諸如安全性和支持非破壞性逐位競爭等CAN策略，一些控制器提供一個模擬的接收介面。（RX0，RX1）RX0一般需要連接到RxD輸出RX1需要偏置到一個相應的電壓電平，這可以通過VREF輸出或一個電阻電壓分配器實現。2.CANBUS節點設計舉例（1）網路拓樸CAN-bus採用匯流排網路拓樸結構，在一個網路上至少需要有2個CAN-bus節點存在。在匯流排的2個終端，各需要安裝1個120Ω的終端電阻；如果節點數目大於2個，中間節點就不要求安裝120Ω終端電阻，網路拓樸示意圖如圖10-21所示。終端電阻CAN-bus節點1CANHCANL節點2CANHCANL節點3CANHCANL節點4CANHCANL圖10-21網路拓樸示意圖雖然每一個節點根據應用系統的任務有各自控制功能，但完成CAN-bus資訊交換的功能是相同的。CANbus節點一般由微處理器、CAN控制器、CAN收發器三部分組成，CANbus節點示意圖如圖10-22所示。微處理器CAN控制器CAN收發器RXTXCAN匯流排

邊控制裝置、感測器、變送器、人機介面等CAN匯流排節點圖10-22CAN匯流排節點示意圖（2）硬體設計如圖10-23所示為CAN匯流排系統節點硬體電路原理圖。從圖中可以看出，電路主要由三部分所構成，單片機89C51、獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN匯流排收發器82C250。單片機89C51負責SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實現數據的接收和發送等通信任務。SJA1000的AD0-AD7連接到89C51的P0口，/CS連接到89C51的P2.7，P2.7為0的CPU片外存貯器地址可選中SJA1000，CPU通過這些地址可對SJA1000執行相應的讀寫操作，SJA1000的/RD、/WR、ALE分別與89C51的對應引腳相連，/INT接89C51的0INT，80C51也可通過中斷方式訪問SJA1000。SJA1000的CLKOUT信號作為89C51的時鐘源，複位信號由外部複位電路產生。圖10-23CAN匯流排系統節點硬體電路原理圖①電源。SJA1000有三對電源引腳，用於CAN控制器內部不同的數字和模擬模組。VDD1/VSS1：內部邏輯（數字）；VDD2/VSS2：輸入比較器（模擬）；VDD3/VSS3：輸出驅動器（模擬）。為了有更好的EME性能電源應該分隔開來，例如為了抑制比較器的雜訊，VDD2可以用一個RC濾波器來抑制雜訊。②複位。為了使SJA1000正確複位，CAN控制器的XTAL1管腳必須連接一個穩定的振盪器時鐘，引腳17的外部複位信號要同步並被內部延長到15個tXTAL。這保證了SJA1000所有寄存器能夠正確複位。要注意的是必須要考慮上電後的振盪器的起振時間。③振盪器和時鐘方案。SJA1000能用片內振盪器或片外時鐘源工作。另外CLKOUT管腳可被使能，向主控制器輸出時鐘頻率。如果不需要CLKOUT信號，可以通過置位時鐘分頻寄存器（ClockOff=1）關斷。CLKOUT信號的頻率可以通過時鐘分頻寄存器改變：fCLKOUT=fXTAL時鐘分頻因數（1、2、4、6、8、10、12、14）。上電或硬體複位後時，鐘分頻因數的默認值由所選的介面模式（引腳11）決定。如果使用16MHz的晶振，Intel模式下CLKOUT的頻率是8MHz，Motorola模式中複位後的時鐘分頻因數是12，這種情況CLKOUT會產生1.33MHz的頻率。