CAN总线详细教程_大众车型.ppt

1、总线技术和应用、CAN数据总线(CAN BUS )、第4次、CAN通信技术概要、CAN (控制器区域网络)是控制器LAN网络。 其高性能、高可靠性、独特的设置修订，使得CAN越来越受到重视。 国外已经有很多大企业的产品采用了这种技术。 CAN最初是德国的BOSCH公司为了汽车监视控制系统而修订的。 现代汽车越来越多地采用发动机正时、注油控制、加速、制动控制(ASC )、复杂的防抱死制动系统(ABS )等电子装置控制。 由于这些控制需要对大量的数据进行检测和交换，因此，将信号线硬连接的方式不仅复杂且昂贵，而且难以解决问题，通过采用CAN总线能够顺利地解决上述问题。 1993年CAN成为国际标准I

2、SO11898 (高速应用)和ISO11519 (低速应用)。 CAN的规格从CAN 1.2规格(标准格式)发展成符合CAN 1.2规格的CAN2.0规格(CAN2.0A是标准格式，CAN2.0B是扩展格式)，现在使用的CAN设备多数都符合CAN2.0规格、CAN总线的特征、CAN总线是串行数据通信协议，其通信接口能将CAN协议的物理层和数据链路层功能集成到通信数据成帧处理中，从而实现比特填充、数据块编码、循环冗馀校验、优先级确定等(1)能够以多主方式操作，使得网络上的任何节点不论从主机，都能够在任意定时主动将信息传输到网络上的其它节点，并且通信方式是灵活的。 (2)网络上的节点(信息)可以分

3、成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。 (3)采用非破坏的比特仲裁总线机制，使得当两个节点同时在网络上传输信息时，低优先级的节点能够主动地停止数据传输，而高优先级的节点能够继续传输数据而不受影响。 (4)能够以点对点、一对多点(分组)和全局广播的某种传输方式接收数据。 (5)直接通信距离最大可达10km (速度5Kbps以下)。 (6)通信速率最大为1MB/s秒(此时的距离最大为40m )。 (7)节点数实际上达到110个。 (8)采用短帧结构，并且每帧的有效字节数量是8字节。 (9)每帧信息都有CRC校验和其他检错措施，数据错误率极低。 (10 )通信介质可以采用双绞线、同轴电缆和光纤，一

4、般采用廉价的双绞线即可，没有特别的要求。 (11 )节点具有在错误严重时自动关闭总线的功能，为了不受总线上的其他操作影响，切断与总线的连接。 CAN的发展背景及其应用情况，CAN的起源现代社会对汽车的要求越来越高，这些要求包括极高的自主安全性和被动安全性在内的乘坐舒适驾驶和使用的便利性和人性特别是低排放和低燃费的要求等。 在汽车修订中使用微处理器及其电子控制技术是满足这些要求的最佳方法，广泛应用。 目前，这些系统包括防抱死系统(ABS )、制动力分配系统(EBD )、发动机管理系统(EMS )、多功能数字仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等汽车电子技术的发展特点：汽车

5、电子控制技术从单一控制发展为综合控制，如点火正时、燃料喷射、怠速控制、排气再循环。 电子技术已从发动机控制扩展到汽车的各个组件，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。 从汽车本身到融入外部社会环境。 现代汽车电子技术分类：单独控制系统：由一个电子控制单元(ECU )控制一个作业机或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。 集中控制系统：通过一个电子控制单元(ECU )同时控制多个附件或系统的电子控制系统。 汽车底盘控制系统等控制器局域网系统(CAN总线系统):多个附件或系统由多个电子控制单元(ECU )同时地控制，并且每个控制单元(ECU )的公共信息经由总线相互传送。

6、带中央控制单元的车、带3个中央控制单元的车、带3个中央控制单元和总线系统的车、带3个中央控制单元的CAN驱动网络、车用网络的发展原因、电子技术的发展-线束追加线控制系统(X-BY-WIRE )控制器汽车电子技术的发展汽车中电子设备越来越多，汽车的整体配置空间缩小了(2)以往的电子设备大多由点对点通信引起了庞大的线束(3)大量的连接器导致了可靠性的降低。 粗大的线束与汽车有限空间之间的矛盾越来越严重，电缆的体积、可靠性和重量越来越突出，成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。 (4)存在冗馀的传感器。 Vo l v o汽车近30年来线束增加的情况，汽车网络：通过总

