《道路车辆 控制器局域网（CAN）第4部分：时间触发通信gbt 41588.4-2022》详细解读

《道路车辆控制器局域网（CAN）第4部分：时间触发通信gb/t41588.4-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5时间触发总线的基本概念5.1一般规定contents目录5.2协议的一般原理5.3参照报文6定时和同步特征6.1等级1和等级26.2本地时间的产生6.3周期时间参数6.4等级2中的同步contents目录6.5等级2中的全局时间(本地时间+本地偏移)6.6外部时间同步7发送和接收7.1综述7.2报文发送7.3报文接收contents目录7.4参照报文的发送8时间主节点的初始化和容错8.1综述8.2初始化程序8.3当前时间主节点故障8.4关机9故障处理9.1综述contents目录9.2报文状态计数9.3中断状态矢量9.4主节点状态10可视接口10.1配置接口10.2应用界面10.3可选接口参考文献011范围标准的适用范围本部分适用于道路车辆控制器局域网（CAN）的时间触发通信，为汽车内部控制网络提供时间触发通信的规范。规定了时间触发通信的协议、数据格式、通信方式等，确保各电子控制单元（ECU）之间的准确、高效通信。规定了时间触发通信的帧结构、编码方式、数据传输速率等关键技术参数。明确了通信过程中的错误处理机制、故障诊断与恢复策略，提高系统的可靠性。定义了时间触发通信的基本概念、术语和定义，为后续内容提供基础。涵盖的内容010203本标准不适用于非时间触发通信方式，如事件触发通信。对于使用其他通信协议或标准的车辆网络，本标准不具有约束力。未涉及与车辆外部网络的通信，如车联网（V2X）通信等。不适用的场景022规范性引用文件ISO11898-1此标准规定了CAN的数据链路层和物理信令，为时间触发通信提供了基础。它定义了CAN帧格式、编码规则以及物理层的要求，是理解和实施时间触发通信的重要参考。其他相关CAN标准除了ISO11898-1外，还有其他与CAN相关的标准，如ISO11898-2和ISO11898-3，它们分别规定了高速媒介访问单元和低速容错、媒介相关接口。这些标准在时间触发通信的实现中也起到了关键作用。主要引用标准该标准与ISO11898-1相对应，是道路车辆控制器局域网（CAN）的第1部分，详细规定了数据链路层和物理信令的要求。它为时间触发通信提供了底层的通信协议和规范。GB/T41588.1-2022在时间触发通信的实现过程中，还可能涉及到其他相关的国家标准，如关于车辆电子控制单元（ECU）的标准、关于车辆网络通信的标准等。这些标准共同构成了时间触发通信的规范体系。其他相关国家标准辅助引用文件033术语和定义3.1控制器局域网（CAN）CAN（ControllerAreaNetwork）一种车辆通信系统，允许微控制器和设备之间的数据交换。ISO11898CAN的国际标准，定义了物理层和数据链路层。高速CAN（High-SpeedCAN）通信速率较高的CAN网络，通常用于实时性要求较高的系统。低速CAN（Low-SpeedCAN）通信速率较低的CAN网络，通常用于对实时性要求不高的系统。3.2时间触发通信（TTC）时间触发（Time-Triggered）01指通信系统中的消息传输是由时间控制的，而非事件触发。时间触发通信（TTC）02在CAN网络上实现时间触发通信的一种协议。周期消息（CyclicMessage）03在TTC中，按照固定周期发送的消息。非周期消息（AcyclicMessage）04在TTC中，不按照固定周期发送的消息，通常用于事件驱动的数据传输。3.3道路车辆相关术语道路机动车辆（RoadVehicle）01在道路上行驶的，至少有两个车轮，且最大设计车速超过每小时6公里的各类机动车及其挂车。电子控制单元（ECU）02车辆中的一个或多个用于控制车辆某一部分功能的嵌入式系统。车载网络（In-VehicleNetwork）03连接车辆内各个ECU的通信网络，CAN是其中的一种。诊断通信（DiagnosticCommunication）04用于车辆故障诊断和程序更新的通信协议，如ISO14229和ISO15765。044缩略语控制器局域网络（ControllerAreaNetwork）一种车辆通信系统，可实现车内各电子控制单元之间的数据共享和协同工作。