汽车总线系统PPT课件

总线技术和应用，CAN数据总线(CANBUS )，第四，CAN通信技术概述，CAN (控制器局域网)是控制器局域网。 由于高性能、高可靠性、独特的设计，CAN越来越受到重视。 国外已有许多大公司的产品采用这种技术。 CAN最初是德国博世公司为汽车监控系统设计的。 现代汽车越来越多地采用发动机正时、注油控制、加速、制动控制(ASC )、复杂的防抱死制动系统(ABS )等电子装置控制。 由于这些控制部需要检测并交换大量数据，因此将信号线连接到硬件的方式不仅繁杂且昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线能够很好地解决上述问题。 1993年CAN成为国际标准ISO11898 (高速应用)和ISO11519 (低速应用)。 CAN标准从CAN1.2标准(标准格式)发展到遵循CAN1.2标准的CAN2.0标准(CAN2.0A是标准格式，CAN2.0B是扩展格式)，当前应用的CAN装置大多与CAN2.0标准兼容。 CAN总线特征，CAN总线是串行数据通信协议，并且具有通信接口集成CAN协议的物理层和数据链路层功能以完成通信数据的帧化处理的功能，包括比特填充、数据块编码、循环冗馀校验、优先级划分等。 CAN总线的特征如下： (1)可以以多主方式进行操作，使得网络上的任何节点都能够在任何时间主动地将信息传递到网络上的其它节点，从而无论主服务器如何，通信方式都是灵活的。 (2)网络上的节点(信息)可被划分为不同的优先级且满足不同的实时请求。 (3)采用无损位仲裁总线的结构，两个节点同时在网络上传输信息时，低优先级节点主动停止数据传输，高优先级节点能够继续数据传输而不受影响。 (4)点对点、点对多点(组)和全局广播的某些传输方案允许接收数据。 (5)直接通信距离最大为10km (速率5Kbps以下)。 (6)通信速度最大为1MB/s (此时最大为40m )。 (7)节点数实际上达到110个。 (8)采用短帧结构，每帧的有效字节数为8字节。 (9)每个帧信息都有CRC检查和其他检错措施，数据错误率极低。 (10 )通信介质可采用双绞线、同轴电缆和光纤，一般采用廉价的双绞线即可，没有特别的要求。 (11 )节点具有在错误严重的情况下自动关闭总线的功能，并且断开与总线的连接，使得总线上的其他操作不受影响。 CAN的发展背景及其应用情况，CAN的起源现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括极高的自主安全性和被动安全性在内的乘车舒适驾驶和使用便利性以及人性特别是低排放和低油耗的要求等。 在汽车设计中使用微处理器及其电子控制技术是满足这些要求的最佳方法，已经被广泛应用。 目前，这些系统包括ABS (防抱死系统)、EBD (制动分配系统)、EMS (发动机管理系统)、多功能数字仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、空调和自动CD机等。 汽车电子技术的发展特点：汽车电子控制技术从单一控制向综合控制发展，如点火时期、燃料喷射、怠速控制、排气循环利用。 电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个部件，例如防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。 从汽车本身到融入外部社会环境。 现代汽车电子技术分类：单独控制系统：电子控制单元(ECU )控制作业装置和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 )同时控制多个作业装置和系统的电子控制系统。 例如汽车底盘控制系统。 控制器LAN网络系统(CAN总线系统):多个电子控制单元(ECU )同时控制多个操作装置和系统，并且各个控制单元(ECU )的公共信息通过总线相互传输。带中央控制单元的车，带三个中央控制单元的车，带三个中央控制单元和总线系统的车，带三个中央控制单元的CAN驱动网络，车辆网络的发展原因，电子技术的发展线束增加在线系统(X-BY-WIRE ) 计算机网络的广泛应用智能交通系统的应用，汽车发展带来的问题(1)汽车电子技术的发展汽车电子设备越来越多，汽车总体布局空间缩小(2)传统电气设备大多为点对点通信需要庞大的线束(3)大量的连接器粗线束与汽车有限空间之间的矛盾越来越明显，电缆的体积、可靠性和重量越来越突出，成为汽车轻量化和电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。 (4)存在冗馀的传感器。Volvo汽车近三十年来线束增长的情况，车用网络：通过总线将汽车上的各种电子设备和设备连接到一个网络，实现相互之间的信息共享，减少线束，更好地控制和协调汽车各系统，使汽车性能最佳化。汽车网络化优势、布线简单、设计简单、节约铜材、降低成本。 可靠性提高，维护性大幅提高，实现信息共享，提高汽车性能，使现代汽车电子设备的种类功能满足越来越多的要求，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， 减少冗馀传感器和相应的硬件和软件配置，实现各子系统之间的资源共享，集中实现各子系统的在线故障诊断。 Canbus的发展历史，大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统中采用了传输速率为62.5Kbit/m的Canbus。 98年在PASSAT和GOLF驱动器系统中添加Canbus，传输速度为500Kbit/m。 2000年，大众公司在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，将舒适系统Canbus提高到100Kbit/m，驱动系统提高到500Kbit/m。 2002年，群众在新的PQ24平台上使用了带车载网络控制单元的第3代Canbus。 2003年，群众组在新的PQ35平台上使用了五重结构的Canbus系统，出现了单线LIN-BUS。 1980年代，Bosch工程师开始研究汽车串行总线系统。 当时没有完全满足汽车工程要求的网络协议。 参加研究的有Mercedes-Benz公司、英特尔公司以及德国两所大学的教授。 1986年，Bosch在SAEAE (汽车工程协会)大会上推出了CAN1987年，英特尔推出了第一个CAN控制芯片- 82526。Philips半导体推出了82C200。 1993年，CAN的国际标准ISO11898宣布，该CAN协议被广泛应用于各种自动控制领域。 CAN技术的发展，1992年，CIA(CANinAutomation )用户组织成立后，第一个CAN应用层“CAL”被制定。 从1994年开始了国际CAN学术年会(ICC )。 1994年美国汽车工程师协会根据CAN制定了SAEJ1939标准，用于卡车和总线的控制和通信网络。 到现在为止，几乎所有的欧洲轿车都有CAN。高级总线有2套CAN，通过网关连接的1999年，每年运行约6千万个CAN控制器的2000年销售1亿CAN以上的芯片，2001年用于汽车但是，轿车上基于CAN的控制网络至今仍然是大企业独有的系统，没有统一标准。 DeviceNet (适合于工厂基础的自动化)和CANopen (适合于机械控制的嵌入式应用)两者都是基于CAN的应用层协议应用。 devicenet供应商协会(ODVA )可让任何组织或个人取得DeviceNet规格。 购买者不受限制，获得真正免费开发DeviceNet产品的许可。DeviceNet自2002年确立为中国国家标准以来，在冶金、电力、水处理、乳类饮料、烟草、水泥、石油化学、矿山等各行业都取得了成功，其低成本和可靠性得到广泛认可。 基于CAN总线的汽车电气设备网络结构，目前汽车网络连接方式主要采用两个CAN :用于驱动系统的高速CAN，速度达到500kb/s。 对于主要对实时性要求较高的控制单元，例如发动机、电动机等车身系统中使用的另一个低速CAN，速度为100kb/s。 主要是车体控制，如灯、门、窗等信号的收集和反馈。 其特征是信号多但实时性低，实现成本低。 此外，CAN总线的配置、结构和基本特征、以及在CAN总线系统中并联连接有多个元件。 这要求整个系统的配置能够满足以下要求：可靠：传输故障(由内部和外部引起)应该能够正确识别，使用方便：如果某个控制单元发生故障，其馀的系统应该尽可能维持原来的功能进行信息交换，数据密度大：全部如果系统出现故障，总线上所有连接的组件都会通知您。 数据传输速度快：连接到网络的组件之间的数据交换速度必须快，以满足实时要求。 鉴于CAN总线布置、结构和基本特征、信号重叠率以及已发生的数据量，CAN总线系统可分为三个专用系统、CAN驱动总线(高速)和500Kbit/s，并且可以基本满足实时要求。 can舒适总线(低速)、100Kbit/s在时间要求不高时使用。 CAN“infotainment”总线(低速)、100Kbit/s在对时间要求不高时使用。 另外，CAN-BUS系统构成： CAN收发机：被设置于控制器内部，兼具发送接收的功能，将从控制器发送来的数据转换为电信号，向数据传输路径发送。 