第三章控制器局域网
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农业机械
汽车（高速：动力传 动系统）
汽车（低速：车身系 统）
船舶
工业设备
工业设备
SDS
50，125，500，1000
双线制，屏蔽式双绞 工业设备
线选用（电源）
电通信 光通信
表3-3 通信协议按速度分类
等级 A B C D
通信速率/（Kbit 用 途 ／s）
协议
0～10（车身 系统）
照明装置、电 低速CAN 动车窗、电动座 （0～125Kbit／ 椅、中央门锁等 s），LIN
3第三章控制器局域网
第一节 概 述
一、CAN总线的特性 二、CAN总线的位数值表示与通信距离
一、CAN总线的特性
1. CAN的特点 2. CAN数据传输系统的优点 3.传输线颜色特点
1. CAN的特点
1)CAN支持从几千到1Mbit／s的传输速率。 2)使用廉价的物理传输媒介。 3)数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输 的速度。 4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。 5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。 6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故 障节点自动脱离功能。 7)大部分CAN在丢失仲裁或出错时，具有信息 自动重发功能。
1)功能模型 ① 发送部分功能。 ② 接收部分功能。 2）MAC帧结构 ① 数据帧。 ② MAC远程帧 ③ 出错帧。 ④ 超载帧。 ⑤ 帧间空间。
1)功能模型
接收媒体访问管理:由 物理层接收串行位流； 解除串行结构并重新 构建帧结构；检测填 充位(解除位填充)； 错误检测(CRC、格式 校验、填充规则校验)； 发送应答；构造错误 帧并开始发送；确认 超载条件；重新激活 超载帧结构并开始发 送。
“错误认可”节点：不应发送 活动错误标志，并参与总线通 信，但在检测到错误时，发送 一个认可错误标志。认可错误 标志由6个连续的隐性位组成
“总线脱离”节点：当一个节 点由于请求故障界定实体而对 总线处于关闭状态时，其处于 “总线脱离”状态。
图3-10 节点错误状态转换
2.物理层
(1)物理层结构 (2)位时间 (3)同步
表3-1 CAN总线任意两节点之间的最大传输距离
位速率 1000 500
250wk.baidu.com
125
100
50
20
10
5
/（Kbit
/s）
最大距 40 离/m
130
270
530
620
1300 3300 6700 10000
一、概述
CAN技术的应用推广，要求通信协议标准化。1
9范9(1V年er9s月io，n2B.0o)，sch该公技司术制规定范并包发括布A了和CBA两N技部术分规。
3.传输线颜色特点
CAN总线基本颜色为橙色；CAN-L(低位)均为 棕色；CAN-H(高位)中的驱动系统传输线为黑 色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线 为紫色。
二、CAN总线的位离数值表示与通信距
图3-1 总线位的数值表示
第二节 CAN协议
一、概述 二、CAN的分层结构 三、不同版本通信协议与互联
图3-5 媒体访问控制功能
3)MAC帧编码和发送／接收
图3-7 MAC远程帧
4)媒体访问和仲裁
图3-9 位发送次序
5)错误检测
① 错误类型 ② 错误界定规则
图3-8 帧间空间 a)非“错误-认可”或已收到先前帧节点的帧间空间 b)先前帧已发送“错误-认可
”节点的帧间空间
“错误激活”节点：可正常参 与总线通信，并在检测到错误 时，发出一个活动错误标志。
(1)物理层结构
图3-11 物理层结构
(2)位时间
图3-12 正常位时间的组成
(3)同步
1)在一个位时间内仅允许一种同步。 2)只有先前采样点检测到的数值(先前读总线数 值)不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才被 用于同步。 3)总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿 时，即完成硬同步。 4)所有满足规则1)和2)的其他隐性至显性的跳 变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性 跳变沿将被用于重同步；若只有隐性至显性沿 被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性 跳变沿，发送器将不完成重同步。
2. CAN数据传输系统的优点
