车载网络应用技术（第4版）课件 3-1-车载网络-CAN-原理

车载网络—CAN—原理故障现象：一辆奔驰S350，底盘220、发动机型号272，车主反映此车有漏电现象，停放一晚上就无法启动。要跨接电池，或重新充电后才能启动。

故障原因：由于后备箱按钮开关卡在关闭位置，长时间都有锁后备箱的信号到PSE控制模块，从而PSE控制模块不能进入休眠，向CAN发送信号。更换后备箱开关，故障排除。

故障案例导入奥迪A8宝马E65Canbus的由来由于现代汽车的技术水平大幅提高，要求能对更多的汽车运行参数进行控制，因而汽车控制器的数量在不断的上升，从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加，使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此德国BOSCH公司（和inter公司共同）开发了一种设计先进的解决方案－CAN数据总线，提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。CAN-BUS系统Canbus在大众车系上的应用发展历史大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5Kbit/s的Canbus。98年在PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了Canbus，传送速率为500Kbit/s。2000年，大众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代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/s,驱动系统提高到500Kbit/s。2002年，大众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代Canbus。2003年，大众集团在新PQ35平台上使用五重结构的Canbus系统，并且出现了单线的LIN-BUS。德国BOSCH公司（和inter公司共同）开发了一种设计先进的解决方案－CAN数据总线，提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。CAN-BUS系统组成：CAN收发器:安装在控制器内部，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输线。

数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端被反射，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，由高低双绞线组成。CAN-BUS系统大众CAN的分类PowertrainCAN500kBaudC+CCAN100kBaudInfotainmentCAN100kBaudCanbus双绞线的颜色

Can总线的基本颜色：橙色；Can-Low总是棕色；

Can-High:驱动系统(黑色)；舒适系统（绿色)；信息系统(紫色）；CAN总线的连接Canbus上的信息Canbus上的信息是以二进制形式出现的。也就是说控制单元将信息转换成二进制，Canbus用电平来模拟二进制，接受控制单元将电平转换成二进制数据，再将二进制数据转换成正常数据。例如：控制单元A将发动机转速值信号先转换成二进制信号(00010101),然后由发送器转换成一串电平信号兵发送出去。控制单元B的接收器先读取电平信号，转换成二进制信号(00010101)，然后再解码成发动机转速值。CAN-BUS系统Canbus的收发器

Canbus上的控制器中发送信息的线路通过一个开路集电极和总线相连。Canbus的收发器如图所示，使用一个电路进行控制，这样也就是说控制单元在某一时间段只能进行发送或接受一项功能。逻辑“1”：所有控制器的开关断开；总线电平为5Vor3.5V；Canbus未通讯。逻辑“0”：某一控制器闭合；总线电平为0伏；Canbus进行通讯。CAN-BUS系统典型收发器线路图（TJA1050）：CAN-BUS系统2个以上控制器所组成的Canbus系统当用2个以上的控制器连接在Canbus总线上（如图所示），用逻辑1来表示断开和用逻辑0表示闭合。不考虑其他总线规则情况下，总线会出现下图的情况：1.任何开关闭合，总线上的电压为0伏2.所有开关断开，总线上的电压为5伏因此：1.只要任何一个控制器激活，则总线激活2.所有控制器关闭，总线处于未激活状态

