新解读GBT 41588.1-2022道路车辆 控制器局域网（CAN） 第1部分：数据链路层和物理信令

《GB/T41588.1-2022道路车辆控制器局域网（CAN）第1部分：数据链路层和物理信令》最新解读目录GB/T41588.1-2022标准概览与重要性道路车辆控制器局域网（CAN）简介CAN数据链路层与物理信令的关系标准发布背景与行业影响CAN总线技术原理与架构数据链路层功能特性详解物理信令要求与电气特性目录CAN总线访问方法与仲裁机制信息路由与网络灵活性分析数据一致性与远程数据请求技术CAN总线的错误检测与恢复机制应答与自动重发功能解析CAN总线故障界定与处理主动与被动错误区分与处理总线关闭与唤醒机制CAN总线层级架构与OSI模型目录协议定义与服务格式解析LLC子层服务与功能描述LLC帧结构与受限帧解析LLC与MAC接口及时间触发技术MAC子层服务与功能模型MAC帧结构与编码方式帧应答与有效性检查位发送顺序与媒介访问方法MAC数据一致性与错误检测目录过载标识与总线监听技术CAN总线受限操作与安全性物理层定义与功能模型PL服务与PCS定义AUI定义与接口技术FCE监控器故障界定与管理CAN总线一致性与兼容性传统CAN与FDCAN帧格式对比可变数据速率CAN技术解析目录CAN总线在智能网联汽车中的应用CAN总线通信效率与可靠性提升CAN总线与其他通信协议的比较CAN总线技术发展趋势与创新CAN总线在自动驾驶中的关键技术CAN总线技术在电动汽车中的应用CAN总线技术行业标准与规范CAN总线技术的国际标准对接CAN总线技术的国内外发展动态目录CAN总线技术的行业应用案例CAN总线技术的最新研究成果CAN总线技术的挑战与解决方案CAN总线技术的培训与教育CAN总线技术的市场需求与前景CAN总线技术的绿色发展与环保CAN总线技术的未来展望与战略规划PART01GB/T41588.1-2022标准概览与重要性2022年发布时间xxxx年xx月xx日（具体以官方发布为准）实施时间本标准适用于道路车辆控制器局域网（CAN）的数据链路层和物理信令适用范围标准概览010203标准的重要性本标准规定了CAN数据链路层和物理信令的要求，有助于确保车辆内部各控制器之间的通信更加可靠。提高车辆通信的可靠性CAN作为汽车内部通信的重要技术，本标准的实施有助于推动智能网联汽车的发展，提高车辆智能化水平。通过规范CAN通信的物理层和数据链路层，有助于减少车辆内部通信故障，从而保障行车安全。促进智能网联汽车发展本标准的制定和实施有助于提升我国汽车行业的国际竞争力，促进国际贸易和技术交流。增强国际竞争力01020403保障行车安全PART02道路车辆控制器局域网（CAN）简介CAN总线具有多主控制、无破坏性仲裁以及借助接收滤波实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送和接收数据的特点。控制器局域网（CAN）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。CAN协议由于其高性能、高可靠性及独特的设计，广泛应用于汽车行业以及自动化、船舶、工业设备等领域。CAN的基本概念010203021991年9月Philips半导体公司制定并发布了CAN技术规范，该技术规范包括A和B两部分。04目前，CAN已成为国际标准化组织的ISO11898标准，并被广泛应用于各种领域。0320世纪90年代，CAN在汽车行业得到广泛应用，成为汽车行业网络的事实标准。01CAN起源于20世纪80年代末的汽车工业，由德国Bosch公司最先提出。CAN的发展历程优点CAN总线具有较高的通信速率、很强的抗干扰能力、极低的错误率以及较强的自动错误处理能力。缺点CAN总线通信距离有限，通常最大通信距离为10km（当通信速率为5Kbps时）；节点数量有限，通常最大节点数为110个；数据长度有限，每帧数据最多只能传输8个字节。CAN的优缺点PART03CAN数据链路层与物理信令的关系数据链路层数据帧格式详细说明了数据帧的结构和组成，包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场和帧结束等部分。数据传输负责数据的传输和接收，采用逐位仲裁的方式，优先级高的数据帧可优先发送。错误检测具有强大的错误检测功能，可检测出位错误、填充错误、格式错误等多种错误类型。冲突解决通过逐位仲裁的方式解决总线冲突，确保数据的有序传输。规定了CAN总线的物理媒介，如双绞线、光纤等，以及传输速率、距离等参数。定义了CAN总线上的信号电平，包括显性电平和隐性电平，以及电平转换的规范。说明了节点如何连接到CAN总线上，包括总线拓扑、终端电阻等连接方式。提供了CAN控制器与物理传输介质之间的接口电路，实现信号的转换和传输。物理信令物理媒介信号电平节点连接传输介质接口PART04标准发布背景与行业影响国际标准接轨本标准参考了国际相关标准，结合我国实际情况制定，有利于我国汽车工业与国际接轨。行业发展需求随着汽车电子技术的飞速发展，控制器局域网（CAN）在汽车行业的应用越来越广泛，需要统一的数据链路层和物理信令标准来规范行业发展。国家政策支持为推动我国汽车工业技术进步，提高产品质量和国际竞争力，国家相关部门积极推动制定相关标准。标准发布背景标准的发布将推动汽车电子行业的技术进步和产业升级，提高产品质量和可靠性。促进汽车电子行业发展标准的实施将提高我国汽车产品的国际竞争力，有利于开拓国际市场。提升汽车行业竞争力随着汽车电子行业的快速发展，将带动相关产业如传感器、执行器、控制器等的发展。带动相关产业发展行业影响010203PART05CAN总线技术原理与架构控制器局域网（CAN）原理CAN是一种串行通信协议，用于在电子控制单元（ECU）之间实现数据交换。