4 CAN总线解析
CAN总线教程详解
应答场(ACK Field)
应答场长度为2个位,包含应答间隙(ACK Slot)和应答界定符(ACK Delimiter),如图所示。在ACK场(应答场)里,发送节点发送两个“隐性”位。
当接收器正确地接收到有效的报文,接收器就会在应答间隙(ACK Slot)期间向发送器发送一“显性”位以示应答。
当总线处于空闲状态时呈隐性电平,此时任何节点都可以向总线发送显性电平作为帧的开始。2 个或2 个以上的节点同时发送开始争抢总线,但是总线只能被一个人抢走。这时候到底怎么决定谁留下,谁滚蛋呢。我们开始思索,我们以前定义了标识符,标识符有优先级,它越小,它优先级越高。那么怎么实现的呢。看下面图:
首先搞明白两点,
由此我们得到
在隐性状态下,CAN_High 线与CAN_Low 没有电压差,这样我们看到没有任何变化也就检测不到信号。但是在显性状态时,改值最低为2V,我们就可以利用这种变化才传输数据了。所以出现了那些帧,那些帧中的场,那些场中的位,云云。
在总线上通常逻辑1 表示隐性。而0 表示显性。这些1 啊,0 啊,就可以利用起来为我们传数据了。利用这种电压差,我们可以接收信号。
大体的工作原理我们搞清了,但是根本的协议我们还要花一番功夫。下面介绍一个重要的名词,“显性”和“隐性”:首先 CAN 数据总线有两条导线,一条是黄色的,一条是绿色的------分别是CAN_High 线和CAN_Low 线,当静止状态时,这两条导线上的电平一样,这个电平称为静电平,大约为2.5 伏。
同时上面那个问题,也一目了然了,CAN 总线协议设计者,肯定是设计了数据帧优先于远程帧。所以IDE(Identifier Extension Bit),全称识别符扩展位,它属于扩展格式的仲裁场。
对于扩展格式,IDE位属于仲裁场;对于标准格式,IDE位属于控制场。标准格式的IDE位为“显性”,而扩展格式的IDE位为“隐性”。
CAN总线基础知识总结(建议收藏)
CAN总线基础知识总结(建议收藏)CAN总线基础知识总结一、CAN总线简介1、CAN总线(Controller Area Network,控制器局域网)是由德国BOSCH(博世)公司在1986年为汽车而设计的,它是一种串行通信总线,只需两根线CAN_H和CAN_L。
2、隐性(逻辑1)与显性(逻辑0)的概念:CAN总线在数据传输过程中,实际上传输的是CAN_H和CAN_L 之间的电位差。
CAN_H只能是高电平(3.5V)或悬浮状态(2.5V),CAN_L只能是低电平(1.5V)或悬浮状态(2.5)V,当CAN_H和CAN_L 都为2.5V 时,是隐性,表示逻辑1,当CAN_H为3.5V、CAN_L都为2.5V时,是显性,表示逻辑0。
表示隐性和显性逻辑的能力是CAN总线仲裁方法的基本先决条件,即所有节点都为隐性时,总线才处于隐性状态;只要有一个节点发送了显性,总线就呈现为显性状态。
3、120?电阻:必须在总线的每一节点的CAN_H和CAN_L之间接一个120?左右的电阻,以避免出现信号反射。
4、CAN技术规范CAN2.0A和CAN2.0B:CAN2.0A只有标准帧(标识符(ID)有11位);CAN2.0B除了标准帧,还有扩展帧(标识符(ID)有29位)。
5、CAN的国际标准ISO11898和ISO11519:CAN 协议经ISO 标准化后有ISO11898和ISO11519两种标准,它们对于数据链路层的定义相同,但物理层不同。
ISO11898 是波特率为125kbps-1Mbps 的CAN高速通信标准。
ISO11519 是波特率为125kbps 以下的CAN低速通信标准。
高速通信标准和低速通信标准的硬件规格也不一样,所以需要选用不同的收发器。
在收发器的规格书上都会注明高速通信用还是低速通信用,或者是符合ISO11898标准还是ISO11519标准。
6、CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层,要将CAN总线应用于工程项目中必须制定上层的应用协议。
can总线用法 -回复
can总线用法-回复CAN总线用法CAN (Controller Area Network) 总线是一种广泛应用于汽车、工业控制和航空等领域的通信协议。
它的特点是高度可靠、实时性强以及适用于复杂环境。
CAN总线采用了多主从结构,允许多个节点同时传输数据,因此它是一种非常灵活的通信协议。
本文将详细介绍CAN总线的用法,并逐步回答中括号内的内容。
一、CAN总线基础1. 什么是CAN总线?CAN总线是一种串行通信协议,用于实现多个节点之间的数据传输。
它的结构包括单一的总线线路,连接多个节点,每个节点通过识别标识符来进行数据交换。
2. 为什么选择CAN总线?CAN总线具有以下几个优点:高度可靠性、实时性强、适用于复杂环境、支持多主从结构、能够进行错误检测和纠正等。
因此,在汽车、工业控制以及航空等领域中得到广泛的应用。