④睡眠和喚醒。置位命令寄存器的進入睡眠位（BasicCAN模式）或模式寄存器（PeliCAN模式）的睡眠模式位後，如果沒有匯流排活動和中斷等待，SJA1000就會進入睡眠模式，振盪器在15個CAN位時間內保持運行狀態。此時，微型控制器用CLKOUT頻率來計時，進入自己的低功耗模式，如果出現三個喚醒條件之中的一個，振盪器會再次啟動並產生一個喚醒中斷，振盪器穩定後，CLKOUT頻率被啟動。⑤CPU介面。SJA1000支持直接連接到單片機89C51,通過SJA1000的MODE引腳可選擇介面模式：Intel模式：MODE=高；Motorola模式：MODE=低。（3）通信軟體設計CAN匯流排節點的通信軟體設計主要包括三大部分：CAN節點初始化程式；報文發送程式；報文接收程式。熟悉這三部分程式的設計，就能編寫出利用CAN匯流排進行通信的一般應用程式。如果通信任務比較複雜，還要需詳細瞭解有關CAN匯流排錯誤處理、匯流排脫離處理、接收濾波處理、串列傳輸速率參數設置和自動檢測以及CAN匯流排通信距離和節點數的計算等方面的內容。①初始化副程式。SJA1000的初始化只有在複位模式下才可以進行。初始化主要包括：工作方式的設置、接收濾波方式的設置、接收遮罩寄存器AMR和接收代碼寄存器ACR的設置、串列傳輸速率參數設置、和中斷允許寄存器IER的設置等，在完成SJA1000的初始化設置以後，JA1000就可以回到工作狀態進行正常的通信任務。②發送副程式。發送副程式負責節點報文的發送。發送時用戶只需將待發送的數據按特定格式組合成一幀報文，送入SJA1000發送緩存區中，然後啟動SJA1000發送即可。在向SJA1000發送緩存區送報文之前，必須先作一些判斷。10.2.4LIN匯流排系統LIN是LocalInterconnectNetwork的縮寫。LocalInterconnect（局域互聯）表示所有的控制單元都裝在一個有限的空間內（如車頂），它也被稱為“局域子系統”，LIN匯流排系統由Audi、BMW、DaimlerChrysler、Motorolavolcanocommunicationstechnologies（VCT）、Volkswagen、Volvo等公司和部門（LIN聯合體）提出的一個汽車低層網路協議，目的是在汽車網路層次結構中作為低端網路的通用協議，並取代目前各種各樣的低端匯流排系統。LIN匯流排的標準與其相應的開發、測試以及維護平臺的應用，會降低車上電子系統的開發、生產、使用和維護的費用。從某種意義上講，LIN匯流排可認為是CAN的通信網絡，其示意圖如圖10-24所示。1.LIN匯流排的應用現代汽車電子系統已經實現了多路傳輸，使汽車大量線路和內部連接被取消，在這種條件下，CAN網路的電控單元間的連接雖然已是最優結構，但是一個電控單元和它的感測器和執行器之間的連接還不一定是多路傳輸的，如圖10-25所示。圖10-24車門模組示意圖圖10-25沒有配備LIN匯流排的CAN網路結構圖引入LIN匯流排，幾乎所有的電控單元和其感測器、執行器之間的連接，都已經實現多路傳輸，車上各個LIN匯流排系統之間的數據交換是由控制單元通過CAN數據匯流排實現的，如圖10-26所示。圖10-26配備LIN匯流排的CAN網路結構圖2.LIN匯流排的結構LIN匯流排是主/從結構的網路，主要用於控制車身附屬系統，如圖10-27所示。