汽车单片机与车载网络-4CAN 控制器局域网

16 16 16 16 16 16 16 16
1 1 1 1 1 1 1 1
A A A A A A A A
空气悬架 空调控制系统 空调控制系统 巡航控制系统 仪表板显示系统 汽车安全系统 点火控制模块 动力控制模块
监控型 传感型 监控型 传感型 传感型 传感型 传感型 传感型
64 64 64 64 64 64 64 64
授人以鱼不如授人以渔
源自文库
1.数据链路层
(1)逻辑链路控制(LLC) (2)媒体访问控制
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(1)逻辑链路控制(LLC)

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1)功能。 ① 接收滤波。 在LLC层上开始的帧跃变是独立的，其自身操作与先前的 帧跃变无关。 ② 超载通知。 若接收器内部条件要求延迟下一个LLC数据帧或LLC远程 帧，则通过LLC子层开始发送超载帧。 2)LLC帧结构。 ① LLC数据帧。 由3个位场，即标识符场、数据字长度码(DLC)场和数据 场组成，如图3-3所示。 ② LLC远程帧。 由标识符场和DLC场组成，如图3-4所示。
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一、概述
表3-2 CAN协议与相关标准
名称 SAE J1939—11 SAE J1939—12 SAE J2284 SAE J2411 NMEA⁃2000 位速率/（Kbit／s） 250 250 500 33．3，83．3 62．5，125，250，500，1 000 125，250，500 规 格 使用范围 载货汽车，大型客车 农业机械 汽车（高速：动力传 动系统） 汽车（低速：车身系 统） 船舶
16
16 16 16 16 16 16 16 16
50
50 50 50 50 50 50 10 10
B
B B B B B B B B
动力控制模块
点火控制模块 动力控制模块 动力控制模块 动力控制模块 动力控制模块 动力控制模块 点火控制模块 动力控制模块
传感型
监控型 传感型 传感型 传感型 传感型 传感型 传感型 传感型
一、CAN总线的特性 二、CAN总线的位数值表示与通信距离
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一、 CAN数据总线概述
障。
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CAN数据总线工作起来是非常可靠的，因此很少出现CAN故 只有掌握了CAN数据总线的基本原理，才能充分运用测量方 法来查寻故障。 为了在必要时仔细检查CAN数据总线，VAS5051(大众、奥迪 原厂诊断仪是德国大众公司为其特约维修站指定的必备汽车诊断 仪器)会提供各种信息，比如“Motorsteuergeraet kein Signal/Kommunikation”(发动机控制单元无信号/通信(偶然故障))或 “Datenbus-Antrieb defekt”(CAN驱动总线有故障)。故障源的其他 说明由“网关”测量数据块提供，CAN总线上所有控制单元的通 信状态都存储在这些数据块内。
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一、CAN总线的特性
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1. CAN的特点 2. CAN数据传输系统的优点 3.传输线颜色特点
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1. CAN的特点
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1)CAN支持从几千到1Mbit／s的传输速率。 2)使用廉价的物理传输媒介。 3)数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输的速度。 4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。 5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。 6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故障节点自动脱离 功能。 7)大部分CAN在丢失仲裁或出错时，具有信息自动重发功能。
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2. CAN数据传输系统的优点
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1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信号进行高速数据 传输。 2)组网自由，功能扩展能力强。 3)总线利用率高，数据传输距离长，可达10km；数据传输速率 高，可达1Mbit／s。 4)CAN总线符合国际标准，便于一辆车上不同生产厂家的电控 单元间进行数据交换。 5)电控单元实时监测。 6)电控单元和电控单元插接器端子最小化应用，节省电控单元 的有限空间。 7)节省大量有色金属，成本相对较低。
控制单元A
控制单元B
控制单元C
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信息如何交换
控制单元A
发动机转速
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控制单元B 并 行 信 息
发动机转速 00010101
控制单元C
发动机转速 00010101
连 续 的 比 特 流
00010101
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第一节
概
述
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双线制，屏蔽式双绞 线 双线制，屏蔽式双绞 线，供给电压12V 双线制，双绞线（无 屏蔽） 单线制 双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V 双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V 双线制，双绞线，选 用（屏蔽，电源） 双线制，屏蔽式双绞 线选用（电源）
LAN (Local Area Network)是微 机网络中的一种类型，CAN只是LAN中的 高速网络协议之一。
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进入CAN-BUS
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汽车控制局域网的分类

