CAN現(xiàn)場總線入門教程

1、1會計學CAN現(xiàn)場總線入門教程現(xiàn)場總線入門教程CAN CAN 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（CAN BUSCAN BUS）第第4講講CANCAN通信技術(shù)概述通信技術(shù)概述 CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨特的設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性、及獨特的設(shè)計，CAN越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司的越來越受到人們的重視。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。 CAN最初是由德國的最初是由德國的BOSCH公司為汽車監(jiān)測、公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的?，F(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝控制系統(tǒng)而

2、設(shè)計的?，F(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制，加速、剎車控置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制，加速、剎車控制制(ASC)及復雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)及復雜的抗鎖定剎車系統(tǒng)(ABS)等。由于這些等。由于這些控制需檢測及交換大量數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式控制需檢測及交換大量數(shù)據(jù)，采用硬接信號線的方式不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用不但煩瑣、昂貴，而且難以解決問題，采用CAN總線總線上述問題便得到很好地解決。上述問題便得到很好地解決。 1993年年CAN 成為國際標準成為國際標準ISO11898(高速應(yīng)用高速應(yīng)用)和和ISO11519（低速應(yīng)用）。（低速應(yīng)用）。 CAN的規(guī)范從

3、的規(guī)范從CAN 1.2 規(guī)范規(guī)范(標準格式標準格式)發(fā)展為兼發(fā)展為兼容容CAN 1.2 規(guī)范的規(guī)范的CAN2.0規(guī)范規(guī)范(CAN2.0A為標準格為標準格式，式，CAN2.0B為擴展格式為擴展格式)，目前應(yīng)用的，目前應(yīng)用的CAN器件大器件大多符合多符合CAN2.0規(guī)范。規(guī)范。 CANCAN總線特點總線特點 CANCAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CANCAN協(xié)協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。括

4、位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。 CANCAN總線特點如下：總線特點如下：（1 1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點（信息）可分成不同的優(yōu)先級）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點（信息）可分成不同的優(yōu)先級,可以滿足不同的可以滿足不同的實時要求。實時要求。 （3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機制，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機制，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級

5、低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。（4 4）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)。（5 5）直接通信距離最遠可達）直接通信距離最遠可達10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下）。以下）。（6）通信速率最高可達）通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長（此時距離最長40m）。）。（7）節(jié)點數(shù)實際可達）節(jié)點數(shù)實際可達110個。個。（8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為）采用短幀

6、結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。個。（9）每幀信息都有）每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。（10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般采用）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。廉價的雙絞線即可，無特殊要求。（11） 節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。帶有中央控制單元的車帶有中央控制單元的車帶有三個中央控制單元的車帶有三個中央控

7、制單元的車帶有三個中央控制單元和總線系統(tǒng)的車帶有三個中央控制單元和總線系統(tǒng)的車帶有三個中央控制單元的帶有三個中央控制單元的CAN驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)CanbusCanbus的發(fā)展歷史的發(fā)展歷史大眾公司首次在大眾公司首次在9797年年P(guān)ASSATPASSAT的舒適系統(tǒng)上的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為采用了傳送速率為62.5Kbit/m62.5Kbit/m的的CanbusCanbus。9898年在年在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF的驅(qū)動系統(tǒng)上增的驅(qū)動系統(tǒng)上增加了加了CanbusCanbus，傳送速率為，傳送速率為500Kbit/m500Kbit/m。20002000年，大眾公司在年，大眾公

8、司在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代CanbusCanbus。20012001年，大眾公司提高了年，大眾公司提高了CanbusCanbus的設(shè)計標的設(shè)計標準，將舒適系統(tǒng)準，將舒適系統(tǒng)CanbusCanbus提高到提高到100Kbit/m, 100Kbit/m, 驅(qū)動系統(tǒng)提高到驅(qū)動系統(tǒng)提高到500Kbit/m500Kbit/m。20022002年，大眾集團在新年，大眾集團在新PQ24PQ24平臺上使用帶平臺上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代CanbusCanbus。20032003年，大眾集團在新年，大眾集團在新P

9、Q35PQ35平臺上使用五重結(jié)平臺上使用五重結(jié)構(gòu)的構(gòu)的CanbusCanbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的LIN-BUSLIN-BUS。20世紀世紀80年代，年代，Bosch的工程人員開始研究用于汽車的串的工程人員開始研究用于汽車的串行總線系統(tǒng)，因為當時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車行總線系統(tǒng)，因為當時還沒有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能完全滿足汽車工程的要求。參加研究的還有工程的要求。參加研究的還有Mercedes-Benz公司、公司、Intel公司，還有德國兩所大學的教授。公司，還有德國兩所大學的教授。 1986年，年， Bosch在在SAE（汽車工程人員協(xié)會）大會上提（汽車工程人員協(xié)會

10、）大會上提出了出了CAN 1987年，年，INTEL就推出了第一片就推出了第一片CAN控制芯片控制芯片82526；隨后隨后Philips半導體推出了半導體推出了82C200。 1993年，年，CAN的國際標準的國際標準ISO11898公布公布從此從此CAN 協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域。協(xié)議被廣泛的用于各類自動化控制領(lǐng)域。 1992年，年，CIA（CAN in Automation）用戶組織成立，之后）用戶組織成立，之后制定了第一個制定了第一個CAN應(yīng)用層應(yīng)用層“CAL”。 1994年開始有了國際年開始有了國際CAN學術(shù)年會（學術(shù)年會（ICC）。）。 1994年美國汽車工程師協(xié)會以年美國

