车载网络与总线

1、车载网络与总线第一节 车载总线技术概述 汽车总线技术的产生 汽车总线分类 专用总线 总线发展前景 汽车总线技术的产生 汽车的电气系统 汽车的电线束 汽车控制系统 总线种类：CAN、LIN、MOST等等第一节 车载总线技术概述CAN在汽车中的应用状况第一节 车载总线技术概述 汽车总线技术的产生汽车总线分类汽车总线分类 专用总线 总线发展前景第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述多媒体定向传输网络系统多媒体定向传输网络系统( (MediaOrientedSystemTr

2、ansport) )第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述 汽车总线技术的产生 汽车总线分类专用总线专用总线 总线发展前景 专用总线 故障诊断总线故障诊断是现代汽车必不可少的一项功能，其目的主要是为了满足OBD（ON Board Diagnose）、OBD或E-OBD（European-On Board Diagnose）标准。目前，许多汽车生产厂商都采用ISO14230（Keyword Protocol 2000）作为诊断系统的通信标准。如：美国J1850、J2480； 欧洲ISO9141（K线）、ISO14230 安全总线安全总线主要用于安全气囊系统，以连接加速度计、安全传感器等

3、装置，为被动安全提供保障。第一节 车载总线技术概述第一节 车载总线技术概述 汽车总线技术的产生 汽车总线分类 专用总线总线发展前景总线发展前景 总线发展前景开关/操纵系统局域网通信速度/（b/s）LIN单线总线CAN双线总线TTP时间触发FlexRay光缆总线第一节 车载总线技术概述第二节 CAN总线介绍 CAN总线的发展历程 CAN总线的特点 CAN总线硬件构成 CAN总线的位数值表示与通讯距离 CAN总线的技术规范 CAN总线的高层协议 CAN总线发展历程 发展历程 是20世纪80年代初德国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串行通信协议 19

4、83年，Bosch开始研究车上网络技术 1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议 1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器芯片 1991年，Bosch颁布CAN 2.0技术规范，CAN2.0包括A和B两个部分 1991年，CAN总线最先在Benz S系列轿车上实现 1993年，ISO颁布CAN国际标准ISO-11898 1994年，SAE颁布基于CAN的J1939标准 2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型（CAN，LIN，MOST） 2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf 第二节 CAN总线介绍 CAN总线的特点 低成本 极高的总线利用率 很

5、远的数据传输距离 高速的数据传输速率 根据ID决定是否发送/接收报文 可靠的错误处理和检错机制 自动重发 自动退出总线 平等的节点设置第二节 CAN总线介绍 CAN总线硬件构成第二节 CAN总线介绍 CAN总线硬件构成第二节 CAN总线介绍 CAN总线的位数值与通讯距离 显性0、隐性1 使用非屏蔽的双绞线（Unshielded Twisted Pair,UTP）。 CAN_HIGH: 隐性为2.5V，显性为3.5V CAN_LOW : 隐性为2.5V，显性为1.5V电压V时间t隐性位显性位隐性位第二节 CAN总线介绍 CAN总线的技术规范 是设计CAN应用系统的基本依据 CAN2.0A和CAN

6、2.0B 对应用者的要求 基本结构 概念 规则第二节 CAN总线介绍 CAN总线的应用层协议（高层协议） 基于应用环境 CAL和OSEK J1939 工业应用CANopen、DeviceNet、SDS第二节 CAN总线介绍第二部分 CAN总线技术规范 CAN总线技术规范 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式 数据桢 远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接 CAN总线技术规范CAN总线技术规范第六章 CAN总线技术规范 CAN总线技术规范电位电位UCAN-High对地对地 UCAN-Low对地对地 电压差电压差显性3,8 V (3,5 V)1,2 V (1,5 V)2,6 V (2,5

7、 V)隐性2,6 V (2,5 V)2,4 V (2,5 V)0,2 V (0 V)15423Dominant Rezessiv 1.KanalA和和KanalB的零线。的零线。2.CAN-High的隐性电压电位大约为的隐性电压电位大约为2,6V(逻辑值逻辑值1).3.CAN-High的显性电压电位大约为的显性电压电位大约为3.8V(逻辑值逻辑值0).4.CAN-Low的隐性电压电位大约为的隐性电压电位大约为2,4V(逻辑值逻辑值1).5.CAN-Low的显性电压电位大约为的显性电压电位大约为1.2V(逻辑值逻辑值0).CAN总线技术规范CAN总线技术规范CAN总线技术规范 CAN标准通讯机制