二、CAN总线的应用1. 汽车电子系统CAN总线在汽车电子系统中起着至关重要的作用。
它连接不同的电子控制单元(ECU),如引擎控制单元(ECU)、刹车控制单元(EBCU)、仪表盘等。
通过CAN总线,这些单元能够相互通信,实现数据共享和控制。
比如,ECU可以向仪表盘发送车速信息,以便驾驶员能够及时了解车速情况。
2. 工业控制系统CAN总线在工业控制系统中也得到广泛应用。
它可以连接各种传感器、执行器等设备,实现数据采集和控制。
比如,在一个自动化生产线中,通过CAN总线连接各种传感器,可以实时监测生产状态,并通过执行器控制设备的运行。
这样可以提高生产效率和质量。
3. 航空航天领域CAN总线在航空航天领域也是必不可少的。
它可以连接飞机上的各种航电设备,进行数据交换和控制。
比如,通过CAN总线,飞行控制系统可以与发动机控制系统进行数据交换,实现精确的飞行控制。
三、CAN总线的配置1. 物理连接CAN总线的物理层通常采用双绞线,其中一根线为CANH,另一根为CANL。
这两根线通过一个120欧姆的终端电阻连接在一起。
(完整版)CAN总线解析
一、概述CAN(Controller Area Network)即控制器局域网,是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。
想到CAN就要想到德国的Bosch公司,因为CAN就是这个公司开发的(和Intel)CAN 有很多优秀的特点,使得它能够被广泛的应用。
比如:传输速度最高到1Mbps,通信距离最远到10KM,无损位仲裁机制,多主结构。
近些年来,CAN控制器价格越来越低,很多MCU也集成了CAN控制器。
现在每一辆汽车上都装有CAN总线。
一个典型的CAN应用场景:二、CAN总线标准CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层,需要用户来自定义应用层。
不同的CAN标准仅物理层不同。
CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换,将逻辑信号转换成物理信号(差分电平)或者将物理信号转换成逻辑电平。
CAN标准有两个,即IOS11898和IOS11519,两者差分电平特性不同。
(有信号时,CANH 3.5V,CANL 1.5V,即显性;没有信号时,CANH 2.5V,CANL 2.5V,即隐性)IOS11898高速CAN电平中,高低电平的幅度低,对应的传输速度快。
双绞线共模消除干扰,是因为电平同时变化,电压差不变。
2.1物理层CAN有三种接口器件多个节点连接,只要有一个为低电平,总线就为低电平,只有所有的节点都输出高电平时,才为高电平。
所谓“线与”。
CAN总线有5个连续性相同的位后,就会插入一个相反位,产生跳变沿,用于同步。
从而消除累计误差。
和485、232一样,CAN的传输速度与距离成反比。
CAN总线终端电阻的接法:特点:低速CAN在CANH和CANL上串入2.2kΩ的电阻;高速CAN在CANH和CANL 之间并入120Ω电阻。
为什么是120Ω,因为电缆的特性阻抗为120Ω,为了模拟无限远的传输线。
(因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。
)120欧姆只是为了保证阻抗完整性,消除回波反射,提升通信可靠性的,因此,其只需要在总线最远的两端接上120欧姆电阻即可,而中间节点并不需要接(接了反而有可能会引起问题)。
CAN总线介绍
CAN总线介绍CAN总线,即控制器区域网络(Controller Area Network),是一种国际标准的串行通信协议,用于在汽车和工业领域中进行高速数据传输。
CAN总线的设计目标是提供一个可靠、高效、实时的通信方式,以满足复杂系统的需求。
下面将详细介绍CAN总线的特点、结构、工作原理以及应用领域。
一、CAN总线的特点:1.高可靠性:CAN总线采用差分信号传输,具有较强的抗干扰能力,能够在恶劣的工作环境下保持稳定的通信质量。
2.高效性:CAN总线采用了固定格式的数据帧和强大的错误检测与修复机制,使得数据传输更加高效可靠。
3.实时性:CAN总线支持实时性要求较高的应用,可以实现微秒级的数据传输延迟。
4.灵活性:CAN总线可以连接多个节点,节点之间可以通过CAN总线进行双向通信,同时支持错误检测与错误恢复。
5.易于应用:CAN总线采用了开放式的标准协议,有着广泛的支持和应用经验,易于集成和开发。
二、CAN总线的结构:1. 主控器(Master):负责总线管理,包括数据的发送和接收、帧结构的解析、错误处理等。
2. 从控器(Slave):负责接收主控器发送的数据帧,并根据需要进行相应的处理和响应。
3.总线线缆:用于在各个节点之间传输数据和控制信息的物理介质。
4. 高速传输率:CAN总线通常有两种速率可选,分别是高速CAN(1Mbps)和低速CAN(125kbps)。
