车载网络及信息技术(课件) 第二章 控制器局域网

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第一节 CAN的基本知识
CAN2.0 的MAC层(与CAN1.2 TL层对应)是CAN 的核心，主要定义了传输协议，包括信息帧 格式、仲裁方式、应答信号、错误检测、错 误信令和故障限制等。MAC层的约定是固定 的。LLC层（对应CAN1.2 OL 层）的设计有很 大的自由度。
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第二节 CAN 总线物理层
二、PLS层 1. 编码/解码
CAN总线使用非归零制编码方式，它在传送连续 同极性位时，接收端没有可用于再同步的信号沿， 所以CAN协议中规定发送数据时采用位填充，即， 在发送时，最多可以有5个连续的同极性位。 如果要发送的位流中有5个或以上同极性位时， 每发送5个同极性位则填充一个补位，
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第一节 CAN的基本知识
二、CAN的基本特点； (1) 高速串行数据接口功能 (2) 使用廉价物理介质 (3) 数据帧短 (4) 反应速度快 (5) 多站同时发送 (6) 错误检测和校正能力强 (7) 具有远程数据请求功能 (8) 具有全系统数据兼容性 (9) 具有丢失仲裁或出错的帧自动重发功能 (10) 具有故障节点自动脱离功能 (11) 基于事件触发的发送方式
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信号从发送到接收端的路径和延时如图2-7,一个位的时间关 系是在发送时确定的，当信号通过物理电路到达接收端时， 由于接收节点在网络上的位置不同、延时不同以及各自使用 独立时钟等原因，要保持数据的一致性，需要一个再同步 (Resynchronization) 处理。
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第二节 CAN 总线物理层
信号传输总的时间延迟Tp包括CAN控制器延 时TC（约40~140ns）、发送/接收器延时Tt （大约120~250ns）和电缆延时Tl (大约5ns)， 如果使用耦合器（隔离器）还要包括这部分
的延时，光电耦合器延时To（Opto-coupler） 大约为40-~140ns。由于存在应答过程，实
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第一节 CAN的基本知识
三、CAN的一些基本概念 CAN定义了ISO/OSI 网络开放系统模型的最低 两层，即数据链路层和物理层，主要是数据 链路层。在不同的CAN版本中对分层的定义 有一些区别。CAN1.2的分层结构如图2-1(a)， 数据链路层又分为传输层和目标层。
车载网络及信息技术
第一章 概论 第二章 控制器局域网 第三章 基于时间触发的车载网络 第四章 车上媒体网络 第五章 车载以太网 第六章 车载信息系统 第七章 车联网技术 第八章 车载信息安全技术
第二章 控制器局域网 (CAN)
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第一节 CAN的基本知识
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第一节 CAN的基本知识
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第一节 CAN的基本知识
CAN2.0的分层结构如图2 -1(b),是按ISO/OSI 模型对CAN结构的描述。数据链路层又分为 逻辑链路控制和媒体访问控制两个子层。wk.baidu.com
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第二节 CAN 总线物理层
在CAN网络中物理层从功能上又可以分为三 层，如图2-3所示。
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第二节 CAN 总线物理层
CAN物理层中，PLS(Physical Signaling)子层 的功能主要由CAN控制器芯片完成， PMA(Physical Medium Attachment)子层的功 能主要由CAN发送器/接收器电路完成， MDI(Medium Dependent Interface)子层主要 定义了电缆和连接器的特性。
一、控制器局域网CAN（Controller Area Network） 控制器局域网(CAN)是一个支持分布式实时控 制的串行通信网络,主要用于嵌入式控制器的 通信系统及智能装置的开放通信系统。
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第一节 CAN的基本知识
二十世纪八十年代,由于电子系统在汽车上的 应用不断普及,车上控制单元(ECU)不断增加， BOSCH公司提出了最初用于汽车电子装置互 连的控制器局域网CAN串行通信总线系统。 之后，CAN被汽车行业和控制领域广泛应用， 它已经成为ISO和SAE标准。
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第二节 CAN 总线物理层
2.位定时与节点间的同步
如图2-6，一个位的传输时间分为4个时间段。CAN中所有时 间都是以所谓的时间基准单元(TQ, Time Quantum)为单位， 它由CAN节点的时钟频率通过一个可编程的分频器后得到， 这部分功能在CAN控制器中完成。
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第一节 CAN的基本知识
SAE按CAN不同的通信速率把它分为三个级别： 高速CAN，主要用于车上动力传动系控制系统和 底盘的控制系统；中速CAN，主要用于车身系统； 低速CAN，主要用于车上媒体系统控制（并非用 于媒体信息传送）及仪表板。现在很多汽车产品 供货商都提供支持CAN的相关产品，包括ECU （Electronic Control Units）、微控制器（Microcontroller）、接口元器件都有支持CAN协议的产 品，为CAN的广泛应用提供了坚实的基础。但随 着车上网络系统应用范围不断扩大和应用层次的 深入，也发现了CAN的一些局限性。
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第二节 CAN 总线物理层
一、CAN物理层特点 物理层定义了物理数据在总线上各节点间的 传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、 数据传输的编码/解码、定时以及同步的实施 标准。
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第二节 CAN 总线物理层
从物理结构上看，一个CAN节点的构成如图22