第三章 CAN总线
第三章 CAN现场总线(第六讲)
2.1 网络通信的基本概念及通信模型2.1.2 网络通信基本模型单向数字通信模型的结构2.2 通信传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是 通信中实际传送信息的载体。
传输介质分类： 1.金属导体，例如同轴电缆、双绞线等，利用铜或铁等 金属导体的电流变化来传输数据。
2.透明玻璃或塑胶绳介质，例如光纤，它们利用光波来 传输数据。
3.介质不需要物理连接，例如无线与卫星通信等，主要 是利用电磁波的辐射来实现数据传输。
2.3 数据编码技术数据在通信介质上要以电磁波的物理信号进行传输，通常把数据的电 磁波表示称为电子编码。
信号也分模拟信号和数字信号。
不同类型的信号在不同类型的信道上 传输有4种组合。
数据编码:通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。
模拟数据编码、数字数据编码2.3.1 模拟信号调制模拟数据编码的三种编码方法：幅度键控ASK（amplitude-shift keying）相移键控PSK（phase-shift keying）频移键控FSK（frequency-shift keying）2.3.2数字数据的数字信号编码用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。
单极性码 双极性编码 归零码 非归零码 差分码 曼彻斯特编码2.3.3 模拟数据的数字信号编码模拟信号数字化的最常用方法：脉冲编码调制（PCM）。
模拟信号 PCM 数字信号 PCM 数字信号发信端中继器收信端模拟信号抽样量化编码 模拟信号数字化基本过程PCM编码机制2.7 通信信道访问控制方式通信中对公用信道的访问可以是随机的，即各工 作站可在任何时刻，任意地访问介质；也可以是受控 的，即各工作站可用一定的算法调整各站访问介质顺 序和时间。
在随机访问方式中，常用的争用总线技术为 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with/ Collision Detection 载波监听多路访问/冲突检测）。
CAN总线
第6卷实推进冰雪文化发展，进而促进全民体育文化事业⑵竹原秋子•在街角发现设计］M］•北京:北京大学出版社,2017：发展。
101-［3］杨漾•冰雪雕塑艺术课程与冰雪文化推广［J］•大观,2020（7）：61-62.参考文献o1编/:杨洋［1］奥博斯科编辑部•配色设计原理［M］•北京：中国青年出版社,2009:27.CAN总"? -►!CAN是控制器局域网络，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终；:成为国际标准（ISO11898）,是国际上应用最广泛的现场总线之一。
［:CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方；面。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的岀现为；分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
；优势?［CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
较之许多［RS-485基于！线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显?的优越性:①网络各节点之间的数据通信实时性强;②开发周期短;③已形成国际标准的现场总线;④最；:有前途的现场总线之一。
；:特点；:CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间［［的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或［光导纤维。
通信速率最高可达1Mbps。
；:1）完成对通信数据的成帧处理［CAN总线成CAN的和，成的成理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
；2）使网络内的节点个数在理论上不受限制；$CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。
采用这［:种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识符可由11位或29位二进制数［组成,因此可以定义2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接?收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。
CAN总线
前言20世纪90年代以来，汽车上由电子控制单元（ECU）控制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、自动变速器、空气悬架等。
随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的ECU数量越来越多。
因此，一种新的概念—汽车控制局域网络CAN（Controller Area Network）的概念也就应运而生了。
CAN最早是由德国BOSCH公司为解决现代汽车机件中的控制模块与测试仪器之间的数据交换而开发的一种数据通信方式，CAN总线为汽车上各种电子设备、控制模块、测量仪器等提供了统一数据交换渠道，将是汽车电子技术发展的一个里程碑。
根据ISO（国际标准化组织）定义的通信协议，将世界各国不同的汽车生产厂商制定符合自身需要的各种专用总线统一到J1939通信协议上来，J1939协议是目前在大型汽车中应用最广泛的协议，它是美国SAE（Society of AutomotiveEngineer）组织维护和推广的。
目前北京公交使用车辆的欧Ⅲ、欧Ⅳ排放的发动机和自动变速箱的电控模块都遵循J1939通讯协议。
CAN总线应用在汽车上有很多优点：（1）数据共享（2）简化车身布线（3）取代以继电器为主体的常规逻辑电路（4）数据稳定可靠（5）有故障诊断和自动恢复能力（6）硬件方案的软件化实现（7）配置参数灵活。
