CAN-BUS基础(学校风格)

• 1.3.3 协议要素及其功能
– 1．协议的3要素 – （1）语法
• 确定通信双方之间“如何讲”，由逻辑说明构成， 对信息或报文中各字段进行格式化，说明报头（或 标题）字段、命令和应答的结构。
– （2）语义
• 确定通信双方之间“讲什么”，由过程说明构成， 对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释，并 确定用于协调和差错处理的控制信息。
– 2．单体型/结构化型
• 在两个实体间通信任务比较简单的情况下，采用单
– 4．信息（娱乐、ITS）系统
• 对信息系统通信总线的要求是容量大、通信速度非 常高。
• 1.2.3 车载网络系统常用术语
– 1．数据总线
• 数据总线是模块间运行数据的通道，即所谓的信息 高速公路。数据总线可以实现在一条数据线上传递 的信号可以被多个系统（控制单元）共享，从而最 大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。 如果系统可以发送和接收数据，则这样的数据总线 就称之为双向数据总线。
– 7．网络
• 为了实现信息共享而把多条数据总线连在一起，或 者把数据总线和模块当作一个系统。从物理意义上 讲，汽车上许多模块和数据总线距离很近，因此被 称之为Biblioteka AN（局域网）。– 8．网关
• 因为汽车上往往不只使用一种总线和网络，所以必 须用一种方法达到信息共享，而不产生协议间的冲 突。例如，车门打开时，发动机控制模块也许需要 被唤醒。为了使采用不同协议及速度的数据总线间 实现无差错数据传输，必须要用一种特殊功能的计 算机，这种计算机就叫做网关。
4、车载网络系统应用现况
迄今为止，还没有一个车载网络协议可以完全满足未来汽车所有成本和
性能的要求。目前，面对汽车上日益复杂的控制子系统的不同需要，国外
许多汽车制造商倾向于采用多个协议子网混合使用的方案。 大部分中高档轿车典型的应用方案是车身舒适控制系统单元都连 接到CAN总线上，并借助于LIN总线进行外围设备控制； 而汽车高速动力系统控制系统单元使用高速CAN总线进行连接；远 程信息处理和多媒体系统可由D2B或MOST协议总线来实现； 面向乘员的安全系统由FlexRay协议实现线控控制； 无线通信则以蓝牙(Blue tooth)技术为主，这些不同的总线之间 用网关联系。
• 1.3.4 协议的类型
– 协议可根据其不同特性进行分类，可分为直接 型/间接型、单体型/结构化型、对称型/不对称 型、标准型/非标准型等。 – 1．直接型/间接型
• 两个实体间的通信，可以是直接的或间接的。例如， 两个系统若共享一个点—点链路，那么这些系统中 的实体就可以直接通信。此时数据和控制信息直接 在实体间传递而无任何中间的信息处理装置，所需 要的协议属于直接型。
困难，也增加了汽车维修的难度；车身重量的
增加影响了汽车的经济性、维修诊断困难等问 题。
传统的汽车电控系统
2、使用车载网络控制系统的目的
（1）减少汽车制造成本；
（2）简化汽车电器线路； （3）提高汽车通讯效率； （4）提高汽车电控系统可靠性
改进后的汽车电控系统（车载网络）
3、 车载网络系统分类 A类(如UART, LIN，克莱斯勒的CCD)是面向传感器、执行器控制的低速网 络，数据传输位速率通常小于20kbps，主要用于后视镜调整，电动窗、 灯光照明等车身低速控制； B类(如SAEJ1850、低速CAN)是面向独立模块间数据共享的中速网络，位 速率一般在1O ～125kbps，主要应用于车身电子舒适性模块、仅表显示 等系统； C类(如高速CAN)是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在 125～1Mbps，主要用于牵引力ASR控制、发动机控制、ABS控制等系统； D类(如D2B, MOST)是面向多媒体信息的高速传输网络，位速率一般在 2Mbps以上，主要用于车载视频、音频、导航系统等； E类（如Byteflight，FlexRay）是面向乘员的安全系统高速、实时网 络，位速率在1Mbps以上，主要用于线控系统X-by-Wire、车辆被动性安 全领域。
第1章 车载网络系统基础知识
1.1 认识车载网络系统
• 1.1.1车载网络系统的应用背景
– 很多汽车采用了多个电控系统，如奔驰 600SEL采用了20多个电控模块。 – 为了提高汽车综合控制的准确性，控制系统迫 切需要输入、输出信号/数据共享。当电控模块 共享输入信息时，就能对汽车进行更为复杂的 控制。
– （3）定时规则
– 2．协议的功能
• 协议的功能是控制并指导两个对话实体的对话过程， 发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。具体 说来，每个协议都是具有针对性的，用于特定的目 的，所以各协议的功能是不一样的；但是还有一些 公共的功能是大多数协议都具有的。这些功能包括 以下4个方面。
– （1）差错检测和纠正 – （2）分块和重装 – （3）排序 – （4）流量控制
