上海大众帕萨特CAN数据总线的结构原理

ABS/ESP控制单元
TCS要求 EBC要求 ABS应用 EDL介入 ESP介入
车轮转速，左前 车轮转速，右前 车轮转速，左后 车轮转速，右后
2020/11/4
团结 信赖 创17造 挑战
5、主要特性
串行接口具有：信息传递有次 序性，控制单元不平等。
优先权：方法是大众与波许共 同定义。
控制单 元A
控制单 元B
二进制和十六进制
A = 10 B = 11 C = 12 D = 13 E = 14 F = 15
2020/11/4
十六进位例如:
3AB7
3AB7
7 x 160 = 7 x 1 =
7
11 x 161 = 11 x 16 = 176
10 x 162 = 10 x 256 = 2560
3 x 163 = 3 x 4096 = 12288
8比特信息
水温传感器使用8比特信号的举例
一个8比特信息有256不同的值
27
26
25
24
23
22
21
20 相对对字应的数 v对al应ue
的数 的温
128 64 32 16 8
4
2
1 字de
0
0
0
0
00C
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0.50C
0
0
0
0
0
0
1
0
2
10C
…
…
…
1
0
0
0
1
0
2020/11/4
团结 信赖 创16造 挑战
注：
TCS-驱动力控制
EBC-发动机制动力 控制
CAN-BUS信息交换
EDL-电子差速器锁 止
变速箱控制单元
ESP-电子稳定程序 额定发动机扭矩 额定发动机转速
可执行怠速
转速控制调节 超速切断支持 离合器保护 离合器状态
变速箱 控制单 元发送 信息
CAN CAN
最长一根 CAN bus 线长度：40 m
通用版本：Bosch CAN 2.0
单位换算： 1 bps = 1 bits per second（位/秒）
8 bits（位）= 1 byte（字节）
1 Mbps（兆bps）= 1 000 kbps（千bps）= 1 000 000 bps
2020/11/4
离合器扭矩
（
档位变换、动作/不动作
低
压缩机切断
）
换档杆位置/行驶位置
汽车车速
档位指示
（
当前档位或目标档位
高
发动机控制单元编码
）
应息急）运行程序（自诊断信
车载诊断状态 变速箱控
制单元接
受和计算
信息
发动机控制单元
发动机转速 额定怠速转速 实际发动机扭矩 冷却液温度 强制减档信息 加速踏板位置 制动灯开关 制动踏板开关 进气温度 CCS状态（定速巡航） CCS额定车速 海拔高度信息 空调压缩机状态 应急运行程序（自诊断信息）
F
16 10000
10
17 10001
11
18 10010
12
19 10011
13
十进位 20
二进 十六进位l
位
10100
14
21 10101
15
22 10110
16
23 10111
17
24 11000
18
25 11001
19
26 11010
1A
27 11011
1B
28 11100
1C
29 11101
牵引力控制调整
发动机控制单元 发动机控制单元
发动机转速 节气门位置 爆振
冷却液温度 车速
自动箱控制单元
档位信号 齿轮转速 发动机干预
团结 信赖 创20造 挑战
控制单元A 测量数据
数据流
1个控制单元发送， 2个控制单元接收
2020/11/4
控制单元B
控制单元C
接收数据
团结 信赖 创21造 挑战
信号传输技术数据
CAN总线特点如下：
（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻 主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
（2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满足不同的 实时要求。
（3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络 上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的 节点可不受影响地继续传输数据。
数字信号传感器：制冷剂压力 压力低
压力高
20毫秒 2.6毫秒
2020/11/4
20毫秒
18毫秒
团结 信赖 创26造 挑战
数字信号传感器：油温/油位传感器
精品文档
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团结信赖
2020/11/4
安装在油底壳下方
团结 信赖 创27造 挑战
二进制和十进制
二进位例如:
10101
10101
1 x 20 = 1 x 1 = 1 0 x 21 = 0 x 2 = 0 1 x 22 = 1 x 4 = 4 0 x 23 = 0 x 8 = 0 1 x 24 = 1 x 16 = 16
2020/11/4
团结 信赖 创3造 挑战
2、什么是CAN Bus
Data Bus——控制单元数据公共汽车。根据国际通用数据通信协议， 通过一根或两根数据线，在电控单元间传递数字数据信号。
CAN——控制单元通过网络交换数据。 Controller——控制单元 Area——局域领域 Network——相互连接网络
上海大众帕萨特 CAN数据总线的结
构原理
2020/11/4
团结 信赖 创1造 挑战
一、概述
1、开发CAN Bus 系统的理由
安全、舒适及排放方面需求 电气元件的增加
更多控制单元间大量高速传递需求
实现减轻车身重量
2020/11/4
团结 信赖 创2造 挑战
CAN通信技术概述
CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域 网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计， CAN精品越文来档 越受到欢迎人下们载 的重欢视迎。使用国外已团有结许信赖多大公司的 产品采用了这一技术。
CAN Bus——应用标准化CAN数据通信协议通讯系统
应用领域：汽车、数控机床、工程机械等
2020/11/4
团结 信赖 创4造 挑战
CAN总线特点
CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协 议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包 括位精填品充文、档 数据块欢编迎码下、载循环冗欢余迎检使验用、优先团级结判信别赖等项工作。
1
0 138 690C
…
…
1
1
1
1
1
1
1
1
255
127.50 C
2020/11/4
团结 信赖 创32造 挑战
数据格式
CAN (当前 CAN 2.0版) 每个信息由七个部分构成，这就是信息的 基本框架称为数据域。
状态域（12位）
数据域（64位）
检验域（2位）
开始域（1位）
控制域（6位）
安全域（16位）
15031
团结 信赖 创29造 挑战
转换表
十进位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
二进位 十六进位
0
0
1
1
10
2
11
3
100
4
101
5