激活的总线称为显性电平；未激活的总线电平称为隐形电平CAN-BUS系统Canbus的数据结构当控制器发送信息时，并不仅仅是数据本身，它同时还带有属性数据打成数据包一起传送。该数据包共有7个数据段，分别储存有开始区（1位），优先级别区（11位），检验区（6位）数据区（64位），安全区（16位），确认区（2位）和结束区（7位）。开始区优先级别区未使用数据区确认区检验区－数据量16位冗余校验码结束区CAN-BUS系统优先级确认（仲裁）因为Canbus采用串行数据传递（单根数据线)方式，如果有多个控制器同时需要发出信号，那么在总线上一定会发生数据冲突。所有每一个数据列都有它的优先级。当有多个控制器试图发送信息时，它们自己的接收器为信息优先级进行仲裁，当其他控制器发送的信息优先级高于自己控制器发送信息时，通知自己发送器停止发送，整个控制器进入接收状态。在信息数据列中有11位的状态区，这11位二进制中前7位既是发送信息的控制器标识符，同时又表示了它的优先级，即从前往后数，前面零越多，优先级越高。而后4位则是这个控制器发送不同信息的编号，如发动机控制单元既要发送转速信号，又要发送水温等信号，则后4位就有所不同。CAN-BUS系统Canbus系统的难题-发送和接受的同步CAN-BUS系统同步解决方案一：边沿对齐为了保证发送和接受能够同步，Canbus规定了边沿对齐规则。也就是说接收器发现每一次电平反向的节拍不对时，必须调整边沿，以求得同步。这个规则在电平变化频繁时能有效的保证了接收的正确性CAN-BUS系统数据的位填充为了保证发送和接受能够同步，Canbus规定了位填充规则。也就是说最多5位出现一样的电平信号，第六位必须有一个反向电平。这个规则能有效的保证了接收的正确性。CAN-BUS系统出错帧（ErrorFrame):当控制器在接收其他控制器或自己发送器的信息时，发现信息有错误，可以发送出错帧，出错帧至少有6个显性电平和8个隐性电平，至多12个显性电平和8个隐性电平构成。错误发送控制单元接收控制单元接收控制单元Canbus系统CAN-BUS系统发送过程接收过程收受正确？可用？特别提示：

信息交换过程按设定好的循环时间（如每10ms）在持续的重复进行。内部故障管理控制单元内部有错误计数器。一次发送失败计数加8，一次接收错误计数加1。当累计超过127时，控制器不再允许发送信息，当累计超过255时，控制器自动与总线脱离.但是，控制器发送信息时，没有受到答复信号，控制器将重复发送，而错误计数不计数。CAN-BUS系统由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，因此最新版本的CAN总线系统人为设定为5个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪表、诊断总线等5个局域网。其速率分别为(Kbit/m)：

驱动系统（由15号线激活）：500; 舒适系统（由30号线激活）：100

信息系统（由30号线激活）：100； 诊断系统（由30号线激活）：500

仪表系统（由15号线激活）：100； Lin:20

最大承载：1000CAN仪表CAN驱动CAN信息CAN舒适

CAN诊断CAN-BUS系统诊断接口CAN-区域图网关J519空调J255舒适系统J393左前门J386右前门J387左后门J388右后门J389转向柱J527电动转向J500G85安全气囊J234ABSJ104变速箱发动机ESP传感器收音机车载电话雨括器

L雨括器

R

J533CAN-BUS系统诊断总线网关仪表总线驱动总线舒适总线信息总线诊断总线诊断总线是用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换，它被用来代替原来的K线或者L线的功能（废气处理控制器除外）。诊断总线目前只能在VAS5051和VAS5052下工作，而不能适用于原来的诊断工具，如1552等。诊断总线通过网关转接到相应的CANBUS上，然后再连接相应的控制器进行数据交换。随着诊断总线的使用，大众集团将逐步淘汰控制器上的K线存储器，而采用CAN线作为诊断仪器和控制器之间的信息连接线，我们称之为虚拟K线。CAN-BUS系统针脚号 对应的线束1 15号线4 接地5 接地6 CANBUS(高）7 k线14 CANBUS(低）15 L线16 30号线注：未标明的针脚号暂未使用。当车辆使用诊断CANBUS总线结构后，VAS5051等诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线（VAS5051/5A或VAS5051/6A）,

否则无法读出相应的诊断信息。另外，车上的诊断接口也作出了相应的改动，具体信息看如下图表：注：5051仪器的版本号必须大于3.0以上

才能使用诊断CANBUS总线。

新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。CAN-BUS系统数据传输线数据传输终端数据传输终端CAN收发器CAN收发器