車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)（第4版）課件 3-1-車載網(wǎng)絡(luò)-CAN-原理

車載網(wǎng)絡(luò)—CAN—原理故障現(xiàn)象：一輛奔馳S350，底盤220、發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)272，車主反映此車有漏電現(xiàn)象，停放一晚上就無(wú)法啟動(dòng)。要跨接電池，或重新充電后才能啟動(dòng)。

故障原因：由于后備箱按鈕開(kāi)關(guān)卡在關(guān)閉位置，長(zhǎng)時(shí)間都有鎖后備箱的信號(hào)到PSE控制模塊，從而PSE控制模塊不能進(jìn)入休眠，向CAN發(fā)送信號(hào)。更換后備箱開(kāi)關(guān)，故障排除。

故障案例導(dǎo)入奧迪A8寶馬E65Canbus的由來(lái)由于現(xiàn)代汽車的技術(shù)水平大幅提高，要求能對(duì)更多的汽車運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，因而汽車控制器的數(shù)量在不斷的上升，從開(kāi)始的幾個(gè)發(fā)展到幾十個(gè)以至于上百個(gè)控制單元?？刂茊卧獢?shù)量的增加，使得它們互相之間的信息交換也越來(lái)越密集。為此德國(guó)BOSCH公司（和inter公司共同）開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)先進(jìn)的解決方案－CAN數(shù)據(jù)總線，提供一種特殊的局域網(wǎng)來(lái)為汽車的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus在大眾車系上的應(yīng)用發(fā)展歷史大眾公司首次在97年P(guān)ASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5Kbit/s的Canbus。98年在PASSAT和GOLF的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上增加了Canbus，傳送速率為500Kbit/s。2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網(wǎng)關(guān)的第二代Canbus。2001年，大眾公司提高了Canbus的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將舒適系統(tǒng)Canbus提高到100Kbit/s,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提高到500Kbit/s。2002年，大眾集團(tuán)在新PQ24平臺(tái)上使用帶有車載網(wǎng)絡(luò)控制單元的第三代Canbus。2003年，大眾集團(tuán)在新PQ35平臺(tái)上使用五重結(jié)構(gòu)的Canbus系統(tǒng)，并且出現(xiàn)了單線的LIN-BUS。德國(guó)BOSCH公司（和inter公司共同）開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)先進(jìn)的解決方案－CAN數(shù)據(jù)總線，提供一種特殊的局域網(wǎng)來(lái)為汽車的控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CAN-BUS系統(tǒng)組成：CAN收發(fā)器:安裝在控制器內(nèi)部，同時(shí)兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)化為電信號(hào)并將其送入數(shù)據(jù)傳輸線。

數(shù)據(jù)傳輸終端：是一個(gè)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。數(shù)據(jù)傳輸線：雙向數(shù)據(jù)線，由高低雙絞線組成。CAN-BUS系統(tǒng)大眾CAN的分類PowertrainCAN500kBaudC+CCAN100kBaudInfotainmentCAN100kBaudCanbus雙絞線的顏色

Can總線的基本顏色：橙色；Can-Low總是棕色；

Can-High:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(黑色)；舒適系統(tǒng)（綠色)；信息系統(tǒng)(紫色）；CAN總線的連接Canbus上的信息Canbus上的信息是以二進(jìn)制形式出現(xiàn)的。也就是說(shuō)控制單元將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，Canbus用電平來(lái)模擬二進(jìn)制，接受控制單元將電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，再將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成正常數(shù)據(jù)。例如：控制單元A將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值信號(hào)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101),然后由發(fā)送器轉(zhuǎn)換成一串電平信號(hào)兵發(fā)送出去。控制單元B的接收器先讀取電平信號(hào)，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)(00010101)，然后再解碼成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus的收發(fā)器

Canbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過(guò)一個(gè)開(kāi)路集電極和總線相連。Canbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個(gè)電路進(jìn)行控制，這樣也就是說(shuō)控制單元在某一時(shí)間段只能進(jìn)行發(fā)送或接受一項(xiàng)功能。邏輯“1”：所有控制器的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；總線電平為5Vor3.5V；Canbus未通訊。邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏；Canbus進(jìn)行通訊。CAN-BUS系統(tǒng)典型收發(fā)器線路圖（TJA1050）：CAN-BUS系統(tǒng)2個(gè)以上控制器所組成的Canbus系統(tǒng)當(dāng)用2個(gè)以上的控制器連接在Canbus總線上（如圖所示），用邏輯1來(lái)表示斷開(kāi)和用邏輯0表示閉合。不考慮其他總線規(guī)則情況下，總線會(huì)出現(xiàn)下圖的情況：1.任何開(kāi)關(guān)閉合，總線上的電壓為0伏2.所有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，總線上的電壓為5伏因此：1.只要任何一個(gè)控制器激活，則總線激活2.所有控制器關(guān)閉，總線處于未激活狀態(tài)

激活的總線稱為顯性電平；未激活的總線電平稱為隱形電平CAN-BUS系統(tǒng)Canbus的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)控制器發(fā)送信息時(shí)，并不僅僅是數(shù)據(jù)本身，它同時(shí)還帶有屬性數(shù)據(jù)打成數(shù)據(jù)包一起傳送。該數(shù)據(jù)包共有7個(gè)數(shù)據(jù)段，分別儲(chǔ)存有開(kāi)始區(qū)（1位），優(yōu)先級(jí)別區(qū)（11位），檢驗(yàn)區(qū)（6位）數(shù)據(jù)區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認(rèn)區(qū)（2位）和結(jié)束區(qū)（7位）。開(kāi)始區(qū)優(yōu)先級(jí)別區(qū)未使用數(shù)據(jù)區(qū)確認(rèn)區(qū)檢驗(yàn)區(qū)－數(shù)據(jù)量16位冗余校驗(yàn)碼結(jié)束區(qū)CAN-BUS系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)確認(rèn)（仲裁）因?yàn)镃anbus采用串行數(shù)據(jù)傳遞（單根數(shù)據(jù)線)方式，如果有多個(gè)控制器同時(shí)需要發(fā)出信號(hào)，那么在總線上一定會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。所有每一個(gè)數(shù)據(jù)列都有它的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)有多個(gè)控制器試圖發(fā)送信息時(shí)，它們自己的接收器為信息優(yōu)先級(jí)進(jìn)行仲裁，當(dāng)其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級(jí)高于自己控制器發(fā)送信息時(shí)，通知自己發(fā)送器停止發(fā)送，整個(gè)控制器進(jìn)入接收狀態(tài)。在信息數(shù)據(jù)列中有11位的狀態(tài)區(qū)，這11位二進(jìn)制中前7位既是發(fā)送信息的控制器標(biāo)識(shí)符，同時(shí)又表示了它的優(yōu)先級(jí)，即從前往后數(shù)，前面零越多，優(yōu)先級(jí)越高。而后4位則是這個(gè)控制器發(fā)送不同信息的編號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元既要發(fā)送轉(zhuǎn)速信號(hào)，又要發(fā)送水溫等信號(hào)，則后4位就有所不同。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus系統(tǒng)的難題-發(fā)送和接受的同步CAN-BUS系統(tǒng)同步解決方案一：邊沿對(duì)齊為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了邊沿對(duì)齊規(guī)則。也就是說(shuō)接收器發(fā)現(xiàn)每一次電平反向的節(jié)拍不對(duì)時(shí)，必須調(diào)整邊沿，以求得同步。這個(gè)規(guī)則在電平變化頻繁時(shí)能有效的保證了接收的正確性CAN-BUS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的位填充為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了位填充規(guī)則。也就是說(shuō)最多5位出現(xiàn)一樣的電平信號(hào)，第六位必須有一個(gè)反向電平。這個(gè)規(guī)則能有效的保證了接收的正確性。CAN-BUS系統(tǒng)出錯(cuò)幀（ErrorFrame):當(dāng)控制器在接收其他控制器或自己發(fā)送器的信息時(shí)，發(fā)現(xiàn)信息有錯(cuò)誤，可以發(fā)送出錯(cuò)幀，出錯(cuò)幀至少有6個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平，至多12個(gè)顯性電平和8個(gè)隱性電平構(gòu)成。錯(cuò)誤發(fā)送控制單元接收控制單元接收控制單元Canbus系統(tǒng)CAN-BUS系統(tǒng)發(fā)送過(guò)程接收過(guò)程收受正確？可用？特別提示：