三、CAN总线的工作原理:1.数据帧格式:CAN总线的数据帧包括了4个主要部分:起始符、控制字段、数据字段和结束符。
其中,控制字段包括了帧类型、帧长度、帧优先级、帧标识符等信息。
2.帧结构与地址:CAN总线通过帧标识符来区分不同的数据帧,并根据优先级进行数据传输,同时可以通过标识符来实现多个不同类型的数据帧。
3.错误检测与修复:CAN总线采用循环冗余校验(CRC)方法进行错误检测和修复,可以检测到传输过程中的位错误、帧错误等,并进行相应的错误恢复措施。
四总线工作原理
四总线工作原理(实用版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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CAN总线分析
CAN报文的传送和帧结构在进行数据传送时,发出报文的节点为该报文的发送器。
该节点在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器,如果一个节点不是报文发送器,并且总线不处于空闲状态,则该节点为接收器。
构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。
当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时,将自动在实际发送的位流中插入一个补码位。
而数据帧和远程帧的其余位场则采用固定格式,不进行填充,出错帧和超载帧同样是固定格式。
报文中的位流是按照非归零(NZR)码方法编码的,因此一个完整的位电平要么是显性,要么是隐性。
在“隐性”状态下,CAN总线输出差分电压=—近似为零,在“显性”状态下,以大于最小阈值的差分电压表示,如图9.2所示。
在总线空闲或“隐性”位期间,发送“隐性”状态。
在“显性”位期间,“隐性”状态改写为“显性”状态。
图9.2总线上的位电平表示CAN有两种不同的帧格式,不同之处为识别符场的长度不同:具有11位识别符的帧称之为标准帧;而含有29位识别符的帧为扩展帧。
CAN报文有以下4个不同的帧类型:●数据帧:数据帧将数据从发送器传输到接收器。
●远程帧:总线节点发出远程帧,请求发送具有同一识别符的数据帧。
●错误帧:任何节点检测到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。
数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧两种格式。
它们用一个帧间空间与前面的帧分隔。
1. 数据帧数据帧由7个不同的位场组成:帧起始(Start of Frame)、仲裁场(Arbitration Frame)、控制场(Control Frame)、数据场(Data Frame)、CRC场(CRC Frame)、应答场(ACK Frame)、帧结尾(End of Frame)。
数据场的长度为0到8位。
报文的数据帧一般结构如图9.3所示。
图9.3 报文的数据帧结构在CAN2.0B中存在两种不同的帧格式,其主要区别在标识符的长度,在标准帧格式里,仲裁场由11位识别符和远程请求位(RTR)组成。
can总线应用层协议实例解析
can总线应用层协议实例解析一、简介CAN总线(Controller Area Network)是一种广泛应用于汽车、工业自动化、家庭等领域的现场总线技术。
它是一种串行通信协议,可以在短距离和长距离传输中实现高可靠性的数据传输。
本篇文章将通过一个简单的CAN总线应用层协议实例来解析CAN总线的物理层、数据链路层和应用层。
二、物理层CAN总线的物理层包括传输介质、收发器和信号电平。
其中,传输介质可以是双绞线、同轴电缆等;收发器负责将数字信号转换为模拟信号或反向转换;信号电平采用差分电压进行数据传输,具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。
三、数据链路层CAN总线的数据链路层定义了数据传输的规则和机制,包括数据帧、远程帧和错误控制。
数据帧由标识符、数据段和控制段组成,用于传输实际的数据;远程帧用于请求发送数据,但没有数据段;错误控制包括位错误检测和错误帧发送等功能。
四、应用层CAN总线的应用层定义了实际应用中需要的数据格式和协议。
例如,在汽车中,应用层可以定义车辆控制指令、传感器数据等的数据格式和协议。
应用层还提供了应用程序接口,使得用户可以轻松地使用CAN总线进行通信。
五、协议实例下面是一个简单的CAN总线应用层协议实例,用于控制车辆的灯光系统:1. 数据帧格式:每个数据帧包括标识符、控制段和数据段。
在此实例中,标识符表示灯光控制指令,控制段包括指令类型和指令参数,数据段包括指令的具体参数值。
2. 指令类型:指令类型包括打开前大灯、关闭前大灯、打开尾灯等。
每个指令类型都有一个唯一的标识符。
3. 指令参数:指令参数根据指令类型的不同而变化。