在现代汽车设计中，CAN 已经成为必采用的技术。
学习、掌握、应用汽车局域网将会是今后汽车电控的关键技术。
下面是对CAN总线知识的一点肤浅理解，由于水平有限，没能全面地介绍各位所需的内容，其中内容有不妥之处，敬请各位批评指正。
CAN总线的概念和作用什么是CAN总线CAN全称为“Controller Area Network” ，即控制器局域网。
是国际上广泛应用的现场总线之一。
CAN总线是为解决现代汽车中众多电控模块（ECU）之间的数据交换而开发的一种串行数据总线。
名词解释：数据总线—数据总线是模块（ECU)之间运行数据的公共通道，它将各个功能部件的ECU连在一起，大量的数据信息和控制信息在总线上流动，实现各功能部件的ECU之间的信息交换。
can总线 原理
can总线原理
CAN总线是一种广泛应用于车载网络和工业控制系统中的串
行通信协议。
它基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）和差分信号传输技术，能够实现高效可靠的数据传输。
CAN总线的原理如下：
1. 物理层：CAN总线采用差分信号传输技术，使用两根同轴
电缆来传输数据和信号。
其中一根电缆传输高电平信号，另一根电缆传输低电平信号，两根电缆之间的电压差代表着传输的数据。
2. 数据帧：在CAN总线中，数据被封装成帧进行传输。
每个
数据帧由两部分组成：标识符（Identifier）和数据域（Data Field）。
标识符用于区分不同的消息和设备，数据域用于存
储实际传输的数据。
3. 仲裁机制：当多个设备同时发送数据帧时，CAN总线通过
仲裁机制来确定哪一个设备具有发送优先权。
仲裁机制使用位级别的比较来确定标识符的优先级，标识符的低位优先级高。
4. 帧有效性检测：CAN总线中每个设备都会对发送的数据帧
进行错误检测，以确保传输的可靠性。
这包括检查接收的数据帧是否有误码、位错误、位略符错误和CRC（循环冗余校验）错误。
5. 错误处理：当CAN总线上发生错误时，每个设备能够通过
错误报告机制获得有关错误类型和位置的信息，并采取相应的
措施进行纠正或处理。
总的来说，CAN总线通过差分信号传输、仲裁机制、帧有效性检测和错误处理等机制，可以实现高效可靠的数据传输，广泛应用于车载网络和工业控制系统中。
CAN总线的原理及使用教程
CAN总线的原理及使用教程一、CAN总线的原理1.数据链路层：CAN总线采用的是二进制多播通信方式，即发送方和接收方之间没有直接的连接关系，所有节点共享同一个总线。
在一个CAN总线系统中，每个节点都可以发送和接收信息。
当一个节点发送消息时，所有其他节点都能接收到该消息。
2.帧格式：CAN总线使用的是基于帧的通信方式，每个消息都被封装在一个CAN帧中。
帧由起始标志、ID、数据长度码、数据和校验字段组成。
其中，ID是唯一标识符，用来区分不同消息的发送者和接收者。
数据长度码指示了消息中数据的长度。
校验字段用于检测数据的完整性。
3. 传输速率：CAN总线的传输速率可根据需求进行配置，通常可选的速率有1Mbps、500Kbps、250Kbps等。
高速传输速率适用于对实时性要求较高的应用，而低速传输速率适用于对实时性要求不高的应用。
4.错误检测：CAN总线具有强大的错误检测能力，能够自动检测和纠正错误。
它采用了循环冗余校验（CRC）算法，通过对数据进行校验，确保数据的完整性。
如果数据传输过程中发生错误，接收方能够检测到错误，并通过重新请求发送来纠正错误。
二、CAN总线的使用教程1. 硬件连接：在使用CAN总线之前，需要先进行硬件连接。
将所有节点的CANH和CANL引脚连接到同一个总线上，并通过双终端电阻将CANH和CANL引脚与Vcc和地连接。
确保所有节点的通信速率和电气特性相匹配。
2.软件设置：使用相应的软件工具对CAN总线进行配置。
根据具体需求，设置通信速率、总线负载、数据帧格式等参数。
还需要为每个节点分配唯一的ID，用于区分发送者和接收者。
3.数据传输：使用软件工具编写代码，实现消息的发送和接收。
发送消息时，需要指定ID、数据长度和数据内容。
接收消息时，需要监听总线上的消息，并根据ID判断是否为自己需要的消息。
通过合理的逻辑处理，实现节点之间的数据交换和通信。
4.错误处理：CAN总线在数据传输过程中可能会发生错误，如位错误、帧错误等。
CAN总线的介绍
CAN总线的介绍CAN总线是指控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，是一种被广泛应用于汽车电子系统的通信总线。
它最初由德国汽车制造商BOSCH于1983年开发，用于解决传统有线电缆在多个控制单元之间进行数据传输过程中所遇到的问题。
CAN总线的设计目标是提供高可靠性的实时通信，优化汽车电子系统的性能，并节省系统成本。
CAN总线的特点之一是在一个相对短的物理线路上能实现高速数据传输。
它的传输速率通常为1 Mbps，且可在特殊情况下扩展至10 Mbps。
CAN总线可以支持多达110个节点连接在同一总线上，并且在同一车辆或系统内部的多个子网之间提供通信。
CAN总线使用了一种全双工的通信方式，即任何节点都可以同时发送和接收数据。
这也意味着不同的节点可以通过总线实时地进行数据沟通。
此外，CAN总线还具备高度容错性和冗余性，即使在总线上存在故障或节点故障的情况下，仍能保持通信稳定和可靠。
CAN总线的传输机制采用了一种基于优先级的非中断方式。
当一个节点想要发送数据时，它会使用一个帧来尝试传输。
如果总线上没有其他节点正在发送数据，则该帧可以立即传输。
如果有多个节点同时发送数据，CAN总线会根据每个节点的优先级来确定哪个节点能够成功发送，从而实现数据的有序传输。
CAN总线还支持多种类型的帧结构，包括数据帧、远程帧和错误帧。
其中，数据帧用于发送实际数据，远程帧用于请求其他节点发送数据，而错误帧则用于报告数据传输过程中的错误情况。
这些帧结构使得CAN总线能够满足不同类型的通信需求。
在汽车电子系统中，CAN总线被广泛应用于各种控制单元之间的通信，例如引擎控制单元、变速器控制单元、车身电子控制单元等。
它能够实现这些控制单元之间的实时数据交换，提高整车系统的性能和安全性。
此外，CAN总线还可以支持诊断和配置功能，让技术人员能够对车辆的电子系统进行故障排查和参数调整。
总之，CAN总线是一种可靠、高效的通信总线，被广泛应用于汽车电子系统。
can总线的原理