国际标准化组织ISO11898标准定义了CAN的物理层和数据链路层，为汽车内部控制系统与仪器仪表之间的数据通信提供了标准化的接口和协议。CANECU电子控制单元（ElectronicControlUnit）：车辆中用于控制特定功能的电子设备，如发动机控制模块、车身控制模块等。每个ECU都可通过CAN总线与其他ECU进行通信，实现信息共享和控制指令的传输。TTC时间触发通信（Time-TriggeredCommunication）：一种基于时间触发的通信协议，用于确保在分布式系统中各节点之间的实时数据交换和同步。在CAN网络中，TTC可用于实现各ECU之间的精确时间同步和确定性通信，提高车辆控制系统的可靠性和实时性。SAE美国汽车工程师学会（SocietyofAutomotiveEngineers）：一个致力于推动汽车工程领域技术进步和标准制定的国际组织。SAE制定了一系列关于汽车工程的标准和规范，包括CAN通信协议的相关标准。在本文档中，SAE的相关标准和规范是重要参考依据之一。055时间触发总线的基本概念时间触发通信是控制器局域网（CAN）中的一种通信协议，它支持分布式实时控制和多路复用。该协议通过提供一个时间触发的数字信息交互方式，确保所有报文的延迟时间保持在一个特定的值，与CAN总线的负载率无关。5.1时间触发通信的定义时间触发通信使得报文的传输具有可预测性，每个报文都在预定的时间窗口内进行传输。确定性由于传输时间的确定性，时间触发通信能够满足实时性要求较高的应用场景。实时性通过精确的时间控制和错误处理机制，时间触发通信提供了较高的数据传输可靠性。可靠性5.2时间触发通信的特点010203级别1仅限于周期性报文传输，适用于对实时性要求极高且通信模式相对简单的系统。级别2支持全局系统时间，除了周期性报文传输外，还能处理更复杂的时间同步和事件触发需求。5.3时间触发通信的级别时间主节点负责发送参照报文，以同步和校正所有节点的时间基础，确保整个网络的时间一致性。基本周期与时间窗口基本周期是时间触发通信的基本时间单位，由多个时间窗口组成，每个时间窗口用于特定报文的传输。系统矩阵描述了网络中所有节点的所有报文在基本周期内的传输顺序和时间安排。5.4时间触发CAN的关键元素5.5时间触发CAN的应用场景时间触发CAN特别适用于对实时性和确定性要求极高的车辆控制系统，如发动机控制、刹车系统、转向系统等。它也广泛应用于工业自动化、航空航天、铁路交通等领域，以实现分布式实时控制和监控系统。065.1一般规定5.1一般规定适用范围本部分规定了控制器局域网（CAN）中的时间触发通信协议，该协议支持分布式实时控制和多路复用，适用于道路车辆中搭载CAN总线的电子控制单元（ECU）之间建立时间触发的数字信息交互。协议附加层时间触发CAN相对于传统CAN总线协议，附加了一个上层协议层。在时间触发CAN中，CAN协议本身保持不变，而时间触发通信确保所有报文的延迟时间保持于特定的值，这与CAN总线的负载率无关。通信级别时间触发通信包含两种级别。级别1仅限于周期性报文传输，级别2则支持全局系统时间。这种通信是基于时间主节点发送的参照报文，每个从参照报文开始的周期被称作基本周期，且这个周期的时间段被细分为几个时间窗口。时间同步参照报文用于同步和校正所有节点的时间基础，确保整个网络中所有节点与时间主节点保持一致的时间基础，为整个网络提供一个全局时间。此外，时间触发CAN提供了一个机制，即当时间主节点出现故障时，可以启用备用时间主节点来代替。5.1一般规定075.2协议的一般原理CAN协议的基本概念010203CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域网络，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN协议采用多主工作方式，网络上的任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。CAN协议采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据。每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据通信的可靠性。CAN总线以广播的方式发送数据，所有节点都可以接收到消息。节点在接收到消息后，通过消息中的标识符（ID）来判断是否是发给自己的消息。