第九章 CAN数据传输系统

1、第九章第九章 CAN数据传输系统数据传输系统第九章第九章 CAN数据传输系统数据传输系统CAN数据传输系统数据传输系统nCAN（Controller Area Network）即）即控制器局域网，可以归属于工业现场总控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，通常称为线的范畴，通常称为CAN bus，即，即CAN总线。总线。nCAN 最初出现在汽车工业中，最初出现在汽车工业中，80年代由年代由德国德国Bosch公司最先提出。最初动机是公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。置之间的通讯，减少不断增加的信号线

2、。汽车车载网络的分类汽车车载网络的分类按功能和速率：按功能和速率：nA类：面向执行器、传感器的低速网络类：面向执行器、传感器的低速网络nB类：面向模块间数据共享的中速网络类：面向模块间数据共享的中速网络nC类：面向多路、实时闭环的高速网络类：面向多路、实时闭环的高速网络nD类：面向信息、多媒体系统的网络类：面向信息、多媒体系统的网络nE类：面向乘员的安全系统类：面向乘员的安全系统CAN总线特点总线特点 nCANCAN总线是一种串行数据通信协议总线是一种串行数据通信协议。n多主机方式工作。不分主次，每个节点都可为多主机方式工作。不分主次，每个节点都可为主，均可向它点发出信息。主，均可向它点发出信

3、息。n网络上的节点（信息）可分成不同的优先级，网络上的节点（信息）可分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。可以满足不同的实时要求。nCANCAN采用非破坏总线仲裁技术：冲突采用非破坏总线仲裁技术：冲突- -仲裁仲裁- -优优先级高先行。先级高先行。n可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。几种传送方式接收数据。CAN总线特点总线特点 n直接通信距离最远达直接通信距离最远达10km10km（速率（速率5KB/s5KB/s以下）。以下）。n通信速率最高可达通信速率最高可达1MB/s1MB/s（此时距离最长（此时距离最长40m40m）

4、。）。n节点数实际可达节点数实际可达110110个。个。n采用短帧结构，每一帧有效字节数最多为采用短帧结构，每一帧有效字节数最多为8 8个。个。nCANCAN的每帧信息都有的每帧信息都有CRCCRC校验，检错效果好校验，检错效果好n通信介质选择灵活。可采用双绞线，同轴电缆通信介质选择灵活。可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维等。和光导纤维等。n节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能。的功能。CAN总线系统组成总线系统组成 nCANCAN总线由多个节点、总线由多个节点、 2 2个数据传输终端和两个数据传输终端和两条数据线组成。条数据线组成。 CAN总线

5、节点总线节点 nCANCAN总线节点一般由微处理器、总线节点一般由微处理器、CANCAN控制器、控制器、CANCAN收发器三部分组成。收发器三部分组成。 CAN总线系统组成总线系统组成 nCANCAN控制器：在控制器：在CPUCPU和和CANCAN收发器之间接收、处收发器之间接收、处理传递数据。理传递数据。nCANCAN收发器收发器: :同时兼具接受和发送的功能，将控同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。输线。n数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端被反射，影响数据的传输。被

6、反射，影响数据的传输。n数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成，数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成，2 2根数据线上的电压是相反的。根数据线上的电压是相反的。CAN总线数据传输的原理总线数据传输的原理nCANCAN数据总线中的数据传递就像一个会议，每数据总线中的数据传递就像一个会议，每个参会人员都可以提出议题（多主通信模式）个参会人员都可以提出议题（多主通信模式）CAN总线数据传递过程总线数据传递过程提供数据提供数据节点中的节点中的CPUCPU向向CANCAN控制器，控制器， CANCAN控制器控制器向向CANCAN收发器提供需要发送的数据。收发器提供需要发送的数据。发送数据发送数据所

7、有节点都准备将数据向网络广播，优所有节点都准备将数据向网络广播，优先权最高的节点先权最高的节点“数据数据”得到发送。得到发送。接收数据接收数据所有其他节点转为接收器，都能接受到所有其他节点转为接收器，都能接受到数据。数据。检查数据检查数据接收数据的节点检查判断所接收的数据接收数据的节点检查判断所接收的数据是否为本节点所需要的数据。是否为本节点所需要的数据。接受数据接受数据如数据对某节点重要，它将被该节点接如数据对某节点重要，它将被该节点接受并进行处理。否则忽略。受并进行处理。否则忽略。CAN总线数据的构成总线数据的构成报文报文= =数据帧数据帧CAN总线应用总线应用 目前汽车上的网络连接方式主

8、要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2 2条条CANCAN：n一条用于驱动系统的高速一条用于驱动系统的高速CANCAN，速率达到，速率达到500kb/s500kb/s。主要面向实时性要求较高的控制单元，。主要面向实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等如发动机、电动机等n另一条用于车身系统的低速另一条用于车身系统的低速CANCAN，速率是，速率是100kb/s100kb/s。主要是针对车身控制的，如车灯、车。主要是针对车身控制的，如车灯、车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信号多但实时性要求低，因此实现成本要求低。号多但实时性要求低，因此实现成

9、本要求低。 基于基于CAN总线的汽车电器网络总线的汽车电器网络发动机ECU自动变速器ECUABS/TCSECU安全气囊ECU电控悬架ECU巡航控制ECU动力转向ECU电机控制ECU电池管理ECU灯光控制ECU刮雨洗涤控制ECU电动座椅ECU门锁防盗ECU电动车窗ECU后视镜喇叭ECU气候控制ECU警告信号ECU仪表显示ECU整车控制器ECU（网关）整车控制器ECU（网关）高速总线低速总线故障诊断ECU基于基于CAN总线的汽车电器网络总线的汽车电器网络驱动驱动CAN导线上的电压导线上的电压驱动驱动CANCAN总线的静止状态亦称隐性状态，静止状态总线的静止状态亦称隐性状态，静止状态下下CAN-Hi

10、ghCAN-High导线和导线和CAN-LowCAN-Low导线的对地电压称为静导线的对地电压称为静止电平（亦称隐性电平），简称静电平。止电平（亦称隐性电平），简称静电平。CAN收发器收发器 在收发器内部的接在收发器内部的接收器一侧设有差动收器一侧设有差动信号放大器。差动信号放大器。差动信号放大器用于处信号放大器用于处理来自理来自CAN-HighCAN-High导导线和线和CAN-LowCAN-Low导线的导线的信号。信号。 收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用CAN-HighCAN-High导线上作用的电压减去导线上作用的电压减去CAN-LowCAN-Low导线上作用导线上作用的电压。的电压。CAN收发器收发器 干扰信号的消除干扰信号的消除CAN