can总线的原理CAN总线的原理CAN总线，全称Controller Area Network，是一种高度可靠的、高速的、串行通信总线，常被应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
CAN总线的原理主要包括物理层、数据链路层和应用层。
一、物理层CAN总线的物理层是基于差分传输的。
它使用两条线CAN_H和CAN_L，当CAN_H线电压高于CAN_L线电压时，表示逻辑为1，当CAN_L线电压高于CAN_H线电压时，表示逻辑为0。
CAN总线的差分传输方式具有很强的抗干扰能力，能够有效地抵抗电磁干扰和噪声等干扰。
二、数据链路层CAN总线的数据链路层主要包括帧格式、帧发送和接收机制。
CAN 总线的帧格式包括起始位、帧类型、数据长度、数据区、帧校验和和结束位。
其中，起始位和结束位用于标识一个CAN总线帧的开始和结束，帧类型用于标识数据帧或远程帧，数据长度用于标识数据区的长度，数据区用于存储数据或请求数据，帧校验和用于确认数据的正确性。
CAN总线的帧发送机制采用分时复用和优先级控制的方法，即不同节点通过CAN总线共享相同的带宽，同时通过优先级控制来实现节点之间的数据传输。
当多个节点同时发送数据时，CAN总线会按照节点的优先级进行数据传输，优先级越高的节点先发送数据。
CAN总线的帧接收机制采用广播方式，即所有节点都能够接收到总线上的数据帧，并采用校验和来判断数据的正确性。
如果数据校验和正确，则可以接收数据，否则舍弃数据。
三、应用层CAN总线的应用层是通过标准的数据格式和协议来实现节点之间的数据交换。
CAN总线的应用层支持多种数据类型，包括数字、模拟和状态等，并支持多种通信协议，如CANopen、J1939和DeviceNet等。
CAN总线的原理是基于差分传输的物理层、帧格式、帧发送和接收机制以及应用层协议。
它具有高度可靠的性能、高速的传输速率和良好的抗干扰能力，广泛应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
《CAN总线》课件
CAN总线的网络拓扑结构
总线拓扑结构
CAN总线常采用“总线”拓扑结构，节点通过总线相连。
树形拓扑结构
扩展的CAN总线也可以采用树形结构，增加节点间的通信和连接。
混合型拓扑结构
实际应用中，总线和树形拓扑结构也可以结合使用，以满足特定的应用需求。
CAN总线的错误处理机制
错误检测
CAN总线采用CRC校验和一些其他 的技术进行检错，确保数据传输 的准确性。
CAN总线的优缺点及与其他总线的比较
优点
• 成熟的技术 • 高性能、高可靠性和实时性强 • 传输速率快，容量大 • 成本较低，可延迟升级
缺点
• 节点建设的成本较高 • 不支持多主机竞争机制 • 防干扰性不如其他总线
CAN总线的应用案例
汽车电子
CAN总线广泛应用于汽车车身控 制、发动机管理、制动系统、车 门锁等功能上。
CAN总线可以实现医疗器械的控 制、监测、通信等功能，提高医 疗设备的智能化。
CAN总线的物理层协议
CAN总线采用的物理层协议是双绞线双向传输，传输速率可选择1Mbps、500Kbps、250Kbps、125Kbps四种。 CAN常用的线缆是屏蔽双绞线。
CAN总线的数据链路层协议
1
逻辑链路控制
CAN总线使用了逻辑链路控制（LLC）协
CAN总线的标准化和认证
CAN总线的标准化和认证很重要，包括ISO11898标准规范、CANopen协议、Can in Automation（CiA）协议等， 同时还需符合CE、EMC、RoHS等认证标准。
信息帧的优先级
2
议。
CAN总线采用“重发优先级”机制，即具有
较高优先级的消息帧比较低优先级的消 息帧CAN总线的LLC协议实现了简单的流控制， 即发送方发完一部分帧后必须等待接收 方的回复才可继续发送。
CAN总线
总线电缆来防止可能的扰动。 斜率模式：转换速度故意降低，以减少电磁辐射。 准备模式：低功耗睡眠状态。
9
高速模式
Px,y为低：工作 Px,y为高：睡眠 高速实现方式：
0 Rext 1.8k
TP4 5 1
5K 5
4
CGND +C5V
1
C1 69 0 .1 u F
4
CGND
5
1
1 R1 42
8
3
3 3 30
1
TP4 4
U1 8 TXD
VCC
RXD
CANH
VREF
CANL
RS
GND
8 2C2 5 0 R1 45
+ C 5V
3
C1 72
0 .1 u F
7
CGND
6
2
CGND
CANH CANH
数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。
远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符 的数据帧。
错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。
过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧） 之间提供一附加的延时。
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数据帧
仲裁域
控制域
数据域 CRC校验码域
应答域 帧结束
相位缓冲段1只在当前位周期内被增长（或者缩短相位缓冲段 2 ），接下来的位周期，只要没有重同步，各段将恢复为位 时间的编程预设值。
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重同步跳转宽度
重同步跳转宽度SJW并不是位周期里的一段，却是位定 时计算时的一个重要的指标。它定义了重同步时，为补 偿相位误差，位时间中相位缓冲段1被增长或者相位缓冲 段2被缩短的最大基本时间单元数。
CAN总线详细教程
CAN总线详细教程
1、CAN总线介绍
CAN（Controller Area Network）控制器区域网络，是一种汽车电子系统中的主要总线，可用于汽车中各个电子系统之间的通信。
它是一种标准化的总线，具有很高的时序要求，可以承载多种信息，灵活性好，安全性能好，适用于多种应用场景，如汽车、航空、工业控制等。
CAN总线是1981年开发出来的，由Robert Bosch GmbH开发，也是早期汽车电子系统中最主要的总线。
它是一种可靠性较高的通信协议，具有简洁可靠、发送数据率较高和发送范围较远等特点，可在多种应用场景中使用，且在电子领域受到了广泛的应用。
