CAN总线传输原理电子教案
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• 两种格式的主要区别是，扩展格式将仲裁域由原 11位增加了18位，变成了29位。
• 替代远程请求SRR(Substitute Remote Request)， 为隐性位。
• 标识符扩展位IDE (Identifier Extension)，显性位 表示数据帧为标准格式，隐性位表示数据帧为扩 展格式。
• (6)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kb/s以下)； 通信速率最高可达1Mb/s(此时通信距离最长为40m)。
• (7)CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在CAN 2．0A标准帧报文中标识符有11位，而在 CAN 2．0B扩展帧报文中标识符有29位，使节点的个数 几乎不受限制。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• CAN总线上任意两个节点之间的最大通信 距离与位速率有关，表3-2列出了相关的数 据。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• CAN数据总线由一个控制器、一个收发器、两个 数据传输终端及两条数据传输线组成。
• 除数据传输线外，其他元件都置于控制单元内部。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• CAN总线上的数据可具有两种互补的逻辑值之一，显性 (主控)和隐性。“显性”表示为逻辑“0”，ຫໍສະໝຸດ Baidu隐性”表示 为逻辑“1”。在ISO的标准中两条总线上的电平如表3-1所 示。如果总线上的两个控制器同时向总线上发送显性电平 (主控电平)和隐性电平，则总线上始终是显性电平(线“与” 操作)。
• (8)报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，使数 据的出错率降低。
• (9)CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有 极好的检错效果。
• (10)CAN的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤。选 择十分灵活。
• (11)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。而且发送的 信息遭到破坏后，可以自动重发。
• 2．1．1 信息交换
• 用于交换的数据称为信息，每个控制单元均可发 送和接收信息。二进制数据流也称为比特流。
• 在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特 流，该比特流通过TX线(发送线)到达收发器(放大 器)，收发器将比特流转化成相应的电压值，最后 这些电压值按时间顺序依次被传送到数据传输总 线的导线上。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 3 数据传输终端 • 数据传输终端是一个电阻器，其作用是防止数据在线
端被反射，并以回声的形式返回。数据在线端被反射 会影响数据的传输。 • 4 数据传输线 • 数据传输线是双向对数据进行传输的。两条传输线分 别称为CAN高线（CAN-H）和CAN低线（CAN-L）。 为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射，CAN总线将 两条线缠绕在一起(双绞线)。 • 这两条线的电位相反，如果一条是5V，另一条就是 0V，始终保持电压总和为一常数。通过这种方法， CAN数据总线得到了保护，使其免受外界的电磁场干 扰，同时CAN数据总线向外辐射也保持中性，即无辐 射。
• 基本车载网络系统由多个控制单元组成，这些控制单元通 过收发器(发射一接收放大器)并联在总线导线上，所有控 制单元的地位均相同，没有哪个控制单元有特权。称为多 主机结构。
• 数据传输总线采用一条导线或二条导线 ，第二条导线上 传输信号与第一条导线上的传输信号成镜像关系，这样可 有效抑制外部干扰。
第2章 CAN总线传输原理
CAN总线传输原理
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
第2章 CAN总线传输原理
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
• 两种格式都是由帧起始SOF(Start of Frame)、仲 裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、 数据域(Data Field)、循环冗余检验域(CRC Field)、 应答域(Acknowledgment Field)和帧结束(End of Frame)七部分组成。
• 在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比 特流，再经RX线(接收线)传至控制单元，控制单 元将这些二进制连续值转换成信息。
• 每个控制单元均可接收发送出的信息。这种原理 称为广播。
2．1．1 信息交换
第2章 CAN总线传输原理
• 2．1．2 功能元件
• (4)CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总 线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动退出发送， 而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大 大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情 况下，也不会出现网络瘫痪的情况。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 1 CAN控制器
• CAN控制器是用来接收控制单元中微电脑传来的 数据，对这些数据进行处理并将其传往CAN收发 器。同样，CAN控制器也接收由CAN收发器传来 的数据，对这些数据进行处理并将其传往控制单 元中的微电脑。
• 2 CAN收发器
• CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信 号并将其送入数据传输线。它也为CAN控制器接 收和转发数据。
第2章 CAN总线传输原理
• 2．1 CAN总线的传输原理
• 数据传输总线中的数据传递就像一个电话会议。 • 数据传输总线工作时的可靠性很高。 • 如果数据传输总线系统出现故障，故障就会存入相应的控
制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故障。
• 数据传输总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况 均不应有数据传输总线故障记录。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• (1)CAN是到目前为止惟一具有国际标准且成本较低的现 场总线。
• (2)CAN为多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时 刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，有极 高的总线利用率。
• (3)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级， 可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134μs 内得到传输。