圖10-27LIN匯流排的結構圖（1）LIN主控單元LIN主控單元連接在CAN數據匯流排上，如圖10-28所示，LIN主控單元主要監控數據傳遞和數據傳遞的速率，發送資訊標題，主控單元的軟體內已經設定了決定何時將哪些資訊發送到LIN數據匯流排上多少次的一個週期，主控單元在LIN數據匯流排與CAN匯流排之間起“翻譯”作用，它是LIN匯流排系統中唯一與CAN數據匯流排相連的控制單元，通過LIN主控單元進行LIN系統自診斷。圖10-28LIN主控制單元（2）LIN從控單元LIN主控單元通過集成的感測器來獲知執行元件的實際狀態，然後就可以進行規定狀態和實際狀態的對比，如圖10-29所示。在LIN數據匯流排系統內，單個的控制單元或感測器及執行元件都可看作LIN從控單元。感測器內集成有一個電子裝置，該裝置對測量值進行分析。測量值是作為數字信號通過LIN匯流排傳遞的。有些感測器和執行元件只使用LIN主控制單元插口上的一個針腳。LIN執行元件都是智慧型的電子或機電部件，這些部件通過LIN主控單元的LIN數字信號接受任務。圖10-29LIN從控制單元3.LIN的協議（1）傳輸媒體LIN網路一般使用一根單獨的銅線作為介質。（2）節點一個LIN電控單元擁有一個統一的介面，以便於與其它LIN電控單元處理數據，LIN節點的結構如圖10-30所示，節點主要由2部分組成：協議控制器和線路介面，協議控制器集成在微控制器中的一個標準單位（URAT）上實現，微控制器主要實現發送/接受8位位元組、構成請求、接受和發送；線路介面主要負責將LIN匯流排的信號翻譯成無干擾的信號進入LIN協議控制器，以及相反地將協議控制器的信號進行翻譯傳入LIN匯流排。（3）傳輸速率數據傳遞速率為1～20 Kb/s，在LIN控制單元的軟體內已經設定完畢，該速率最大能達到舒適CAN數據傳遞速率的1/5。圖10-30LIN匯流排的節點結構（4）信號隱性電平：如果無資訊發送到LIN數據匯流排上或者發送到LIN數據匯流排上的是一個隱性比特，那麼數據匯流排導線上的電壓就是蓄電池電壓。顯性電平：為了將顯性比特傳到LIN數據匯流排上，發送控制單元內的收發報機將數據匯流排導線接地。注意：由於控制單元內的收發報機有不同的型號，因此表現出的顯性電平是不一樣的。（5）傳遞安全性在收發隱性電平和顯性電平時，通過預先設定公差值來保證數據傳輸的穩定性。為了在有干擾輻射的情況下仍能收到有效的信號，接收信號的允許電壓值要稍高一些。（6）LIN幀結構一個LIN幀結構由位元組分隔開的一系列位元組組成，LIN幀結構如圖10-31所示。LIN幀的開始是非同步中斷域，它通過LIN網的主節點發出，並且支持所有的LIN節點自動適應匯流排速度；非同步域使得所有匯流排上的節點非同步；標識域可表示64個節點，它指明數據的目的地或者所詢問的節點地址；數據域由1-8個8位位元組構成，包含了有用的命令或回應資訊；檢查域由一個8位位元組構成，以保證LIN幀內容的完整性。圖10-31LIN幀結構（7）資訊的順序和回應資訊內容LIN主控單元已經設定工作順序，LIN主控單元按順序將資訊發送至LIN匯流排上（若是主資訊，則發送的是回應）。為了減少LIN主控單元部件的種類，主控單元將全部裝備控制單元的資訊標題發送到LIN匯流排上。對於帶有從控制單元回應的資訊，LIN從控制單元會根據識別碼給這個回應提供資訊，對於主控制單元帶有數據請求的資訊，根據識別碼的情況，相應的LIN從控制單元會根據這些數據去執行各種功能。10.3汽車網路應用實例10.3.1寶來汽車的舒適/資訊CAN網路1.