11、汽車工程師協(xié)會以CAN為基礎(chǔ)制定了為基礎(chǔ)制定了SAEJ1939標準，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。標準，用于卡車和巴士控制和通信網(wǎng)絡(luò)。 到今天，幾乎每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有到今天，幾乎每一輛歐洲生產(chǎn)的轎車上都有CAN；高級客；高級客車上有兩套車上有兩套CAN，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)；，通過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)；1999年一年就有近年一年就有近6千萬個千萬個CAN控制器投入使用；控制器投入使用；2000年銷售年銷售1億多億多CAN的芯片；的芯片；2001年用在汽車上的年用在汽車上的CAN節(jié)點數(shù)目超過節(jié)點數(shù)目超過1億個億個 。 但是轎車上基于但是轎車上基于CAN的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公司自成系的控制網(wǎng)絡(luò)至今仍是各大公

12、司自成系統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標準。統(tǒng)，沒有一個統(tǒng)一標準。 發(fā)動機ECU自動變速器ECUABS/TCSECU安全氣囊ECU電控懸架ECU巡航控制ECU動力轉(zhuǎn)向ECU電機控制ECU電池管理ECU燈光控制ECU刮雨洗滌控制ECU電動座椅ECU門鎖防盜ECU電動車窗ECU后視鏡喇叭ECU氣候控制ECU警告信號ECU儀表顯示ECU整車控制器ECU（網(wǎng)關(guān)）整車控制器ECU（網(wǎng)關(guān)）高速總線低速總線故障診斷ECUCAN總線系統(tǒng)上并聯(lián)有多個元件。這就要求整個系統(tǒng)的布置總線系統(tǒng)上并聯(lián)有多個元件。這就要求整個系統(tǒng)的布置滿足以下要求：滿足以下要求： 可靠性高：可靠性高：傳輸故障（不論是由內(nèi)部還是外部引起的）應(yīng)能傳輸故障（

13、不論是由內(nèi)部還是外部引起的）應(yīng)能準確識別出來準確識別出來 使用方便：使用方便：如果某一控制單元出現(xiàn)故障，其余系統(tǒng)應(yīng)盡可能如果某一控制單元出現(xiàn)故障，其余系統(tǒng)應(yīng)盡可能保持原有功能，以便進行信息交換保持原有功能，以便進行信息交換 數(shù)據(jù)密度大：數(shù)據(jù)密度大：所有控制單元在任一瞬時的信息狀態(tài)均相同，所有控制單元在任一瞬時的信息狀態(tài)均相同，這樣就使得兩控制單元之間不會有數(shù)據(jù)偏差。如果系統(tǒng)的某一這樣就使得兩控制單元之間不會有數(shù)據(jù)偏差。如果系統(tǒng)的某一處有故障，那么總線上所有連接的元件都會得到通知。處有故障，那么總線上所有連接的元件都會得到通知。 數(shù)據(jù)傳輸快數(shù)據(jù)傳輸快：連成網(wǎng)絡(luò)的各元件之間的數(shù)據(jù)交換速率必須：連成

14、網(wǎng)絡(luò)的各元件之間的數(shù)據(jù)交換速率必須很快，這樣才能滿足實時要求。很快，這樣才能滿足實時要求。考慮到信號的重復率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，考慮到信號的重復率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為總線系統(tǒng)分為三個專門的系統(tǒng)三個專門的系統(tǒng) CAN驅(qū)動總線（高速），驅(qū)動總線（高速），500Kbit/s，可基本滿足實時要求。，可基本滿足實時要求。 CAN舒適總線（低速），舒適總線（低速），100 Kbit/s，用于對時間要求不高，用于對時間要求不高的情況。的情況。 CAN“infotainment”總線（低速），總線（低速），100Kbit/s，用于對時，用于對時間要求不高的情況。間要求不高的情況。CAN-BUSC

15、AN-BUS系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：CANCAN收發(fā)器收發(fā)器: : 安裝在控制器內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳安裝在控制器內(nèi)部，同時兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。來的數(shù)據(jù)化為電信號并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個電阻，防止數(shù)據(jù)在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數(shù)據(jù)的傳輸。影響數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。CanbusCanbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個電路進行控制，這樣也就是的收發(fā)器如圖所示，使用一個

16、電路進行控制，這樣也就是說控制單元在某一時間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。說控制單元在某一時間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。邏輯邏輯“1 1”：所有控制器的開關(guān)斷開；總線電平為：所有控制器的開關(guān)斷開；總線電平為5 5Vor3.5VVor3.5V；CanbusCanbus未通訊。未通訊。邏輯邏輯“0 0”：某一控制器閉合；總線電平為：某一控制器閉合；總線電平為0 0伏；伏； CanbusCanbus進行通訊進行通訊。Canbus的收發(fā)器的收發(fā)器因此總線導線上就會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：因此總線導線上就會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：狀態(tài)狀態(tài)1： 截止狀態(tài)，晶體管截止（開關(guān)未接合）截止狀態(tài)，晶體管截止（開關(guān)未接合）無源：無

17、源： 總線電平總線電平=1，電阻高，電阻高狀態(tài)狀態(tài)0： 接通狀態(tài)，晶體管導通（開關(guān)已接合）接通狀態(tài)，晶體管導通（開關(guān)已接合）有源：有源： 總線電平總線電平=0，電阻低，電阻低2 2個以上控制器所組成的個以上控制器所組成的CanbusCanbus系統(tǒng)系統(tǒng)當用當用2 2個以上的控制器連接在個以上的控制器連接在CanbusCanbus總線總線上（如圖所示），用邏輯上（如圖所示），用邏輯1 1來表示斷開和來表示斷開和用邏輯用邏輯0 0表示閉合。不考慮其他總線規(guī)則表示閉合。不考慮其他總線規(guī)則情況下，總線會出現(xiàn)下圖的情況：情況下，總線會出現(xiàn)下圖的情況：1.1.任何開關(guān)閉合，總線上的電壓為任何開關(guān)閉合，總線