• 替代远程请求SRR(Substitute Remote Request)， 为隐性位。
• 标识符扩展位IDE (Identifier Extension)，显性位 表示数据帧为标准格式，隐性位表示数据帧为扩 展格式。
• (6)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kb/s以下)； 通信速率最高可达1Mb/s(此时通信距离最长为40m)。
• (7)CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在CAN 2．0A标准帧报文中标识符有11位，而在 CAN 2．0B扩展帧报文中标识符有29位，使节点的个数 几乎不受限制。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• CAN总线上任意两个节点之间的最大通信 距离与位速率有关，表3-2列出了相关的数 据。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• CAN数据总线由一个控制器、一个收发器、两个 数据传输终端及两条数据传输线组成。
• 除数据传输线外，其他元件都置于控制单元内部。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• CAN总线上的数据可具有两种互补的逻辑值之一，显性 (主控)和隐性。“显性”表示为逻辑“0”，ຫໍສະໝຸດ Baidu隐性”表示 为逻辑“1”。在ISO的标准中两条总线上的电平如表3-1所 示。如果总线上的两个控制器同时向总线上发送显性电平 (主控电平)和隐性电平，则总线上始终是显性电平(线“与” 操作)。
• (8)报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，使数 据的出错率降低。
• (9)CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有 极好的检错效果。
• (10)CAN的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤。选 择十分灵活。
• (11)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。而且发送的 信息遭到破坏后，可以自动重发。
• 2．1．1 信息交换
• 用于交换的数据称为信息，每个控制单元均可发 送和接收信息。二进制数据流也称为比特流。
• 在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特 流，该比特流通过TX线(发送线)到达收发器(放大 器)，收发器将比特流转化成相应的电压值，最后 这些电压值按时间顺序依次被传送到数据传输总 线的导线上。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 3 数据传输终端 • 数据传输终端是一个电阻器，其作用是防止数据在线
端被反射，并以回声的形式返回。数据在线端被反射 会影响数据的传输。 • 4 数据传输线 • 数据传输线是双向对数据进行传输的。两条传输线分 别称为CAN高线（CAN-H）和CAN低线（CAN-L）。 为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射，CAN总线将 两条线缠绕在一起(双绞线)。 • 这两条线的电位相反，如果一条是5V，另一条就是 0V，始终保持电压总和为一常数。通过这种方法， CAN数据总线得到了保护，使其免受外界的电磁场干 扰，同时CAN数据总线向外辐射也保持中性，即无辐 射。
• 基本车载网络系统由多个控制单元组成，这些控制单元通 过收发器(发射一接收放大器)并联在总线导线上，所有控 制单元的地位均相同，没有哪个控制单元有特权。称为多 主机结构。
• 数据传输总线采用一条导线或二条导线 ，第二条导线上 传输信号与第一条导线上的传输信号成镜像关系，这样可 有效抑制外部干扰。
第2章 CAN总线传输原理
CAN总线传输原理
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
第2章 CAN总线传输原理
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
• 两种格式都是由帧起始SOF(Start of Frame)、仲 裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、 数据域(Data Field)、循环冗余检验域(CRC Field)、 应答域(Acknowledgment Field)和帧结束(End of Frame)七部分组成。
• 在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比 特流，再经RX线(接收线)传至控制单元，控制单 元将这些二进制连续值转换成信息。
• 每个控制单元均可接收发送出的信息。这种原理 称为广播。
2．1．1 信息交换
第2章 CAN总线传输原理
• 2．1．2 功能元件
• (4)CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总 线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动退出发送， 而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大 大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情 况下，也不会出现网络瘫痪的情况。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 1 CAN控制器
• CAN控制器是用来接收控制单元中微电脑传来的 数据，对这些数据进行处理并将其传往CAN收发 器。同样，CAN控制器也接收由CAN收发器传来 的数据，对这些数据进行处理并将其传往控制单 元中的微电脑。
• 2 CAN收发器
• CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信 号并将其送入数据传输线。它也为CAN控制器接 收和转发数据。
第2章 CAN总线传输原理
• 2．1 CAN总线的传输原理
• 数据传输总线中的数据传递就像一个电话会议。 • 数据传输总线工作时的可靠性很高。 • 如果数据传输总线系统出现故障，故障就会存入相应的控
制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故障。
• 数据传输总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况 均不应有数据传输总线故障记录。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• (1)CAN是到目前为止惟一具有国际标准且成本较低的现 场总线。
• (2)CAN为多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时 刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，有极 高的总线利用率。
• (3)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级， 可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134μs 内得到传输。