车载网络及信息技术(课件) 第二章 控制器局域网
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16
Winter Camp 2005 演示稿
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。
18
Winter Camp 2005 演示稿
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
13
Winter Camp 2005 演示稿
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。
14
Winter Camp 2005 演示稿
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。
4
Winter Camp 2005 演示稿
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。
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。
3
Winter Camp 2005 演示稿
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。
10
Winter Camp 2005 演示稿
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。
11
Winter Camp 2005 演示稿
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。
12
Winter Camp 2005 演示稿
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
7
Байду номын сангаас
Winter Camp 2005 演示稿
第一节 CAN的基本知识
8
Winter Camp 2005 演示稿
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。
9
Winter Camp 2005 演示稿
15
Winter Camp 2005 演示稿
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，
6
Winter Camp 2005 演示稿
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。
17
Winter Camp 2005 演示稿
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。
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)
Winter Camp 2005 演示稿
第一节 CAN的基本知识
5
Winter Camp 2005 演示稿
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
Winter Camp 2005 演示稿
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。
18
Winter Camp 2005 演示稿
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
13
Winter Camp 2005 演示稿
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。
14
Winter Camp 2005 演示稿
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。
4
Winter Camp 2005 演示稿
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。
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。
3
Winter Camp 2005 演示稿
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。
10
Winter Camp 2005 演示稿
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。
11
Winter Camp 2005 演示稿
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。
12
Winter Camp 2005 演示稿
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
7
Байду номын сангаас
Winter Camp 2005 演示稿
第一节 CAN的基本知识
8
Winter Camp 2005 演示稿
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。
9
Winter Camp 2005 演示稿
15
Winter Camp 2005 演示稿
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，
6
Winter Camp 2005 演示稿
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。
17
Winter Camp 2005 演示稿
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。
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)
Winter Camp 2005 演示稿
第一节 CAN的基本知识
5
Winter Camp 2005 演示稿
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