CAN协议采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短。CAN协议的工作原理010203高性能通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）。高可靠性采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。灵活性多分支结构，最多可连接110个节点，方便扩展和维护。实时性强采用非破坏性总线仲裁技术，优先级高的数据帧可以优先传输，满足实时性要求。CAN协议的特点085.3参照报文参照报文用于同步和校正所有节点的时间基础，确保整个网络具有一致的时间参考。时间同步每个开始于参照报文的周期被称作基本周期，这个周期的时间段被细分为几个时间窗口，用于安排不同的通信任务。周期划分参照报文给整个网络提供一个全局时间，使得所有节点的通信能够在预定的时间窗口内进行。全局时间提供参照报文的作用参照报文的格式和内容标识符参照报文具有特定的CAN标识符，用于标识其为时间触发CAN网络中的参照报文。数据字段数据长度代码参照报文的数据字段包含当前基本周期的数量（周期计数）和其他状态信息，如下个间隔是否同步等。对于等级1，数据长度代码至少是1；对于等级2，数据长度代码至少是4，以确保报文被正确识别为参照报文。参照报文的发送和接收接收节点除了时间主节点外，网络中的所有其他帧同步实体都应接收并认可参照报文，以根据其内容进行相应的时间触发通信调整。重发机制如果参照报文在发送过程中丢失或损坏，时间主节点应能立即重发，以确保网络的同步和稳定性。然而，在某些情况下，重发功能可能会被禁用，这时需要采取其他措施来恢复网络通信。发送节点时间主节点负责发送参照报文，它按照预定的时间间隔和优先级进行发送。030201参照报文与网络同步的关系同步初始化在网络启动时或需要重新同步时，时间主节点会发送一个初始的参照报文来初始化同步事件。周期性同步随后，时间主节点会周期性地发送参照报文来保持网络的同步状态。这些周期性的参照报文使得所有节点能够按照预定的时间表进行通信。同步调整如果网络中出现时间偏差或需要调整通信周期，时间主节点可以通过修改参照报文中的相关字段来通知其他节点进行相应的调整。096定时和同步特征CAN网络中的时间基准由主时钟节点提供，用于同步整个网络的时间。时间基准CAN网络中消息的传输遵循一定的定时周期，确保消息的实时性和可靠性。定时周期通过精确控制消息的发送和接收延迟，保证消息的实时传输。延迟控制6.1定时机制在系统启动时，各节点通过与主时钟节点进行同步，确保整个网络的时间一致性。初始同步6.2同步策略在系统运行过程中，各节点会定期与主时钟节点进行再同步，以消除时钟漂移带来的影响。再同步同步精度是衡量同步策略性能的重要指标，高精度的同步策略能够确保消息的准确传输。同步精度协议性能时钟同步协议的性能直接影响到CAN网络的实时性和可靠性，因此需要选择高性能的协议来确保网络的稳定运行。协议概述时钟同步协议是实现CAN网络节点时钟同步的关键技术，它通过交换时间戳信息来实现各节点时钟的校准。协议流程时钟同步协议包括时间戳交换、时钟偏差计算和时钟调整等步骤，确保各节点时钟的一致性。6.3时钟同步协议故障检测在出现故障时，采取相应的容错策略，如切换备用通信链路、重新配置网络参数等，以确保网络的可用性。容错策略故障恢复在故障处理完成后，通过相应的恢复机制使网络快速恢复到正常工作状态，减少故障对网络的影响。通过监测网络中的异常现象，及时发现并处理故障，确保网络的稳定运行。6.4故障处理与容错机制106.1等级1和等级2等级1传输速率等级1的CAN总线系统通常采用较低的传输速率，适用于对实时性要求不高的场合。传输距离由于传输速率较低，因此等级1的CAN总线系统可以支持较长的传输距离。可靠性等级1的CAN总线系统具有较高的可靠性，能够在恶劣环境下稳定运行。应用场景等级1通常用于车身控制模块、舒适系统等对实时性要求不高的场合。传输速率：等级2的CAN总线系统具有较高的传输速率，适用于对实时性要求较高的场合。可靠性：尽管传输速率较高，但等级2的CAN总线系统同样需要保证高可靠性，以确保数据的准确传输。应用场景：等级2通常用于动力总成、底盘控制等对实时性要求较高的系统。同时，在一些需要高速数据传输的场合，如音视频传输、高级驾驶辅助系统（ADAS）等，也会采用等级2的CAN总线系统。传输距离：由于传输速率较高，因此等级2的CAN总线系统支持的传输距离相对较短。