第章车载网络系统现场总线技术CAN(汽车电讲义子技术)
汽车车载网络技术详解最新版精品课件第1章 车载网络系统基础知识
6．比特和字节
计算机中的所有信息都以位（bit，亦称比特，是二进制数 字的最小信息单位）为单位进行存储和处理的。 1千字节（KB）= 210字节，即1 024字节 1兆字节（MB）= 220 字节，即1 024KB（1 048 576字节） l千兆字节（GB）= 230字节，即1 024MB（1 073 741 824字节） 注意：换算系数不是1 000，而是1 024。
DDB/Optical（Domestic 音频系统通信协议将DDB作为音频系统总线采 Digital Bus/Optical） 用光通信
5.6Mbit/s
C&C
MOST（Media Oriented 信息系统通信协议以欧洲为中心，由克莱斯
System Transport） 勒与BMW公司推动
IEEE1394
CAN）
同步的CAN
Byteflight
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议通用 时分多路复用（FTDMA）
FlexRay
重视安全、按用途分类的控制用LAN协议
1Mbit/s 10Mbit/s 5Mbit/s
Robert Bosch公司 CIA
BMW公司
BMW公司Daimler Chrysler公司
（2）总线数据传输的要求 1）可靠性高 2）使用方便 3）数据密度大 4）数据传输快
（3）总线数据传输的优点 1）简化线束 2）可以进行设备之间的通信，丰富了功能。 3）通过信息共享减少传感器信号的重复数量。
数字总线信号传递方式
线束对比 a）传统线束 b）采用车载网络后的线束
3．车载网络系统的发展史
1987年12月日本车采用LAN
表1-3 几种车载网络的开发年份、采用厂家与发表年份
CAN总线与车辆网络控制系统
CAN总线与车辆网络控制系统随着汽车科技的不断发展，车辆网络控制系统在现代汽车中扮演着越来越重要的角色。
而CAN（Controller Area Network）总线技术，则是车辆网络控制系统中至关重要的组成部分之一。
CAN总线作为一种先进的通信协议，为车辆内部各种控制单元之间的通信提供了高效、可靠的解决方案。
本文将探讨CAN总线技术在车辆网络控制系统中的应用，以及其在提高汽车性能、安全性和可靠性方面的重要作用。
一、CAN总线技术概述CAN总线技术是一种串行通信协议，最初由德国的Bosch公司在1980年代开发。
它采用了差分信号传输和CSMA/CA（载波监听多路访问/碰撞检测）的通信方式，能够在汽车等工业环境中提供可靠的数据传输。
CAN总线主要分为两种速率，即高速CAN（ISO 11898-2）和低速CAN（ISO 11898-3），分别适用于不同的汽车系统和传感器。
二、CAN总线在车辆网络中的应用1. 控制单元通信：CAN总线连接了车辆内部的各种控制单元，如发动机控制单元（ECU）、制动系统、空调控制等，实现它们之间的实时数据交换和通信。
这种分布式的控制架构使得车辆系统更加灵活高效。
2. 数据传输：CAN总线可靠地传输各种类型的数据，包括引擎参数、车速、转向角度等。
这些数据对于车辆的正常运行和驾驶员的驾驶体验至关重要。
3. 网络管理：CAN总线具有自动检测和纠正错误的能力，能够在通信过程中实时监测数据的完整性和准确性，提高了系统的可靠性和稳定性。
三、CAN总线在提升汽车性能和安全性方面的作用1. 实时性能：CAN总线的高速通信能力确保了车辆各个系统之间的实时数据传输，从而提高了车辆的响应速度和性能。
2. 故障诊断：CAN总线可以通过故障码诊断系统快速检测和定位车辆故障，提高了维修效率和成本效益。
3. 安全性：CAN总线具有高度的数据完整性和稳定性，能够有效防止数据的篡改和恶意攻击，保障了车辆系统的安全性。
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2 CAN总线的通信模式
一、CSMA/CD—载波监测，多主掌控/冲突避免
“载波监测”的意思是指在总线上的每个节点在发送信息报 文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。
“多主掌控”的意思是一旦此一空闲状态被监测到，那么每个 节点都有均等的机会来发送报文。
“冲突避免”是指在两上节点同时发送信息时，节点本身首先 会检测到出现冲突，然后采取相应的措施来解决这一冲突情况。 此时优先级高的报文先发送，低优先级的报文发送会暂停。在 CAN总线协议中是通过一种非破坏性的仲裁方式来实现冲突检 测。这也就意味着当总线出现发送冲突时，通过仲裁后原发送信 息不会受到任何影响。所有的仲裁判别都不会破坏优先级高的报 文信息内容，也不会对其发送产生任何的时延。
汽车CAN总线基本原理及应用
1、CAN总线简介 2、CAN总线通信模式 3、CAN总线的性能特点 4、CAN总线应用实例
1、CAN总线简介