7、线将汽车上的各种电子机器和设备连接到一个网络上，实现相互的信息共享，减少线束，更好地控制汽车的各系统，使汽车的性能最佳化。 汽车网络化的优点、配线简单、设置简化、铜材节约、成本降低。 可靠性提高，维护性大幅度提高实现信息共享，汽车性能提高现代汽车电子设备的种类、功能满足越来越多的要求，使用汽车网络不仅可以减少线束，还可以提高各控制系统的运行可靠性，减少冗馀的传感器和相应的硬件和软件配置随着Canbus的发展历史，大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统中采用了传输速度为62.5Kbit/m的Canbus。 98年PASSAT和GOLF的驱动系统增加了Canbus，传输速度为500Kbit/m

8、。 2000年，大众公司在PASSAT和GOLF采用了带网关的第二代Canbus。 2001年，大众公司提高了Canbus的设置修订标准，把舒适系统Canbus提高到了100Kbit/m，把驱动系统提高到了500Kbit/m。 2002年，大众集团在新PQ24平台上使用了带车载网络控制单元的第三代Canbus。 2003年，大众集团在新的PQ35平台上使用了五重结构的Canbus系统，出现了单线的LIN-BUS。 20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统。 因为当时没有完全满足汽车工程要求的网络协议。 参加研究的是Mercedes-Benz公司、英特尔公司和德国两所

9、大学的教授。 1986年，Bosch在汽车工程协会(SAE )大会上提交了CAN 1987年，英特尔推出了第一个CAN控制芯片82526，然后飞利浦半导体推出了82C200。 1993年，CAN的国际标准ISO11898宣布，该CAN协议已广泛用于各种自动化控制领域。 CAN技术的发展，1992年，CIA(CAN in Automation )用户组织成立，之后，第一个CAN应用层“CAL”被制定。 从1994年开始举办国际CAN学术年会(ICC )。 1994年美国汽车工程师协会根据CAN制定了SAEJ1939标准，用于卡车和总线的控制和通信网络。 如今，几乎每辆欧洲轿车都有CAN。高级公共

10、汽车有两套CAN，它们通过网关相互连接。1999年每年使用近6千万台CAN控制器。2000年销售1亿CAN以上的芯片。2001年但是，轿车中基于CAN的控制网络至今仍是各大自成系统，没有统一标准。 基于CAN的应用层协议应用程序有DeviceNet (适用于工厂基础自动化)和CANopen (适用于机械控制的嵌入式应用程序)两种。 任何组织或个人都可以从DeviceNet供应商协会(ODVA )取得DeviceNet规格。购买者可以无限制且真正免费地开发DeviceNet产品。 DeviceNet自2002年被确立为中国国家标准以来，在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各行

11、业得到成功应用，其低成本和高可靠性已得到广泛认可。 基于CAN总线的汽车电器网络结构，目前汽车上的网络连接方式主要采用两条CAN :一条是用于驱动系统的高速CAN，速度达到500kb/s。 对于要求实时性的控制单元，例如发动机、马达等另一个车体系统用低速CAN，速度为100kb/s秒。 主要用于车体控制的灯、门、窗等信号的收集和反馈。 其特征是信号多，但实时性要求低，实现成本要求低。 CAN总线的配置、结构和基本特征，CAN总线系统中并联连接了多个元件。 这要求整个系统的配置满足以下要求：可靠性高：无论是传输故障(内部还是外部)可以正确识别，使用方便：如果某个控制单元发生故障，那个辅助系统应该

12、尽量维持原有的功能进行信息交换。 数据密度高：所有控制单元在瞬时信息状态相同的系统中发生故障时，会通知总线上的所有组件。 数据传输速度快：为了满足实时要求，连接到网络的组件之间的数据交换速度必须很快。 考虑到CAN总线的布局、结构和基本特征、信号重复率和发生的数据量，CAN总线系统可分为三个专业系统、CAN驱动总线(高速)、500Kbit/s，基本满足实时要求。 CAN舒适总线(低速)、100 Kbit/s在对时间的要求不高时使用。 can“信息”总线(低速)、100Kbit/s在对时间的要求不高时使用。 此外，CAN-BUS系统配置： CAN收发机：安装在控制器中，并且兼具接收和发送功能，将