等级2116.2本地时间的产生6.2.1本地时间定义本地时间是指在CAN网络中的每个节点内部维护的一个时间计数器，用于同步各个节点之间的操作。本地时间的产生是基于一个稳定的时钟源，通常是节点的内部振荡器或者外部时钟信号。自由运行计数器每个节点内部都有一个自由运行的计数器，该计数器以固定的频率递增，从而生成本地时间。同步报文触发6.2.2本地时间产生方式在CAN网络中，可以通过发送同步报文来触发所有节点同时更新本地时间。这种方式可以确保整个网络的时间同步性。01026.2.3本地时间精度要求为了满足实时性和可靠性的要求，本地时间的精度必须足够高，以确保各个节点之间的操作能够精确同步。通常，本地时间的精度会受到时钟源的稳定性、计数器的分辨率以及网络传输延迟等因素的影响。由于各种因素的影响，本地时间可能会产生偏差。因此，需要一种校准机制来定期或实时地调整本地时间，以确保其与网络中的其他节点保持同步。校准机制可以通过发送包含时间戳的校准报文来实现，接收节点根据时间戳来调整自己的本地时间。此外，还可以使用更复杂的时间同步协议来提高同步精度。6.2.4本地时间校准机制126.3周期时间参数010203周期时间是指CAN网络中消息传输的固定时间间隔。它决定了网络中消息传输的频率和实时性。周期时间需要根据网络的具体需求和负载情况进行合理配置。周期时间的定义周期时间的计算周期时间可以通过相关公式进行计算，涉及网络波特率、帧长度等因素。01合理的周期时间设置能够确保网络的稳定性和实时性。02在实际应用中，需要根据网络的具体情况进行调整和优化。03123周期时间过长会导致网络实时性降低，影响系统的响应速度。周期时间过短则可能增加网络的负载和冲突，降低网络的稳定性。因此，合理的周期时间设置对于保证网络性能至关重要。周期时间对网络性能的影响根据网络的实际需求和负载情况，动态调整周期时间参数。可以采用一些先进的调度算法，如基于时间触发的调度算法，来优化周期时间的设置。同时，也可以通过网络监控和分析工具来评估和调整周期时间参数，以达到最佳的网络性能。如何优化周期时间参数010203136.4等级2中的同步全局时间同步在等级2的时间触发CAN中，同步机制依赖于全局时间。所有节点通过接收时间主节点发送的参照报文来同步其本地时钟，确保整个网络中时间的一致性。6.4等级2中的同步参照报文的作用参照报文不仅用于同步，还包含周期计数和其他状态信息，如下一个间隔是否同步等。这些信息对于维护网络的时间秩序和节点间的协调至关重要。备用时间主节点为了增强系统的可靠性，等级2中引入了备用时间主节点的概念。当主节点发生故障时，备用节点可以接管其职责，继续发送参照报文，保持网络的同步状态。等级2的参照报文具有特定的数据长度和格式。它们通常包含更多的数据字节，以提供额外的同步和状态信息。这些信息被网络中的所有帧同步实体识别并用于维护通信的同步性。数据长度和格式由于等级2采用了全局时间和精确的同步机制，因此它能够提供更高的同步精度和稳定性。这对于需要精确时间控制的应用场景（如自动驾驶、实时控制系统等）至关重要。同步精度和稳定性6.4等级2中的同步146.5等级2中的全局时间(本地时间+本地偏移)全局时间的概念在CAN的时间触发通信中，全局时间是一个核心概念，特别是在等级2中。全局时间由本地时间和本地偏移两部分组成，为整个网络提供了一个统一的时间参考。本地时间的产生每个节点在等级2的时间触发CAN中都会生成自己的本地时间。这个时间通常是从某个固定的起点开始计数的，并且以一定的频率递增。本地时间的准确性对于整个系统的时间同步至关重要。本地偏移的作用由于各个节点可能存在微小的时钟差异，因此需要通过本地偏移来进行调整，以确保所有节点的全局时间保持一致。本地偏移是根据网络中的时间主节点发送的参照报文来计算的。6.5等级2中的全局时间（本地时间+本地偏移）VS全局时间在时间触发CAN中起着至关重要的作用。它不仅可以用于同步各个节点的操作，还可以确保报文在预定的时间窗口内准确发送和接收，从而实现分布式实时控制。等级2的特点与等级1相比，等级2支持全局系统时间，这意味着它可以提供更精确的时间同步和更复杂的通信调度。在等级2中，时间主节点会发送包含全局时间信息的参照报文，以供其他节点进行同步。全局时间的应用6.5等级2中的全局时间（本地时间+本地偏移）156.6外部时间同步时间同步的重要性在时间触发CAN中，所有节点的时钟必须保持同步，以确保数据能够在预定的时间窗口内准确传输。