CAN总线技术原理数据传输方式CAN采用差分信号传输方式，具有抗电磁干扰能力强、传输距离远等特点。数据编码与解码CAN总线上的数据采用独特的编码方式进行编码和解码，以确保数据传输的准确性和可靠性。CAN总线硬件架构包括总线控制器、收发器、数据链路层等部分，其中总线控制器负责控制数据的发送和接收，收发器负责将电信号转换为差分信号进行传输。硬件架构软件架构网络拓扑结构CAN总线软件架构包括驱动层、接口层和应用层。驱动层负责与硬件进行交互，接口层提供应用程序与CAN总线之间的通信接口，应用层则实现具体的业务逻辑和功能。CAN总线网络拓扑结构通常采用总线型或星型结构，其中总线型结构是将所有节点连接在一条公共总线上，星型结构则是通过集线器将各个节点连接起来。CAN总线技术架构PART06数据链路层功能特性详解定义数据链路层是控制器局域网（CAN）协议的一部分，负责在物理层上传输数据，并控制数据的流动和错误处理。功能数据链路层的主要功能包括帧格式定义、传输控制、错误检测和恢复等。数据链路层概述数据帧数据帧是CAN协议中传输数据的基本单位，包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场和帧结束等部分。远程帧远程帧用于请求其他节点发送数据，其帧格式与数据帧相似，但没有数据场。帧类型根据标识符长度和数据场长度的不同，数据帧和远程帧又可分为标准帧和扩展帧。帧格式定义01发送规则CAN协议采用基于优先级的非破坏性仲裁机制，当多个节点同时发送数据时，优先级高的节点获得总线使用权。传输控制02接收规则节点通过标识符过滤接收数据，只有符合过滤条件的数据才会被接收。03错误处理CAN协议具有强大的错误检测和处理能力，包括位错误、填充错误、格式错误等，当检测到错误时，会触发相应的错误处理机制。CAN协议通过循环冗余校验（CRC）等方式对数据进行错误检测，确保数据的正确性。错误检测当检测到错误时，CAN协议会触发错误恢复机制，包括重新发送数据、自动退出故障节点等，以保证网络的稳定性和可靠性。错误恢复错误检测和恢复PART07物理信令要求与电气特性标准规定了在不同的传输介质下，CAN总线的传输速率和最大传输距离。传输速率和距离规定了CAN总线使用的传输介质，如双绞线、光纤等，并说明了各种介质的特性。传输介质标准规定了CAN总线上可挂载的最大节点数量，以及在不同节点数量下的性能要求。节点容量物理信令要求010203电气特性电气参数详细规定了CAN总线的电气参数，包括电压范围、电流、电阻等，以确保设备的正常工作和兼容性。电气接口描述了CAN总线的电气接口类型和连接方式，包括引脚定义、接线方式等。电气隔离与保护标准规定了CAN总线设备应具备的电气隔离和保护措施，以防止设备损坏或人身伤害。电磁兼容性详细规定了CAN总线设备应满足的电磁兼容性要求，以减少电磁干扰对设备的影响。PART08CAN总线访问方法与仲裁机制消息标识符（ID）仲裁CAN总线上的每个消息都有一个唯一的标识符ID，用于在仲裁过程中判断消息的优先级和身份。基于竞争的方式CAN总线上的节点通过竞争的方式访问总线，当多个节点同时发送数据时，通过仲裁机制决定优先级。非破坏性仲裁CAN总线采用非破坏性仲裁方式，当多个节点同时发送数据时，优先级较低的节点会主动退出仲裁，优先级最高的节点获得总线使用权。CAN总线访问方法仲裁机制CAN总线的仲裁机制是逐位进行的，从ID的最高位开始逐位比较，当遇到不同的位时，优先级较低的节点会主动退出仲裁。逐位仲裁在逐位仲裁过程中，ID值越小的节点优先级越高，当多个节点同时发送数据时，ID值最小的节点会获得总线使用权。CAN总线具有强大的错误处理能力，当发生仲裁错误或数据错误时，节点能够自动检测并采取措施，如重新发送数据或关闭故障节点。优先级判断如果节点在仲裁过程中失败，它会在总线空闲时重新发送数据，这样可以确保数据最终能够成功发送。仲裁后的重发01020403错误处理PART09信息路由与网络灵活性分析标准详细规定了数据帧的格式，包括标识符、数据长度码、数据域等，确保信息准确传输。数据帧格式定义通过设定优先级和仲裁机制，实现信息的高效、有序传输，避免网络拥堵。路由策略优化支持多种通信方式，满足不同应用场景的需求，提高网络灵活性。广播与点对点通信信息路由节点扩展能力标准规定了错误检测和处理机制，如位错误、填充错误等，提高网络的稳定性和可靠性。网络容错性网络配置与兼容性支持不同速率的CAN总线配置，以及与其他网络技术的互操作性，确保网络兼容性和灵活性。网络设计具有良好的扩展性，可方便地增加或减少节点，适应不同规模的车辆控制系统。网络灵活性分析PART10数据一致性与远程数据请求技术确保数据准确性数据一致性技术能够确保车辆内部各个控制器之间的数据保持一致，避免因数据差异导致的车辆故障或安全问题。提高系统可靠性优化车辆性能数据一致性技术通过数据一致性技术，可以及时发现并纠正数据错误，提高车辆控制系统的可靠性。数据一致性技术有助于实现车辆内部各个系统的协同工作，优化车辆性能，提高驾驶体验。促进智能网联汽车发展远程数据请求技术是智能网联汽车的重要组成部分，有助于实现车辆与互联网的深度连接，推动智能网联汽车的发展。实现远程监控通过远程数据请求技术，车辆可以实时向远程服务器发送数据，实现远程监控车辆状态，及时发现并处理潜在问题。提供远程服务远程数据请求技术可以支持远程故障诊断、远程升级等服务，为车辆提供更便捷、高效的维护服务。优化出行体验通过获取远程服务器的数据，车辆可以实时了解交通状况、天气情况等信息，为驾驶者提供更智能的出行建议。远程数据请求技术PART11CAN总线的错误检测与恢复机制错误检测机制帧检查通过检查帧格式、标识符和数据长度等，判断数据帧是否合法。循环冗余校验（CRC）通过计算数据的多项式校验和，检测数据传输过程中是否出现错误。