CAN总线技术

Controller Area Network,控制器局域网.
CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置ECU之间交换信息,形成汽车电子控制网络。

优点是将所有的线束由电脑集中控制,所有的控制指令由电脑变成数字信号,明显减少了各系统的的线束量,接头数量也相应减少，降低了故障率，提高了自动化程度。

现代汽车中所使用的电子控制系统和通讯系统越来越多，如发动机电控系统。

自动变速器控制系统。

防抱死制动系统(ABS).自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等，这些系统之间。

系统和汽车的显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换，如此巨大的数据交换量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的，据统计，如采用普通线索，一个中级轿车就需要线索插头300个左右，插针总数将达到2000个左右，线索总长超过1. 6Km,不但装配复杂而且故障率会很高。

因此，用串行数据传输系统取而代之就成为必然的选择。

数据在串联总线上可以一个接一个的传送，所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收，CAN总线是一个多路传输系统，当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作，CAN总线对不同数据的传输速率不一样，对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施高速传输，速率为1 25K波特-–1M波特，对车身调节系统(如空调)的数据实施低速传输，传输速率在1 0—1 25K波特，其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输，速率在两者之间，这样的区分提高了总线的传输效率。

数据总线如何能实现多路传输的呢？原来数据总线有三部分组成：1)数据传输线，2)地址传输线，3)发送单元和接收单元之间的传送控制线。

数据按CPU的指令以一定的模式传输到指定的地址，而传输模式是由软件控制的。

CAN总线式汽车仪表总成功能简介
慧聪网2005年4月29日14时0分
一、技术背景
在当今的中高档汽车中都采用了汽车总线技术。

汽车总线为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数据交换渠道。

20世纪90年代以来，汽车上由电子控制单元(ECU)指挥的部件数量越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置、安全气囊装置、电控门窗装置、主动悬架等等。

随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，车上的ECU数量越来越多。

因此，一种新的概念—车上控制器局域网络CAN(controller area network)的概念也就应运而生了。

CAN最早是德国BOSCH公司为解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种数据通信协议，按照ISO有关标准、CAN的拓朴结构为总线式，因此也称CAN总线。

CAN协议中每一帧的数量都不超过8个字节，以短帧多发的方式实现数据的高实时性；CAN总线的纠错能力非常强，从而提高数据的准确性；同时，CAN总线速率可达到1Mbit/s，是一个真正的高速网络，总之将CAN总线应用在汽车中使用有很多优点。

1、用低成本的双绞线电缆代替了车身内昂贵的导线，并大幅度减少了用线数量。

2、具有快速响应时间和高可靠性，并适合对实时性要求较高的应用。

3、CAN芯片可以抗高温和高噪声，并且有较低的价格。

根据ISO定义的OSI模型，CAN协议定义了物理层及数据链路层规范，这为不同的汽车厂商制定符合自身需要的应用层协议提供了很大的便利，如果需要建立更加完善的系统，还需要在CAN的基础上选择合适的应用层协议。

J1939协议是目前在大型汽车中应用最广泛的应用层协议，可以达到250Kbit/s的通讯速率。

J1939协议由美国SAE(Society of Automotive Engineer)组织维护和推广。

J1939协议具有下列特点：
1、以CAN2.0B协议为基础，物理层标准与ISO11898规范兼容并采用符合该规范的CAN 控制器及收发器。

通讯速率最高可达到250Kbit/s，
2、采用PDU(Protocol Data Unit 协议数据单元)传送信息，每个PDU相当于CAN协议中的一帧。

由于每个CAN帧最多可传输8个字节数据，因此PDU的传输具有很高的实时性。

3、利用CAN2.0B扩展帧格式的29位标志符定义每一个PDU的含义及该PDU的优先级。

J1939协议主要作为汽车中应用层通讯协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定。

参数的规定符合ISO11992标准。

本公司开发、生产总线式汽车仪表，是为采用SAE J1939通讯协议的电控发动机(排放标准为欧Ⅲ标准)的卡车及客车配套而制定并生产的数字式汽车仪表。

可为采用，如美国康明斯发动机、卡特彼勒发动机、德国曼发动机、意大利依维柯发动机配套的卡车、客车配套。

该仪表主要由二部分组成：
(一) J1939多功能表(MFM)是现代汽车仪表的重大技术创新成果，通常称为汽车数字信息中心，它具有网关功能，综合参数显示记录功能及历史记录查询功能等，对早期发现汽车安全运行提供了重要的多功能参数，可大大减少汽车制造厂商以及使用者的维修成本。

其简要功能如下：
J1939协议到汽车仪表总线协议（J1708、LINbus等）的转换(网关)
车辆运行参数记录，可实现300~5000Km编程，最大10万公里历史纪录
汉字参数实时显示（支持中文、西文）
故障分析和记录（可选）
缓速器控制(B7信号)（可选）
故障报警/故障定位（可选）
该多功能表可以显示近20种车辆运行参数，包括：
发动机负荷(Electronic Engine Controller#2)
发动机转速(Electronic Engine Controller#1)
扭矩(Electronic Engine Controller#3)
燃料比率(Fuel Economy)
每百公里油耗
相对里程(单程)
车速
巡航速度(Cruise Control/Vehicle Speed)
发动机冷却液温度
燃油温度(Engine Temperature)
电池电压(Vehicle Electrical Power)
里程(Vehicle Distance)
周围空气温度(Ambient Conditions)
增压压力
入口温度(Intel/Exhaust Conditions)
机油压力(Engine Fluid Level/Pressure)
除上述参数外，还可根据用户需要增加其他参数。

