CAN总线技术及应用教程.ppt

1、CAN计算机总线(CAN BUS)，第4课，巴士技术和应用程序，CAN通信技术概述，控制器区域网络(CAN)是控制器局域网。高性能、可靠性和独特的设计使CAN受到越来越多的关注。国外已经有很多大公司的产品采用了牙齿技术。CAN最初是德国的BOSCH为汽车监控、控制系统设计的。现代汽车越来越多地采用引擎定时、加油控制、加速、制动控制(ASC)、复杂锁定制动系统(ABS)等电子设备控制。这种控制需要检测和交换大量数据，因此使用硬信号线的方法既麻烦、昂贵，也难以解决问题，因此使用CAN总线可以很好地解决这些问题。1993年CAN成为国际标准ISO11898(高速应用程序)和ISO11519(低速应用

2、程序)。CAN的规格已从CAN 1.2规格(标准格式)发展到与CAN 1.2规格相容的CAN2.0规格(CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为延伸格式)，目前适用的CAN零件大部分都符合CAN2.0规格。CAN巴士特性、CAN总线是集成CAN协议物理层和数据链路层功能的串行数据通信协议，它执行通信数据的帧处理，包括位填充、块编码、循环冗余校验、优先级确定等任务。CAN巴士功能包括：(1)可以以多主方式运行，网络中的所有节点可以在没有主从的情况下随时主动地向网络中的其他节点发送信息。通信方式灵活。(2)网络中的节点(信息)可以划分为不同的优先级，以满足不同的实时要求。(3)使用无中断位仲裁巴

3、士结构机制，两个节点同时向网络发送信息时，优先级较低的节点可以主动停止数据传输，优先级较高的节点不受影响，继续进行数据传输。(4)可以通过点对点、点到点(组)和全局广播的多种传输方法接收数据。(5)直接通信距离可达10公里(5Kbps以下)。(6)通信速度高达1MB/s(当前最大40米)。(7)节点数实际上达到110个。(8)使用每个帧有8个有效字节的短帧结构。(9)每个帧信息都有CRC检查和其他错误检测措施，数据错误率很低。(10)通信介质可以使用双绞线、同轴电缆、光纤，一般使用低成本双绞线，没有特殊要求。(11)节点在严重错误情况下自动终止总线，断开与总线的连接，以免影响总线上的其他操作。

4、CAN的发展背景和应用情况，以及CAN的起源现代社会对汽车的要求越来越高。这些要求包括非常高的字典安全性和手动安全性。乘车的舒适驾驶和使用的便利和人性化；特别是低排放、低燃料消耗要求等。在汽车设计中使用微处理器和电子控制技术是满足这些要求的最佳方法，并得到广泛应用。目前，这些系统包括防御系统(ABS)、制动力分配系统(EBD)、引擎管理系统(EMS)、多功能数字设备、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD播放器。汽车电子技术发展的特点：汽车电子控制技术从单一控制逐步发展到综合控制(如点火时间、燃油喷射、怠速控制、排气再循环)。电子技术从引擎控制扩展到汽车的各种组件，如制动防抱死系

5、统、自动变速系统、信息显示器系统等。从汽车本身到外部社会环境的整合。现代汽车电子技术的分类：个别控制系统：一个电子控制装置(ECU)控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。集中控制系统：一个电子控制单元(ECU)同时控制多个工作单元或系统的电子控制系统。比如汽车底盘控制系统。控制器LAN系统(CAN巴士系统):多个电子控制单元(ECU)同时控制多个操作设备或系统，每个控制单元(ECU)中的孔刘信息通过总线徐璐传送。具有中央控制装置的车，具有中央控制装置的车，具有中央控制装置和总线系统的车，具有中央控制装置的CAN驱动网络，车辆网络发电原因，电子技术发电-线束增线控

6、制系统(X-BY-wire)计算机网络的广泛应用，(1)汽车电子技术的发展汽车的电子设备越来越多粗线束和汽车有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性、重量成为越来越突出的问题，成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。(4)有冗馀传感器。Vo l v o汽车近30年来随着线束的增加，汽车网络：总线将汽车中的各种电子设备和设备连接到一个网络上，共享徐璐信息。不仅可以减少线束，还可以更好地控制和调节汽车的各个系统，最大限度地提高汽车性能。汽车联网的优点，简化布线，简化设计，节约铜，提高成本降低可靠性，提高服务功能，实现信息孔刘，提高汽车性能，满足现代汽车