2、CAN总线特点
可靠性高：CAN网络具有多种保护机制，而且在进行数据传输时能够自动检测数据的完整性，这使得CAN网络在发送数据时的正确率更高，可靠性也比一般的网络要高。
数据传输速率高：CAN网络采用时间总线的形式，可以在一定的时间内完成数据传输，这样可以保证在传输时的速率更高。
发送范围较远：CAN网络支持的信号线长度非常的长，可以发送到大范围的地方，这样可以方便数据的传输。
总线简洁可靠：CAN网络只需要两根信号线，而且能够很好的保护数据的传输，所以在电子产品中被广泛的使用。
CAN总线的使用
CAN总线的使用CAN（Controller Area Network）总线是一种多主机、多线程、分散控制系统中常用的实时通信协议，被广泛应用于车载电子、工业自动化、航空航天等领域。
本文将从CAN总线的基本原理、应用场景、使用方法等方面进行介绍。
一、CAN总线的基本原理CAN总线是由以位为基本单元的串行通信协议，其通信原理可以简单概括为：数据发送方通过CAN控制器将数据转换成一系列的数据帧，并通过CAN总线发送给接收方；接收方的CAN控制器接收到数据帧后，将其还原成原始数据。
CAN总线采用了CSMA/CR（Carrier Sense Multiple Access with Collision Resolution）的数据传输方式，即对总线中数据帧的冲突进行检测和解决。
二、CAN总线的应用场景1.车载电子系统中，CAN总线常用于汽车中的各种电子控制单元（ECU）之间的通信。
例如，引擎控制单元（ECU）、刹车控制单元（ECU）、空调控制单元（ECU）等通过CAN总线进行实时的数据交换和协调。
2.工业自动化领域中，CAN总线广泛应用于工业机器人的控制、传感器的数据采集与通信等方面。
CAN总线在工业环境中的抗干扰能力较强，可以满足高噪声环境下的可靠通信要求。
3.航空航天领域中，CAN总线可用于飞机电子设备之间的数据通信，如航空仪表、飞行控制系统、通信导航系统等。
三、CAN总线的使用方法1.硬件部分：（1）CAN总线连接：CAN总线通常使用双绞线进行连接，其中一根线为CAN High（CAN_H），另一根线为CAN Low（CAN_L）。
CAN_H和CAN_L通过终端电阻连接至VCC和GND，即电压分配电阻（VCC上的120欧姆电阻和GND上的120欧姆电阻）。
（2）CAN控制器选择：需要选择适合应用需求的CAN总线控制器。
（3）CAN总线的连接节点：将需要通信的CAN节点连接至CAN总线上，通常通过CAN收发器进行连接。
CAN总线
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CAN 总 线
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CAN的工作原理、特点
1．CAN 的工作原理
CAN总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定 义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故 障处理的方式。
当CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形 式广播给网络中所有节点。
每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，定义了 报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。
➢ 仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28~ ID18、远程发送 请求位RTR（Remote Transmission Request BIT）组成， 其中ID高七位不可全为1（隐性）；
➢ 仲裁场（扩展格式）由29位标识符ID28~ ID0、SRR位、识 别符扩展位IDE(Identifier Extension Bit)位、RTR位组成；
错误状态类型
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➢ 主动错误状态
✓ 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
✓ 处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误
标志。
➢ 被动错误状态
✓ 被动错误状态是易引起错误的状态。
✓ 处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨
碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。
✓ 处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于
求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要 发送数据时，要求快速地进行总线分配。 ➢ 如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有 总线访问冲突。通过使用识别符的位形式仲裁可以解决这 个冲突。 ➢ CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合 在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优 先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被 更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。
CAN总线
CAN的数据错误检测