8、通讯机制 CAN的桢格式 数据桢 远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 通讯机制CAN总线技术规范 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式的桢格式 数据桢 远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式数据桢数据桢 远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接CAN总线技术

9、规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢CAN总线技术规范 数据桢 位填充区域CAN总线技术规范 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式 数据桢远程桢远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范

10、 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式 数据桢 远程桢错误检测与错误桢错误检测与错误桢 位定时与同步 物理连接CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 错误检测与错误桢CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 CAN的桢格式CAN总线技术规范 CAN标

11、准 通讯机制 CAN的桢格式 数据桢 远程桢 错误检测与错误桢位定时与同步位定时与同步 物理连接CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步第六章 CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规

12、范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 位定时与同步CAN总线技术规范 CAN标准 通讯机制 CAN的桢格式 数据桢 远程桢 错误检测与错误桢 位定时与同步物理连接物理连接CAN总线技术规范 物理联接CAN总线技术规范 物理联接CAN总线技术规范 物理联接CAN总线技术规范 物理联接CAN总线技术规范 基本概念 报文 信息路由 位速率 优先权 远程数据请求 多主机 仲裁 安全性 错误标定和恢复时间 故障界定 连接 单通道 总线值 应答 睡眠模式 振荡器容差CAN总线技术规范 基本概念 报文 总线上的信息总线上的信息以不同的固定报文格式发送，但长度受限。当总线空闲时任

13、何连接的单元都可以开始发送新的报文。CAN总线技术规范基本概念 信息路由在CAN 系统里，节点不使用任何关于系统配置的信息（比如，站地址）。以下是几个重要的概念。 系统灵活性：不需要改变任何节点的应用层及相关的软件或硬件，就可以在CAN 网络中直接添加节点。 报文路由：报文的内容由识别符命名。识别符不指出报文的目的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应。 多播：由于引入了报文滤波的概念，任何数目的节点都可以接收报文，并同时对此报文做出反应。1. 数据连贯性：在CAN 网络内，可以确保报文同时被所有的节点接收（或同时不被接收）。因此，系统的数据连贯

14、性是通过多播和错误处理的原理实现的。CAN总线技术规范 基本概念 位速率 不同的系统，CAN 的速度不同。在一给定的系统里，位速率是唯一的，并且是固定的。 优先权 在总线访问期间，识别符定义一静态的报文优先权。 远程数据请求 通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符（IDENTIFIER）命名的。CAN总线技术规范 基本概念 多主机 总线空闲时，任何单元都可以开始传送报文。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。 仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问冲突。

15、通过使用识别符的位形式仲裁可以解决这个冲突。仲裁的机制确保信息和时间均不会损失。当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一“隐性”电平而监控视到一“显性”电平（见总线值），那么该单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。CAN总线技术规范 基本概念 安全性 为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一个节点均采取了强有力的措施以进行错误检测、错误标定及错误自检。 错误标定和恢复时间 任何检测到错误的节点会标志出已损坏的报文。此报文会失效并将自动地开始重新传送。如果

16、不再出现新错误的话，从检测到错误到下一报文的传送开始为止，恢复时间最多为29 个位的时间。CAN总线技术规范 基本概念 故障界定 CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区分开来。永久故障的节点会被关闭。 连接 CAN 串行通讯链路是可以连接许多单元的总线。理论上，可连接无数多的单元。但由于实际上受延迟时间以及/或者总线线路上电气负载的影响，连接单元的数量是有限的。CAN总线技术规范 基本概念 单通道 总线是由单一进行双向位信号传送的通道组成。通过此通道可以获得数据的再同步信息。要使此通道实现通讯，有许多的方法可以采用，如使用单芯线（加上接地）、2 条差分线、光缆等等。这本技术规范不限制这些实现方