外部时间同步是实现这一目标的关键机制。精度要求为了确保通信的稳定性和可靠性，时间同步的精度要求非常高。任何微小的时钟偏差都可能导致数据传输的错误或丢失。同步方法通常，时间主节点会定期发送包含时间戳的参照报文，其他节点接收到这些报文后，会根据自己的时钟和接收到的时间戳进行时钟调整，以实现与主节点的同步。容错机制在外部时间同步过程中，还需要考虑容错机制。例如，当某个节点无法接收到参照报文或者其时钟出现严重偏差时，系统应能够检测到这种情况并采取相应的纠正措施。外部时间同步167发送和接收7发送和接收在时间触发CAN中，发送过程是基于时间主节点发送的参照报文进行的。每个基本周期开始于一个参照报文，该报文用于同步和校正所有节点的时间基础。发送节点在预定的时间窗口内发送数据，确保所有报文在特定的时间窗口内发送，从而避免了CAN总线上的冲突。发送过程接收节点在预定的时间窗口内监听并接收数据。由于所有节点都与主节点保持同步，因此接收节点能够准确地知道何时接收特定节点的数据。这种机制确保了数据的可靠传输和接收。接收过程通过时间触发通信，CAN网络能够实现更高效的数据传输。由于所有报文在预定的时间窗口内发送和接收，因此避免了总线上的冲突和延迟。此外，时间触发通信还提供了更高的可靠性和确定性，因为每个节点都知道何时发送和接收数据。时间触发通信的优势010203与事件触发通信的比较：与传统的事件触发通信相比，时间触发通信具有更高的可预测性和可靠性。在事件触发通信中，节点在需要时发送数据，这可能导致总线上的冲突和不确定的延迟。而时间触发通信通过预定的时间窗口来避免这些问题。总的来说，GB/T41588.4-2022中定义的时间触发通信机制通过预定的时间窗口来发送和接收数据，提高了CAN网络的效率和可靠性。这种机制在汽车等需要实时、可靠数据传输的应用中具有广泛的应用前景。7发送和接收177.1综述CAN网络的重要性提高了车辆各系统间的通信效率01实现了数据的实时共享与处理02增强了车辆的安全性与可靠性03满足了车辆对实时性和确定性的高要求确保了信息传输的同步性和准确性优化了网络资源的利用，降低了能耗时间触发通信的引入010203标准的制定背景与意义010203国内外汽车行业对CAN网络的需求日益增长时间触发通信技术的成熟与应用推广推动了汽车行业的技术进步与产业升级gb/t41588.4-2022的核心内容0302规定了时间触发通信的协议和数据格式01提供了测试与验证的方法和标准明确了通信调度和时间同步的要求187.2报文发送应用程序将数据写入CAN控制器的发送缓冲区。7.2.1发送流程01CAN控制器根据优先级对发送缓冲区中的报文进行排序。02当总线空闲时，CAN控制器开始发送优先级最高的报文。03发送过程中，CAN控制器会监测总线的状态，确保数据正确传输。0401标识符用于确定报文的优先级和如何被接收节点识别。校验段用于确保报文的完整性和正确性。报文包含标识符（ID）、数据段和校验段。数据段包含要传输的实际数据，长度可为0到8字节。7.2.2报文格式020304在发送过程中，如果CAN控制器检测到错误，会立即停止发送并报告错误。7.2.3错误处理错误类型包括位错误、填充错误、CRC错误等。当发生错误时，CAN控制器会尝试重新发送报文或采取其他恢复措施。7.2.4发送确认应用程序可以根据发送确认信号来采取相应的操作，如重新发送报文或继续发送下一个报文。发送确认信号包含有关发送状态的信息，如是否成功、是否有错误等。当报文成功发送后，CAN控制器会向应用程序发送一个发送确认信号。010203197.3报文接收报文接收流程监听总线节点持续监听CAN总线，等待报文传输。识别报文当总线上有报文传输时，节点通过识别报文的标识符（ID）来判断是否为所需接收的报文。接收报文若报文ID与节点预设的接收过滤器相匹配，则节点开始接收该报文。处理报文接收完报文后，节点对报文进行解析和处理，执行相应的操作或更新内部状态。报文接收状态正常接收当报文成功接收并通过校验后，节点将报文数据存储到相应缓冲区，并更新接收状态为正常接收。接收错误溢出处理若在接收过程中出现错误，如校验失败或接收超时等，则节点将更新接收状态为接收错误，并可能触发相应的错误处理机制。若节点接收缓冲区已满，无法接收新的报文，则节点可能采取溢出处理策略，如丢弃新报文、覆盖旧报文或触发中断等。接收中断当节点成功接收报文或发生接收错误时，可配置接收中断来通知CPU进行相应的处理。