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类别

A类


B类


C类


用途
介质 位速 率 总线 最 成本 大长 度

智能传感 器 单根线

控制、诊断

控制、诊断

双绞线

双绞线
20kb/s


10~1250kb/s 40m（典型）


40m 低

1Mb/s （250kb/s） 40m



中
中
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B类网络系统与C类网络系统
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(5) 诊断总线。
为使条理清晰，本章以大众、奥迪车系为例进 行阐述，奥迪轿车车载网络拓扑如图6-1所示。
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第一节
概
述
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由于使用的电子部件越来越多，各个控制单元之间的数据传
递就要求采用新的传送通道。因此20世纪90年代中期，在
授人以鱼不如授人以渔 图6-1 奥迪轿车载网络拓扑图
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典型数据总线
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(1) CAN数据总线。 (2) LIN数据总线。 (3) MOST数据总线。 (4) BluetoothTM数据总线。
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CAN-BUS 各级别(C)举例
电子器件及项目
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启用 位 频率 （Hz）
等 级
源于何种系统
信号类 型
传输速率 （bps）
碰撞传感器 车速控制信号 轮速传感器 火花塞输出正时信号 防抱死制动ABS的泵速度 控制 曲轴位置传感器 加速踏板位置信号传感器
Device Net
工业设备
CANopen SDS
10，20，50，125，250，5 00，800，1000 50，125，500，1000
工业设备 工业设备
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一、概述
表3-3 通信协议按速度分类
电通信 等级 通信速率/（K bit／s） 用 途 协
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C
高速CAN （125～10000 Kbit／s） D2B光纤通 信，MOST，I EEE 1394
D
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二、CAN的分层结构
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1.数据链路层 2.物理层
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二、CAN的分层结构
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图3-2 数据链路层和物理层功能框图
3200
3200 3200 3200 3200 3200 3200 640 640
空调压缩机离合器
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CAN-BUS 各级别(A)举例
电子器件及项目
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启用 位 频率 （Hz）
等 级
源于何种系统
信号类 型
传输速率 （bps）
悬架状态 车外温度 风扇速度控制 设定/加速/复速 点火开关位置 电动座椅 燃油油平面高度传感器 辛烷值调节塞 EGR真空调节器
16
1
A
动力控制模块
监控型
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如此多的信息，CAN-BUS是如何解决的？朱明工作室
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CAN-BUS局域网工作过程
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CAN-BUS局域网的基本系统
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议
光通信
A
0～10（车 身系统）
照明装置、 电动车窗、电 动座椅、中央 门锁等
组合仪表、 驱动信息、自 动空调、故障 诊断 发动机、自 动变速器、A BS、电子悬架 等 —
低速CAN （0～125Kbit ／s），LIN
J1850，VA N
B
10～125 （状态信息系 统） 125～1000 （实时控制系 统） 50000（多 媒体）
530
620
1300
3300
6700
1000 0
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第二节 一、概述
CAN协议
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二、CAN的分层结构
三、不同版本通信协议与互联
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一、概述
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CAN技术的应用推广，要求通信协议标准化。 1991年9月，Bosch公司制定并发布了CAN技术规 范(Version2.0)， 该技术规范包括A和B两部分。
图3-1 总线位的数值表示
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二、CAN总线的位数值表示与通信距离
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表3-1 CAN总线任意两节点之间的最大传输距离
位速 1000 率/ （Kb it/s） 最大 40 距离/ m 500 250 125 100 50 20 10
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5
130
270
16
16 16 16 16 16 16
200
200 200 200 200 200 200
C
C C C C C C
汽车安全系统
巡航控制系统 汽车安全系统 动力控制模块 汽车安全系统 点火控制模块 牵引力控制系统
传感型
监控型 传感型 监控型 监控型 传感型 传感型
12800
12800 12800 12800 12800 12800 12800
液压转向助力
ABS的泵速度控制
16
16
200
200
C
C
电控液压助力系 统
汽车安全系统
传感型
传感型
12800
12800
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CAN-BUS 各级别(B)举例
电子器件及项目
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启用 位 频率 （Hz）
等 级
源于何种系统
信号类 型
传输速率 （bps）
气缸识别传感器 点火诊断监测器 手动控制感位置 废气加热氧传感器 空气流量传感器 节气门位置传感器 发动机转速 蓄电池电压
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第4章
CAN 控制器局域网
主讲：朱明
高级技师、经济师、工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员 授人以鱼不如授人以渔
第4章
第一节 第二节 第四节 第五节 概
控制器局域网
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述
CAN协议 CAN主要部件的结构原理 CAN设计基础
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3.传输线颜色特点
CAN总线基本颜色为橙色； CAN-L(低位)均为棕色； CAN-H(高位)中的驱动系统传输线为黑色， 舒适系统传输线为绿色， 信息系统传输线为紫色。
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二、CAN总线的位数值表示与通信距离
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第三节 CAN的基本组成和数据传输原理
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通信协议

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通信协议——即所谓的交通规则和交通标 志的制定方 法。在CAN中决定哪种信 号具有优先读 取权，哪种信号需要传递 的速度快等。
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奥迪车上引入了CAN数据总线这一重要概念。但是CAN数 据总线系统的缺点是，在信息传输方面的传输速率有限。 解决该问题的办法只能是采用能满足各种需要的传输系统， 本章详细阐述以下几种典型数据总线的原理、结构和工作
过程：
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了解CAN-BUS

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