位填充规则在数据位流中，通过插入特定位（如“0”）来避免长时间的相同电平，以保持同步。应答错误在发送数据帧后，若未收到接收节点的应答，则判断为应答错误。当检测到错误时，CAN控制器会自动重发数据帧，最多可重发三次。CAN控制器对每个节点进行错误计数，当某个节点错误计数达到一定阈值时，会将其隔离，以避免影响整个网络。被隔离的节点在故障排除后，可通过重新初始化恢复通信，重新加入网络。当检测到错误时，CAN控制器会发出错误警告信号，并通过指示灯或诊断接口向外部指示。错误恢复机制自动重发错误计数与隔离故障节点恢复错误警告与指示PART12应答与自动重发功能解析应答超时处理当发送节点在设定的时间内未收到应答信号时，将重新发送消息，直到收到应答或达到最大重发次数。控制器局域网（CAN）的应答机制当某一节点发送消息后，其他节点需对其进行应答，以确认消息已被接收。应答信号的作用应答信号可以告知发送节点其消息已被成功接收，从而确保通信的可靠性。应答机制当发送节点在设定的时间内未收到应答信号或接收到错误应答时，将触发自动重发功能。自动重发的触发条件为了避免网络拥塞和节点故障，自动重发功能通常具有设定的重发次数限制。自动重发的次数限制虽然自动重发可以提高通信的可靠性，但过多的重发会导致网络拥塞和节点资源浪费，因此需要合理设置重发次数和时间间隔。自动重发对系统性能的影响自动重发功能实时性要求高的场合在实时性要求高的场合，如自动驾驶和车辆安全系统，应答与自动重发功能可以确保消息传输的可靠性和实时性。噪声干扰严重的环境在噪声干扰严重的环境中，如工业现场和汽车电子系统，应答与自动重发功能可以降低通信错误率，提高系统稳定性。应答与自动重发的应用场景硬件实现方式应答与自动重发功能可以通过CAN控制器的硬件电路实现，具有速度快、可靠性高的特点。软件实现方式除了硬件实现外，应答与自动重发功能还可以通过软件编程实现，这种方式具有更大的灵活性和可配置性。应答与自动重发的实现方式PART13CAN总线故障界定与处理准确识别故障类型通过对CAN总线的故障进行准确界定，可以迅速识别出故障类型，为后续处理提供明确方向。定位故障节点保障行车安全CAN总线故障界定通过对CAN总线上的数据进行实时监测和分析，可以定位到故障节点，从而快速排除故障。准确界定CAN总线故障，可以及时发现并解决潜在的安全隐患，确保车辆行驶安全。检查线路连接数据恢复与备份检查节点状态软件升级与更新首先检查CAN总线的线路连接是否牢固、接触是否良好，排除线路故障的可能性。对于因故障导致的数据丢失或损坏，及时进行数据恢复和备份，确保数据的完整性和可靠性。逐个检查CAN总线上的节点，查看其工作状态是否正常，对于故障节点进行及时更换或维修。针对已知的软件故障或漏洞，及时进行软件升级和更新，以提高CAN总线的稳定性和安全性。CAN总线故障处理定期对CAN总线进行检查和维护，可以及时发现并解决潜在的问题，确保总线的正常运行。当CAN总线出现故障时，应首先进行故障诊断，分析故障原因，然后有针对性地排除故障。检查内容包括线路连接、节点状态、数据传输等，对于异常情况及时进行处理。故障诊断过程中，应充分利用现有的诊断工具和技术手段，提高诊断效率和准确性。同时，要注意保护现场和数据，避免造成二次损坏或数据丢失。其他注意事项PART14主动与被动错误区分与处理主动错误是指一个CAN节点在发送消息时检测到错误，并主动向总线报告错误状态。定义通过发送错误帧（ErrorFrame）来通知其他节点，并尝试重新发送消息。检测机制主动错误状态下，节点的错误计数器会累加，当错误计数超过一定阈值时，节点会进入被动错误状态。错误计数主动错误状态错误恢复被动错误状态下，节点需等待其他节点发送正确消息以恢复通信，或通过重新初始化来尝试恢复正常状态。定义被动错误是指一个CAN节点在接收到错误通知后，无法主动向总线报告错误状态。检测机制通过接收其他节点的错误帧来间接检测错误，并依据错误计数器的值确定是否进入被动错误状态。被动错误状态主动错误处理节点在接收到错误通知后，需等待其他节点发送的正确消息或等待恢复计时器超时后尝试重新初始化。被动错误处理错误恢复条件在错误恢复计时器超时前，若节点接收到一定数量的连续正确消息，且错误计数器未超过阈值，则可恢复正常状态。节点在检测到错误后，立即停止发送，并发送错误帧通知其他节点，同时启动错误恢复计时器等待恢复。错误处理与恢复策略PART15总线关闭与唤醒机制正常关闭在控制器局域网（CAN）系统中，当所有节点都进入休眠状态或不再需要通信时，总线将自动关闭以节省能源。异常关闭当系统检测到故障或异常时，为保护系统安全，总线可能会被强制关闭。总线关闭机制通过外部信号（如钥匙开关、车门开关等）触发，使控制器局域网（CAN）系统从休眠状态唤醒，进入正常工作状态。外部唤醒当系统内部有事件需要处理时，相关节点会自发地发送唤醒信号，使系统从休眠状态唤醒。例如，当某个传感器检测到异常情况时，会发送信号唤醒系统以进行处理。内部唤醒唤醒机制PART16CAN总线层级架构与OSI模型数据链路层负责数据传输、错误检测和恢复等功能，是CAN总线的核心部分。物理层负责电气信号的传输和接收，包括物理媒介、信号传输方式和电气接口等。CAN总线层级架构物理层对应OSI模型的物理层，主要任务是传输原始比特流，涉及电气、机械、过程和功能等方面的规范。数据链路层CAN总线协议的应用层OSI模型与CAN总线的对应关系对应OSI模型的数据链路层，主要任务是在相邻网络实体之间传输数据帧并进行错误检测和恢复。虽然CAN总线本身未定义应用层，但实际应用中常将一些特定的应用协议构建在CAN总线之上，以实现特定的通信需求。PART17协议定义与服务格式解析控制器局域网（CAN）数据链路层协议规定了数据传输的格式、控制方式和错误处理机制。