18、上的電壓為0 0伏伏2.2.所有開關(guān)斷開，總線上的電壓為所有開關(guān)斷開，總線上的電壓為5 5伏伏因此：因此：1.1.只要任何一個控制器激活，則總線激活只要任何一個控制器激活，則總線激活2.2.所有控制器關(guān)閉，總線處于未激活狀態(tài)所有控制器關(guān)閉，總線處于未激活狀態(tài)激活的總線稱為激活的總線稱為顯性電平顯性電平；未激活的總線電平稱為未激活的總線電平稱為隱形電平隱形電平功能功能CAN構(gòu)件通過構(gòu)件通過RX-線來檢查總線是否有源（是否正在交換別線來檢查總線是否有源（是否正在交換別的信息），必要時會等待，直至總線空閑下來為止。的信息），必要時會等待，直至總線空閑下來為止。（某一時間段內(nèi)的電平（某一時間段內(nèi)的電平

19、1（無源）如果總線空閑下來，發(fā)（無源）如果總線空閑下來，發(fā)動機信息就會被發(fā)送出去。動機信息就會被發(fā)送出去。 Canbus Canbus采用雙絞線自身校驗的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的采用雙絞線自身校驗的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，控制器輸出的信號同時向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一控制器輸出的信號同時向兩根通訊線發(fā)送，高低電平互為鏡像。并且每一個控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的過調(diào)效應(yīng)。個控制器都增加了終端電阻，已減少數(shù)據(jù)傳送時的

20、過調(diào)效應(yīng)?；緲?gòu)造基本構(gòu)造+1V-1V外界的干擾同時作用于兩根導線外界的干擾同時作用于兩根導線產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消0 V數(shù)據(jù)傳輸線數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器原則上原則上CAN總線用一條導線就足以滿足功能要求了，但該總總線用一條導線就足以滿足功能要求了，但該總線系統(tǒng)上還是配備了第二條導線。在這個第二條導線上，信線系統(tǒng)上還是配備了第二條導線。在這個第二條導線上，信號是按相反順序傳送的，這樣可有效抑制外部干擾。號是按相反順序傳送的，這樣可有效抑制外部干擾。CAN導線的特點導線的特點 各個各個CAN系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在C

21、AN數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)總線上。CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導線分別叫數(shù)據(jù)總線的兩條導線分別叫CAN-High和和CAN-Low線。線。兩條扭絞在一起的導線稱為兩條扭絞在一起的導線稱為雙絞線雙絞線。雙絞線雙絞線, CAN-High 和和 CAN-Low線線 (CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線）驅(qū)動數(shù)據(jù)總線）控制單元之間的數(shù)據(jù)交換就是通過這兩條導線來完成的，控制單元之間的數(shù)據(jù)交換就是通過這兩條導線來完成的，這些數(shù)據(jù)可能是發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油箱油面高度及車速等。這些數(shù)據(jù)可能是發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油箱油面高度及車速等。為了清楚起見為了清楚起見CAN導線分別用單顏色來表示導線分別用單顏色來表示CAN-High線總線總是黃色，是黃色，CAN-

22、Low-線總是綠色線總是綠色CAN 儀表CAN 驅(qū)動CAN 信息CAN 舒適 CAN 診斷基本構(gòu)造基本構(gòu)造基本構(gòu)造基本構(gòu)造網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān) 由于不同區(qū)域由于不同區(qū)域CanbusCanbus總線的速率和識別代號不同，因此一總線的速率和識別代號不同，因此一個信號要從一個總線進入到另一個總線區(qū)域，必須把它的識別個信號要從一個總線進入到另一個總線區(qū)域，必須把它的識別信號和速率進行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務(wù)由網(wǎng)信號和速率進行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務(wù)由網(wǎng)關(guān)關(guān)(Gateway)(Gateway)來完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級的功能來完成。另外，網(wǎng)關(guān)還具有改變信息優(yōu)先級的功能。如車輛發(fā)生

23、相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負加速度傳感器。如車輛發(fā)生相撞事故，氣囊控制單元會發(fā)出負加速度傳感器的信號，這個信號的優(yōu)先級在驅(qū)動系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適的信號，這個信號的優(yōu)先級在驅(qū)動系統(tǒng)是非常高，但轉(zhuǎn)到舒適系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)低了它的優(yōu)先級，因為它在舒適系統(tǒng)功能只是系統(tǒng)后，網(wǎng)關(guān)調(diào)低了它的優(yōu)先級，因為它在舒適系統(tǒng)功能只是打開門和燈。打開門和燈?；緲?gòu)造基本構(gòu)造診斷總線診斷總線網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)儀表總線儀表總線驅(qū)動總線驅(qū)動總線舒適總線舒適總線信息總線信息總線診斷總線診斷總線診斷總線是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元診斷總線是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它被用來代替原來的之間的信息交換，它被用來代替原來的K

24、K線線或者或者L L線的功能（廢氣處理控制器除外）。線的功能（廢氣處理控制器除外）。診斷總線目前只能在診斷總線目前只能在VAS5051VAS5051和和VAS5052VAS5052下下工作，而不能適用于原來的診斷工具，如工作，而不能適用于原來的診斷工具，如15521552等。診斷總線通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的等。診斷總線通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的CANBUSCANBUS上，然后再連接相應(yīng)的控制器進行上，然后再連接相應(yīng)的控制器進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換。隨著診斷總線的使用，大眾集團將逐步淘隨著診斷總線的使用，大眾集團將逐步淘汰控制器上的汰控制器上的K K線存儲器，而采用線存儲器，而采用CANCAN線作線作為診斷