例如,打开前大灯的指令参数包括亮度等级和闪烁频率,关闭尾灯的指令参数为空。
4. 数据传输:当车辆的灯光控制系统接收到一个数据帧时,它会根据标识符判断指令类型和参数,然后执行相应的控制操作。
同时,控制系统还可以将传感器数据或其他信息封装成数据帧发送到CAN总线上。
5. 错误控制:如果数据传输过程中出现错误,控制系统会自动发送错误帧,通知其他节点出现错误。
CAN总线教程详解
CAN总线教程详解CAN总线是一种现代的、高性能的通信总线技术,被广泛应用于汽车电子、工业控制、航空航天等领域。
CAN总线具有高可靠性、高带宽、低延迟等优点,能够满足实时性要求较高的应用场景。
本文将对CAN总线的基本原理、通信方式、物理层、协议以及应用进行详细介绍。
首先是CAN总线的基本原理。
CAN(Controller Area Network)总线是一种串行通信总线,其基本原理是利用差分信号传输数据,实现多个节点之间的通信。
CAN总线采用一种分布式的控制方式,多个节点可以同时进行发送和接收数据,而不会造成冲突。
此外,CAN总线还采用了一种优先级的机制,更高优先级的节点可以中断低优先级节点的传输,从而实现数据的有序传输。
接下来是CAN总线的通信方式。
CAN总线支持两种通信方式:广播和点对点。
在广播方式中,一个节点发送的数据可以被其他所有节点接收,而在点对点方式中,数据只能被指定的接收节点接收。
广播方式适用于需要向所有节点发送相同的数据的应用场景,而点对点方式适用于需要向指定节点发送数据的场景。
然后是CAN总线的物理层。
CAN总线的物理层采用了差分信号传输,即通过两根线分别传输正负两个相位相反的信号。
这种差分传输方式具有抗噪声能力强、抗干扰性好等优点。
CAN总线采用了标准的线缆以及连接器,可以实现节点间的高速可靠通信。
此外,CAN总线还具有自动的错误检测和纠正机制,能够实时检测线路的故障情况。
接下来是CAN总线的协议。
CAN总线采用了一种先进的帧格式,用于定义数据的传输规则。
每一帧包括了数据、标志位、ID等字段,多个帧组成了一个消息。
CAN总线使用了基于标识符的帧过滤机制,能够实现高效的消息传输。
此外,CAN总线还支持远程帧,即节点可以向其他节点发送请求,请求其发送指定的数据。
最后是CAN总线的应用。
CAN总线被广泛应用于汽车电子领域,用于汽车内部各个控制单元之间的通信。
例如,发动机控制单元、制动系统控制单元、仪表盘控制单元等可以通过CAN总线进行数据交互。
4 CAN总线的概念
500 250 130 270
125 100 50 530 620 1300
20 10 5 3300 6700 10000
这里的最大通信距离是指在同一条总线上两个节点之间的距离。
一个实际应用系统网络结构中可以是“树型拓扑”(有时称为干线和支 线)。在各级“分支”的节点上采用“网关”(文中称为“中继器”或网 桥),实际上就是由多个CAN控制器或外加其他通信协议(如RS485, TCP/IP)的接口芯片组成一个设备。
CAN总线上用“显性”(Dominant)和“隐性”(Recessive) 两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。当在总线上出现同时发 送显性和隐性位时,其结果是总线数值为显性(即“0”与“1” 的图结示果:为VC0A)N-。H和VCAN-L为总线收发器与总线之间的两接口引 脚,信号是以两线之间“差分”电压形式出现。
(7)CAN总线通信采用短帧格式,传输时间短,受干扰概 率低,具有极好的检错效果。
每帧字节最多为8个,可满足通常工业领域中控制命令、工作 状态及测试数据的一般要求。同时,8Byte不会占用过长的总 线时间,从而保证了通信的实时性。
现场总线技术
(8)每帧都有CRC校验及其他检错措施。
(9)CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据 链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、 数据块编码、循环冗余校验、优先级判断等多项工作。
(4)通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等 几种方式传送数据,无需专门的调度。
(5)CAN的直接通信距离最远可达10Km(传输5Kb/s以下); 通信速率最高可达1Mb/s(此时距离最长为40m)。
现场总线技术
附加:CAN两节点最大传输距离与速率
位速率 /kbps 最大距离
can线基础知识讲解
CAN线基础知识讲解1. 什么是CAN线?CAN(Controller Area Network)是一种串行通信协议,最初由德国公司Bosch 开发。
CAN总线主要用于车辆内部的通信系统,但现在也被广泛用于工业控制和汽车领域以及航空航天领域。
CAN线是CAN总线的物理连接线路,负责将CAN控制器、传感器、执行器等设备连接起来进行数据通信。