在电控发动机ECM/EDC/ECU通过J1939总线发出故障参数时，J1939多功能表可检测该参数，并报告故障（V3.0以后版本提供此功能）。

J1939联合J1587可实现63种发动机的故障定位和中文显示。

（2004年新产品）
二、数字式汽车仪表总成：
该仪表有三种形式：
1、LCD(液晶)全数字式仪表(宽温仿模拟指针+数字液晶仪表)
2、全数字化指针式仪表(瑞士产步进马达数字化驱动指针显示)
3、LCD+指针混合式数字式仪表(车速里程表、转速表为指针表，机油压力表、水温表、电压表、油量表、双气压表为液晶表)
各仪表位置见下图：
接线图如下：
各仪表的简要概述：
1、车速里程表(1号表)
该仪表显示的车速及里程数据由发动机ECU通过J1939数据总线提供，数据首先提供给J1939多功能表，并可在该表显示，然后由多功能表通过到仪表总成的总线发送给车速里程表并显示。

其车速指示范围为0～140km/h，指示误差为+2km/h(最大),，里程表指示范围为0～999999km。

指示误差为±2km/100km。

2、发动机转速表(2号表)
该仪表显示的发动机转速参数由发动机ECU通过J1939数据总线提供，数据首先是提供给J1939多功能表并可在该表显示，然后由多功能表通过到仪表总成总线发送给发动机转速表并显示。

其指示范围为0～4000r/min，指示误差±100r/min。

3、水温、燃油量组合表(3号表)
水温表显示的参数由发动机ECU通过J1939数据总线提供，数据首先提供给J1939多功能表并可在该表显示，然后由多功能表通过到仪表总成总线发送给水温表并显示。

其指示刻度共分9档，40～120℃，指示分辨率为10℃。

燃油表显示油量参数(水平位)由安装在油箱上的燃油传感器直接向仪表提供并处理显示。

指示刻度为9档，从0～1，指示分辨率为1/8。

4、机油压力、电压组合表(4号表)
该仪表显示的机油压力及电压的参数由发动机ECU通过J1939数据总线提供，数据首先提供给J1939多功能表并显示，然后通过到仪表总成的总线发送给机油压力表及电压并显示。

机油压力指示范围为9档，0～6×100Kpa,其指示范分辨率为0.7大气压(70 Kpa)；电压
指示范围为9档，12～36V，其指示分辨率为±3V。

5、气压表(5号表)
该仪表为双气压表，其显示的参数由气压传感器向仪表提供，通过处理并显示。

其指示范围为0～10×100Kpa，指示分辨率为100Kpa。

三、仪表的扩展功能
将车内的控制网络与信息网络如故障信息检测系统，车况自动纪录系统。

实时驾驶信息显示系统（智能化数字仪表）与嵌入式因特网互连（支持IPv4及IPv6）,使每个汽车有一个Web网页，是今后汽车计算平台的关键核心技术。

CAN-BUS是现代汽车的基本网络技术，在CAN-BUS上的应用协议，比较开放的标准有SAE J1939、CANopen等通过网关实现标准因特网的互连接入，使每台汽车成为移动互联网络的一个嵌入式web服务器，这样使全车的每一个智能单元都接入互联网进行质量和运行参数监控，也可为智能交通、违章处理提供自动化的网络计算接口。

现代汽车是一个智能化网络计算平台。

汽车网络贯穿整车的每个单元即控制系统、信息系统、驾驶系统和传感执行系统均由控制器局域网CAN-BUS互连。

我公司研发生产的总线式仪表，将进一步成为智能仪表(网络仪表)，多功能故障诊断信息中心，增加嵌入式因特网网关和无线网络汽车参数记录仪、智能线束。

总线式汽车仪表总成为下述厂家配套生产：
总线式汽车仪表总成是我公司2002年根据第一汽车集团公司汽车研究所提出的为美国卡特彼勒电控发动机配套总线式汽车仪表，进行研制开发的产品。

现在主要为下列公司产品配套：
1、为第一汽车集团公司试制生产的拖车、水泥运输车、重型卡车进行配套仪表。

2、为第一汽车集团客车公司试制生产高档客车底盘配套仪表，并由无锡汽车厂生产豪华型太湖牌客车，达到欧III排放标准。

3、为包头北方奔驰客车底盘有限公司试制生产的高档客车底盘配套仪表。

并由天津伊利萨尔客车厂、武汉中誉客车公司、江门朕达欧舒特汽车制造有限公司、烟台汽车厂等生产的高档客车配套。

4、为北京市京华客车有限公司给北京市客运总公司生产的达到欧Ⅲ排放标准的公交车配套仪表，并且已经形成批量供货。

客户对该总线式汽车仪表的评价反应良好，提高了汽车的技术含量，在市场上具有较强的竞争力。