25、儀器和控制器之間的信息連接線，為診斷儀器和控制器之間的信息連接線，我們稱之為虛擬我們稱之為虛擬K K線。線。針腳號 對應(yīng)的線束 1 15號線 4 接地 5 接地 6 CANBUS(高） 7 k線 14 CANBUS(低） 15 L線 16 30號線注：未標明的針腳號暫未使用?；緲?gòu)造基本構(gòu)造當車輛使用診斷當車輛使用診斷CANBUSCANBUS總線結(jié)構(gòu)后，總線結(jié)構(gòu)后，VAS5051VAS5051等診斷儀器必須使用相對應(yīng)的新等診斷儀器必須使用相對應(yīng)的新型診斷線（型診斷線（VAS5051/5AVAS5051/5A或或VAS5051/6AVAS5051/6A）, , 否則無法讀出相應(yīng)的診斷信息。另外，

26、車否則無法讀出相應(yīng)的診斷信息。另外，車上的診斷接口也作出了相應(yīng)的改動，具體上的診斷接口也作出了相應(yīng)的改動，具體信息看如下圖表：信息看如下圖表：注：注：50515051儀器的版本號必須大于儀器的版本號必須大于3.03.0以上以上 才能使用診斷才能使用診斷CANBUSCANBUS總線。總線。新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。CAN總線總線CAN總線是車內(nèi)電子裝置中的一個獨立系統(tǒng)，它就是數(shù)據(jù)線，總線是車內(nèi)電子裝置中的一個獨立系統(tǒng)，它就是數(shù)據(jù)線，用于在連接的控制單元之間進行信息交換。用于在連接的控制單元之間進行信息交換。由于自身的布置和結(jié)構(gòu)特點，由于自身的布置和結(jié)構(gòu)特

27、點，CAN總線工作時的可靠性很高總線工作時的可靠性很高如果如果CAN總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障就會存入相應(yīng)的控制單總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障就會存入相應(yīng)的控制單元故障存儲器內(nèi)，可以用診斷儀讀出這些故障。元故障存儲器內(nèi)，可以用診斷儀讀出這些故障?？刂茊卧獡碛凶栽\斷功能，我們通過自診斷功能還可識別出與控制單元擁有自診斷功能，我們通過自診斷功能還可識別出與CAN總線相關(guān)的故障。總線相關(guān)的故障。用診斷儀（如用診斷儀（如VAS5051，5052）讀出）讀出CAN總線故障記錄后，總線故障記錄后，既可按這些信息準確地查尋故障既可按這些信息準確地查尋故障控制單元內(nèi)的故障記錄用于初步確定故障，還可用于讀出排除控制單元內(nèi)

28、的故障記錄用于初步確定故障，還可用于讀出排除故障后的無故障說明。如果想要更新故障顯示內(nèi)容，須重新起故障后的無故障說明。如果想要更新故障顯示內(nèi)容，須重新起動發(fā)動機。動發(fā)動機。CAN總線正常的一個重要前提條件是：車在任何工況均不應(yīng)有總線正常的一個重要前提條件是：車在任何工況均不應(yīng)有CAN總線故障記錄?？偩€故障記錄。 為了能夠確定及排除故障，就需要了解為了能夠確定及排除故障，就需要了解CAN總線上的數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)交換基本原理。交換基本原理。CAN總線數(shù)據(jù)交換基本原理總線數(shù)據(jù)交換基本原理不同的數(shù)據(jù)傳遞（以不同的數(shù)據(jù)傳遞（以CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線為例）驅(qū)動數(shù)據(jù)總線為例）1、提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性、提高數(shù)據(jù)傳

29、遞的可靠性 為了提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，為了提高數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的兩數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的兩條導線（雙絞線）分別用于不同的數(shù)據(jù)傳送，這兩條線分條導線（雙絞線）分別用于不同的數(shù)據(jù)傳送，這兩條線分別稱為別稱為CAN-High線和線和CAN-Low線。線。2、在顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換時、在顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換時CAN導線上的電導線上的電壓變化壓變化 在靜止狀態(tài)時，這兩條導線上作用有相同預先設(shè)定值，在靜止狀態(tài)時，這兩條導線上作用有相同預先設(shè)定值，該值稱為該值稱為靜電平靜電平。對于CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值大約為2.5V。 靜電平也稱為隱性狀態(tài)，因為連接的所有控制單元均可

30、靜電平也稱為隱性狀態(tài)，因為連接的所有控制單元均可修改它。修改它。 在顯性狀態(tài)時，在顯性狀態(tài)時，CAN-High線上的電壓值會升高一個預線上的電壓值會升高一個預定值（對定值（對CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。而）。而CAN-Low線上的電壓值會降低一個同樣值（對線上的電壓值會降低一個同樣值（對CAN驅(qū)動數(shù)驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說，這個值至少為據(jù)總線來說，這個值至少為1V）。于是在）。于是在CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總驅(qū)動數(shù)據(jù)總線上，線上，CAN-High線就處于激活狀態(tài)，其電壓不低于線就處于激活狀態(tài)，其電壓不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而，而CAN-Low線上的

31、電壓值最多可降至線上的電壓值最多可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。因此在隱性狀態(tài)時，因此在隱性狀態(tài)時，CAN-High線與線與CAN-Low線上的電壓差線上的電壓差為為0V，在顯性狀態(tài)時該差值最低為，在顯性狀態(tài)時該差值最低為2V。3、CAN數(shù)據(jù)總線上的信號變化（以數(shù)據(jù)總線上的信號變化（以CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線為例）驅(qū)動數(shù)據(jù)總線為例）4、收發(fā)器內(nèi)的、收發(fā)器內(nèi)的CAN-High線和線和 CAN-Low線上的信號轉(zhuǎn)換線上的信號轉(zhuǎn)換 控制單元是通過收發(fā)器聯(lián)接到控制單元是通過收發(fā)器聯(lián)接到CAN驅(qū)動總線上的，在這驅(qū)動總線上的，在這個收發(fā)器內(nèi)有一個接收器，該接收器是安裝在接收一側(cè)的差個收發(fā)器內(nèi)有一個接