1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信 号进行高速数据传输。 2)组网自由，功能扩展能力强。 3)总线利用率高，数据传输距离长，可达10km； 数据传输速率高，可达1Mbit／s。 4)CAN总线符合国际标准，便于一辆车上不同 生产厂家的电控单元间进行数据交换。 5)电控单元实时监测。 6)电控单元和电控单元插接器端子最小化应用， 节省电控单元的有限空间。 7)节省大量有色金属，成本相对较低。
1.数据链路层 2.物理层
图3-2 数据链路层和物理层功能框图
1.数据链路层
(1)逻辑链路控制(LLC) (2)媒体访问控制
(1)逻辑链路控制(LLC)
2)LLC帧结构。 ① LLC数据帧。由3个位场，即标识符场、数
据字长度码(DLC)场和数据场组成，如图3-3 所示。
表3-4 由DLC表示的数据字节数编码
一、概述
名称 SAE J1939—11 SAE J1939—12 SAE J2284 SAE J2411 NMEA⁃2000
Device Net CANopen
表3-2 CAN协议与相关标准
位速率/（Kbit／s）
规格
使用范围
250
250
500 33．3，83．3 62．5，125，250，500，1 000 125，250，500
10，20，50，125，250，5 00，800，1000
双线制，屏蔽式双绞 线
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电压12V
双线制，双绞线（无 屏蔽）
单线制
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V
双线制，双绞线，选 用（屏蔽，电源）
载货汽车，大型客车
数据字节数
0 1 2 3 4 5 6 7 8
DLC DLC3 0 0 0 0 0 0 0 0 1
DLC2 0 0 0 0 1 1 1 1 0
DLC1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
DLC0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
② LLC远程帧。由标识符场和DLC场组成， 如图3-4所示。
(2)媒体访问控制
10～125（状 态信息系统）
组合仪表、驱 动信息、自动空 调、故障诊断
J1850，VAN
125～1000
发动机、自动 高速CAN（12
（实时控制系统） 变速器、ABS、 5～10000Kbit／s）
电子悬架等
50000（多媒 — 体）
D2B光纤通信， MOST，IEEE 13
94
二、CAN的分层结构
汽车（高速：动力传 动系统）
汽车（低速：车身系 统）
船舶
工业设备
工业设备
SDS
50，125，500，1000
双线制，屏蔽式双绞 工业设备
线选用（电源）
电通信 光通信
表3-3 通信协议按速度分类
等级 A B C D
通信速率/（Kbit 用 途 ／s）
协议
0～10（车身 系统）
照明装置、电 低速CAN 动车窗、电动座 （0～125Kbit／ 椅、中央门锁等 s），LIN
3第三章控制器局域网
第一节 概 述
一、CAN总线的特性 二、CAN总线的位数值表示与通信距离
一、CAN总线的特性
1. CAN的特点 2. CAN数据传输系统的优点 3.传输线颜色特点
1. CAN的特点
1)CAN支持从几千到1Mbit／s的传输速率。 2)使用廉价的物理传输媒介。 3)数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输 的速度。 4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。 5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。 6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故 障节点自动脱离功能。 7)大部分CAN在丢失仲裁或出错时，具有信息 自动重发功能。
1)功能模型 ① 发送部分功能。 ② 接收部分功能。 2）MAC帧结构 ① 数据帧。 ② MAC远程帧 ③ 出错帧。 ④ 超载帧。 ⑤ 帧间空间。
1)功能模型
接收媒体访问管理:由 物理层接收串行位流； 解除串行结构并重新 构建帧结构；检测填 充位(解除位填充)； 错误检测(CRC、格式 校验、填充规则校验)； 发送应答；构造错误 帧并开始发送；确认 超载条件；重新激活 超载帧结构并开始发 送。
“错误认可”节点：不应发送 活动错误标志，并参与总线通 信，但在检测到错误时，发送 一个认可错误标志。认可错误 标志由6个连续的隐性位组成
“总线脱离”节点：当一个节 点由于请求故障界定实体而对 总线处于关闭状态时，其处于 “总线脱离”状态。
图3-10 节点错误状态转换
2.物理层
(1)物理层结构 (2)位时间 (3)同步
表3-1 CAN总线任意两节点之间的最大传输距离
位速率 1000 500
250wk.baidu.com
125
100