2. CAN线的特点•高可靠性:CAN线采用差分信号传输,抗干扰能力强,即使在噪音干扰较大的环境下,数据传输也可靠。
•实时性强:CAN线采用事件驱动的通信方式,具有较低的延迟,适用于要求实时性的应用场景。
•多路复用:CAN总线支持多个设备在同一根线上进行通信,节约了线路资源。
•灵活性:CAN总线可以动态连接和断开设备,方便系统调试和维护。
3. CAN线的工作原理CAN线采用双绞线作为传输介质,数据传输采用差分信号方式,即在CAN_H和CAN_L两根信号线上传输互补的电压信号。
CAN_H线上的电压高表示逻辑1,CAN_L线上的电压高表示逻辑0,通过CAN控制器的差分比较可以识别信号。
CAN线的通信帧由起始标志、控制字段、数据字段、CRC字段和结束字段组成,通信速率可根据需求配置。
CAN线具有发送器和接收器,通过在总线上抢占通信的方式实现多路复用。
4. CAN线的应用领域CAN线广泛应用于汽车电子控制系统、工业控制系统、医疗设备、航空航天等领域。
在汽车电子控制系统中,CAN线连接了发动机控制单元、传感器、仪表盘、空调控制器等各个设备,实现数据的快速传输和实时控制。
在工业控制系统中,CAN线连接了PLC、传感器、执行器等设备,实现设备之间的数据交换和协同工作。
CAN线也被广泛应用于航空航天领域,连接了航空电子设备、飞行控制系统等,确保了系统的可靠性和实时性。
5. CAN线的发展趋势随着物联网、智能制造等领域的快速发展,CAN线也在不断演进。
未来CAN线将更加智能化、高速化,支持更多的设备连接和更高的数据传输速率。
CAN总线介绍
CAN总线介绍CAN(Controller Area Network)总线是一种广泛应用于汽车、工业控制等领域的数据通信协议。
CAN总线具有高可靠性、高实时性和高带宽等特点,被广泛应用于车辆电子控制系统、航空航天、机械设备等领域。
CAN总线最早由德国Bosch公司在上世纪80年代开发,用于车辆的电子控制。
由于CAN总线在汽车电子领域的成功应用,其优势同样得到了其他领域的认可,逐渐被应用于其他工业领域。
CAN总线采用串行通信方式,可以连接多个节点,实现节点间的数据交换和通信。
1.高可靠性:CAN总线采用差分信号传输,具有较强的抗干扰能力。
在电磁干扰、噪声和抗电气干扰等环境下,CAN总线能够保持正常的数据传输,确保数据的可靠性。
2.高实时性:CAN总线具有优异的实时性能,数据传输的延迟时间很短,一般在毫秒级别。
这使得CAN总线能够满足实时应用的需求,例如车辆的实时控制系统、工业自动化过程控制等。
3. 高带宽:CAN总线的传输速率可达到1Mbps,远远超过了一般串行数据通信协议的速率。
这使得CAN总线能够传输大量的数据,满足复杂系统的通信需求。
4.易于扩展:CAN总线的节点数可以达到数百个,能够方便地扩展系统。
不同的节点可以通过CAN总线进行数据交换,实现节点之间的通信和协作。
这使得CAN总线非常适合于复杂的系统中使用,例如车辆电子控制系统中的各个控制单元。
CAN总线的应用非常广泛,特别是在汽车电子领域。
在汽车中,CAN 总线用于车辆的电子控制系统,如发动机管理系统、制动系统、安全系统等,实现不同控制单元之间的数据传输和通信。
CAN总线可以使得不同控制单元之间实时交换数据,协调各个功能模块的工作,提高整个车辆系统的性能和安全性。
除了汽车电子领域,CAN总线还应用于其他工业控制领域。
例如,CAN总线可以用于机械设备的控制系统,实现各个执行机构之间的协调与控制。
此外,CAN总线还可以用于工业自动化系统,实现各个传感器和执行器之间的数据交换和控制。
CAN总线技术介绍V4
模块已输出(输出端)
:传感器故障(输入端) 负载故障(输出端) :车辆上各类灯故障 :车辆上其它设备故障
仪表报警(J1939)表现(指针不指示或指示到顶)
系统通讯错误即CAN通讯错误
系统负载故障及检测步骤
总线控制系统与传统电气控制系统的比较 传统电气控制的局限性
开关1 断路
原来这里断 路了
灯1
Q:1.什么是总线?
1A: 总线的英文名称叫BUS,就是信息交换的技术. 作一个比喻:电脑处理信息就好像在不断穿梭接送乘客的BUS,而各个计算机部件就是一 个个车站,从而将信息连接到每个计算机部件的。 总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传 输线束, 按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线 和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。
输出功率
指示信息交换 反馈信息交换 输出功率 大 灯 喇 叭
前 转 向 灯
后 模 块 控 制 单 元
输出功率 后 转 向 灯
刹 车 灯
大 灯 仪表显示后舱门开 启动画,并且禁止 仪表上显示,转 喇叭工作正常! 前启动车辆保护司 向灯已经打开指 机! 示!