寶來汽車CAN數據匯流排簡介寶來轎車的數據匯流排系統如圖10-32所示，寶來汽車上使用多種CAN數據匯流排，第一種CAN數據匯流排是舒適CAN數據匯流排，傳輸速率為100 Kb/s，用於將舒適系統中的控制單元聯網，用於將收音機、電話和導航系統聯網；第二種是動力CAN數據匯流排，傳輸速率是500Kb/s，用於將驅動線束上的控制單元聯網。通過帶網關的組合儀錶，舒適CAN數據匯流排和資訊CAN數據匯流排也可以與動力CAN數據匯流排進行數據交換。圖10-32寶來轎車的數據匯流排系統各系統在數據高速公路上採用同樣的交通規則，即“傳輸協議”。為了保證有很高的抗干擾性，所有的CAN數據匯流排都採用雙線式系統。將要發送的信號在發送控制單元的收發器內轉換成不同的信號電平，並輸送到兩條CAN導線上，只有在接收控制單元的差動信號放大器內才能建立兩個信號電平的差值，並將其作為唯一經過校正的信號繼續傳至控制單元的CAN接收區。舒適/資訊CAN數據匯流排在一條數據線短路或一條CAN線斷路時，可以用另一條線繼續工作，這時會自動切換到“單線工作模式”。為了盡可能降低對供電網產生的負荷，在15號接線柱關閉後，如果總系統不再需要舒適數據匯流排，那麼舒適數據匯流排就進入所謂的“休眠模式”。2.寶來汽車CAN的導線舒適/資訊CAN數據匯流排也叫低速匯流排，動力CAN數據匯流排也叫高速匯流排。寶來汽車CAN數據匯流排是一種雙線式數據匯流排，脈衝頻率為100 Kb/s（舒適/資訊數據匯流排）或500 Kb/s（驅動數據匯流排）。各個CAN系統的所有控制單元都並聯在CAN數據匯流排上。寶來汽車的雙絞線如圖10-33所示。圖10-33寶來汽車的雙絞線控制單元之間的數據交換就是通過這兩條導線來完成的，這些數據可能是發動機轉速、油箱油面高度及車速等。

CAN導線的基色為橙色。對於舒適CAN數據匯流排來說，CAN-High線上的標誌色為綠色；對於資訊CAN數據匯流排來說，CAN-High線上的標誌色為紫色；對於動力CAN數據匯流排來說，CAN-High線上還多加了黑色作為標誌色。CAN-Low線的標誌色都是棕色。3.CAN導線的佈線圖寶來汽車的CAN數據匯流排有一個特點：控制單元之間呈樹形連接，車上CAN導線的實際佈置狀態稱為拓撲結構圖，不同的車，拓撲結構也不同。4.舒適/資訊CAN數據匯流排的聯網單元舒適/資訊CAN數據匯流排的速率為100 Kb/s，用於將舒適CAN匯流排和資訊CAN匯流排方面的控制單元聯成網路。舒適/資訊CAN數據匯流排的控制單元包括全自動空調/空調控制單元；車門控制單元；舒適控制單元；收音機和導航顯示單元控制單元。與所有的CAN導線一樣，舒適/資訊CAN數據匯流排也是雙線式數據匯流排，其脈衝頻率為100 Kb/s，因而也稱為低速CAN匯流排。控制單元通過舒適/資訊CAN數據匯流排的CAN-High線和CAN-Low線來進行數據交換，如車門開/關、車內燈開/關、車輛位置（GPS）等等。由於使用同樣的脈衝頻率，因此舒適CAN數據匯流排和資訊CAN匯流排可以共同使用一對導線，當然前提條件是相應的車上有這兩種數據匯流排。5.舒適/資訊CAN數據匯流排上的信號電壓變化為了增強抗干擾性且降低電流消耗，寶來汽車舒適/資訊CAN數據匯流排使用了單獨的驅動器（功率放大器），兩個CAN信號就不再有彼此依賴的關係。舒適/資訊CAN數據匯流排的CAN-High線和CAN-Low線不是通過電阻相連的，CAN-High線和CAN-Low線不再彼此相互影響，而是彼此獨立作為電壓源來工作。