7、电子设备的各种功能，总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，还可以提高各控制系统的运行可靠性。通过减少冗馀传感器及其硬件和软件配置，实现子系统之间的资源共享，可以集中解决每个子系统的在线问题。Canbus的发展史，大众公司于97年首次在PASSAT的舒适系统中采用62.5Kbit/m的传输速度。98年向PASSAT和GOLF驱动系统添加Canbus，传输速率为500Kbit/m。大众在2000年在PASSAT和GOLF采用了带网关的第二代Canbus。2001年，大众公司提高了Canbus的设计标准，将舒适的系统Canbus提高到100Kbit/m，将驱动系统提高到500Kbit/m。2002年，

8、大众集团在新的PQ24平台上使用了第三代Canbus，该平台带有车辆的网络控制单元。2003年大众集团在新的PQ35平台上使用了五重结构的Canbus系统，单线LIN-BUS登场了。20世纪80年代，Bosch的工程师开始研究汽车中使用的串行总线系统。因为当时没有完全满足汽车工程要求的网络协议。参加(威廉莎士比亚，美国电视电视剧)研究的有Mercedes-Benz公司、Intel公司和德国两个大学教授。1986年，Bosch在英特尔(汽车工程师协会)会议上提出了CAN 1987年，英特尔推出了第一款CAN控制筹码82526。接着，飞利浦半导体公司推出了82C200。1993年CAN的国际标准I

9、SO11898宣布，牙齿CAN协议广泛用于各种自动化控制领域。CAN技术的发展，1992年CAN in Automation(CIA)用户组织成立后，开发了第一个CAN应用程序层“CAL”牙齿。从1994年开始举行了国际CAN学术研讨会(ICC)。1994年，美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。到今天，欧洲生产的几乎所有轿车都有CAN有牙齿。高级总线通过网关互连有两套CAN牙齿。1999年，近6千万个CAN控制器投入使用。2000年销售了超过1亿个CAN芯片。2001年汽车使用的CAN节点数超过了1亿个。但是轿车基于CAN的控制网到目前为止

10、仍然没有各大企业自主体系的统一标准。基于CAN的应用层协议应用程序是两种茄子常见应用程序：DeviceNet(基于工厂的自动化)和CANopen(用于机器控制的嵌入式应用程序)。任何组织或个人都可以从ODVA(DeviceNet provider association)获取DeviceNet规格。买方将获得无限制免费开发DeviceNet产品的许可。DeviceNet于2002年确立为中国国家标准后，在冶金、传记、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行业成功应用，其低成本和高可靠性已经得到了广泛承认。基于CAN巴士的汽车传记网络结构，当前汽车的网络连接方式主要使用两个CAN。也就是

11、以500kb/s的速度驱动系统的高速CAN。主要针对实时要求高的控制装置(如发动机、马达等车身系统中使用的另一种低速CAN，100kb/s速度)。主要用于车前灯、车门、车窗等的信号采集和反馈等车身控制。其特点是信号很多，但实时要求低，实施成本要求低。CAN巴士放置、结构和基本功能，CAN巴士系统具有多个并行组件。为此，整个系统的部署必须满足以下要求：可靠性高。传输故障(内部或外部发生)必须正确识别。易于使用。如果其中一个控制单元发生故障，则剩下的系统必须尽可能保持现有功能以便交换信息。数据密度高。所有控制单元在瞬间的信息状态都相同，因此两种控制单元都可用。如果其中一个系统发生故障，连接到总线的

12、所有组件都会收到通知。快速资料传输：网络连接组件之间的数据更换速度必须快，才能满足实时需求。考虑到CAN巴士放置、结构和基本特性、信号重复率以及生成的数据量，CAN巴士系统分为三个专用系统、CAN驱动巴士(高速)和500Kbit/s，以满足实时需求。CAN舒适巴士(低速)，100 Kbit/s，可在时间要求不高的情况下使用。CAN“infotainment”(信息)巴士(低速)，100Kbit/s用于对时间的要求不高的情况。CAN-BUS系统组件：CAN收发器3360安装在控制器内部，具有发送和接收功能，将从控制器传送的数据转换为传记信号，然后发送到数据传输线。资料传输终端：防止在线端反射数据