刹 车 灯
后 舱 门 开 关
仪表MultIC
ABS/ASR
ECAS
缓速器
驱动
底盘
CAMU 底盘
CAN总线
车身
CAMU 车身
CAN 总线
CAN总线系统 国内应用情况
总线系统和CAN总线系统
总线系统即:以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点 ,用总线相连接实现相互交换信息共同完成自动控制功能的网络系统与控 制系统。
CAN总线详解
CAN总线§1 CAN总线的性能特点§2 CAN总线的技术规范§3 CAN器件及开发CAN(Controllor Area Network)总线技术,由于其高性能、高可靠性以及独特的设计,越来越受到人们的重视。
已被列入ISO国际标准,称为ISO11898。
CAN最初是由BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。
由于CAN总线本身的特点,其应用范围已不再局限于汽车工业,而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械等领域发展。
主要特点如下:1、多主方式工作;2、具有不同的优先级;3、采用非破坏性总线仲裁技术4、CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据,无需专门的“调度”;5、节点数主要取决于总线驱动电路;6、采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,具有极好的检错效果。
7、CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,保证了数据出错率极低。
8、CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能,以使总线上其他节点的操作不受影响。
9、直接通讯距离最远可达10km(速率在5Kbps以下);通信速率可达1Mbps(通信距离最长为40m);§2 CAN总线的技术规范§2.1 CAN的通信参考模型§2.2 CAN总线介质装置§2.3 报文传送与帧结构§2.4 错误类型和界定§2.5 位仲裁技术1991年飞利浦半导体公司制定并发布了CAN技术规范。
CAN技术规范(Version2.0)包括A和B两部分:2.0A:CAN报文标准格式2.0B:标准的和扩展的两种格式CAN只采用了ISO/OSI模型中的物理层和数据链路层。
CAN通信模型的分层结构一、物理层CAN技术规范的物理层定义信号怎样进行发送,因而涉及电气连接、驱动器/接收器的特性、位编码/解码、位定时及同步等内容。
CAN总线解析知识分享
构建节点,实现相应控制,由底向上分为四个部分:CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。
而哪些情况需要呢,主要就是,当使用2个CAN Omega对发或者当前网络中仅有2个CAN设备的时候,此时两个端点最好都加上终端匹配电阻,当然,前面也说过了,传输线长度不长的时候,也可以不需要2端120欧姆电阻,但为了信号完整性考虑,加上这两个电阻才是严谨的。
2个120欧姆电阻的意义在于,使用USB CAN调试某些不带终端电阻的中间节点设备时,有时候CAN总线上没有2个120欧姆电阻通信可能会异常,此时可以接入2个120欧姆电阻作为2个终端电阻来作阻抗匹配,这时候其他端点不应接入任何终端电阻!并且,这2个120欧姆电阻不可用1个60欧姆电阻代替!
位填充错误:通信线缆上违反通信规则时发生该错误。
当发生这五种错误之一时,发送节点或接受节点将发送错误帧
为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧,干扰其他节点通信,CAN协议规定了节点的3种状态及行为。
2.10
当某节点没有做好接收的"准备"时,将发送过载帧,以通知发送节点。
2.11
用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧,错误帧和过载帧前面不加帧间隔。
特点:低速CAN在CANH和CANL上串入2.2kΩ的电阻;高速CAN在CANH和CANL之间并入120Ω电阻。为什么是120Ω,因为电缆的特性阻抗为120Ω,为了模拟无限远的传输线。(因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。)
120欧姆只是为了保证阻抗完整性,消除回波反射,提升通信可靠性的,因此,其只需要在总线最远的两端接上120欧姆电阻即可,而中间节点并不需要接(接了反而有可能会引起问题)。因此各位在使用CAN Omega做CAN总线侦听的时候,大多数情况下是不需要这个120欧姆电阻的,当然,即使当前网络中并没有终端匹配电阻,只要传输线长度不长(比如SysCan360比赛环境中,传输线只有1-2米)CAN节点数量不多的情况下,不要这个120欧姆电阻也完全可以工作,甚至,你接任意电阻都是不会有影响的。因为此时传输线长度和波长还相差甚远,节点不多的情况下,反射波的叠加信号强度也不会很强,因此传输线效应完全可以忽略。
车载网络4-CAN报文传输
CAN协议具有高可靠性、实时性和灵 活性,广泛应用于汽车动力系统、底 盘控制系统、车身电子系统等领域。
CAN协议采用基于消息的通讯方式, 通过CAN总线进行数据传输,支持多 主节点和广播通讯。
CAN报文的组成
CAN报文由标识符、数据长度码、数 据段和校验码组成。
标识符用于标识不同的消息类型,数 据长度码指示数据段的长度,数据段 包含实际传输的数据,校验码用于检 测传输过程中的错误。
CAN报文的类型
01
CAN报文可以分为标准帧和扩 展帧两种类型。
02
标准帧采用11位标识符,而扩 展帧采用29位标识符,提供了 更灵活的消息标识和更高的通 讯效率。
03
CAN报文还可以根据用途分为 屏蔽帧和扩展屏蔽帧,根据需 要选择不同的帧类型进行通讯 。
03 4-CAN报文传输过程
4-CAN报文的发送
集成控制。
车身控制
通过CAN总线将车门、车窗、座椅等 设备连接起来,实现车身的智能化控 制。
娱乐系统
通过CAN总线将音响、导航和多媒体 等设备连接起来,提供丰富的娱乐功 能。