共同的中壓也發生了變化，在隱性狀態（靜電平）時，CAN-High信號為0 V，在顯性狀態時不小於3.6 V；對於CAN-Low信號來說，隱性電平為5 V，顯性電平不大於1.4 V，如圖10-34所示。於是，這兩個信號在差頻信號放大器內相減後，隱性電平為－5 V，顯性電平為2.2 V，那麼隱性電平和顯性電平之間的電壓變化（電壓提升）就達到7.2 V以上了。CAN-High信號和CAN-Low信號的靜電平是不同的，電壓提升增大了（7.2 V）；顯性電平和隱性電平交替轉換；在顯性狀態時CAN-High信號為3.6 V，CAN-Low信號為1.4 V。圖10-34舒適/資訊匯流排的信號變化6.舒適/資訊CAN數據匯流排的CAN收發器舒適/資訊CAN數據匯流排的收發器如圖10-35所示，其工作原理與動力CAN數據匯流排收發器基本是一樣的，只是輸出的電壓電平和出現故障時切換到CAN-High線或CAN-Low線（單線工作模式）的方法不同。另外CAN-High線和CAN-Low線之間的短路會被識別出來，並且在出現故障時會關閉CAN-Low驅動器，在這種情況下，CAN-High和CAN-Low信號是相同的。圖10-35舒適/資訊CAN數據匯流排收發器的結構CAN-High線和CAN-Low線上的數據傳遞由安裝在收發器內的故障邏輯電路來監控，故障邏輯電路檢驗兩條CAN導線上的信號，如果出現故障（如某條CAN導線斷路），那麼故障邏輯電路會識別出該故障，從而使用完好的那一條導線（單線工作模式）。在正常的工作模式下，使用的是CAN-High“減去”CAN-Low所得的信號（差動數據傳遞），這樣就可將故障對舒適/資訊CAN數據匯流排的兩條導線的影響降至最低（與動力CAN數據匯流排一樣）。7.單線工作模式下的舒適/資訊CAN數據匯流排如果因斷路、短路或與蓄電池電壓相連而導致兩條CAN導線中的一條不工作了，那麼就會切換到單線工作模式。在單線工作模式下，只使用完好的CAN導線中的信號，這樣就使得舒適/資訊CAN數據匯流排仍可工作。同時，控制單元記錄一個故障資訊：系統工作在單線模式。8.CAN數據匯流排上的阻抗匹配控制單元信號在收發器內進行放大。收發器發送一側的任務是將控制單元內CAN控制器的較弱信號進行放大，使之達到CAN導線上的信號電平和控制單元輸入端的信號電平。連接在CAN數據匯流排上的控制單元的作用就像是CAN導線上的一個負載電阻（因為裝有電子元件）。這個負載電阻取決於連接的控制單元數量及其電阻值。如發動機控制單元會在動力CAN數據匯流排的CAN-High線和CAN-Low線之間形成66 Ω的電阻，所有其他控制單元均可在數據匯流排上產生2.6 kΩ的電阻，如圖10-36所示。根據連接的控制單元數量，所有控制單元形成的總電阻為53～66 Ω。如果15號接線柱（點火開關）已切斷，就可以用歐姆表測量CAN-High線和CAN-Low線之間的電阻了。收發器將CAN信號輸送到CAN數據匯流排的兩條導線上，相應地，CAN-High線上的電壓會升高，而CAN-Low線上的電壓會降低一個同樣大小的值。對於驅動CAN數據匯流排來說，一條導線上的電壓改變值不低於1 V；對於舒適/資訊CAN數據匯流排匯流排來說，這個值不低於3.6 V。舒適/資訊CAN數據匯流排的特點是：控制單元內的負載電阻不是作用於CAN-High線和CAN-Low線之間，而是體現在每根導線對地或對5 V之間。如果蓄電池電壓被切斷，那麼電阻也就沒有了，這時用歐姆表無法測出電阻。圖10-36數據匯流排的CAN-High線和CAN-Low線上的負載電阻10.3.2東風雪鐵龍畢加索汽車的VAN網路東風雪鐵龍畢加索汽車VAN匯流排系統VAN（車輛局域網）由標緻-雪鐵龍-雷諾公司聯合開發研製，主要用於車身電氣設備的控制。1.VAN匯流排（1）畢加索汽車VAN匯流排的結構如圖10-37、圖10-38所示,畢加索汽車的VAN匯流排共連接7個控制單元。圖10-37VAN匯流排結構