接收过滤器节点可配置接收过滤器来指定需要接收的报文ID范围或特定ID，以实现报文的精确接收。接收缓冲区节点可配置接收缓冲区的大小和数量，以适应不同应用场景下的报文接收需求。报文接收相关配置207.4参照报文的发送010203参照报文由时间主节点按照预定的时间计划发送。发送周期和时间偏移量可配置，以满足不同应用场景的需求。报文发送遵循“先到先发”的原则，确保数据传输的实时性。7.4.1参照报文发送机制123参照报文包含报文头、数据段和校验和等部分。数据段包含时间同步信息、控制信息和数据负载等。报文格式符合CAN协议的标准规范，确保与不同厂商设备的兼容性。7.4.2参照报文格式与内容发送过程中，采用CRC校验等方式确保数据的完整性和准确性。接收节点在成功接收参照报文后，会发送确认信息给时间主节点。发送前，时间主节点会检查通信线路的状态，确保传输质量。7.4.3发送过程与确认机制若发送过程中出现错误，时间主节点会重新发送参照报文。若连续多次发送失败，系统将触发错误处理机制，如报警或切换到备用通信线路。7.4.4错误处理与重传机制接收节点在检测到错误时，也会向时间主节点发送错误报告，以便及时处理问题。218时间主节点的初始化和容错初始化包括设定基本周期的开始，以及同步所有节点的时间基础。初始化过程在时间触发CAN系统中，时间主节点负责初始化整个网络的时间基准。8时间主节点的初始化和容错010203时间主节点通过发送参照报文来同步网络中的所有节点，确保它们都在同一个时间基础上工作。8时间主节点的初始化和容错容错机制8时间主节点的初始化和容错为了防止时间主节点故障导致整个系统瘫痪，时间触发CAN提供了一个备用时间主节点的机制。当检测到主节点故障时，备用时间主节点会接管网络的时间同步任务，保证网络的稳定运行。容错机制还包括对报文的错误检测和纠正，以确保数据的准确性和可靠性。8时间主节点的初始化和容错时间主节点的选择通常基于一定的算法和协议，以确保网络的稳定性和可靠性。在多个备用时间主节点中，会选择一个最合适的节点来接管主节点的任务。时间主节点的选择8时间主节点的初始化和容错8时间主节点的初始化和容错在时间触发CAN系统中，时间同步是至关重要的。时间同步的重要性选择过程可能涉及网络中的投票机制或其他决策算法。010203所有节点必须在同一个时间基准上工作，以确保数据的实时性和准确性。时间同步还有助于防止数据冲突和碰撞，提高网络的效率和可靠性。综上所述，时间主节点的初始化和容错是时间触发CAN系统中非常重要的部分。它们确保了网络的稳定性和可靠性，为道路车辆控制器局域网的高效运行提供了保障。8时间主节点的初始化和容错228.1综述8.1综述标准概述本标准规定了控制器局域网（CAN）中的时间触发通信协议。它支持分布式实时控制和多路复用，是一种串行通信协议。适用于道路车辆中搭载CAN总线的电子控制单元（ECU）之间的数字信息交互。8.1综述核心特点时间触发通信使所有报文的延迟时间保持于特定的值，与CAN总线的负载率无关。8.1综述提供了两种通信级别：级别1仅限于周期性报文传输；级别2支持全局系统时间。基本构成8.1综述时间触发CAN的周期性通信基于时间主节点发送的参照报文。每个开始于参照报文的周期称为基本周期，且周期的时间段被细分为几个时间窗口。参照报文用于同步和校正所有节点的时间基础，确保所有节点与时间主节点保持一致的时间基础。参照报文给整个网络提供了一个全局时间，并可用于同步事件。8.1综述010203故障处理时间触发CAN提供了一个备用时间主节点机制，以替代故障的主节点。8.1综述应用范围适用于汽车内部电子控制单元（ECU）之间的通信，提高车辆系统的可靠性和实时性。此标准通过详细规定时间触发通信的各个方面，为道路车辆中的CAN总线通信提供了一种高效且可靠的方式。它不仅增强了数据传输的实时性和确定性，还通过时间触发机制优化了网络资源的利用，从而提高了整个车辆系统的性能和安全性。8.1综述238.2初始化程序初始化流程上电或复位后，节点进入初始化状态。01节点将自动执行初始化程序，包括硬件自检、软件配置等步骤。02初始化完成后，节点将发送一个启动消息，并进入正常通信状态。03123节点将对CAN控制器、收发器等硬件进行自检。自检内容包括检查硬件连接是否正常、设备是否损坏等。若自检失败，则节点将报告错误并进入故障处理模式。硬件自检配置完成后，节点将验证配置参数的有效性。若配置失败，则节点将报告错误并进入故障处理模式。