02 CAN协议及报文格式
CAN协议简介
CAN协议是一种用于汽车和其他工业 领域的通讯协议,用于连接汽车中的 各种电子控制单元(ECU)。
发送节点
在CAN总线系统中,任何一个节 点都可以作为发送节点,将数据 以报文形式发送到总线上。
发送流程
节点通过CAN控制器将数据打包 成CAN协议规定的帧格式,然后 通过物理层发送到总线上。
帧类型
CAN总线支持两种类型的帧,分 别是数据帧和远程帧。数据帧用 于传输数据,远程帧用于请求发 送数据。
4-CAN报文的接收
车载网络4-CAN报文传输
CAN总线技术详解
CAN总线技术详解CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。
最初,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。
比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN控制装置。
一个由CAN 总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。
实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。
CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易。
另外,硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。
CAN总线技术原理CAN总线使用串行数据传输方式,可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行,也可以使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。
CAN与I2C总线的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。
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。
对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。
每组报文开头的11位字符为标识符,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。
在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。
当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。
当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。
CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。
每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。
由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。
我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。
当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。
can总线详解
原作者:PIAE 版主 整理:kidcao1987
握 CAN 总线的设计!下一讲,我们先介绍一下我们这回 can 助学的讲座内容和开 展的形式,欢迎大家随时提出自己的意见,并参与讨论!你的支持是我们 Cepark 前进的动力。还等什么?Just join us! CAN 学习讲座之二:回顾一下老朋友:单片机
1. 基础电路知识:建立起电压,电流等基本电学概念,阻容感元件的内涵, 电路基本定律。这是分析后续复杂电路的基础。
2. 模拟电路: 二极管、三极管等半导体器件的应用及性质,现在是 IC 流 行的年代,已经没有人去用管子搭建复杂的电路,一是复杂,二是难调试,但是 在很多场合,你就会发现一个二极管,一个三极管或是一个稳压管比 IC 是多么 的有效和方便。 再有就是运算放大器的应用,这个是模拟电路(针对电子专业) 的应用核心,运放的应用极为广泛:同反相放大、限幅电路、峰值电路、滤波器、 IV、VI 变换、振荡器等很多关键的应用领域都有运放的身影。所以模拟电路大 家一定要掌握。
8. 总线接口:这个就是我们要“表演”的,呵呵。总线非常之多,无处不 在,电子也因为接口技术而精彩纷呈。看看我们周围的总线:串行 RS232,RS485 总线,USB 总线,1394 总线,并行接口,CAN 总线,TCP/IP 总线,以太网,单总 线,IIC 总线,SPI 总线......不胜枚举。可以说每一个 IC 器件都实际上是一种 总线的体现。 比如:大家手里的 51 学习板上的 DS1820 温度传感器就是单总线 的,USB 开发板就是 usb 接口的,AT24C02 就是 IIC 的,AT93C46 就是 spi 的, 串口就是 232 的,以及我们要进行的 CAN 总线。这些都无处不在,可以说你的接 口设计能力强基本就能代表你的水平了。设想一下,当你可以根据需要随便设计 你的系统接口时,你的设计能力是多么高。比如开发一个仪器,觉得 USB 方便, 那就直接 USB 接口,通过网络可以 internent 控制,那就以太接口,要个多点通 讯的,选择 can,所以你会发现当你学会了单片机或是 FPGA 之后,总线以及接 口的学习将会成为你的主要学习领域。 以上稍微讲了一些,写了现今应用广泛 的几个大的领域,并不是很全面具体,但是终归给我们一个全貌。我们这次 CAN 总线助学就是针对目前应用最为广泛之一的 can 总线来和大家一起学习。在工程 项目中,大家经常采用 RS232,RS485 通讯方式,是因为它们简单!但是当你学 会了 CAN 总线后,就知道 CAN 总线比它们更简单!你会在以后的设计中毫不犹豫 的采用 CAN 总线作为通讯方式!我们的口号是:大家一起来体会 CAN 总线的简单 可靠吧!