控制器局域网络（Controller Area Network 简称CAN） 主要用于各种过程（设备）监测及控制。CAN最初是由德国 的Bosch公司为汽车的监测与控制设计的，但由于CAN总线 本身的突出特点，其应用领域目前已不再局限于汽车行业， 而向过程工业、机械工业、机器人、数控机床、医疗器械及 传感器等领域发展。由于其高性能、高可靠性及独特的设计， CAN总线越来越受到人们的重视，国际上已经有很多大公司 的 产 品 采 用 了 这 一 技 术 。 CAN 已 经 形 成 国 际 标 准 （ISO11898），并已成为工业数据通信的主流技术之一。
CAN总线是一个基于报文而不是基于站点地址的协议。
可在不改变信息格式的前提下对报文进行不同配置； 2 CAN总线的通信模式
CAN的直线通信距离最长可达10km（速率5Kbps以下），通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）
第1章 车载网络CAN总线系统
1.1 CAN总线简介
【任务实训】
二、实训安排
3.分组练习与工位轮换（60min） 学员分为6组，每组一个工位： 1）检测CAN总线电压 2）检测CAN总线波形 3）观摩操作过程及记录测量结果或操作要点 每组学员分为两个小组，分别完成两项任务，每个小组单次练习30 分钟，然后进行组内交换。
1.1 CAN总线简介
1.1 CAN总线简介
【任务分析】
（四）CAN总线是一个开放系统，可以与各种传输介质进行适配， 如铜线和光导纤维（光纤）。
（五）对控制单元的诊断可通过K线来进行，车内的诊断有时通过 CAN总线来完成（如安全气囊和车门控制单元），称为“虚拟 K线”。随着技术的进步，今后有逐步取消K线的趋势。
（六）可同时通过多个控制单元进行系统诊断。
结
束
项目一 车载网络CAN总线系统
CAN是Controller Area Network（控制器局域 网）的缩写，是国际标准化的串行通信协议。目前， CAN总线是汽车网络系统中应用最多、也最为普遍的 一种总线技术。
项目一 车载网络CAN总线系统
它具有高传输速率，高抗电磁干扰性，并且能够检测 出发生的几乎任何错误。由于其卓越性能，CAN已广 泛应用于交通工具、工业自动化、航天、医疗仪器以 及建筑、环境控制等众多领域。CAN技术在我国也正 迅速普及推广。
1.1 CAN总线简介
【任务实训】 一、实训前准备 1.实训场地及设备工具准备 场地：6个工位，车辆6辆（各型车辆）。 设备：万用表、电路图、试电笔。 专用工具：示波器、诊断仪。 常用工具：120件套、螺丝刀、扭力扳手、工具车。 2.学生组织 分成6组，每小组由4至6名学生组成，每组完成单次练习时间60min。
1.1 CAN总线简介
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CAN总线错误处理与故障界定
错误类型与检测：列举CAN 总线中可能出现的位错误、 填充错误、CRC错误、格式 错误和应答错误等，并解释 其检测原理。
错误处理机制：阐述CAN总 线的错误处理机制，包括错 误标志的设置、错误界限的 确定、错误帧的发送等。
故障界定与诊断：介绍如何 通过CAN总线的错误处理机 制，界定故障节点和故障类 型，以及相应的故障诊断方 法。
线通信错误案例，解释干扰的来源和影响，提供针对性的解决方案。
03
案例三
软件配置错误引发的CAN总线故障：分享一个由于软件配置错误导致的
CAN总线故障案例，强调正确配置软件参数的重要性，并给出修复方法。
总结与展望
汽车级CAN总线教程总结
本教程详细介绍了汽车级CAN 总线的原理、架构、通信协议和
应用等方面的知识。
软件配置故障
分析由于软件配置错误导致的CAN总线故障，如波特率设置错误、 节点地址冲突等，并给出相应的排查和修复建议。
实际应用中的CAN总线故障案例分析
01
案例一
某车型CAN总线通信中断故障：详细描述某车型CAN总线通信中断的
故障现象，分析故障原因，并给出具体的排查和修复步骤。
02
案例二
CAN总线信号干扰导致的通信错误：介绍由于信号干扰导致的CAN总
设计方案和电路图。
01
03
02 04
软件实现
阐述门窗控制系统的软件设计， 包括CAN总线通信、控制算法、 防夹手功能实现等，给出相应的 软件流程和代码片段。
系统测试与验证
展示门窗控制系统的测试环境和 测试结果，验证系统的可靠性、 实时性和准确性。
基于CAN总线的车身控制系统设计
车身控制需求分析
车辆 CAN 总线定义详解
车辆CAN 总线定义详解CAN总线技术简介CAN总线又称作汽车总线，其全称为“控制器局域网（CAN—Controller Area Network）”。
CAN总线是一种现场总线（区别于办公室总线），是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。
汽车电子业最大的热点就是网络化。
”一位业内人士如此描述汽车网络的应用前景。
“汽车电子业最大的热点就是网络化。
”一位业内人士如此描述汽车网络的应用前景。