数据链路层定义CAN协议的物理信令部分规定了总线的电气特性、信号传输方式及物理连接等。物理信令规范国际标准化组织（ISO）负责制定和维护CAN协议标准，GB/T41588.1-2022是中国国家标准。标准制定机构协议定义及背景服务格式与帧结构帧类型CAN协议主要使用两种帧类型，即标准帧和扩展帧，分别具有不同的标识符长度。帧格式每帧数据包含帧起始、仲裁场、控制场、数据场和帧结束等部分，具有固定的格式。标识符与优先级帧标识符用于标识数据的来源和优先级，仲裁场中的标识符越高，优先级越高。数据传输方式CAN协议采用广播方式传输数据，所有连接到总线上的节点都可以接收到数据。PART18LLC子层服务与功能描述数据传输服务负责建立、维护和释放数据链路连接，确保通信双方之间的连接正常。连接管理服务流量控制服务对数据流量进行控制和调节，避免网络拥塞和数据丢失。提供可靠的数据传输服务，确保数据在通信过程中不丢失、不重复、不出现错误。LLC子层服务帧格式封装与解析将数据封装成帧进行传输，同时对接收到的帧进行解析，提取出有效数据。标识符管理对CAN总线上的标识符进行管理，确保每个消息都有唯一的标识符。错误处理与恢复对通信过程中出现的错误进行检测、处理和恢复，确保通信的可靠性。状态指示提供通信状态指示，如连接状态、发送/接收状态等，方便用户进行监控和调试。LLC子层功能描述PART19LLC帧结构与受限帧解析包括标识符、数据长度码（DLC）、数据域和循环校验码（CRC）等部分。用于指示帧的优先级、发送节点和接收节点等信息，是帧的重要组成部分。指明数据域的长度，以字节为单位，最大长度为8字节。承载要传输的数据，可以是各种类型的数据，如状态信息、控制指令等。LLC帧结构帧格式标识符数据长度码数据域包括标准帧和扩展帧两种类型，其中标准帧具有11位标识符，扩展帧具有29位标识符。受限帧类型扩展帧的标识符位数更多，可以容纳更多的信息，同时数据域长度也相应增加。帧格式差异主要用于传输对实时性要求不高的数据，如车辆状态信息、故障诊断等。受限帧应用受限帧解析010203PART20LLC与MAC接口及时间触发技术控制数据传输的流量、差错检测和恢复等。传输控制将数据封装成帧，便于在数据链路层中传输。数据封装01020304负责数据链路层中逻辑链路的建立、维护和终止。逻辑链路控制（LLC）为数据帧添加地址和标识信息，确保正确传输到目标节点。寻址和标识LLC接口介质访问控制（MAC）负责数据链路层中物理介质的访问控制。仲裁机制采用基于优先级的仲裁机制，解决多个节点同时发送数据时的冲突问题。帧格式定义定义数据帧的格式和结构，包括帧起始符、仲裁场、控制场、数据场和帧校验序列等。错误检测与恢复具有位错误检测、填充错误检测、帧格式错误检测等功能，并能通过重新发送数据帧进行错误恢复。MAC接口时间调度通过时间调度表，规划各节点的发送和接收时间，避免数据冲突和传输延迟。冗余设计采用双路冗余设计，提高系统的可靠性和容错性，确保在一条通信路径出现故障时仍能正常传输数据。确定性通信时间触发技术可以保证通信的确定性和实时性，适用于对时间要求较高的应用场景。时间同步采用高精度时钟同步技术，确保网络中各节点的时间保持一致。时间触发技术PART21MAC子层服务与功能模型MAC子层服务数据传输服务提供数据帧的传输和接收服务，确保数据的完整性和可靠性。同步服务实现系统时间的同步，确保各节点之间的时间一致性。错误检测服务对数据帧进行错误检测，包括位错误、格式错误等，提高数据传输的可靠性。流量控制服务对数据传输的流量进行控制，避免网络拥堵和数据丢失。数据封装与解析将数据帧进行封装和解析，便于数据的传输和接收。MAC子层功能模型01发送与接收管理管理数据帧的发送和接收过程，包括帧的调度、发送时机和接收确认等。02差错处理与恢复对数据传输过程中出现的差错进行处理和恢复，包括重传、错误帧处理等。03访问控制与冲突解决对多个节点同时访问网络时进行访问控制和冲突解决，确保数据传输的有序性。04PART22MAC帧结构与编码方式遵守卫生规定从业人员应遵守食品安全卫生规定，不随地吐痰、乱扔垃圾，不吸烟、不饮酒等。保持个人卫生幼儿园食堂从业人员应保持良好的个人卫生，包括勤洗手、穿戴整洁的工作服、戴帽子和口罩等。健康检查从业人员应定期进行健康检查，确保无传染病和皮肤疾病，避免将疾病带入食品中。个人卫生管理对食品原料进行彻底清洗、消毒和加工，去除杂质和有害物质。原料处理食品加工过程中，应使用清洁的器具和容器，避免交叉污染。食品加工加工好的食品应尽快储存，避免长时间暴露在空气中，防止细菌滋生。食品储存食品加工过程卫生010203餐具使用后应及时清洗、消毒，确保无残留物、无细菌。餐具消毒与保洁01消毒方式可采用高温蒸汽、紫外线消毒等，确保消毒效果。02消毒后的餐具应存放在干燥、通风、无尘的地方，避免再次污染。03餐具应分类存放，避免交叉使用，确保卫生安全。04食品安全法律法规、卫生标准和操作规范等方面的知识。食品加工、储存、运输和销售等环节中的卫生要求和注意事项。食品安全事故的预防和处理方法，以及应急处理措施。定期组织食品安全知识培训，提高从业人员的食品安全意识和操作技能。通过考核、评估等方式，确保从业人员掌握食品安全知识和技能。鼓励从业人员参加食品安全相关的培训和交流活动，不断提高自身素质。食品安全知识培训010203040506PART23帧应答与有效性检查帧应答定义在CAN总线中，帧应答是指接收节点在正确接收到数据帧后，向发送节点发送一个应答帧，以确认数据已成功传输。应答帧内容帧应答作用帧应答应答帧通常包括接收节点标识符、数据帧标识符、数据长度码和校验位等信息。帧应答机制可以确保数据在传输过程中的可靠性和准确性，减少数据传输错误。有效性检查有效性检查内容对接收到的数据帧进行有效性检查，包括检查数据帧的标识符、数据长度码、校验位等是否正确。