17、法的使用，即未定义物理层。 总线值 总线可以具有两种互补的逻辑值之一：“显性”或“隐性”。 “显性”位和“隐性”位同时传送时，总线的结果值为“显性”。比如，在执行总线的“线与”时，逻辑0 代表“显性”等级，逻辑1 代表“隐性”等级。本技术规范不给出表示这些逻辑电平的物理状态（比如，电压、光）。CAN总线技术规范 基本概念 应答 所有的接收器检查报文的连贯性。对于连贯的报文，接收器应答；对于不连贯的报文，接收器作出标志。 睡眠模式 振荡器容差第三部分 CAN节点构成构成CAN节点硬件的半导体主要有：CAN控制器独立式CAN控制器集成的CAN控制器的单片机1. CAN收发器一 CAN控制器CAN控

18、制器的作用 CAN的通信协议主要由CAN控制器完成CAN控制器主要由实现CAN总线协议的部分和实现与微处理器接口部分的电路组成。 独立的CAN控制器 集成的CAN控制器一 CAN控制器独立的CAN控制器 SJA1000是一种独立CAN控制器，它是PHILIPS公司的PCA82C200 CAN控制器的替代产品。 SJA1000具有BasicCAN和PeliCAN两种工作方式，PeliCAN工作方式支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议。一 CAN控制器SJA1000 的主要特性管脚及电气特性与独立CAN总线控制器PCA82C200兼容；软件与PCA82C200兼容(缺省为基本CAN模式)；扩展

19、接收缓冲器(64字节FIFO)；支持CAN20B协议； 同时支持11位和29位标识符；位通讯速率为1Mbitss；增强增强CANCAN模式模式(PeliCAN)(PeliCAN)；采用24MHz时钟频率；支持多种微处理器接口；可编程CAN输出驱动配置；工作温度范围为-40一+125。 SJA1000内部结构Sja1000外部引脚一 CAN控制器SJA1000在系统中的位置 一 CAN控制器SJA1000详解与PCA82C200的兼容性BasicCAN与PeliCAN的区别SJA1000的寄存器及其功能描述工作模式寄存器命令寄存器状态寄存器中断寄存器中断使能寄存器仲裁丢失捕捉寄存器错误代码捕捉寄

20、存器错误报警限制寄存器一 CAN控制器SJA1000详解SJA1000的寄存器及其功能描述RX错误计数寄存器TX错误计数寄存器发送缓冲器接收缓冲器验收滤波器RX信息计数器RX缓冲器其实地址寄存器其他重要的控制寄存器总线定时寄存器0、定时器1输出控制寄存器时钟分频寄存器二 CAN收发器CAN收发器的作用 CAN总线中，CAN控制器与物理总线之间的接口，提供对总线的差动发送和接收功能。 82C250/251 TJA1040/1050三 基于SJA1000的CAN节点物理构成SJA1000 CAN总线节点应用电路四 CAN智能节点的设计硬件设计软件设计初始化报文发送报文接受四 CAN智能节点的设计初

21、始化四 CAN智能节点的设计初始化四 CAN智能节点的设计初始化四 CAN智能节点的设计初始化四 CAN智能节点的设计初始化四 CAN智能节点的设计报文发送四 CAN智能节点的设计报文发送四 CAN智能节点的设计报文发送四 CAN智能节点的设计报文接收四 CAN智能节点的设计报文接收四 CAN智能节点的设计报文接收四 CAN智能节点的设计报文接收五 CAN网关节点的设计1个单片机+2个CAN控制器两路CAN总线，不同的频率降低了总线负载率网关故障将影响两个网络CAN使用存在的问题问题：（1）CAN的每个节点都能自主通讯。（2）汽车内联网所涉及的节点众多，通讯任务繁重。 第四部分 LIN规范及总

22、线应用第一节 简介 特性 规范的内容 物理层和数据链路层 配置文件和配置语言 网络和应用的接口 标准ISO9141第二节 基本概念 报文 信息路由 位速率 单主机无仲裁 安全性 错误标定和恢复时间 故障界定 连接第二节 基本概念 单通道 物理层 总线值 应答 命令桢和扩展桢 睡眠模式/唤醒 时钟恢复和SCI同步 振荡器容差第三节 传输控制 主机节点 主机任务+从机任务 从机节点 从机任务第三节 传输控制 主机任务负责报文的进度表、发送报文头 从机任务负责发送报文的响应。第三节 传输控制 报文的构成 报文头+响应 同步间隔+同步场+标识符场+2或4或8个字节场+校验和场 字节场由字节间空间字节间空间分隔，最小为0 报文头和响应由桢内响应空