圖10-38畢加索汽車的VAN匯流排結構中控制單元分佈（2）VAN匯流排的特點畢加索汽車VAN匯流排結構中，電控單元之間的通信方式、規則由協議來確定，匯流排通信網絡由DATA、DATAB的兩根信號線組成，DATA線上的電壓信號邏輯狀態始終與DATAB線上的電壓信號相反，如圖10-39所示。兩種電壓值定義兩種不同的邏輯狀態，從而可以限制發射幅值，並具備良好的抗干擾性。當某根信號線信號傳輸中斷時，智能控制盒將信號電壓值與參考電壓值進行比較，提示數據線發生故障。只有DATA線的電壓信號邏輯狀態確定後，DATAB線才取相反值。當匯流排連接設備中的信號無歧義時，接收件及命令執行狀態才可能無誤。圖10-39DATA和DATAB的信號（3）VAN匯流排的通信資訊格式VAN匯流排傳遞的1幀（即1條）數據，其格式由9個區段組成，如圖10-40所示，段1表示資訊起始識別區，用以標記資訊的起始；段2表示判斷識別區，用以指明資訊的接受器件；段3表示判斷格式化區，該區可在申請資訊或傳送資訊時確認接受方的獲取申請是否格式化；段4表示資訊數據區，傳遞數據資訊；段5表示資訊有效性檢測區，以審核抵達的數據是否完整；段6表示數據結束指示區，用數據結束指示以指示信息已傳遞完畢；段7表示獲取區，用以接受對方確認資訊接受良好；段8表示幀結束區，表明一個幀已經結束；段9表示幀分離區，後續幀同樣按9分格出現。圖10-40VAN匯流排的通信資訊格式2.智能控制盒（1）安裝位置如圖10-41所示，智能控制盒安裝於儀錶板的左下方。圖10-41智能控制盒的安裝位置（2）智能控制盒的功用智能控制盒是一個電子控制單元，主要用作繼電器、熔斷器、診斷介面、高頻信號接收器等電子元件介面。智能控制盒是VAN網路的一個主控元件，管理所有電控單元之間的通信；智能控制盒還能自主控制著開啟件的鎖定、指示信號、視野改善、內部照明、防盜啟動等基本功能，完成車輛上的防盜保護資訊。另外，智能控制盒具有整體測試、系統診斷及電控單元編碼等功能。（3）智能控制盒的管理內容智能控制盒在網路中的管理內容包括指示信號、鎖定、車輛停駛、內部照明、開啟、視野管理、駕駛員資訊、空調控制等。（4）智能控制盒的輸入/輸出信號智能控制盒與其他電器控制單元之間的輸入和輸出關係如圖10-42所示。圖10-42智能控制盒與其它控制單元的輸入和輸出關係（5）智能控制盒的工作模式智能控制盒具有額定、睡眠和經濟三個工作模式。

①額定模式。車輛使用設計的工作模式，該模式下的所有功能均可運行。

②睡眠模式。睡眠模式下VAN網路無通信，電控單元能耗最低。在此模式下，智能控制盒會不斷捕捉復蘇信號，每個多路連接器均可喚醒網路。網路喚醒後所有電控單元即可得到+VAN電源。

③經濟模式。經濟模式是指當網路持續無通信時，智能控制盒將切斷電控單元的供電（+VAN信號），電能消耗因此大大降低。（6）智能控制盒的診斷功能智能控制盒作為VAN網路及診斷儀之間的橋樑，可用來識別某些系統部件的故障。故障源可能來自：接地或+12 V短路、斷路（電線斷開）、功能失效（感測器或探頭傳送值無效）、電控單元無法連上網路（網路中斷或電控單元失效）。智能控制盒可向診斷儀傳送故障資訊。3.東風雪鐵龍畢加索汽車VAN控制功能應用