数据传输终端：通过电阻，防止数据在线反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。 数据传输线：双向数据线，由高低双绞线构成。 通过Canbus上的控制器发送消息的线路通过总线与开路集电极连接。 如图所示，Canbus的收发器由单个电路控制。 也就是说，控制单元在某个时间段内只能发送和接收一个功能。 逻辑“1”:所有控制器的开关断开总线电平为5Vor3.5V的Canbus不进行通信。 逻辑“0”:某控制器关闭的总线电平由0伏Canbus进行通信。 另外，由于Canbus收发器，在总线布线中，状态1 :截止状态、晶体管截止(未连接开关)、无源：总线电平=1、电阻高、状态0 :导通状态、晶体管导通(未连接开关)、有源：总线电平=0、电阻低， 如果包括两个或更多个控制器的Canbus系统通过两个或更多个控制器连接到Canbus总线(未示出)，其中关断用逻辑1表示，并且关断用逻辑0表示。 在不考虑其他公交规则的情况下，公交会出现以下情况。 1 .开关闭合，总线电压为0伏2 .开关全部断开，总线电压为5伏。 因此，1 .如果其中一个控制器处于活动状态，则总线处于活动状态。 所有控制器都关闭且总线处于非活动状态的总线称为优先级别。 非活动总线级别称为隐藏模式，CAN组件会检查rx线路上总线是否活动(是否交换其他信息)，并根据需要等待总线空闲。 (某时间段的等级1 (无源)总线空闲时，发送引擎信息。 Canbus采用了用于对双绞线本身进行校验的结构，可以防止电磁干扰对传输信息产生的影响，并且可以防止电磁干扰对外部产生的干扰。 该系统采用高低电平的两条数据线，控制器输出的信号同时被发送到两条通信线，高低电平相互被镜像。每个控制器的终端电阻增加，数据传输时的过冲效果减少。 基本结构原则上CAN总线可以通过一条引线满足功能要求，但该总线系统还配备有第二引线。 在该第2根导线中，以相反的顺序发送信号，能够有效地抑制外部干扰。 另外，CAN码的特征、各CAN系统的全部控制单元并联连接在CAN数据总线上。 CAN数据总线的2条引线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。 两根绞合的导线被称为双绞线。 双绞线、CAN-High和CAN-Low线(CAN驱动器数据总线)、控制单元之间的数据交换通过发动机转速、油箱油面高度、车速等2根导线进行。 为了清楚起见，CAN引线的CAN-High线始终为黄色，CAN-Low-线始终为绿色，不同的汽车对控制器CAN总线的性能要求不同，因此最新版本的CAN总线系统人为地设定在5个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、自适应系统其速度分别为(Kbit/s ) :驱动系统(在15号线激活):500； 舒适系统(30号线激活):100信息系统(30号线激活):100； 诊断系统(30号线激活):500计算系统(15号线激活):100； Lin:20最大承载： 1000、基本结构、基本结构、网关由于不同地区的Canbus总线速度和识别号不同，因此从一条总线向另一条总线区域输入信号时，必须改变其识别号和速度，而该任务被另一个系统接受此外，网关还具有更改信息优先级的功能。 车辆发生碰撞事故时，安全气囊控制单元发出负加速度传感器的信号。 该信号的优先级在驱动系统中非常高，但在转移到舒适的系统后，网关降低了其优先级。 因为舒适的系统功能只是打开门和灯。 另外，基本结构、诊断总线诊断总线用于诊断设备与对应的控制单元之间的信息交换，代替原来的k线或l线的功能(废气处理控制器除外)。 诊断总线当前仅在VAS5051和VAS5052中运行，不适用于诸如1552等传统诊断工具。 诊断总线通过网关被转送到相应的CANBUS，与相应的控制器连接进行数据交换。 随着诊断总线的使用，群众组逐渐废除控制器上的k线存储器，采用CAN线作为诊断设备与控制器之间的信息连接线，我们称之为虚拟k线。 与针号对应的线束115号线4接地5接地6CANBUS (高)7k线14CANBUS (低) 15L线1630号线注：还没有使用未显示的针号。 基本结构在车辆用于CANBUS总线结构诊断之后，诸如VAS5051之类的诊断设备应当使用相应的新型诊断线(VAS5051/5A或VAS5051/6A )。 否则，不能读出对应的诊断信息。 另外，车辆的诊断界面也作了相应的变更，具体的信息如下表所示。 注： 5051设备的版本号必须在3.0以上，才能使用诊断CANBUS总线。 新的诊断线可以应