信息交換過(guò)程按設(shè)定好的循環(huán)時(shí)間（如每10ms）在持續(xù)的重復(fù)進(jìn)行。內(nèi)部故障管理控制單元內(nèi)部有錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器。一次發(fā)送失敗計(jì)數(shù)加8，一次接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)加1。當(dāng)累計(jì)超過(guò)127時(shí)，控制器不再允許發(fā)送信息，當(dāng)累計(jì)超過(guò)255時(shí)，控制器自動(dòng)與總線脫離.但是，控制器發(fā)送信息時(shí)，沒(méi)有受到答復(fù)信號(hào)，控制器將重復(fù)發(fā)送，而錯(cuò)誤計(jì)數(shù)不計(jì)數(shù)。CAN-BUS系統(tǒng)由于汽車不同控制器對(duì)CAN總線的性能要求不同，因此最新版本的CAN總線系統(tǒng)人為設(shè)定為5個(gè)不同的區(qū)域，分別為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷總線等5個(gè)局域網(wǎng)。其速率分別為(Kbit/m)：

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（由15號(hào)線激活）：500; 舒適系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）：100

信息系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）：100； 診斷系統(tǒng)（由30號(hào)線激活）：500

儀表系統(tǒng)（由15號(hào)線激活）：100； Lin:20

最大承載：1000CAN儀表CAN驅(qū)動(dòng)CAN信息CAN舒適

CAN診斷CAN-BUS系統(tǒng)診斷接口CAN-區(qū)域圖網(wǎng)關(guān)J519空調(diào)J255舒適系統(tǒng)J393左前門J386右前門J387左后門J388右后門J389轉(zhuǎn)向柱J527電動(dòng)轉(zhuǎn)向J500G85安全氣囊J234ABSJ104變速箱發(fā)動(dòng)機(jī)ESP傳感器收音機(jī)車載電話雨括器

L雨括器

R

J533CAN-BUS系統(tǒng)診斷總線網(wǎng)關(guān)儀表總線驅(qū)動(dòng)總線舒適總線信息總線診斷總線診斷總線是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它被用來(lái)代替原來(lái)的K線或者L線的功能（廢氣處理控制器除外）。診斷總線目前只能在VAS5051和VAS5052下工作，而不能適用于原來(lái)的診斷工具，如1552等。診斷總線通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接到相應(yīng)的CANBUS上，然后再連接相應(yīng)的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。隨著診斷總線的使用，大眾集團(tuán)將逐步淘汰控制器上的K線存儲(chǔ)器，而采用CAN線作為診斷儀器和控制器之間的信息連接線，我們稱之為虛擬K線。CAN-BUS系統(tǒng)針腳號(hào) 對(duì)應(yīng)的線束1 15號(hào)線4 接地5 接地6 CANBUS(高）7 k線14 CANBUS(低）15 L線16 30號(hào)線注：未標(biāo)明的針腳號(hào)暫未使用。當(dāng)車輛使用診斷CANBUS總線結(jié)構(gòu)后，VAS5051等診斷儀器必須使用相對(duì)應(yīng)的新型診斷線（VAS5051/5A或VAS5051/6A）,

否則無(wú)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(dòng)，具體信息看如下圖表：注：5051儀器的版本號(hào)必須大于3.0以上

才能使用診斷CANBUS總線。

新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。CAN-BUS系統(tǒng)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