13、从控制器发送的数据转换为电信号，将该电信号发送至数据传输路径。 数据传输终端：防止数据在线端反射后作为回声返回的电阻，影响数据的传输。 数据传输线路：双向数据线，由高低双绞线构成。 Canbus上的控制器发送信息的线路通过总线与开路收集器连接。 Canbus的收发器如图所示，使用1个电路进行控制。 也就是说，控制单元在某个时间段只能收发一个功能。 逻辑“1”:所有控制器的开关断开总线电平为5Vor3.5V； Canbus没有通信。 逻辑“0”:某控制器关闭的总线等级为0伏特，Canbus进行通信。为了Canbus的收发器，总线上有状态1 :截止状态、晶体管截止(未连接开关)、被动：总线电平=1

14、、电阻高、状态0 :导通状态、晶体管导通(连接开关)、活动的2个状态总线如下：1.其中一个开关闭合，总线上的电压为0伏特2 .所有开关打开，总线上的电压为5伏特，因此1 .任何控制器启动后，总线2 .所有控制器都关闭， 总线处于非激活状态的总线称为显性级别。未激活的总线级别称为隐藏级别。CAN组件检查总线是否在rx射线上激活(是否正在交换其他信息)，并根据需要等待总线空闲。 (某时间段的级别1 (被动)总线空闲时，发送引擎信息。 Canbus采用双绞线本身检查结构，可防止电磁干扰对传输信息的影响，同时防止对外部的干扰。系统采用高低电平的2条数据线，控制器输出的信号同时发送到2条通信线，高低电平

15、相互镜像。 另外，各控制器的终端电阻增加，数据传输时的过冲效果减少。 基本结构是，原则上CAN总线可以用一条导线来满足功能要求，而该总线系统被装配有第二条导线。 在第二条导线中，由于信号以相反的顺序传输，因此可以有效地抑制骚扰。 CAN代码的特点是每个CAN系统的所有控制单元都并行连接到CAN数据总线。 CAN数据总线的两根导线分别称为CAN-High和CAN-Low线。 两根绞合的导线称为双绞线。 双绞线、CAN-High和CAN-Low线(CAN驱动数据总线)、控制单元之间的数据交换通过这两根导线进行，这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度和车速等。 为了清楚起见，CAN导线各自为单色，C

16、AN-High线始终为黄色，CAN-Low-线始终为绿色，由于不同的汽车对控制器CAN总线的性能要求不同，因此最新版的CAN总线系统人为地设定在5个不同的区域，分别为驱动系统作为多功能订正器的速度分别为(Kbit/s ) :驱动系统(用15号线激活):500舒适系统(用30号线激活):100信息系统(用30号线激活):100诊断系统(用30号线激活):500订正装置系统(用15号线激活):100； Lin: 20最大载波： 1000、基本结构、基本结构、网关在不同区域的Canbus总线的速度和识别号不同，因此一个信号从一个总线进入另一个总线区域时，其识别号和速度必须改变，而且其他系统可以接受车

17、辆发生碰撞事故时，气囊控制单元发出负加速度传感器的信号。 这个信号的优先顺序在驱动系统中非常高，不过，在转移到舒适系统后，网关降低了那个优先顺序。 舒适系统功能只需打开门和灯。 基本结构、诊断总线诊断总线用于在对应于诊断设备的控制单元之间的信息交换，而不是原始k线或l线的功能(废气处理控制器除外)。 目前，诊断总线仅在VAS5051和VAS5052上运行，不适用于传统的诊断工具，如1552。 诊断总线通过网关转发到对应的CANBUS，然后连接到对应的控制器进行数据交换。 随着诊断总线的使用，大众集团逐步淘汰控制器上的k线存储器，采用CAN线作为诊断设备和控制器之间的消息连接线，并且我们称为虚拟k线。 与引脚编号对应的线束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：未标明的引脚编号暂时未使用。基本结构，在车辆使用诊断CANBUS总线结构之后，VAS5051等诊断设备除非使用对应的新型诊断线路(VAS5051