32、收器，該接收器是安裝在接收一側(cè)的差動信號放大器。動信號放大器。 差動信號放大器差動信號放大器用于處理來自用于處理來自CAN-High線和線和CAN-Low線的信號，除此以外還負責將轉(zhuǎn)換后的信號傳至控制單元的線的信號，除此以外還負責將轉(zhuǎn)換后的信號傳至控制單元的CAN接收區(qū)。這個轉(zhuǎn)換后的信號稱為差動信號放大器的輸出接收區(qū)。這個轉(zhuǎn)換后的信號稱為差動信號放大器的輸出電壓。電壓。 差動信號放大器用差動信號放大器用CAN-High線上的電壓（線上的電壓（UCAN-High）減去減去CAN-Low線上的電壓（線上的電壓（UCAN-Low），就得出了輸出電），就得出了輸出電壓，用這種方法可以消除靜電平（對于壓

33、，用這種方法可以消除靜電平（對于CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來驅(qū)動數(shù)據(jù)總線來說是說是2.5V）或其它任何重疊的電壓。）或其它任何重疊的電壓。5、CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換 收發(fā)器的差動信號放大器在處理信號時，會用收發(fā)器的差動信號放大器在處理信號時，會用CAN-High-線上作用的電壓減去線上作用的電壓減去CAN-Low-線上作用的電壓。線上作用的電壓。6、CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的干擾過濾驅(qū)動數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的干擾過濾由于數(shù)據(jù)總線也要布置在發(fā)動機艙內(nèi)，所以數(shù)據(jù)總線就要遭受各種干擾。在由于數(shù)據(jù)總線也要布置在發(fā)動機艙內(nèi)，所以數(shù)據(jù)總線就

34、要遭受各種干擾。在保養(yǎng)時要考慮對保養(yǎng)時要考慮對 地地 短短 路路 和和 蓄蓄 電電 池池 電電 壓壓 、 點點 火火 裝裝 置置 的的 火火 花花 放放 電電 和和 靜靜 態(tài)態(tài) 放放 電電 。在該圖的上部可清楚地看到這種傳遞的效果。在該圖的上部可清楚地看到這種傳遞的效果。由于由于CAN-High線和線和CAN-Low線是扭絞在一起的（雙絞線是扭絞在一起的（雙絞線），所以干擾脈沖線），所以干擾脈沖X就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。由于差動信號放大器總是用由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓（線上的電壓（3.5V-X)減去減去CAN-Low線上的電壓線上的

35、電壓(1.5V-X)，因此在經(jīng)過處理后，因此在經(jīng)過處理后,差動信號中就不再有干擾脈沖了差動信號中就不再有干擾脈沖了.(3,5V - X) - (1,5V - X) = 2V7、信號電平、信號電平控制單元信號在收發(fā)器內(nèi)的放大控制單元信號在收發(fā)器內(nèi)的放大收發(fā)器發(fā)送一側(cè)的任務(wù)是將控制單元內(nèi)的收發(fā)器發(fā)送一側(cè)的任務(wù)是將控制單元內(nèi)的CAN控制器的較控制器的較弱信號放大，使之達到弱信號放大，使之達到CAN導線上的信號電平和控制單元導線上的信號電平和控制單元輸入端的信號電平。輸入端的信號電平。聯(lián)接在聯(lián)接在CAN數(shù)據(jù)總線上的控制單元的作用就像是數(shù)據(jù)總線上的控制單元的作用就像是CAN導導線上的一個負載電阻（因為裝

36、有電子元件）。這個負載線上的一個負載電阻（因為裝有電子元件）。這個負載電阻取決于聯(lián)接的控制單元數(shù)量和其電阻。電阻取決于聯(lián)接的控制單元數(shù)量和其電阻。收發(fā)器將收發(fā)器將CAN信號輸送到信號輸送到CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導線上，相應(yīng)數(shù)據(jù)總線的兩條導線上，相應(yīng)地在地在CAN-High線上的電壓就升高，而在線上的電壓就升高，而在CAN-Low線上的電線上的電壓就降低一個同樣大小的值。對于驅(qū)動壓就降低一個同樣大小的值。對于驅(qū)動CAN數(shù)據(jù)總線來說，數(shù)據(jù)總線來說，一條導線上的電壓改變值不低于一條導線上的電壓改變值不低于1V，對于，對于CAN舒適舒適/Infotainment總線來說，這個值不低于總線來說，這個值不低

37、于3.6V。8、CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的特點驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的特點CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的速率為驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的速率為500 kBit/s，用于將，用于將CAN驅(qū)動數(shù)驅(qū)動數(shù)據(jù)總線方面的控制單元聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。據(jù)總線方面的控制單元聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線控制單元有：驅(qū)動數(shù)據(jù)總線控制單元有：- 發(fā)動機控制單元發(fā)動機控制單元- ABS-控制單元控制單元- ESP-控制單元控制單元- 變速器控制單元變速器控制單元- 安全氣囊控制單元安全氣囊控制單元- 組合儀表組合儀表CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線由驅(qū)動數(shù)據(jù)總線由15號接線柱（點火開關(guān)）接通，短時工號接線柱（點火開關(guān)）接通，短時工作后，又完全關(guān)閉。作后，又完全關(guān)閉。CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)

38、總線上的信號變化驅(qū)動數(shù)據(jù)總線上的信號變化下面圖中所示的是一個真實的下面圖中所示的是一個真實的CAN-電報變化圖，它由一個收發(fā)器產(chǎn)生，電報變化圖，它由一個收發(fā)器產(chǎn)生，并由并由VAS5051的數(shù)字存儲式示波器（的數(shù)字存儲式示波器（DSO）接收下來。兩個電平之間）接收下來。兩個電平之間的疊加信號變化表示的疊加信號變化表示2.5V的隱性電平。的隱性電平。CAN-High線上的顯性電壓約線上的顯性電壓約為為3.5V，CAN-Low線約為線約為1.5V。CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的特點數(shù)據(jù)總線的特點CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的速率為數(shù)據(jù)總線的速率為100 k

