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3、CAN詳解--基礎知識

基礎知識

一、背景

1、隨著車用電氣裝置增加,對應的電氣節點劇增(高檔車節點有上千之多),一般的通訊協議需要的線束太多。需要減少線束,支援更多節點的協議。
ECU分佈

二、發展

1、CAN ( Controller Area Network ) 即控制器區域網絡。由於其高效能、高可靠性、及獨特的設計,CAN越來越受到人們的重視。CAN最初是由德國的BOSCH公司為汽車監測、控制系統而設計的。現代汽車越來越多地採用電子裝置控制,如發動機的定時、注油控制,加速、剎車控制(ASC)及複雜的抗鎖定剎車系統(ABS)等。由於這些控制需檢測及交換大量資料,採用硬接訊號線的方式不但煩瑣、昂貴,而且難以解決問題,採用CAN總線上述問題便得到很好地解決。
2、1983-1986年 大眾與Bosch制定 軟體協議,由Intel 生產控制器。
3、1990年 首次應用於汽車 賓士 S級 12 缸發動機的汽車。
4、1991年9月,NXP半導體公司制定併發布CAN技術規範CAN2.0A/B,其中CAN2.0A協議規範定義了標準幀格式,CAN2.0B協議規範定義了擴充套件幀格式。
5、1993年11月,ISO組織正式頒佈CAN國際標準ISO11898(高速應用,資料傳輸速率小於1Mbps)和ISO11519(低速應用,資料傳輸速率小於125Kbps)。
6、1996年 用於奧迪 A8 D2自動變速器 3.7升 V8 01V AG5的汽車。
7、1997年 用於帕薩特 B5 AG。
8、1998年 用於寶來、高爾夫 A4 AG。
9、VAN Bus 用於標誌、雷諾、雪鐵龍等,菲利普公司產品。
10、J1850-HBCC 用於福特,莫託羅拉公司產品。
11、J1850-DLC 用於通用,莫託羅拉公司產品。

三、匯流排優點

1、資料傳遞更安全可靠;
2、低成本(通訊介質可採用雙絞線,同軸電纜和光導纖維,一般採用廉價的雙絞線即可,無特殊要求);
3、高速實時傳遞;
4、有條件實現單線功能;
5、適用於各種汽車;
6、開放的標準。

四、匯流排要點

1、CAN的應用

(1)車載網路構想

車載網路構想

(2)應用例項

應用例項

(3)連線圖

CAN連線圖

2、CAN協議基本概念

(1)ISO模型與CAN協議

ISO與CAN

(2)ISO11898 和 11519-2 物理層的主要不同點

ISO11898 和 11519-2 物理層的主要不同點

(3)通訊速度和最大匯流排長度

通訊速度和最大匯流排長度

(4)ISO11898、ISO11519-2 的物理層特徵

ISO11898、ISO11519-2 的物理層特徵

(5)CAN 協議和標準規格

CAN 協議和標準規格

(6)通訊協議分類

通訊協議分類

3、CAN協議

幀的種類及用途

在這裡插入圖片描述

(1)資料幀

A、資料幀的構成

資料幀的構成
資料幀由7個段構成,分別是:
(1) 幀起始:表示資料幀開始的段。
(2) 仲裁段:表示該幀優先順序的段。
(3) 控制段:表示資料的位元組數及保留位的段。
(4) 資料段:資料的內容,可傳送 0~8 個位元組的資料。
(5) CRC 段:檢查幀的傳輸錯誤的段。
(6) ACK 段:表示確認正常接收的段。
(7) 幀結束:表示資料幀結束的段。

(2)遙控幀

A、遙控幀的構成

在這裡插入圖片描述
遙控幀由6個段構成,分別是:
(1) 幀起始(SOF):表示幀開始的段。
(2) 仲裁段:表示該幀優先順序的段。可請求具有相同 ID 的資料幀。
(3) 控制段:表示資料的位元組數及保留位的段。
(4) CRC 段:檢查幀的傳輸錯誤的段。
(5) ACK 段:表示確認正常接收的段。
(6) 幀結束:表示遙控幀結束的段。

(3)錯誤幀

A、錯誤幀的構成

在這裡插入圖片描述
(1) 錯誤標誌
錯誤標誌包括主動錯誤標誌和被動錯誤標誌兩種。
主動錯誤標誌:6 個位的顯性位。
被動錯誤標誌:6 個位的隱性位。
(2) 錯誤界定符
錯誤界定符由 8 個位的隱性位構成

(4)過載幀

A、過載幀的構成

在這裡插入圖片描述
(1) 過載標誌
6 個位的顯性位。
過載標誌的構成與主動錯誤標誌的構成相同。
(2) 過載界定符
8 個位的隱性位。
過載界定符的構成與錯誤界定符的構成相同。

(5)幀間隔

A、幀間隔的構成

在這裡插入圖片描述
幀間隔是用於分隔資料幀和遙控幀的幀。資料幀和遙控幀可通過插入幀間隔將本幀與前面的任何幀(資料幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀)分開。
過載幀和錯誤幀前不能插入幀間隔。
(1) 間隔
3 個位的隱性位。
(2) 匯流排空閒
隱性電平,無長度限制(0 亦可)。本狀態下,可視為匯流排空閒,要傳送的單元可開始訪問匯流排。
(3) 延遲傳送(傳送暫時停止)
8 個位的隱性位。只在處於被動錯誤狀態的單元剛傳送一個訊息後的幀間隔中包含的段。

五、補充要點

1、訊號傳輸技術資料

(1)CAN bus最高傳播速度:1 Mbps
(2)ISO 分類:
低速型 低於10 kbps (用於後視鏡調整、電動窗、燈光照明、雨刷器等,稱作LIN匯流排)
低速型 10 -125 kbps (用於舒適系統、儀表顯示等)
高速型 125 kbps -1Mbps (用於發動機控制、ABS、傳動控制等)
(3)最多接入控制單元數:32個
(4)通用版本:Bosch CAN 2.0

2、干擾問題

(1)兩條資料線相互纏繞,防止電磁波干擾和向外輻射,規定絞距20mm。

3、can收發器介面

(1)常用三種介面器件
M12小型聯結器、OPEN5連線端子、DB9插座

4、顯性電平和隱性電平

總線上的電平有顯性電平和隱性電平兩種。
總線上執行邏輯上的線“與”時,顯性電平的邏輯值為“0”,隱性電平為“1”。“顯性”具有“優先”的意味,只要有一個單元輸出顯性電平,總線上即為顯性電平。並且,“隱性”具有“包容”的意味,只有所有的單元都輸出隱性電平,總線上才為隱性電平。(顯性電平比隱性電平更強。)

六、參考

1、《上海大眾帕薩特CAN資料匯流排的結構原理》
2、《CAN 入門書》 作者 瑞薩科技
3、CAN匯流排要點