110
6
111
7
1000
8
1001
9
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十进位 二进位 十六进位
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
1D
团结 信赖 创30造 挑战
二进制代码
CAN bus 以字符串定义单个信息
1比特信息
应用:压缩机状态 信号值
信息内容
0
off
压缩机关
1
on
压缩机开
2020/11/4
2比特信息 应用:舒适单元门的锁与开信号
信号值
信息内容
00
开门
01
安全锁（预警）
10
锁门
11
非安全锁（非预
警）
团结 信赖 创31造 挑战
2020/11/4
团结 信赖 创10造 挑战
无CAN-BUS，需要5条信号线 例如： 帕萨特 B5 01V AG5
发动机控制单元
发动机转速
燃油消耗 节气门位置
发动机干预 升档/降档
自动变速器控制单元
2020/11/4
团结 信赖 创11造 挑战
有CAN-BAS，只需2条总线
例如：帕萨特B5 01V AG5
CAN数据总线可以比作公共汽车。公共汽车可以运输大量乘 客，CAN数据总线包含大量的数据信息。
CAN总 线
2020/11/4
团结 信赖 创7造 挑战
•CAN数据总线的数据传递类似于电话会议
•对这个数据感兴趣的用户就会利用该数据，而其他用户则选择忽 略
2020/11/4
团结 信赖 创8造 挑战
3、CAN总线传输发展史
21
十进位例如:
12789
12789
9 x 100 = 9 x
1= 9
8 x 101 = 8 x 10 = 80
7 x 102 = 7 x 100 = 700
2 x 103 = 2 x 1000 = 2000
1 x 104 = 1 x 10000 = 10000
12789
2020/11/4
团结 信赖 创28造 挑战
CAN bus最高传播速度：1 Mbps
ISO 分类：低速型 低于10 kbps （用于后视镜调整、电动窗、灯光照明、雨刷器 等，称作LIN总线)
低速型 10 －125 kbps (用于舒适系统、仪表显示等） 高速型 125 kbps －1Mbps (用于发动机控制、ABS、传动控制等）
最多接入控制单元数：32个
1983-1986年 大众与Bosch制定 软件协议，由Intel 生产控制器。
1990年 首次应用于汽车 奔驰 S级 12 缸发动机的汽车。
1996年 用于奥迪 A8 D2自动变速器 3.7升 V8 01V AG5的汽车。 1997年 用于帕萨特 B5 AG。 1998年 用于宝来、高尔夫 A4 AG。
CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、 控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装 置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控 制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些 控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式 不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线 上述问题便得到很好地解决。
（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。
（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用 廉价的双绞线即可，无特殊要求。
（11） 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切 断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。
2020/11/4
团结 信赖 创6造 挑战
团结 信赖 创22造 挑战
模拟信号
模拟信号
二、CAN 基本原理
占空比信号 脉宽调制信号
数字信号 数字信号
每根线一个信号
每根线传递2-3个 信号
无限（ 2048=211)
以电压电阻为基础
基于占空比
基于二进制数字
2020/11/4
团结 信赖 创23造 挑战
模拟信号传感器：负温度系数热敏电阻NTC/
正温度系数热敏电阻PTC，输出连续变化的电
控制单 元C
2020/11/4
团结 信赖 创18造 挑战
自动箱控制单元 发动机控制单元
2
2020/11/4
ABS控制单元
1
3
动力系统Da数ta据bu总s w线ires
优先权
团结 信赖 创19造 挑战
优先权
1 2 3 4
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数据使用优先权
控制单元
信息传递
ABS/EDL 控制单元
发动机制动控制
2020/11/4
团结 信赖 创5造 挑战
（4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式 接收数据。 （精5）品直文档接通信距欢离迎最下远载 可达10欢km迎（使速用率5Kbp团s以结信下赖）。
（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
（7）节点数实际可达110个。
（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
精品文压档 。 欢迎下载
欢迎使用
团结信赖
2020/11/4
团结 信赖 创24造 挑战
模拟信号：发电机负 荷传感器，输出连续 变化的电压。
• 发精品电文机档：14V欢迎下载 90A
• DFM：负荷信号 • L:它激电流，并控
制充电警告灯 • B1＋:电枢
欢迎使用
团结信赖
2020/11/4
团结 信赖 创25造 挑战
动力总线连接三个控制单元
2020/11/4
动力总线只有点火开关打开时工作 团结 信赖 创14造 挑战
无CAN－BUS
车门控制单元
完成其全部控制功能需要：45根线 和9个插头。
2020/11/4
团结 信赖 创15造 挑战
有CAN－BUS
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。
VAN Bus 用于标志、雷诺、雪铁龙等，菲利普公司产品。 J1850-HBCC 用于福特，莫托罗拉公司产品。 J1850-DLC 用于通用，莫托罗拉公司产品。
2020/11/4
团结 信赖 创9造 挑战
4、CAN Bus的优点
1)数据传递更安全可靠; 2)低成本; 3)高速实时传递; 4)有条件实现单线功能; 5)适用于各种汽车; 6)开放的标准.
发动机转速 燃油消耗 节气门位置 发动机干预 升档/降档
2020/11/4
团结 信赖 创12造 挑战
无CAN-BUS
每项信息通过独立的数据线进行交换。 缺点：线的数量和控制单元插脚增多
传感器和执行机构 2020/11/4
中央控制单元
团结 信赖 创13造 挑战
有CAN-BUS
各控制单元间的所有信息都通过两根数据线进行交换。