节点将加载并配置相关的软件参数，如通信速率、帧类型、验收滤波器等。软件配置初始化完成后，节点将发送一个启动消息，通知其他节点其已经准备好进行通信。启动消息中包含节点的标识符、状态信息以及其他相关数据。其他节点接收到启动消息后，将更新其内部的状态表，并开始与该节点进行正常通信。启动消息010203248.3当前时间主节点故障故障识别机制当前时间主节点应具备自我诊断功能，能够及时发现并报告故障。故障分类故障识别与分类根据故障的性质和影响，可分为轻微故障、一般故障和严重故障。0102轻微故障处理对于不影响当前时间主节点基本功能的轻微故障，系统应能够自动进行修复或采取相应措施降低故障影响。故障处理策略一般故障处理对于影响当前时间主节点部分功能的一般故障，系统应能够及时进行报警，并提示操作人员进行相应处理。严重故障处理对于导致当前时间主节点完全失效的严重故障，系统应立即切换到备用时间主节点，确保整个控制器局域网络的稳定运行。定期检查与维护定期对当前时间主节点进行检查和维护，确保其处于良好的工作状态。冗余设计采用冗余设计，设置备用时间主节点，以便在主节点故障时能够及时切换，保证系统的可靠性。软件更新与升级定期对当前时间主节点的软件进行更新和升级，以修复已知漏洞并提高系统性能。故障预防措施258.4关机在关机前，需要先停止控制器局域网（CAN）上的通信活动，确保数据的完整性和安全性。停止CAN通信按照规定的关机程序，逐步关闭各个电源模块，以避免对系统造成冲击。关闭电源在关机完成后，需要检查系统的状态，确保所有设备都已正常关闭，没有遗留的电源或信号。检查状态关机流程01避免突然断电为了防止数据丢失或设备损坏，应避免直接切断电源进行关机，而应按照规定的关机程序进行操作。注意事项02备份数据在关机前，应确保所有重要数据都已备份，以防止数据丢失。03维护记录关机后，应做好相关维护记录，包括关机时间、设备状态等信息，以便于后续维护和管理。无法正常关机如果遇到无法正常关机的情况，应先检查电源模块和连接线路是否正常，然后尝试重新启动系统并再次进行关机操作。数据丢失或损坏如果在关机后发现数据丢失或损坏，应立即进行数据恢复操作，并检查系统是否存在其他潜在问题。设备故障如果设备在关机过程中出现故障或异常情况，应立即停止操作并联系专业人员进行检修和维护。020301故障排除269故障处理备用时间主节点为了确保通信的可靠性，系统设置了备用时间主节点。当主节点发生故障时，备用时间主节点将接管其功能，确保整个系统的稳定运行。故障检测机制时间触发CAN系统具备有效的故障检测机制，能够及时发现通信过程中的异常情况，如信号丢失、延迟等。故障隔离与恢复一旦检测到故障，系统能够迅速隔离故障部分，确保其他部分的正常通信。同时，系统还具备自我恢复能力，能够在一定程度上自动修复故障。故障指示与报告系统能够提供明确的故障指示和报告功能，帮助用户或维修人员快速定位并解决问题。9故障处理279.1综述由德国Bosch公司为汽车监测和控制而设计的控制器局域网络。起源发展应用逐步发展成用于其他工业控制领域的现场总线，已成为国际标准化组织的ISO11898标准。广泛应用于道路机动车辆中，实现车内各电子系统之间的通信。控制器局域网（CAN）的发展历程确定性时间触发通信能够提供确定性的数据传输，确保数据在预定时间内准确到达。实时性满足车辆控制系统对实时性的高要求，确保车辆的安全和稳定运行。可靠性通过时间触发机制，降低数据丢失和传输错误的风险，提高通信的可靠性。030201时间触发通信（TTC）的重要性随着汽车智能化、网联化的快速发展，对车辆通信系统的性能提出更高要求。市场需求时间触发通信技术不断成熟，为制定相关标准提供了技术支撑。技术进步为推动国内汽车行业与国际接轨，需要制定符合国际标准的技术规范。国际化趋势gb/t41588.4-2022标准的制定背景010203术语和定义明确了时间触发通信相关的术语和定义，便于理解和实施标准。通信协议规定了时间触发通信的协议栈、数据帧格式、通信速率等关键参数。网络管理描述了时间触发通信网络的配置、启动、运行和停止等管理过程。故障诊断与处理提供了时间触发通信网络的故障诊断方法和处理机制，确保网络的稳定运行。gb/t41588.4-2022标准的主要内容289.2报文状态计数010203报文状态计数是指在CAN网络中，对特定报文传输状态的记录和统计。该计数可以帮助诊断网络中的问题，如报文丢失、重复或延迟等。通过报文状态计数，可以监控网络的健康状况，确保数据的可靠传输。