• 循环冗余检查(CRC) 在一帧报文中加入冗余检查位可保证报文正确。接收站通过CRC可判断报文 是否有错。 帧检查 这种方法通过位场检查帧的格式和大小来确定报文的正确性,用于检查格式 上的错误。 应答错误 如前所述,被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认。如果发送站未收 到应答,那么表明接收站发现帧中有错误,也就是说,ACK场已损坏或网络中的 报文无站接收。CAN协议也可通过位检查的方法探测错误。 位填充 为保证同步,同步沿用位填充产生。在五个连续相等位后,发送站自动插入一 个与之互补的补码位;接收时,这个填充位被自动丢掉。例如,五个连续的低电 平位后,CAN自动插入一个高电平位。CAN通过这种编码规则检查错误,如果 在一帧报文中有6个相同位,CAN就知道发生了错误。 •
CAN的报文格式
CAN协议定义了四种不同的帧。 1、数据帧，这个帧被用于当一个节点把信息传送给系统的任何其它节点。 数据帧由7个不同的位域组成，即帧起始、仲裁域、控制域、数据域、 CRC域、应答域、帧结束。 2、远程帧，此帧是基于数据帧格式，只要把RTR位设置成远程发送请求 （Remote Transmit Request），并且没有数据场。总线上发送此 帧后，表示请求接收与该帧ID相符的数据帧。远程帧由6个不同的位 场组成，即帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结束。 3、错误帧，任何单元监测到错误时就发送错误帧。错误帧由两个不同的 域组成。第一个域是错误标志，用做为不同站提供错误标志的叠加； 第二个域是错误界定符。 4、超载帧，节点需要增加时间来处理接收到的数据时便发送过载帧。超 载帧包括两个位域：超载标志和超载界定符。
CAN总线的主要技术指标
传输速率： 可达到1Mbps（40米以内） 传输距离： 10千米（5kbps以下） 支持的介质：铜线，光纤 媒体访问控制方式：CSMA/冲突按优先权解决 可挂接的最大节点数：110
can 总线 原理
can 总线原理
总线原理是计算机硬件系统中的重要概念，用于实现计算机各个组件之间的数
据传输和通信。
总线是一组并行的电子线路，可以传输数据、地址和控制信号。
总线原理的基本思想是将计算机中的各个组件（如CPU、内存、I/O设备等）
通过一根或多根共享的传输线连接起来，形成一个共享的数据传输通道。
通过总线，各个组件可以直接交换信息，实现数据的读取、写入和控制。
在计算机中，总线分为三大类：数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用
于传输数据，地址总线用于指定数据的来源或目的地的内存地址，控制总线则控制数据传输的时间、方式和操作。
总线采用并行传输方式，数据被分成固定长度的字节或字，并通过总线进行传输。
总线的宽度决定了一次可以传输的数据量，常见的有8位、16位、32位等。
总线的速度取决于总线的频率和数据宽度，高速总线能够提高数据传输的效率。
总线原理的优点是可以简化计算机系统的设计和扩展，不同的组件可以通过总
线进行连接，方便了系统的升级和维护。
同时，总线还可以减少系统中的接口数量，降低了系统的复杂性。
总线原理也存在一些限制和缺点。
由于各个组件共享总线，可能会出现多个组
件同时请求传输数据的冲突情况，导致总线的带宽资源竞争和延迟增加。
此外，总线的长度限制了系统的扩展能力，超过总线长度限制的组件无法直接连接。
总的来说，总线原理是计算机硬件设计中的重要概念，通过共享传输线，实现
各个组件之间的数据传输和通信。
它简化了系统设计和维护，但也存在一些限制和缺点，需要在实际设计中进行合理的权衡和应用。
汽车级CAN总线详细教程看过了很好
汽车级CAN总线详细教程看过了很好第一部分：什么是CAN总线CAN（Controller Area Network）总线是一种用于车辆内部通信的串行总线系统。
它是一种多主机、实时、分布式通信系统，专门用于连接车辆中各种电子控制单元（ECU）之间的数据传输。
CAN总线的基本构成有两个部分，一是CAN控制器，负责发起消息和接收消息，二是CAN收发器，负责将数字信号转换为物理信号进行传输。
第二部分：CAN总线的特性和优势1. 带宽高：CAN总线的通信速率可以从几千bps到几百kbps不等，足以满足车辆内部各个电子控制单元（ECU）之间的数据传输需求。
2.抗干扰性强：CAN总线采用差分信号传输方式，能够有效抑制信号干扰，提高系统的可靠性和稳定性。
3.支持多主机：CAN总线支持多个ECU同时发送和接收数据，实现了分布式控制，增加了系统的灵活性和可扩展性。
4.实时性好：CAN总线具有很高的实时性能，能够在毫秒级的时间内完成数据传输，满足车辆内部各个系统之间的实时控制需求。
5.省电性高：CAN总线采用低功耗的差分传输方式，能够节省能量，并且具有很好的可靠性和稳定性。
6.故障诊断能力强：CAN总线具有自动故障检测和故障诊断功能，能够及时检测和排除系统故障，提高了整车的可靠性和安全性。
第三部分：CAN总线的应用领域CAN总线主要应用于车辆内部各种系统之间的数据传输，例如车载电子系统、发动机管理系统、传动系统、车身控制系统、底盘控制系统等。
通过CAN总线的连接，各个ECU之间可以实现数据的交换和共享，提高整车的性能和安全性。
第四部分：CAN总线的工作原理CAN总线的工作原理是基于基于CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）协议，即载波监听多路访问/冲突检测协议。
简单来说，发送数据的ECU首先会监听总线上的信号情况，如果检测到总线空闲，则可以发送数据。
CAN总线详细教程
CAN总线详细教程CAN总线是一种高速串行通信协议，广泛应用于自动化控制系统、汽车电子、工业设备等领域。
它具有高速传输、可靠性强和抗干扰能力强等优点。
本篇文章将介绍CAN总线的基本原理、通信方式、帧格式以及应用示例等内容。
一、CAN总线基本原理CAN（Controller Area Network）总线是一种多主机、多从机的通信系统，包括一个主控器和多个节点。
主控器负责决定总线上的通信速率和优先级，节点之间的通信通过总线上发送和接收的消息进行。
二、CAN总线通信方式1.基于广播的通信方式：主控器发送的消息会被总线上的所有节点接收。
节点根据消息的标识符判断是否需要对其进行处理。
2.基于点对点的通信方式：主控器发送的消息只会被消息的接收者节点接收。
消息的接收者是通过消息的标识符来确定的。
在实际应用中，一般会结合这两种通信方式来实现复杂的通信需求。
三、CAN总线帧格式1.数据帧：用于实际传输数据。
数据帧包括标识符、控制字段、数据字段和校验字段等。
2.远程帧：用于请求节点发送数据。