而控制器局域网(CAN)拥有的多主节点、开放式架构，以及错误检测及自恢复能力等优势，成为汽车网络应用的热门。
从以下一组数字中也印证了这一趋势，02年数据，全球市场上大约有一亿只CAN收发器，平均一辆车上有12个到15个低速CAN收发器，4到5个高速CAN收发器。
一些汽车专家认为，就像在20世纪70年代引入集成电路、80年代引入微处理器一样，近10年来数据总线技术的引入也将是汽车电子技术发展的一个里程碑。
车辆CAN 总线定义详解适应实时诊断与安全性需求CAN总线成必备装置CAN总线网络技术的应用可以说是躬逢其盛。
德尔福电子与安全部中国工程经理许向东指出，随着排放法规的驱动以其在线诊断的需要，通过CAN总线将各系统中的诊断总线连接在一起，通过ECU软件来实时诊断与维修。
并且，随着安全性能日益受到重视，安全气囊也将逐渐增多，以前是在驾驶员前面安装一个，今后侧面与后座都会安装安全气囊，这些气囊通过传感器感受碰撞信号，通过CAN总线将传感器信号传送到一个中央处理器内，控制各安全气囊的启动弹出动作。
同时，先进的防盗设计也正基于CAN总线网络技术。
首先，确认钥匙合法性的校验信息通过CAN网络进行传递，改进了加密算法，其校验的信息比以往的防盗系统更丰富；其次，车钥匙、防盗控制器和发动机控制器相互储存对方信息，而且在校验码中搀杂随机码，无法进行破译，从而提高防盗系统的安全性。
第一章 汽车控制器区域网CAN总线简介
第一章汽车控制器区域网CAN总线简介1.1 CAN总线的形成一、CAN总线到底是什么？CAN总线又称CAN-bus，CAN是Controller Area Network的缩写，即控制器区域网，所以，CAN总线是指控制器区域网现场总线。
CAN总线即为人们所称的汽车网络。
二、汽车常规布线法的缺陷1.布线复杂，铜线成倍增加。
一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其电线长度可达2km，电气节点高达1500个。
而且，该数字大约每10年增长1倍，从而加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间之间的矛盾。
2.故障率上升，维修难度加大。
〔节点接触不好，线束整理麻烦，单根导线的检测也麻烦〕3.设计和试制困难。
每个车型的线束都不一样，每种车都要单独设计，且电控单元针脚数增加。
4.替代电气配件困难。
替代某个落后的电气配件，要增加几根线，因无法加到原线束中，只能从外面加线，这样会使线路更加凌乱。
三、采用CAN总线的优点总所周知，汽车两块控制单元之间的信息传递，有几个信号就要有几根信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)。
随着汽车上控制单元的增加，DOC信号传输线必然会随之增加。
车门控制单元完成全部控制功能需要45根线和9个插头。
这样会使电控单元引脚数增加，线路复杂，故障率增高，维修困难。
而如果利用CAN总线，车门控制单元完成其全部控制功能只需最多17根线、2个插头即可。
四、CAN-bus的开展历史群众公司首次在97年PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5Kbit/m的Canbus。
98年在PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了Canbus，传送速率为500Kbit/m。
2000年，群众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代Canbus。
2001年，群众公司提高了Canbus的设计标准，将舒适系统Canbus提高到100Kbit/m, 驱动系统提高到500Kbit/m。
2002年，群众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代Canbus。
项目一 车载网络CAN总线系统
1.2 CAN总线的分类与应用
【任务分析】 3.诊断CAN总线的特点
在图中所示的汽车网络系统中，各个控制单元的诊断数据经各自的数据 总线传输到网关J519或J533，再由网关利用诊断CAN总线传输到故障诊断 接口。通过诊断CAN总线和网关的快速数据传输，诊断控制单元就可在连接 到车上后快速显示出车上所装元件及其故障状态。
1.2 CAN总线的分类与应用
【任务分析】 3.诊断CAN总线的特点
诊断CAN总线取代K诊断总线（K-线或L-线）之后，对车上的故障诊断 接口也作了改进。新型诊断接口的针脚布置，各个针脚的用途如图所示。
可见，新型诊断接口仍然保留了K-线和L-线的针脚，以确保系统向下兼 容功能。
1.2 CAN总线的分类与应用
常被设定为5个不同的区域，分别为：驱动总线、舒适总线、信息娱乐总线、 组合仪表总线、诊断总线等5个局域网，如图所示。
1.2 CAN总线的分类与应用
【任务分析】