39、Bit/s，用，用于將于將CAN舒適總線和舒適總線和CAN Infotainment總線方面的控制總線方面的控制單元聯(lián)成網(wǎng)。單元聯(lián)成網(wǎng)。CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線控制單元有：數(shù)據(jù)總線控制單元有：- 全自動空調(diào)全自動空調(diào)/空調(diào)控制單元空調(diào)控制單元- 車門控制單元車門控制單元- 舒適控制單元舒適控制單元- 收音機和導航顯示單元控制單元收音機和導航顯示單元控制單元 控制單元通過控制單元通過CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和線和CAN-Low線來進行數(shù)據(jù)交換，如車門開線來進行數(shù)據(jù)交換，如車門開/關(guān)、車內(nèi)燈開關(guān)、車內(nèi)燈開/關(guān)、車輛關(guān)、車輛位置（位置（GPS)等

40、等。等等。 由于使用同樣的脈沖頻率，所以由于使用同樣的脈沖頻率，所以CAN舒適數(shù)據(jù)總線和舒適數(shù)據(jù)總線和CAN Infotainment總線可以共同使用一對導線，當然前提總線可以共同使用一對導線，當然前提條件是相應(yīng)的車上有這兩種數(shù)據(jù)總線（條件是相應(yīng)的車上有這兩種數(shù)據(jù)總線（(如如 Golf IV und Polo MJ 2002)。舒適系統(tǒng)的信號圖舒適系統(tǒng)的信號圖舒適系統(tǒng)的舒適系統(tǒng)的CanbusCanbus信號和驅(qū)動系統(tǒng)信號和驅(qū)動系統(tǒng)有很大區(qū)別：有很大區(qū)別：Can-HighCan-High的高電平為：的高電平為：3.63.6伏伏Can-HighCan-High的低電平為：的低電平為：0 0伏伏Ca

41、n-Low Can-Low 的高電平為的高電平為: 5: 5伏伏Can-low Can-low 的低電平為：的低電平為：1.41.4伏伏邏輯邏輯“1 1”：Can-high=3.6VCan-high=3.6V Can-low=1.4VCan-low=1.4V邏輯邏輯“0 0”：Can-high=0VCan-high=0VCan-low=5VCan-low=5V1、CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的差動數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù)總線的差動數(shù)據(jù)傳遞 為了使低速為了使低速CAN抗干擾性強且電流消耗低，與抗干擾性強且電流消耗低，與CAN驅(qū)動數(shù)驅(qū)動數(shù)據(jù)總線相比就需做一些改動。據(jù)總線相比就需做一些改動

42、。 首先首先，由于使用了單獨的驅(qū)動器（功率放大器），這兩個，由于使用了單獨的驅(qū)動器（功率放大器），這兩個CAN信號就不再有彼此依賴的關(guān)系了。與信號就不再有彼此依賴的關(guān)系了。與CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線驅(qū)動數(shù)據(jù)總線不同，不同，CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和線和CAN-Low線不是通過電阻相連的。也就是說：線不是通過電阻相連的。也就是說：CAN-High線和線和CAN-Low線不再彼此相互影響，而是彼此獨立作為電壓源來線不再彼此相互影響，而是彼此獨立作為電壓源來工作。工作。 另外另外還放棄了共同的中壓，在隱性狀態(tài)（靜電平）時，還放棄了共同的中壓，在隱性狀

43、態(tài)（靜電平）時，CAN-High信號為信號為0V，在顯性狀態(tài)時，在顯性狀態(tài)時3.6V。 對于對于CAN-Low信號來說，隱性電平為信號來說，隱性電平為5V，顯性電平，顯性電平1.4V。于是在差頻信號放大器內(nèi)相減后，隱性電平為于是在差頻信號放大器內(nèi)相減后，隱性電平為-5V，顯性電平，顯性電平為為2.2V，那么隱性電平和顯性電平之間的電壓變化（電壓提升），那么隱性電平和顯性電平之間的電壓變化（電壓提升）就提高到就提高到7.2V。2、CAN舒適舒適/Infotainment數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)總線的CAN-收發(fā)器收發(fā)器測舒適系統(tǒng)高低線的電阻為無窮大！總系統(tǒng)總系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)將三個系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)關(guān)將三個系統(tǒng)

44、聯(lián)成網(wǎng)絡(luò) 由于電壓電平和電阻配置不同，所以在由于電壓電平和電阻配置不同，所以在CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)驅(qū)動數(shù)據(jù)總線和總線和CAN舒適舒適/Infotainment數(shù)據(jù)總線之間無法進行耦合數(shù)據(jù)總線之間無法進行耦合聯(lián)接。另外這兩種數(shù)據(jù)總線的傳輸速率是不同的，這就決聯(lián)接。另外這兩種數(shù)據(jù)總線的傳輸速率是不同的，這就決定了它們無法使用不同的信號。定了它們無法使用不同的信號。 這就需要在這兩個系統(tǒng)之間能完成一個轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)這就需要在這兩個系統(tǒng)之間能完成一個轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程是通過所謂的網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)的。根據(jù)車輛的不同，網(wǎng)換過程是通過所謂的網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)的。根據(jù)車輛的不同，網(wǎng)關(guān)可能安裝在組合儀表內(nèi)、車上供電控制單元內(nèi)或在自己