50
20
10
5
/（Kbit
/s）
最大距 40 离/m
130
270
530
620
1300 3300 6700 10000
一、概述
CAN技术的应用推广，要求通信协议标准化。1
9范9(1V年er9s月io，n2B.0o)，sch该公技司术制规定范并包发括布A了和CBA两N技部术分规。
3.传输线颜色特点
CAN总线基本颜色为橙色；CAN-L(低位)均为 棕色；CAN-H(高位)中的驱动系统传输线为黑 色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线 为紫色。
二、CAN总线的位离数值表示与通信距
图3-1 总线位的数值表示
第二节 CAN协议
一、概述 二、CAN的分层结构 三、不同版本通信协议与互联
图3-5 媒体访问控制功能
3)MAC帧编码和发送／接收
图3-7 MAC远程帧
4)媒体访问和仲裁
图3-9 位发送次序
5)错误检测
① 错误类型 ② 错误界定规则
图3-8 帧间空间 a)非“错误-认可”或已收到先前帧节点的帧间空间 b)先前帧已发送“错误-认可
”节点的帧间空间
“错误激活”节点：可正常参 与总线通信，并在检测到错误 时，发出一个活动错误标志。
(1)物理层结构
图3-11 物理层结构
(2)位时间
图3-12 正常位时间的组成
(3)同步
1)在一个位时间内仅允许一种同步。 2)只有先前采样点检测到的数值(先前读总线数 值)不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才被 用于同步。 3)总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿 时，即完成硬同步。 4)所有满足规则1)和2)的其他隐性至显性的跳 变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性 跳变沿将被用于重同步；若只有隐性至显性沿 被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性 跳变沿，发送器将不完成重同步。
2. CAN数据传输系统的优点
1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信 号进行高速数据传输。 2)组网自由，功能扩展能力强。 3)总线利用率高，数据传输距离长，可达10km； 数据传输速率高，可达1Mbit／s。 4)CAN总线符合国际标准，便于一辆车上不同 生产厂家的电控单元间进行数据交换。 5)电控单元实时监测。 6)电控单元和电控单元插接器端子最小化应用， 节省电控单元的有限空间。 7)节省大量有色金属，成本相对较低。
1.数据链路层 2.物理层
图3-2 数据链路层和物理层功能框图
1.数据链路层
(1)逻辑链路控制(LLC) (2)媒体访问控制
(1)逻辑链路控制(LLC)
2)LLC帧结构。 ① LLC数据帧。由3个位场，即标识符场、数
据字长度码(DLC)场和数据场组成，如图3-3 所示。
表3-4 由DLC表示的数据字节数编码
一、概述
名称 SAE J1939—11 SAE J1939—12 SAE J2284 SAE J2411 NMEA⁃2000
Device Net CANopen
表3-2 CAN协议与相关标准
位速率/（Kbit／s）
规格
使用范围
250
250
500 33．3，83．3 62．5，125，250，500，1 000 125，250，500
10，20，50，125，250，5 00，800，1000
双线制，屏蔽式双绞 线
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电压12V
双线制，双绞线（无 屏蔽）
单线制
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V
双线制，屏蔽式双绞 线，供给电源，供给电 压24V
双线制，双绞线，选 用（屏蔽，电源）
载货汽车，大型客车
数据字节数
0 1 2 3 4 5 6 7 8
DLC DLC3 0 0 0 0 0 0 0 0 1
DLC2 0 0 0 0 1 1 1 1 0
DLC1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
DLC0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
② LLC远程帧。由标识符场和DLC场组成， 如图3-4所示。
(2)媒体访问控制
10～125（状 态信息系统）
组合仪表、驱 动信息、自动空 调、故障诊断
J1850，VAN
125～1000
发动机、自动 高速CAN（12
（实时控制系统） 变速器、ABS、 5～10000Kbit／s）
电子悬架等
50000（多媒 — 体）
D2B光纤通信， MOST，IEEE 13
94
二、CAN的分层结构