有效性检查方法采用循环冗余校验（CRC）等方法对数据进行校验，以确保数据的完整性。有效性检查结果处理如果数据帧通过有效性检查，则被接收并处理；如果未通过检查，则丢弃该数据帧并发送错误帧通知发送节点。同时，接收节点还可以根据错误帧信息采取相应的错误处理措施，如重发数据帧或请求发送节点重新发送等。PART24位发送顺序与媒介访问方法在CAN总线上，数据按标识符高位到低位的顺序发送。标识符高位到低位在每个标识符之后，数据按高位到低位的顺序发送。数据高位到低位在数据场之后，根据需要填充位以确保帧的长度符合规范。填充位位发送顺序CSMA/CD错误处理逐位仲裁睡眠模式采用载波监听多路访问/冲突检测方法（CSMA/CD）来访问媒介。如果发生错误，CAN总线会进行错误处理，包括重新发送消息或停止发送。通过逐位比较标识符来解决总线访问冲突，优先级高的消息优先发送。在总线空闲时，节点可以进入睡眠模式以节省能源，当总线上有消息时，节点会被唤醒。媒介访问方法PART25MAC数据一致性与错误检测确保数据传输准确性MAC数据一致性是确保CAN总线上数据准确传输的关键，通过数据一致性检测，可以避免因数据错误导致的车辆故障或事故。提高系统可靠性保持MAC数据一致性可以确保CAN总线的稳定性和可靠性，从而提高整个车辆系统的可靠性。MAC数据一致性故障记录与提醒系统还可以记录故障信息，并在必要时提醒驾驶员或维修人员进行处理，确保车辆的安全和性能。错误类型与检测通过MAC数据一致性检测，可以识别出CAN总线上的各种错误类型，如位错误、填充错误、格式错误等，并进行相应的处理。故障诊断与定位在检测到错误后，系统可以进行故障诊断和定位，帮助维修人员快速找到故障点并进行修复。错误检测与诊断错误检测与诊断数据封装与传输数据链路层负责将来自上层的数据封装成帧，并通过CAN总线进行传输，确保数据的完整性和准确性。信号传输的可靠性物理信令是CAN总线通信的基础，其稳定性和可靠性直接影响到整个车辆系统的正常运行。帧格式与规范数据链路层定义了CAN总线的帧格式和通信规范，使得不同设备之间能够互相通信和理解。电磁兼容性物理信令的设计需要考虑到电磁兼容性，以避免电磁干扰对信号传输的影响，确保车辆在各种环境下都能正常运行。PART26过载标识与总线监听技术过载标识（OverloadFlag）是CAN数据帧中的一个标志位，用于指示数据帧是否因为负载过重而需要延迟发送。定义通过过载标识，接收器可以了解发送器的负载情况，从而采取适当的措施，如增加接收缓冲区或降低数据发送速率。作用当发送器的待发送数据超过其处理能力时，将过载标识位置位，并延迟发送数据帧。设定方式过载标识总线监听技术监听对象01总线监听技术主要用于监听CAN总线上的数据传输情况，包括数据帧的发送、接收和错误情况。监听方式02常见的总线监听方式有两种，一种是使用专门的监听器设备，另一种是使用带有监听功能的CAN控制器。监听目的03通过监听总线上的数据传输情况，可以了解系统的运行状态，诊断故障，并进行必要的调试和优化。监听数据分析04对监听到的数据进行解析和分析，可以提取出有用的信息，如数据帧的发送频率、发送时间、数据内容等，从而帮助开发人员更好地理解和优化系统性能。PART27CAN总线受限操作与安全性受限会话模式在受限会话模式下，CAN总线上的通信受到限制，只有特定的信息可以被发送和接收。这种模式通常用于故障诊断或安全相关的功能。休眠模式受限地址范围CAN总线受限操作当车辆进入休眠状态时，CAN总线上的通信会暂停，以减少功耗。此时，只有特定的唤醒信号才能重新激活总线通信。CAN总线上的每个消息都有一个标识符（ID），用于指示消息的来源和目的地。在某些情况下，可以限制可以使用的ID范围，以防止未经授权的设备接入总线。消息认证：CAN总线上的消息可以通过各种认证机制进行验证，以确保消息的来源是可信的。这可以防止恶意设备发送伪造的消息来干扰总线的正常通信。防火墙保护：在CAN总线系统中设置防火墙，可以监控和过滤总线上的消息。当检测到异常或可疑的活动时，防火墙可以阻止这些消息的传输，从而保护系统的安全性。冗余设计：为了提高CAN总线的可靠性，可以采用冗余设计。这意味着在系统中设置多个相同的CAN总线模块，当其中一个模块出现故障时，其他模块可以继续工作，确保系统的正常运行。数据加密：为了防止数据在传输过程中被窃取或篡改，可以对CAN总线上的数据进行加密处理。这样，即使数据被截获，也无法轻易地解读其中的内容。安全性PART28物理层定义与功能模型物理层作用物理层是CAN网络中的最底层，负责传输原始的电信号，实现数据位从发送端到接收端的无差错传输。物理层标准GB/T41588.1-2022标准规定了CAN网络的物理层参数，包括传输速率、传输距离、信号电平、线路负载等。物理层定义数据链路层负责将物理层传输的比特流组合成帧，并进行帧的校验、确认和重发等，以保证数据传输的可靠性。数据链路层功能物理层功能模型包括物理层接口（PLI）、物理介质（PM）和物理层管理（PLM）三个子层，分别负责物理连接的建立、维护和拆除，以及物理层参数的配置和管理。物理层功能模型功能模型PART29PL服务与PCS定义物理层管理负责物理层设备的监控、故障诊断和维护管理，包括设备状态监测、故障报警、设备重启等功能。物理层服务规范定义了在物理层上传输数据的方式和规则，包括信号电平、传输速率、传输距离等参数。物理层接口规定了物理层设备的接口标准和连接方式，包括接口电路、接口电气特性、接口协议等。PL服务（PhysicalLayerService）PCS功能位于物理层和数据链路层之间，负责将物理层传输的比特流进行编码和解码，以便在数据链路层上进行传输。对数据链路层传输的编码数据进行解码，恢复出原始的比特流，以便进行后续的数据处理。