远程帧只包括标识符和控制字段。
标识符用于标识消息的类型和优先级，控制字段用于进行错误检测和数据传输的控制。
数据字段包含要传输的数据，校验字段用于检测数据传输过程中是否出现错误。
四、CAN总线应用示例以汽车电子控制系统为例，介绍CAN总线的应用。
在汽车上，CAN总线被广泛应用于发动机控制、刹车系统、空调系统等各种电子控制单元之间的通信。
通过CAN总线，这些电子控制单元可以实现信息的共享和协同工作。
例如，发动机控制单元可以将发动机的运行状态通过CAN总线发送给其他控制单元，供其他控制单元进行相应的控制。
刹车系统可以通过CAN总线获取发动机控制单元的信息，判断是否需要进行制动操作。
空调系统可以根据发动机控制单元的信息，调整空调的工作状态等。
总结：CAN总线是一种高速串行通信协议，具有高可靠性和抗干扰能力强的特点。
它采用差分传输技术，实现多主机、多从机的通信。
汽车控制器区域网CAN总线的故障诊断
第三章汽车控制器区域网CAN总线的故障诊断3.1 汽车CAN总线故障类型及机理分析一、故障类型一般来说，引起汽车控制器区域网故障的原因有三类：<1）汽车电源系统所引起的故障；<2）汽车控制器区域网的节点故障；<3）汽车控制器区域网的链路故障。
1.汽车电源系统所引起的系统故障<1）故障产生机理汽车多路信息传输系统的核心部分是含有通信IC芯片的电控ECU，电控ECU 工作电压在10.5~15.0 V的范围内。
如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，则一些对工作电压敏感的电控ECU出现短暂的停止工作，从而使整个汽车多路系统出现短暂的无法通讯。
这种现象就如同用微机故障诊断仪在未起动发动机时就要检测的传感界面，当发动机起动时，往往微机故障诊断仪又回到初始界面。
<2）故障实例分析a.故障现象一辆上海别克轿车<2002年10月出厂，行驶里程130500km），在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。
b.故障检测用TECH2扫描工具<微机故障诊断仪）读取故障代码中各个电控模块均没有当前故障代码，而在历史故障代码中竟出现多个故障代码。
其中SDM<安全气囊控制模块）中出现:U1040——失去与ABS控制模块的对话；U1000——二级功能失效；U1064——失去多重对话；U1016——失去与PCM的对话；IPC<仪表控制模块）中出现：U1016——失去与PCM的对话。
BCM<车身控制模块）中出现：U1000——二级功能失效。
c.故障分析及排除经过故障代码的读取可以知道，该车的控制器区域网系统存在故障的，因为OBDⅡ规定U字头的故障代码为汽车控制器区域网的故障代码。
通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道，上面的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。
因为故障代码为间歇性的，一次断定为这根电源线发生间歇断路故障。
2.节点故障<1）故障形成机理节点是汽车控制器区域网中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。
CAN总线的介绍
CAN总线的介绍
CAN总线，又称局部总线，是一种采用开发现代汽车系统中的分布式与微处理机之间进行数据交换的高效的控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN）。
它是一种传输媒体，采用电气信号传输业界普及的普通接口技术（比如现在常见的RS-232）。
它具有灵活性和可靠性，可满足特定的应用，比如汽车、家用电器、智慧家居等，能够实现经济高效的分布式控制系统。
CAN总线的总线速率可以从10Kbps到1Mbps不等，从低速的基于时间双工协议（Time Division Multiplexing，TDD）到更高速的基于传输控制协议（Transport Control Protocol，TCP）， CAN总线的数据带宽可达几十MHz，也支持多速率变化。
CAN总线的异步数据传输模式，可以有效提高系统效率，实现可靠的传输，减少数据冲突，并具有高度可靠性和自动检测错误的能力，这些特性使它成为自动控制应用中著名的、兼容性最强的硬件开发平台。
8 第五课 第三章CAN总线系统结构
图3.4 简单的总线拓扑结构
（a）环型拓扑结构
现场总线技术
（b）树型拓扑结构
图3.5 复杂拓扑结构的连接
现场总线技术
3.5 CAN总线的通信方式
CAN总线根据节点的不同，可以采取不同的通信方式以适应不同 的工作环境和效率。
（1）CAN总线可以多主式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地 向网络上的其它节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
现场总线技术
3.2CAN总线系统的节点
3.2.1节点的概念
节点一般是指挂在CAN总线上的传感部件、执行部件或控制单元。
节点间通过对等的传播数据来实现网络通信。
节点的微控制器和上位机之间的通信可以是单向的，也可以 双向。
在双向传输信息模式中，上位机可以通过节点传来的数据和 状态值，进行报警或调整等反馈措施。
现场总线技术
3.4基于CAN总线构建复杂拓扑结构的工业控制系统
很多工业控制系统应用了基于CAN总线的网络控制系统，而 这些网络控制系统一般具有复杂的拓扑结构。
以一个16位微处理器的CAN网关的设计为例:
一个微处理器控制4个通信接口：两个CAN、一个485和一个上位机RS232。 信息和数据在两条CAN之间转发。 CAN和485之间数据转换。 和上位机之间的通信服务。 具备路由选择和流量控制功能，能提供本地时钟服务（Local Real Time Clock Service）。Fra bibliotekPC 机
控制器
CAN卡
RH6
DVT
目标
现场总线技术
CAN总线的应用举例
工控机
码跺机器人
托盘2
控制器
检测点3 传送线
DVT 检测点2
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汽车电子发展趋势 网络化 机电一体化 自动化 智能化
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汽车网络发展趋势