• ① 在一个简单的通信协议中，模块不分主从，根据规定的优 先规则，模块间相互传递信息，并且都知道该接收什么信息。 • ② 一个模块是主模块，其他则为从属模块，根据优先规则， 主模块决定哪个从属模块发信息以及何时发送信息。 • ③ 所有的模块都像旋转木马上的骑马人，一个上面有“免费 券”挂环的转圈绕着他们旋转。当一个模块有了有用的信息， 它便抓住挂环挂上这条信息，任何一个需要这条信息的模块都 可以从挂环上取下这条信息。 • ④ 通信协议中有个仲裁系统，通常这个系统按照每条信息的 数字拼法为各数据传输设定优先规则。
• 1.1.3车载网络系统的发展史
– 1986年2月Robert Bosch公司在美国汽车工程师协会 （SAE）大会上介绍了一种新型的串行总线—CAN （Controller Area Network，控制器局域网。 – 随后，美国汽车工程师协会提出了J1850；日本也提出 了各种各样的网络方案。随着汽车技术的发展，欧洲 又以与CAN协议不同的思路提出了控制系统的新协议 TTP（Time Triggered Protocol，基于时间触发的协 议），并在X-by-Wire系统上开始应用。汽车上出现了 Drive-by-Wire系统、Steering-by-Wire系统、Brakeby-Wire系统，将这些系统统称为X-by-Wire系统。 – 当对汽车引入智能交通系统（ITS）时，由于要与车外 交换数据，所以，在信息系统中将会采用更大容量的 网络，例如DDB协议、MOST及IEEE1394等。
– 9．帧
• 为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定 长度的数据单元，这就是数据传输的单元，称为帧。
1.3车载网络系统通信协议
• 1.3.1 通信协议概述
– 通信协议是指通信双方控制信息交换规则的标准、约 定的集合，即指数据在总线上的传输规则。简单地说， 两个实体要想成功地通信，它们必须“说同样的语 言”，并按既定控制法则来保证相互的配合。 – 通信协议的种类繁多，可分为如下几类。
汽车CAN-BUS基础
----邓东文 汤国斌
第1章 车载网络系统基础知识 第2章 常用车载网络信息传输系统 第3章 大众车系车载网络系统检修
第4章 奥迪车系车载网络系统检修
第5章 丰田多路传输系统检修
序言 车载网络系统认识与检修基础
一、车载网络控制系统概述
1、传统汽车存在的问题 随着现代汽车电子控制技术的发展与现代人 对汽车的动力性、经济性、舒适、安全、环保 等方面要求及相应法律法规的约束，汽车电控 系统的电控单元数量不断增加，使汽车整车的 电气系统变的越来越复杂。单纯地增加汽车线 束和插接件会带来汽车生产的线束布置与装配
• 1.3.2 接口与实体
– 接口是为两个系统、设备或部件之间连接服务 的数据流穿越的界面。计算机通信接口由设备 （或部件）和说明组成，一般包括4个方面内 容：物理、电气、逻辑和过程。 – 在计算机网络内，不同系统中的实体需要通信。 一般来说，实体是能够发送或接收信息的东西， 而系统是包含一个或多个实体的物理物体。实 体包括用户应用程序、文件传送程序包、进程、 数据库管理系统、电子邮件设施及终端等。系 统包括计算机、终端设备和遥感装置等。
– 5．多路传输
• 多路传输用SWS（Smart Wiring System）表示， 是指在同一通道或线路上同时传输多条信息。事实 上，数据信息是依次传输的，但速度非常快，似乎 就是同时传输的。
– 6．模块/节点
• 模块就是一种电子装置。简单一点的如温度和压力 传感器，复杂的如计算机（微处理器）。传感器是 一个模块装置，根据温度和压力的不同产生不同的 电压信号，这些电压信号在计算机的输入接口被转 变成数字信号。在计算机多路传输系统中一些简单
汽车车载网络系统结构示意图
1.2 车载网络系统的要求及应用
• 1.2.1 汽车对通信网络的要求
– 汽车多个ECU之间的网络布局常见的有分级式 和分开式两种。
分级式网络布局
分开式网络布局
– 2．数据通信
• 连接到车载网络的各个ECU按需要从总线上接收最 新的信息以操纵各个系统。 • 汽车内ECU之间与办公用微机之间的数据传输特征 不尽相同，主要差别在于传输频率。汽车内ECU之 间的数据传输频率是变化的，在一个完善的汽车电 子控制系统中，许多动态信息必须与车速同步。为 了满足各子系统的实时性要求，有必要对汽车公共 数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏 板位置等。但每个ECU对实时性的要求是因数据的 更新速率和控制周期不同而不同的。
• 1.2.2 车载网络系统在汽车上的应用
– 车载网络系统在汽车上的应用非常多，按照应 用系统加以划分的话，车用网络大致可以分为 4个系统：动力传动系统、车身系统、安全系 统、信息系统。 – 1．动力传动系统
• 动力CAN数据总线连接3块电脑，它们是发动机、 ABS/EDL及自动变速器电脑（动力CAN数据总线可 以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑）。 总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、 ABS/EDL电脑3组、自动变速器电脑2组。数据总线 以500kbit/s速率传递数据，每一数据组传递大约需 要0.25ms，每一电控单元7ms～20ms发送一次数据。 优先权顺序为ABS/EDL电控单元、发动机电控单元、 自动变速器电控单元。