45、關(guān)可能安裝在組合儀表內(nèi)、車上供電控制單元內(nèi)或在自己的網(wǎng)關(guān)控制單元內(nèi)。的網(wǎng)關(guān)控制單元內(nèi)。 由于通過由于通過CAN數(shù)據(jù)總線的所有信息都供網(wǎng)關(guān)使用，所以數(shù)據(jù)總線的所有信息都供網(wǎng)關(guān)使用，所以網(wǎng)關(guān)也用作診斷接口。網(wǎng)關(guān)也用作診斷接口。 目前是通過網(wǎng)關(guān)的目前是通過網(wǎng)關(guān)的K-線來查詢診斷信息，從線來查詢診斷信息，從Touran車開車開始是通過始是通過CAN數(shù)據(jù)總線診斷線來完成這個工作的。數(shù)據(jù)總線診斷線來完成這個工作的?？梢杂没疖囌咀鳛槔觼砬宄卣f明網(wǎng)關(guān)的原理可以用火車站作為例子來清楚地說明網(wǎng)關(guān)的原理與與CAN舒適數(shù)據(jù)總線和舒適數(shù)據(jù)總線和CAN Infotainment數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線不同，總線不同，CAN驅(qū)動數(shù)

46、據(jù)總線不可與驅(qū)動數(shù)據(jù)總線不可與CAN舒適舒適數(shù)據(jù)總線或數(shù)據(jù)總線或CAN Infotainment數(shù)據(jù)總線通過電數(shù)據(jù)總線通過電氣相連！氣相連！CAN舒適數(shù)據(jù)總線與舒適數(shù)據(jù)總線與CAN舒適舒適/ Infotainment數(shù)據(jù)總線是不同的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，數(shù)據(jù)總線是不同的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，它們之間只能通過所謂網(wǎng)關(guān)相連。它們之間只能通過所謂網(wǎng)關(guān)相連。提示！提示！123基本術(shù)語基本術(shù)語CAN的報文及結(jié)構(gòu)的報文及結(jié)構(gòu)同步同步CAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范 CANCAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布

47、實時控制。實時控制。CANCAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路接線都可以使用路接線都可以使用CANCAN。在汽車電子行業(yè)里，使用。在汽車電子行業(yè)里，使用CANCAN連接發(fā)動連接發(fā)動機控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達機控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達1Mbit/s1Mbit/s。同時，可以將。同時，可以將CANCAN安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。 技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個技術(shù)

48、規(guī)范的目的是為了在任何兩個CANCAN儀器之間建立兼容儀器之間建立兼容性?？墒牵嫒菪杂胁煌姆矫?，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的性。可是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達到設(shè)計透明度以及實現(xiàn)靈活性，根據(jù)解釋。為了達到設(shè)計透明度以及實現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSIISO/OSI參參考模型，考模型，CAN 2.0CAN 2.0規(guī)范細分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和規(guī)范細分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層物理層( (如圖所示如圖所示) )。 CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范 位編碼位編碼/解碼解碼 位定時位定時 同步同步 驅(qū)動器接收器特性驅(qū)動器接收器特性邏輯鏈路子層邏輯鏈路子層LL

49、C 接收濾波接收濾波 超載通知超載通知 恢復管理恢復管理介質(zhì)訪問控制子層介質(zhì)訪問控制子層MAC 數(shù)據(jù)包裝數(shù)據(jù)包裝/解包解包 幀編碼幀編碼 介質(zhì)訪問管理介質(zhì)訪問管理 錯誤監(jiān)測錯誤監(jiān)測 出錯標定出錯標定 應(yīng)答應(yīng)答 串并轉(zhuǎn)換串并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層故障界定故障界定總線故障管理總線故障管理監(jiān)控器監(jiān)控器圖圖 CAN協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和功能協(xié)議分層結(jié)構(gòu)和功能CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范 在以前版本的在以前版本的CANCAN規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLCLLC子層和子層和MACMAC子層的服務(wù)及功能分別被解釋為子層的服務(wù)及功能分別被解釋為“對象層對象層”和和“傳輸層傳輸層”。 邏輯

50、鏈路控制子層邏輯鏈路控制子層(LLC)(LLC)的作用范圍如下：的作用范圍如下： 為遠程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。為遠程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。 確定由實際要使用的確定由實際要使用的LLCLLC子層接收哪一個報文。子層接收哪一個報文。 為恢復管理和過載通知提供手段。為恢復管理和過載通知提供手段。 MACMAC子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。位定時的一些普行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。位定時的一些普通功能也可以看作是通功能也可以看作是MACMAC子層的一部分。子層的一部分。 物理層

51、的作用物理層的作用是在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進是在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進行位的實際傳輸。行位的實際傳輸。 CAN CAN具有以下的屬性：具有以下的屬性： 報文的優(yōu)先權(quán)報文的優(yōu)先權(quán) 保證延遲時間保證延遲時間 設(shè)置靈活設(shè)置靈活 時間同步的多點接收時間同步的多點接收 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的連貫性系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的連貫性 多主機多主機 錯誤檢測和錯誤標定錯誤檢測和錯誤標定 只要總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新傳輸只要總線一處于空閑，就自動將破壞的報文重新傳輸 將節(jié)點的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以將節(jié)點的暫時性錯誤和永久性錯誤區(qū)分開來，并且可以自動關(guān)閉由自動關(guān)閉由OSI參考模型分層參

52、考模型分層CAN結(jié)構(gòu)的錯誤的節(jié)點。結(jié)構(gòu)的錯誤的節(jié)點。CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范依據(jù)依據(jù)ISO/OSIISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能: : 物理層物理層定義信號是如何實際地傳輸?shù)?，因此涉及到位時定義信號是如何實際地傳輸?shù)?，因此涉及到位時間、位編碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動間、位編碼、同步的解釋。技術(shù)規(guī)范沒有定義物理層的驅(qū)動器器/ /接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對發(fā)送媒體和信號電平進行優(yōu)化。信號電平進行優(yōu)化。 MACMAC子層是子層是CANCAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供給協(xié)議的