报文状态计数定义在CAN控制器中，通常会有专门的硬件或软件计数器来跟踪报文的发送和接收状态。当报文成功发送或接收时，相应的计数器会增加。若发生错误或异常情况，如超时、CRC校验错误等，也会有相应的计数机制。报文状态计数实现方式010203通过分析报文状态计数，可以迅速定位网络中的问题所在，如某个节点是否频繁丢失报文。故障诊断通过对报文状态计数的统计和分析，可以评估网络的性能，进而优化网络配置和参数设置。性能优化及时发现并处理网络中的问题，可以提高整个系统的稳定性和可靠性。系统稳定性提升报文状态计数的作用299.3中断状态矢量中断状态矢量的定义中断状态矢量是指示控制器局域网（CAN）中各个节点中断状态的二进制矢量。每个节点在CAN网络中具有唯一的中断状态矢量，用于表示该节点的中断请求和状态。故障诊断当中断发生时，中断状态矢量可以帮助快速定位故障节点，提高故障诊断效率。系统优化通过对中断状态矢量的分析，可以优化CAN网络的设计和配置，提高系统的可靠性和性能。实时监测通过读取中断状态矢量，可以实时监测CAN网络中各个节点的中断状态，及时发现并处理异常情况。中断状态矢量的作用硬件支持一些CAN控制器硬件支持中断状态矢量的生成和读取，可以方便地获取各个节点的中断状态。软件实现在没有硬件支持的情况下，可以通过软件方式实现中断状态矢量的生成和读取。这需要在每个节点上运行相应的软件代码，以监测和记录中断状态。中断状态矢量的实现方式准确性确保中断状态矢量的准确性至关重要，以避免误判和漏判。实时性中断状态矢量需要实时更新，以便及时反映CAN网络中各个节点的最新状态。兼容性不同的CAN控制器和节点可能具有不同的中断状态矢量格式和实现方式，需要确保系统具有良好的兼容性。注意事项309.4主节点状态初始化状态在系统启动或重置后，主节点会进入初始化状态，进行必要的硬件和软件配置。主节点状态定义正常状态当初始化完成后，主节点会进入正常状态，开始正常的通信和控制任务。错误状态如果主节点在运行过程中遇到错误，如通信故障或数据异常，会进入错误状态。当初始化完成后，且没有检测到任何错误，主节点会自动转换到正常状态。初始化到正常状态在正常状态下，如果主节点检测到严重的通信错误或数据异常，会立即转入错误状态。正常到错误状态在错误状态下，如果问题得到解决或者进行了系统重置，主节点会重新进入初始化状态。错误到初始化状态主节点状态转换主节点状态监控与管理状态监控主节点应能实时监控自身的状态，包括通信状态、数据状态等，确保系统的稳定运行。状态管理主节点应具备完善的状态管理机制，能在不同状态间进行平滑切换，保证系统的可靠性和稳定性。同时，还应提供必要的错误处理和恢复机制，以应对可能出现的各种问题。日志记录为了方便故障排查和系统优化，主节点还应具备详细的日志记录功能，能记录状态转换、错误发生及处理等重要信息。3110可视接口可视接口提供了一种直观的方式来监视和控制CAN网络上的设备和数据。它允许用户通过图形化界面查看网络状态、数据流量以及各个节点的状态。可视接口还提供了配置和管理CAN网络的功能，如设置节点参数、定义消息类型和优先级等。10.1接口定义010203数据解析可以将CAN数据帧解析为具体的物理量或状态信息，便于用户理解和分析。灵活配置用户可以根据自己的需求灵活配置可视接口的显示内容和方式，以满足不同的监控需求。故障诊断通过监测数据帧的传输情况，可以及时发现网络故障或节点故障，并进行相应的处理。实时监控能够实时显示CAN网络上的数据传输情况，包括数据帧的ID、数据内容、发送节点和接收节点等信息。10.2功能特点10.3实现方式01可以使用专门开发的CAN网络监控软件来实现可视接口的功能。这类软件通常具有丰富的功能和强大的性能，但可能需要一定的学习和使用成本。也可以利用一些通用的第三方工具来实现CAN网络的可视化监控。这些工具通常易于上手和使用，但可能功能相对有限。对于特定的应用需求，也可以自行开发可视接口软件，以满足个性化的监控需求。这种方式需要一定的编程技能和时间投入。0203专用软件第三方工具自定义开发01汽车电子在汽车电子领域，可视接口可以用于监测和控制车载CAN网络上的各种传感器和执行器，以确保车辆的安全和性能。工业自动化在工业自动化领域，可视接口可以用于监控生产线上的各种设备和传感器，及时发现并处理故障，提高生产效率和质量。航空航天在航空航天领域，可视接口可以用于监测飞机或航天器上的各种系统和设备状态，确