将物理层传输的比特流按照特定的编码规则进行编码，以提高数据传输的抗干扰能力和可靠性。负责数据链路层传输的同步和时钟恢复，确保数据的准确传输和接收。PCS定义（PhysicalCodingSublayer）PCS编码PCS解码PCS同步PART30AUI定义与接口技术AUI（AttachmentUnitInterface）定义控制器局域网（CAN）中，用于连接控制单元（ECU）和物理传输介质的接口。AUI作用实现控制单元与物理传输介质之间的电气连接，传输数据和控制信号。AUI定义及作用高速CAN接口支持高达1Mbps的数据传输速率，适用于需要高速通信的场合。容错CAN接口具有检错和纠错功能，提高数据传输的可靠性，适用于高可靠性要求的场合。低功耗CAN接口针对低功耗需求进行优化，适用于便携式设备和电池供电系统。物理层接口包括差分驱动、共模抑制、接收器灵敏度等电气特性，确保数据传输的稳定性和可靠性。AUI接口技术PART31FCE监控器故障界定与管理FCE监控器传感器损坏或数据异常。传感器故障FCE监控器供电异常或电压不稳定。电源故障01020304FCE监控器与其他控制单元通信异常或中断。通信故障FCE监控器内部模块损坏或功能失效。内部故障FCE监控器故障类型影响FCE监控器主要功能且无法恢复的故障。一级故障影响FCE监控器部分功能但可恢复的故障。二级故障不影响FCE监控器主要功能，但存在潜在风险的故障。三级故障FCE监控器故障等级划分010203通过读取FCE监控器故障码，确定故障类型和原因。故障码诊断通过监测FCE监控器数据流，分析数据异常和趋势变化。数据流分析对FCE监控器硬件进行检测，确定是否存在损坏或异常。硬件检测FCE监控器故障诊断方法FCE监控器故障处理措施维修或更换损坏部件针对硬件故障，采取维修或更换损坏部件的措施。软件升级或恢复针对软件故障，采取升级或恢复软件的措施。清除故障码针对故障码引起的故障，采取清除故障码的措施。加强监控与预防措施针对潜在风险，加强监控和预防措施，避免故障发生。PART32CAN总线一致性与兼容性设备与接口CAN总线设备应符合标准接口规范，以便不同设备之间能够互相连接和通信。数据传输CAN总线上的数据传输应遵循标准的数据格式和传输速率，确保数据的准确和高效传输。CAN总线一致性新版本的CAN总线设备应兼容旧版本的CAN总线设备，以确保现有设备的可持续使用。不同厂商生产的CAN总线设备应能够在同一CAN总线上互相通信，实现系统的互操作性。CAN总线应具备较强的抗干扰能力，能够在电磁干扰等恶劣环境下正常工作，确保通信的稳定性。CAN总线应具备良好的可扩展性，能够适应未来车辆控制系统的发展需求，增加新的节点和设备。CAN总线兼容性向下兼容系统互操作性抗干扰能力可扩展性PART33传统CAN与FDCAN帧格式对比标识符长度传统CAN的标识符长度为11位，用于表示消息的优先级和身份。数据长度每帧最多可传输8字节的数据，满足大部分车身控制需求。传输速率标准传输速率可达500Kbps，可满足车身大部分网络通信需求。仲裁机制采用基于优先级的非破坏性仲裁机制，确保高优先级消息实时传输。传统CAN帧格式标识符长度FDCAN的标识符长度可扩展为29位，支持更丰富的消息标识和更精细的优先级划分。传输速率最高传输速率可达5Mbps，提高网络带宽和通信效率。仲裁机制采用改进的仲裁机制，支持更高效的消息传输和更低的冲突概率。同时，FDCAN还具有更好的兼容性和灵活性，可与传统CAN设备共存于同一网络中。数据长度每帧最多可传输64字节的数据，满足更复杂、大数据量的传输需求。FDCAN帧格式01020304PART34可变数据速率CAN技术解析可变数据速率CAN（VariableDataRateCAN，简称VDRCAN）是一种基于CAN总线的通信技术，其数据传输速率可以根据实际需要进行调整。定义VDRCAN具有灵活的数据传输速率、高效的数据传输和更好的电磁兼容性等特点，适用于不同应用场景和需求。特点可变数据速率CAN的基本概念速率调整机制VDRCAN通过调整数据传输速率来适应不同的网络负载和通信需求。当网络负载较低时，可以采用较高的传输速率；当网络负载较高时，则自动降低传输速率，以保证通信的稳定性和可靠性。动态调整VDRCAN可以根据实际通信需求动态调整传输速率，以满足不同节点之间的数据传输需求。这种动态调整能力使得VDRCAN在复杂的网络环境中具有更好的适应性和灵活性。可变数据速率CAN的工作原理优势VDRCAN可以提高CAN总线的利用率和传输效率，降低通信延迟和功耗。同时，由于传输速率可调，可以更好地适应不同应用场景和需求，提高系统的灵活性和可扩展性。不足VDRCAN的技术实现相对复杂，需要更高的硬件成本和更复杂的软件算法支持。此外，由于传输速率的变化，可能会引入一些不确定性和抖动，对系统的稳定性和可靠性造成一定影响。在实际应用中需要综合考虑这些因素，进行合理的权衡和设计。可变数据速率CAN的优势与不足PART35CAN总线在智能网联汽车中的应用统一规范为智能网联汽车中的CAN总线通信提供统一的数据链路层和物理信令规范。提升安全性通过标准化，减少通信故障和干扰，提高车辆系统的稳定性和安全性。促进产业发展推动智能网联汽车产业的快速发展，为自动驾驶等先进技术提供有力支持。030201《GB/T41588.1-2022》标准的重要性提高车辆可维护性通过CAN总线，可以对车辆进行远程诊断和维护，及时发现并解决问题，降低维护成本。实现车辆信息共享通过CAN总线，车辆内部各系统可以实时共享信息，如发动机状态、车速、刹车等，提高车辆的整体性能和安全性。支持自动驾驶功能CAN总线可以传输自动驾驶所需的传感器数据和控制指令，实现车辆的自动驾驶功能。