13、的电阻，以回显格式返回，影响数据传输。资料传输线：由行和行双绞线组成的双向数据线。Canbus控制器传输信息的线路通过开放电极连接到总线。Canbus收发器使用回路进行控制，如图所示。也就是说，控制单元在一段时间内只能发送或接收一个功能。逻辑“1”:所有控制器上的交换机断开。巴士级别为5 vor 3.5 v。Canbus未通信。逻辑“0”:控制器已关闭。巴士层级为0伏特。Canbus通信。Canbus收发器，因此巴士导线上显示两个茄子状态：状态1:阻塞状态，电晶体阻塞(开关未组合)，被动：巴士级别=1，电阻器高，状态0:打开状态，电晶体开(开关已连接)，活动其他巴士规则所有开关都关闭，总线的电

14、压为0v 2 .所有开关都断了，总线的电压为5v，因此1 .启用任何控制器后，启用巴士2。所有控制器均已关闭，总线未激活的总线称为显式电平。未激活的巴士水平称为隐藏平面，CAN组件通过RX线验证总线是否处于活动状态(是否在交换其他信息)，并在必要时等待总线空闲。(1级(手动)总线空闲一段时间后，将发送引擎信息。Canbus使用双绞线自验证结构，防止电磁干扰对传输信息的影响和对外部世界的自干扰。系统配有两条高低级别的数据线，控制器输出信号同时发送到两条通信线路，高低级别徐璐镜像。此外，每个控制器增加了终端电阻，减少了资料传输时过度曹征的效果。基本结构，原则上，CAN总线足够用一条导线满足功能要求

15、，但巴士系统配有第二条导线。在牙齿第二导线中，信号以相反的顺序传输，可以有效地抑制外部干扰。CAN导线的特征，每个CAN系统的所有控制单元都并行连接到CAN数据总线。CAN数据总线的两个导体分别称为CAN-High和CAN-Low线。两条双绞线称为双绞线。双绞线、CAN-High和CAN-Low线路(CAN驱动的计算机总线)、控制单元之间的数据交换是通过两条可能是引擎速度、油箱高度、速度等的导线实现的。最新版本的CAN巴士系统被人工设置为五个不同的区域：驱动系统、舒适系统、资讯系统、多功能仪表。，速度(Kbit/s):驱动系统(在15号线激活):500；舒适系统(在30号线激活):100资讯系

16、统(在30号线激活):100；诊断系统(在30号线激活):500仪表系统(在15号线激活):100；Lin: 20最大负载：1000，基本配置，基本配置，Canbus总线的速度和标识码因网关区域而异，如果信号要从一条总线进入另一个巴士区域，必须更改识别信号和速度，以便其他系统接受。牙齿操作是网关(网关，网关还具有更改信息优先级的功能。在车辆碰撞的情况下，安全气囊控制装置在驱动系统中发送非常高优先级的负加速度传感器信号，一旦转移到舒适系统，网关就会降低优先级。因为舒适的系统功能是只打开门和灯。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧)，basic structu

17、re(基本结构)，diagnostic巴士诊断总线是诊断设备和相应控制设备之间的信息交换，用于替代除废气处理控制器以外的原始K线或L善意功能。诊断总线当前仅在VAS5051和VAS5052上运行，不适用于现有诊断工具，如1552。诊断总线通过网关发送到相应的CANBUS，然后连接相应的控制器以进行数据交换。随着诊断总线的使用，大众集团逐步淘汰控制器的K线内存，使用CAN线作为诊断装置和控制器之间的信息电缆，这称为虚拟KK线。(David assell，Northern Exposure(美国电视电视剧)，诊断巴士，诊断巴士，诊断巴士，总线)，与针脚号相对应的线束1 15号线4接地5接地6 CANBUS(高)7 kk线14 CANBUS(低)，如果基础结构、车辆使用诊断CANBUS巴士结构，则诊断装置(如VAS5051)必须使