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(9)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,数据出错率极低。
(10)通信介质可采用双绞线,同轴电缆和光导纤维,一般采 用廉价的双绞线即可,无特殊要求。
(11) 节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能, 切断它与总线的联系,以使总线上的其他操作不受影响。
4.1.2 CAN的发展背景及其应用情况
• 车载网络除了要求采用总线拓扑结构方式外,必须具 有极好的抗干扰能力;极强的差错检测和处理能力; 满足信息传输实时性要求;同时具备故障的诊断和处 理能力等。另外考虑到成本因素,要求其控制接口结 构简单,易于配置。
2. CAN的发展概况
• 20世纪80年代,Bosch的工程人员开始研究用于汽车的 串行总线系统,因为当时还没有一个网络协议能完全 满足汽车工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz 公司、Intel公司,还有德国两所大学的教授。 • 1986年, Bosch在SAE(汽车工程人员协会)大会上提 出了CAN • 1987年,INTEL就推出了第一片CAN控制芯片—82526; 随后Philips半导体推出了82C200。
4.1 概述
CAN 最初出现在汽车工业中,80年代由德国 Bosch公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽 车中庞大的电子控制装置之间的通讯,减少不断 增加的信号线。 1993年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用 )和ISO11519(低速应用)。 CAN的规范从CAN 1.2 规范(标准格式)发展为 兼容CAN 1.2 规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准 格式,CAN2.0B为扩展格式),目前应用的CAN器件 大多符合CAN2.0规范。
4
CAN总线
4.1
4.2
概述
CAN的物理层
4.3
4.4
CAN协议结构
典型CAN总线器件及应用
CAN(Controller Area Network)即控制器局域网,可以 归属于工业现场总线的范畴,通常称为CAN bus,即CAN总线, 是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。 与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可 靠性、实时性和灵活性,它在汽车领域上的应用最为广泛,世 界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、v olkswagen (大众)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系 统与各检测和执行机构间的数据通信。 同时,由于CAN总线的特点,其应用范围目前已不仅局限 于汽车行业,已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、 机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器 械及传感器等领域中得到了广泛应用。
M
M
M M
M M M 后座 单元
M M
M
空调 单元
后窗 单元
左前门 单元
• 1993年,CAN的国际标准ISO11898公布
• 从此CAN 协议被广泛的用于各类自动化控制领域。
• 1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了 SAEJ1939标准,用于卡车和巴士控制和通信网络。 • 到今天,几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN; 2000年销售1亿多CAN的芯片;2001年用在汽车上的 CAN节点数目超过1亿个 。 • 但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司 自成系统,没有一个统一标准。
4.1.3 一个典型的工程实例
一汽-大众汽车有限公司 2001年12月上市的宝来(Bora)轿车, 在动力传动系统和舒适系统中就装用了两套CAN数据传输系统, 其中CAN数据传输舒适系统如图4.1所示。M 前门 单元M来自M 后门 单元M
仪表单元 接发电 机 底盘网 络 M M 车身中央 控制单元
前座 单元 顶窗 单元 前座 单元
4.1.1 CAN的特点
CAN总线是一种串行数据通信协议,其通信接口中集成了CAN协议 的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,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。
CAN总线特点如下:
(1 )可以多主方式工作,网络上任意一个节点均可以在任意时刻主 动地向网络上的其他节点发送信息,通信方式灵活。
• 这些系统由多个电控单元相互连接而成,可分为 控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间 也互相连接,进行着越来越多的数据交换。这样 就需要使用大量的线束和插接器来实现互连,进 行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不 断发展,这种需求的增长是惊人的。
• 为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求,有必 要使用一种实现多路传输方式的车载网络系统。这种 网络系统采用串行总线结构,通过总线信道共享,减 少线束的数量。
(2)网络上的节点(信息)可分成不同的优先级,可以满足不同的实 时要求。
(3)当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级低的节点主动停 止数据发送,而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。
(4) 可以点对点、一点对多点(成组)及全局广播等传送方 式接收数据。
(5) 直接通信距离最远可达10km(速率5Kbps以下)。 (6)通信速率最高可达1MB/s(此时距离最长40m)。 (7)节点数实际可达110个。 (8)采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个。
• 基于CAN的应用层协议应用较多的有两种: DeviceNet(适合于工厂底层自动化) 和 CANopen(适合于机械控制的嵌入式应用)。 • DeviceNet自2002年被确立为中国国家标准以来, 已在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水 泥、石化、矿山等各个行业得到成功应用,其低 成本和高可靠性已经得到广泛认同。
1. CAN的起源
• 现代社会对汽车的要求不断提高,这些要求包括:极高的 主动安全性和被动安全性;乘坐的舒适性;驾驶与使用的 便捷和人性化;尤其是低排放和低油耗的要求等。 • 在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求 的最好方法,而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统 有:ABS(防抱系统)、EBD(制动力分配系统)、EMS (发动机管理系统)、多功能数字化仪表、主动悬架、导 航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。