CAN总线在智能网联汽车中的具体应用提高通信速率：随着智能网联汽车的发展，对CAN总线的通信速率要求越来越高，未来CAN总线将不断提高通信速率，以满足更高速的数据传输需求。增强安全性：CAN总线将进一步加强安全防护措施，防止黑客攻击和数据泄露等安全问题。市场机遇：智能网联汽车具有广阔的市场前景和巨大的商业价值，将推动汽车产业和相关产业的快速发展。同时，智能网联汽车也将为人们提供更加便捷、安全、舒适的出行体验。技术挑战：智能网联汽车的发展面临着诸多技术挑战，如高精度定位、环境感知、决策控制等，需要不断突破和创新。其他相关内容PART36CAN总线通信效率与可靠性提升采用更高效、紧凑的帧格式，减少数据传输过程中的开销和冗余。帧格式改进在保持通信稳定性的前提下，提高CAN总线的传输速率，以满足车辆控制系统对实时性的要求。传输速率提升完善错误检测和处理机制，快速准确地识别并处理通信过程中的错误，降低通信故障率。错误处理机制数据链路层优化传输距离延伸通过优化物理层设计，提高CAN总线的传输距离，满足车辆控制系统对通信范围的需求。节点容量扩展增加CAN总线上的节点容量，支持更多设备接入，提高车辆控制系统的扩展性和灵活性。信号抗干扰能力采用差分信号传输技术，提高CAN总线信号的抗干扰能力，确保数据在恶劣环境下也能稳定传输。物理信令增强PART37CAN总线与其他通信协议的比较CAN总线可连接的节点数量较多，最多可达110个节点，而LIN总线一般最多连接16个节点。节点数量CAN总线传输距离较远，最远可达10km（使用双绞线），而LIN总线最长为40m（使用单线）。传输距离01020304CAN总线传输速度较快，最高可达1Mbps，而LIN总线最高为20Kbps，通常用于低速、低带宽的通信。传输速度CAN总线广泛应用于汽车、工业自动化等领域，而LIN总线主要用于车门、车窗等简单的车身控制。应用场景与LIN总线的比较FlexRay传输速度更快，可达到10Mbps，而CAN总线最高为1Mbps。传输速度与FlexRay的比较FlexRay具有更高的确定性，支持时间触发通信，而CAN总线采用事件触发方式。确定性FlexRay采用双通道冗余设计，可靠性更高，而CAN总线为单通道。可靠性FlexRay主要应用于高端汽车控制系统，如线控系统、动力系统等，而CAN总线则广泛应用于各类车辆和工业自动化领域。应用场景Ethernet传输速度远高于CAN总线，最高可达10Gbps，而CAN总线最高为1Mbps。Ethernet传输距离也更远，支持长达100米的传输距离，而CAN总线最长为10km（使用双绞线）。Ethernet可连接的节点数量更多，理论上可连接无数个节点，而CAN总线最多可连接110个节点。Ethernet主要应用于需要高速、大数据量传输的场合，如车载娱乐系统、智能驾驶等，而CAN总线则主要用于车辆控制、工业自动化等领域。与Ethernet的比较传输速度传输距离节点数量应用场景PART38CAN总线技术发展趋势与创新智能化CAN总线技术将与人工智能技术结合，实现车辆智能控制和自动驾驶等功能，提高车辆的安全性和舒适性。高速化随着汽车电子控制单元（ECU）数量的不断增加，CAN总线技术将向更高速的方向发展，以满足车辆对数据传输速度和容量的需求。网络化CAN总线技术将与车载以太网、LIN等其他网络技术融合，形成更加完善的车载网络系统，实现车内信息的互联互通。发展趋势电动汽车CAN总线技术在电动汽车中发挥着重要作用，实现了电池管理系统、电机控制系统和车载充电机等关键部件的通信和控制。创新应用智能驾驶CAN总线技术为智能驾驶提供了重要的技术支持，通过实现车辆与传感器、雷达等设备的通信，实现车辆的自动驾驶和智能控制。车联网CAN总线技术可以与车联网技术结合，实现车辆与互联网的信息交互，为车辆提供更加智能、便捷的服务，如远程控制、故障诊断等。PART39CAN总线在自动驾驶中的关键技术CAN总线具有高速数据传输能力，可满足自动驾驶中实时性要求。高速数据传输通过循环冗余校验（CRC）等方式，确保数据传输的可靠性。差错检测能力支持消息优先级划分，确保关键信息在拥堵时优先传输。优先级机制数据传输技术010203节点状态监控快速定位网络中的故障节点，缩短系统恢复时间。故障诊断与定位网络重构能力在网络节点故障时，可自动进行网络重构，保证系统正常运行。实时监控网络中各节点的状态，确保网络稳定运行。节点网络管理技术对传输的数据进行加密处理，确保数据的安全性。消息加密与认证针对自动驾驶的实时性要求，对CAN总线的通信协议进行优化。实时性优化采用冗余设计，提高系统的容错能力和可靠性。冗余设计安全性与实时性保障01遵循国际标准CAN总线遵循国际标准，具有良好的互操作性和兼容性。标准化与互操作性02简化开发流程标准化的接口和协议，简化了自动驾驶系统的开发流程。03降低开发成本通过规模效应和广泛应用，降低自动驾驶系统的开发成本。PART40CAN总线技术在电动汽车中的应用实时监测电池状态，包括电压、电流、温度等参数，确保电池安全、高效运行。电池管理系统（BMS）控制驱动电机的转速、扭矩和功率，实现车辆的动力输出和能量回收。电机控制器根据车辆行驶状态和驾驶需求，合理分配动力，提高能源利用效率。动力分配动力系统控制实现车窗、天窗、车门等的开关和锁止，提供便捷的乘用体验。门窗控制控制车内温度、湿度、空气质量等，提供舒适的乘坐环境。空调与舒适性系统控制车辆前后灯光、转向灯等照明设备的开关和亮度，提高行车安全性。灯光控制车身电子控制制动防抱死系统（ABS）通过控制车轮制动压力，防止车轮抱死，提高制动效果和行车稳定性。车身稳定控制系统（ESP）集成ABS、牵引力控制等功能，提高车辆在紧急情况下的操控性和稳定性。安全气囊系统在车辆发生碰撞时，迅速充气保护乘客安全，降低伤害程度。安全系统应用故障自诊断功能通过无线网络或车载通信系统，实现远程故障诊断和车辆维护，提高维修效率。