（1）收放機與VAN匯流排

①組成。畢加索汽車上裝備兩種收放機：RB2型收音機加磁帶播放功能；RD2型收音機加CD播放功能。收放機的顯示幕分別位於儀錶中，轉向盤上的收放機控制命令通過多功能螢幕傳至收放機，所有的顯示資訊通過網路傳送並由螢幕控制。收放機可設置“隨車速調節音量功能”（需由服務站通過診斷儀來設置），新車交付時，該功能為開狀態。收放機與VAN匯流排的連接關係如圖10-43所示，收放機各元件的信號類別如表10-2所示。圖10-43收放機與VAN匯流排的連接關係表10-2收放機各元件的信號類別連接標號信號信號類別1請求更新收放機及CD機狀態全部或無2車速+VIN號+照明對比度VAN3輸出信號(依車速而定)模擬量4CD聲頻輸入模擬量5導航聲頻輸入模擬量6CD機狀態更新VAN7CD機狀態VAN8導航狀態VAN9導航狀態更新VAN10收放機狀態VAN11收放機狀態更新VAN②運行原理。收放機的開關方法有：按動收放機面板上的“ON/VOL”鍵；斷開或接通電源（如果斷開電源前，收放機處於工作狀態，當+ACC出現時收放機開始工作）；當螢幕上出現+ACC時裝入CD盤（RD2型）。收放機的電源管理由多功能螢幕來實現，+VAN協議存在時，收放機向EMF（多功能螢幕）發出開關申請，由EMF根據收放機開關狀態來決定；+VAN協議消失時，收放機能夠喚醒VAN網路以發送開啟申請，收放機延時30 min後關閉。為了實現防盜保護，該收放機記憶體有識別碼（車輛VIN號）。從備件部門銷售的收放機內已存有VIN號，將該VIN號與BSI內的VIN號相比較，若不對應，則收放機將進入模糊狀態。在更換收放機時，應使用診斷儀更改記憶體中的VIN碼。RD2收放機可根據BSI智能盒傳遞的數據來調節照明度，RB2收放機無變阻調節功能。RB2及RD2收放機都具有隨車速變化自動調節音量的功能，此時應通過診斷儀將“隨車速變化的音量”設置為“ON”。此功能不影響螢幕顯示，只作用於收放機內部，且調節過程中，音量值不顯示於多功能螢幕上。此時仍舊可以通過“ON/VOL”鍵及轉向盤上的按鈕對音量進行手動調節，它們與自動調節互不干涉。該收放機能夠根據設備升溫狀態對最大音量進行動態控制，RD2收放機限制音量時並不改變顯示值，RB2收放機可根據使用者的意願顯示音量變化。（2）駕駛員資訊與VAN匯流排駕駛員資訊顯示功能分為四個子功能：指示功能、信號及警報功能、照明功能和行駛參數電腦功能。組合儀錶是駕駛信號功能的中心，主要包括水溫指示、燃油量指示、車速指示、行駛里程知識、維護提示、儀錶板照明度調節、行駛參數顯示等。①組合儀錶與VAN匯流排連接。組合儀錶經過線束接收信號並通過VAN網路與電控單元進行通信，如圖10-44所示，組合儀錶資訊系統各元件的信號類別如表10-3所示。壓力開關、駐車制動開關、轉向盤下的組合開關、SRS控制盒、燃油表、ABS液壓單元、制動液尺規、發動機冷卻液液面、製冷分配閥、儀錶板照明變阻器“+”“—”按鈕圖10-44組合儀錶與VAN匯流排連接關係連接標號信號信號種類1收放機控制VAN2“行駛里程”清0請求，+VAN舒適保持請求，儀錶照明級別VAN夜間駕駛狀態，機油壓力報警，冷卻液液面報警，最少燃油信號VAN計算所得燃油量，總燃油量，ABS故障，制動電子分配器故障VAN制動液故障，機油溫度，駐車制動，遠光燈，儲存行駛里程VA