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作业 1. CAN总线有何特点？ 2. 采用CAN总线的系统有何特点？
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5.1.2 汽车内部CAN总线的应用
为什么汽车要采用CAN总线？ 汽车每个电脑之间有许多信号需要传 递，一个信号需要两条导线构成回路， 虽然所有信号的对地端可以采用一条 公共导线，但随着传递信号的增多会 使两块电脑之间连接线的数量越来越 多，这样会带来电控单元针脚数增多、 线路制作复杂、故障率增加、维修困 难。 1600m，300个接头。
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帧格式： 规范中有两种不同的帧格式，不同之处在于每帧的标识 符的长度不同:标准帧的标识符长度为11位，而扩展帧 的长度则为29位。 帧种类：
数据帧:数据帧将数据从发送器传送到接收器。 远程帧:总线单元发出远程帧，请求发送具有相同标识符 的数据帧。 错误帧:任何节点检测到总线错误就发出错误帧。 超载帧:超载帧用以在先行的和后续的数据帧(或远程帧) 之间提供一附加的延时。
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宝来车CAN总线应用
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动力系统CAN 动力CAN数据总线连接三块电脑，见图，它们是 发动机、ABS/EDL、自变箱电脑（动力CAN数据 总线实际还可以连接安全气囊、四轮驱动、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、自变箱电脑 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 每7～20ms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－自变箱电 控单元。
帧编码：位流按照不归零（NRZ）码。
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数据帧
CAN标准数据帧包含44到108位，而CAN扩展数据 帧包含64到128位，另外，多达23个填充位可以 插入到一个标准数据帧中，多达28个填充位可 以插入到扩展数据帧中，这要根据数据流的代 码来定。标准数据帧的最大长度为131位，扩展 数据帧的最大长度为156位。
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5.1.1 CAN总线技术特点
1. 2. 多主方式工作，不分主从，方便构成多机备份系统。 节点信息分优先级，满足不同的实时要求，高优先级数据可在 134微秒内得到传输。 3. 采用非破坏性仲裁技术，低优先级及金额点会主动退出发送，高 优先级的则不受影响。 4. 报文滤波，实现点对点、一点对多点、广播方式发送数据。 5. 通信距离可达10Km（5Kbps一下），通信速率最高1Mbps(距离40m 以内） 6. 节点数只取决于总线驱动电路。几乎不受限制。 7. 短帧结构，传输时间短，受干扰概率低。 8. 节点均有CRC等检错校验功能，提高正确率。 9. 节点错误后自关闭，不影响其他节点。 10. 可利用睡眠方式降低功耗。 11. 传输介质灵活，双绞线、光纤、同轴电缆均可
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5.1.2 汽车内部CAN总线的应用
车门 HC08AZx
车身：>125k bps
发动机 683xx 变速器 HC08AZx/HC12
动力系统：>250kbps
顶棚 HC08AZx
空调 HC08AZx
（节气门） HC08AZx
仪表板 HC08AZx
气囊 HC08AZx
收音机 HC08AZx
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数据帧
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a. 开始域（1位）——标志数据传输开始，此时CAN高位传输线为5伏 电压，低位传输线为0伏电压。 b. 状态域（11 位） ——判断数据中的优先权，举例说明：如果两个 控制单元同时发送各自的数据，接收控制单元对较高优先权的发 送控制单元优先接收。 c. 检查域（6位）——显示数据域中所包含的信息项目数，接收控制 单元的接收器依据此项目数检查是否已经接收到所有传递过来的 信息。 d. 数据域（最大 64 位）——是发送控制单元传递给接收控制单元的 所有信息。 e. 安全域（16位）——发送控制单元检测传递数据中是否有错误。 f. 确认域（2位）——在确认域中，是由发送控制单元的发送器发出 信号，通知接收控制单元的接收器，告知已经正确发送。如果接 收器检查出错误，则立即通知发送器，发送器则再发送一次数据。 g. 结束域（7位）——标志数据传递结束，也是发送器检查错误和再 次发送数据的最后一次机会。
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CAN收发器
TXD 发送数据输入 GND 地 Vcc 电源电压 RXD 接收数据输出 Vref 参考电压输出 Rs斜率电阻输入 CANL 低电平CAN电 压输入/输出端 CANH 高电平CAN电压 输入/输出端
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远程帧
作为接收器的节点可以通过向相应的数据源节点发送一个 远程帧用来激活相应的源节点，让它把该源节点的数据发 送给接收器。
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出错帧
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超载帧
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间