远程故障诊断车辆数据记录与分析记录车辆运行数据，为车辆性能评估、优化和维护提供有力支持。CAN总线系统能够实时监测各控制单元之间的通信状态，及时发现并报告故障。故障诊断与车辆维护PART41CAN总线技术行业标准与规范确立CAN总线技术行业标准该标准规定了道路车辆控制器局域网（CAN）数据链路层和物理信令的技术要求，为CAN总线技术在汽车行业的应用提供了统一的标准。《GB/T41588.1-2022道路车辆控制器局域网（CAN）第1部分：数据链路层和物理信令》提升车辆数据通信的可靠性和稳定性标准的制定和实施有助于确保不同车辆之间的数据通信更加可靠和稳定，减少因通信故障导致的车辆问题。推动智能网联汽车的发展作为智能网联汽车的重要通信协议之一，CAN总线技术的标准化有助于推动智能网联汽车的快速发展和普及。CAN总线技术行业标准与规范的重要性规范CAN总线技术的应用通过制定行业标准，可以规范CAN总线技术在汽车电子控制系统中的应用，避免不同厂家之间的技术差异导致的兼容性问题。提高产品质量和可靠性标准化的CAN总线技术可以确保汽车电子控制系统的质量和可靠性，减少因通信故障导致的车辆故障和事故。促进技术创新和产业升级标准化的CAN总线技术为汽车电子控制系统的技术创新和产业升级提供了有力支撑，有助于推动汽车电子产业的快速发展。2014CAN总线技术行业标准与规范的实施与影响制定详细的实施计划和时间表，确保标准的顺利实施。加强标准的宣传和推广，提高行业对标准的认知度和接受度。对汽车电子产业产生深远影响，推动汽车电子控制系统的技术创新和产业升级。提高汽车电子控制系统的性能和可靠性，为智能网联汽车的发展提供有力支撑。04010203PART42CAN总线技术的国际标准对接规定了控制器局域网（CAN）的数据链路层和物理层标准，包括高速和低速CAN。ISO11898针对商用车辆定义了CAN报文的具体内容和格式，促进了不同厂商车辆之间的数据交换。ISO11992在ISO11898和ISO11992的基础上，制定了针对重型车辆应用的CAN通信协议，包括发动机、变速器等控制模块的通信。SAEJ1939CAN总线技术的国际标准010203国际标准对接的挑战01CAN总线技术的国际标准众多，且随着技术的不断发展，标准也在不断更新和完善，对接难度较大。不同国家和地区的CAN总线技术发展水平存在差异，设备和系统的兼容性成为国际标准对接的一大挑战。随着CAN总线技术在车辆控制系统中的广泛应用，数据安全和隐私保护问题日益突出，需要在国际标准对接中予以充分考虑。0203标准众多且更新迅速技术差异与兼容性数据安全和隐私保护01加强标准研究和制定密切关注国际标准的最新动态，加强国内相关标准的研究和制定工作，提高与国际标准的接轨程度。推动技术更新和兼容性测试加大技术研发投入，推动CAN总线技术的更新和升级，开展兼容性测试，确保不同设备和系统的互联互通。强化数据安全和隐私保护措施在CAN总线技术的国际标准对接中，加强数据安全和隐私保护措施的研究和应用，确保车辆控制系统和数据的安全可靠。国际标准对接的建议0203PART43CAN总线技术的国内外发展动态应用领域拓展CAN总线技术已广泛应用于汽车、轨道交通、工业自动化等领域，并逐渐向航空航天、船舶等高端制造领域拓展。政策支持国家对智能网联汽车和新能源汽车等新兴产业给予政策支持，推动CAN总线技术在汽车行业的应用与发展。技术创新国内企业加大研发投入，提高CAN总线技术的自主创新能力和核心竞争力，推动产业升级。国内发展动态国际上已形成完善的CAN总线技术标准体系，包括ISO、SAE等国际标准化组织发布的相关标准。技术标准制定国外CAN总线技术产业链已非常成熟，包括芯片、控制器、总线工具等各个环节都有专业的厂商提供支持。产业链成熟CAN总线技术在国外已被广泛应用于汽车、工业自动化、医疗设备、航空航天等领域，成为现代工业通信的重要组成部分。应用领域广泛国外发展动态PART44CAN总线技术的行业应用案例CAN总线技术用于发动机、变速器等动力系统的控制，提高燃油效率和动力性能。动力系统控制车身电子控制故障诊断与报警包括车灯、车窗、门锁等电子设备的控制，提高车辆的安全性和舒适性。通过CAN总线实时监测车辆状态，及时发现并报告故障，确保行车安全。汽车制造行业飞行控制系统对飞机上的各种电子设备进行集中管理和监控，提高设备的可靠性和可维护性。机载电子设备管理数据传输与记录实现飞行数据的实时传输和记录，为事故调查提供重要依据。CAN总线技术用于飞行姿态、导航等控制系统的数据传输，确保飞行安全。航空航天领域CAN总线技术用于生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。生产过程控制实时监测设备的运行状态，及时发现并处理故障，降低维护成本。设备监控与维护将生产过程中的各种数据实时采集并传输到上位机进行分析和处理。数据采集与传输工业自动化领域CAN总线技术用于列车的牵引、制动等控制系统的数据传输，确保列车运行安全。列车控制系统对车门和站台门进行集中控制和监控，提高乘客上下车的安全性和效率。车门及站台门控制对列车上的空调、照明等设备进行集中管理和控制，提高乘客的舒适性。车内设备管理轨道交通行业010203PART45CAN总线技术的最新研究成果高效传输通过优化数据链路层协议，提高了CAN总线的传输效率和实时性，降低了数据传输延迟。错误检测与修复增强了数据链路层的错误检测与修复能力，提高了数据传输的可靠性，减少了因错误导致的系统故障。数据链路层优化通过改进物理信令的传输速率，使得CAN总线能够支持更高的波特率，从而提高了系统的整体性能。传输速率提升增强了CAN总线的电磁兼容性，提高了系统在复杂电磁环境下的抗干扰能力和稳定性。电磁兼容性物理信令改进新能源汽车CAN总