53、核心。它把接收到的報文提供給LLCLLC子層，并接收來自子層，并接收來自LLCLLC子層的報文。子層的報文。MACMAC子層負責報文分子層負責報文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標定。幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標定。MACMAC子層也被稱作故障子層也被稱作故障界定的管理實體監(jiān)管。此故障界定為自檢機制，以便把永久界定的管理實體監(jiān)管。此故障界定為自檢機制，以便把永久故障和短時擾動區(qū)別開來。故障和短時擾動區(qū)別開來。 LLCLLC子層涉及報文濾波、過載通知、以及恢復管理。子層涉及報文濾波、過載通知、以及恢復管理。CANCAN協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范1基本術(shù)語基本術(shù)語1報文報文 總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送

54、，但長度受總線上的報文以不同的固定報文格式發(fā)送，但長度受限。當總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報限。當總線空閑時任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報文文。 2信息路由信息路由 在在CAN系統(tǒng)中，一個系統(tǒng)中，一個CAN節(jié)點不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的節(jié)點不使用有關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何信息任何信息(如站地址如站地址)。包含一些重要概念：。包含一些重要概念： 系統(tǒng)靈活性系統(tǒng)靈活性節(jié)點可在不要求所有節(jié)點及其應(yīng)用層節(jié)點可在不要求所有節(jié)點及其應(yīng)用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下，被接于CAN網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 成組成組由于采用了報文濾波，所有節(jié)點均可接收報由于采用了報文濾波，所有節(jié)點均可

55、接收報文，并同時被相同的報文激活。文，并同時被相同的報文激活。 數(shù)據(jù)相容性數(shù)據(jù)相容性在在CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以確保報文同時被所有節(jié)點或者沒有節(jié)點接收，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性是所有節(jié)點或者沒有節(jié)點接收，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性是借助于成組和出錯處理達到的。借助于成組和出錯處理達到的。1基本術(shù)語基本術(shù)語 3 3位速率位速率 不同的系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)，CANCAN的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位的速度不同。在一個給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。速率是唯一的，并且是固定的。 4 4優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。在總線訪問期間，識別符定義一

56、個靜態(tài)的報文優(yōu)先權(quán)。 5 5遠程數(shù)據(jù)請求遠程數(shù)據(jù)請求 通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點發(fā)送通過發(fā)送遠程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點可以請求另一節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠程幀是由相同的識別符命相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠程幀是由相同的識別符命名的。名的。 1基本術(shù)語基本術(shù)語 6 6仲裁仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。具有較高優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果優(yōu)先權(quán)報文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果2 2個或個或2 2個以上的個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。單元同時開始傳送報文，那么就會

57、有總線訪問沖突。 仲裁的仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同識別機制確保了報文和時間均不損失。當具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。符的數(shù)據(jù)幀和遠程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠程幀。 仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總仲裁期間，每一個發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送。線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一如果發(fā)送的是一“隱性隱性”電平而監(jiān)視的是一電平而監(jiān)視的是一“顯性顯性”電平（見電平（見總線值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)?？偩€值），那么單元

58、就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 1基本術(shù)語基本術(shù)語7錯誤檢測錯誤檢測 要進行檢測錯誤，必須采取以下措施：要進行檢測錯誤，必須采取以下措施： 監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較）進行比較） 循環(huán)冗余檢查循環(huán)冗余檢查 位填充位填充 報文格式檢查報文格式檢查1基本術(shù)語基本術(shù)語 8 8故障界定故障界定 CANCAN節(jié)點能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)節(jié)點能夠把永久故障和短暫擾動區(qū)別開來。故障的節(jié)點會被關(guān)閉。點會被關(guān)閉。 9 9總線值總線值 總線有二個互補的邏輯值：總線有二個互補的邏輯值：“顯性顯性”或或“隱性隱性”?！帮@性顯性”

59、位和位和“隱性隱性”位同時傳送時，總線的結(jié)果值為位同時傳送時，總線的結(jié)果值為“顯性顯性”。比如，。比如，在總線的在總線的“寫與寫與”執(zhí)行時，邏輯執(zhí)行時，邏輯0 0代表代表“顯性顯性”等級，邏輯等級，邏輯1 1代代表表“隱性隱性”等級。等級。 1010應(yīng)答應(yīng)答 所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，接收器應(yīng)答，對于不連貫的報文，接收器作出標志。器應(yīng)答，對于不連貫的報文，接收器作出標志。 2CAN的報文及結(jié)構(gòu)的報文及結(jié)構(gòu)CAN信息包格式說明：信息包格式說明： CAN信息包分為兩部分：信息部分和數(shù)據(jù)部分。信息包分為兩部分：信息部分和數(shù)據(jù)部分。

60、 頭兩個字節(jié)為信息部分，其前十一位為標識符，頭兩個字節(jié)為信息部分，其前十一位為標識符，標識符中的前八位用作接收判斷，應(yīng)包含本信息包標識符中的前八位用作接收判斷，應(yīng)包含本信息包的目的站地址。的目的站地址。 然后是一位然后是一位RTR位（應(yīng)設(shè)為位（應(yīng)設(shè)為0），最后是四位的），最后是四位的DLC（數(shù)據(jù)長度位，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，單位：（數(shù)據(jù)長度位，即所發(fā)數(shù)據(jù)的實際長度，單位：字節(jié)）。字節(jié)）。 其余八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實際要發(fā)的數(shù)據(jù)。其余八個字節(jié)是數(shù)據(jù)部分，存有實際要發(fā)的數(shù)據(jù)。詳見下圖：詳見下圖：2CAN的報文及結(jié)構(gòu)的報文及結(jié)構(gòu)12345670標識符（高八位）標識符DLC數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)