驱动CAN总线、仪表CAN总线和诊断CAN总线属于高速CAN，传输速 率是500kbit/s，由15号线供电，可基本满足实时要求。
舒 适 CAN 总 线 、 信 息 娱 乐 CAN 总 线 属 于 低 速 CAN ， 传 输 速 率 是 100kbit/s，由30号线供电，用于对时间要求不高的情况。
项目一 车载网络CAN总线系统
任务一 CAN总线系统了解与认知 任务二 CAN总线系统分类与应用 任务三 CAN总线系统结构与认识 任务四 CAN总线系统原理与分析 任务五 CAN总线系统检测与维修
1.2 CAN总线的分类与应用
【任务目标】 学习目标 1.知识目标 （1）掌握汽车CAN总线的应用分类。 （2）熟悉汽车CAN总线的颜色识别。 （3）掌握汽车CAN总线主要类型的工作特点。 （4）掌握不同类别CAN总线的共性及区别。 重点和难点： （1）大众车系整车CAN总线系统主要类型的工作特点。 （2）不同CAN总线的区别及共性。
第19章 汽车总电路及车载网络CAN
大众动力CAN总线基本形式 总线基本形式 大众动力
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
大众动力CAN总线终端电阻 总线终端电阻 大众动力
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
大众舒适CAN数据总线星状连接 数据总线星状连接 大众舒适
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
19.3 汽车总电路及车载网络CAN维护与常见故障 维护与常见故障 汽车总电路及车载网络 19.3.1 汽车电路使用维护
1.注意保持汽车电路的清洁、完整和安装牢固。 注意保持汽车电路的清洁、完整和安装牢固。 注意保持汽车电路的清洁 2.禁止用高压水枪清洗汽车电器和线路。 禁止用高压水枪清洗汽车电器和线路。 禁止用高压水枪清洗汽车电器和线路 3.导线折断、脱皮或老化，应及时更换同规格的新 导线折断、 导线折断 脱皮或老化， 导线。 导线。 4.保险丝熔断或损坏，应更换同规格的新保险丝。 保险丝熔断或损坏， 保险丝熔断或损坏 应更换同规格的新保险丝。 5.电路出现冒烟、火花、异响、焦臭、发热等异常 电路出现冒烟、 电路出现冒烟 火花、异响、焦臭、 现象，应及时停车检查。 现象，应及时停车检查。 6.检查电路应该先切断蓄电池总电源。 检查电路应该先切断蓄电池总电源。 检查电路应该先切断蓄电池总电源
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
信号传递方式的比较
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
19.2.2 CAN数据传输系统的组成与工作原理 数据传输系统的组成与工作原理 1. CAN数据传输系统的组成 数据传输系统的组成
第19章 汽车总电路及车载网络 章 汽车总电路及车载网络CAN
汽车CAN总线技术简单介绍PPT课件
组合仪表 Gateway
Convenience Drivetrain Infotainment
动力系统CAN (500kBaud) 舒适系统 CAN (100 kBaud) 信息系统 CAN (100 kBaud)
在 车型上, 舒适系统和信 息系统共用一条总线，但可 能使用独立的控制软件
第8页/共22页
- Engine speed - Throttle valve position - Kickdown
- Coolant temperature - Vehicle speed
Automatic gearbox control unit
- Selector lever position - Gearbox in emergency running - Driving range change
1 CAN 总线的 DSO 波形
第9页/共22页
网关：将两个使用不同协议的网络段连接在一起的设备。它的作用就 是对两个网络段中的使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换。
第10页/共22页
第11页/共22页
CAN协议的特点
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，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分 收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。
第13页/共22页
车身系统的低速CAN
• 车身系统CAN主要连接和控制的汽车内外部照明、灯光信号、雨刮电机等电器。
第14页/共22页
高、低速CAN总线的关系
• 驱动系统CAN和车身系统CAN这两条独立的总线之间设计有"网关"，以实现在各个CAN之间的资源共享， 并将各个数据总线的信息反馈到仪表板上。驾车者只要看看仪表板，就可以知道各个电控装置是否正常工 作了。