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数据传输方式 某个控制单元发出一条信息后，CAN总线会将其 传输给网络上的各个控制单元，而这些控制单 元则会有选择的去接收，对于无用信息则不接 收。
ABS HC12
方向盘 HC08AZx
司机座椅 HC08AZx
后灯 HC08AZx
中央模块 HC12/683xx
车门 HC08AZx
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5.2 CAN 通信技术
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LLC子层:为数据传送和远程数据请求提供服务， 确认由LLC子层接收的报文已被接收，并为恢复 管理和通知过载提供信息。 MAC子层：主要是传送规则，亦即控制帧的结构、 执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。 物理层：是有关全部电气特性在不同节点间的 实际传送。
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CAN总线传输系统的优点 CAN数据传输系统的优点是： a、将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信 号进行高速数据传递； b、电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电 控单元的有限空间； c 、如果系统需要增加新的功能，只需软件升级 即可； d 、各电控单元对所连接的 CAN 总线进行实时监测， 如出现故障该电控单元会存储故障码； e 、 CAN 数据总线符合国际标准，便于一辆车上不 同厂家生产的电控单元进行数据交换。
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5.2.2 CAN的报文传送与帧结构 发送器和接收器
发出报文的节点称为该报文的发送器，如果一个 节点不是发送器，且总线不处于空闲状态，则该 节点为接收器。
报文有效的确认
发送器：直到帧结束的最后一位一直未出错，则 发送器认为该报文有效，出错则允许自动重传。 接收器：直到帧结束的倒数第二位一直未出错， 则认为该报文有效。
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数据发送与接收过程
发动机电脑向某电脑CAN收发器发送 数据，某电脑CAN收发器接收到由发 动机电脑传来的数据，转换信号并发 给本电脑的控制器。CAN数据传输系 统的其它电脑收发器均接收到此数据， 但是要检查判断此数据是否是所需要 的数据，如果不是将忽略掉。
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CAN总线控制系统结构
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采用CAN总线的部分大众汽车
2003年后 大众途安(1T 底盘) 2004年后 高尔夫 (1K 底盘) 2004年后 VW Caddy (2K 底盘) 2004年后 Seat Altea (5P 底盘) 2004年后 斯柯达 欧雅(1Z 底盘) 2005年后 Seat Toledo (5P 底盘) 2005年后 高尔夫 Plus (5M 底盘) 2005年后 Seat Leon (1P 底盘) 2005.5年后 捷达 (1K 底盘) 2003年后 Audi A8、A8L (D3 平台, 4E 底盘) 2004年后 Audi A3 (8P 底盘) 2005年后 Audi A6 (C6平台, 4F 底盘) 2005年后 Audi A4 ("B7"平台) (一些控制模块) 2005年后 帕萨特 (B6平台, 3C 底盘)
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节点结构
CAN总线
总线收发器
总线控制器
传感器/ 执行器接口
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PC/微机处理器 系统
控制算法
5.3 CAN通信控制器 1.CAN控制器 CAN控制器有两种类型:一是独立的CAN总线通 信控制器（SJA1000）;二是集成了CAN总线通信 控制器的微处理器（P87C591） 2.CAN总线驱动器（收发器） 它提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，提 供对总线的差动发送和接受能力。
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总线终端 分离终端 多终端 单终端 非匹配终端 非终端支线电缆长度
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CAN在汽车工业的应用
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天津工程师范学院 第五章 CAN总线
刘玉亮 jsjkz@
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主要内容 CAN总线与汽车网络 CAN通信技术 CAN通信控制器和收发器 CAN总线收发器 CAN总线应用实例
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5.1 CAN与汽车网络简介 CAN（Controller Area Network）即控制器局 域网，最早1986年由德国BOSCH公司推出，目前 已经列入ISO国际标准，称为ISO 11898 。 用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。 它属于总线式串行通信网络。 通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，CAN上 的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。 CAN总线已经应用到航天、电力、石化、冶金、 纺织等领域。