CAN总线详细讲解1

CAN 总线组成-硬件（导线信号）
导线上的具体是什么样的电信号呢？
CAN总线上应该出现的只有0和1信号。
通过两条信号线上电压差的大小来表示0和1，即差分电压传输。
信号= CAN_H - CAN_L
CAN 总线组成-硬件（导线信号）
驱动性CAN总线电压信号（大众）
CAN-H的高电平为：3.5伏 CAN-H的低电平为：2.6伏 CAN-L的高电平为: 2.4伏 CAN-L的低电平为：1.5伏 逻辑“1”:CAN-H =2.6V CAN-L =2.4V 电压差= 2.6V-2.4V =0.2V 逻辑“0”： CAN-H =3.5V CAN-L =1.5V 电压差= 3.5V-1.5 =2.0V
信息的传输。
CAN总线使用的“时分多路传输”
CAN 总线系统-基础概念 二进制:二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。
二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。
60
80
0 0
1
1
1
1
0
0
0 1
0
1
0
0
0
0
CAN 总线系统-基础概念
串、行通信:
计算机与外界的信息交换称为通信。通信的基 本方式可分为并行通信和串行通信两种。 所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据
CAN 总线-应用
目前世界上绝大多数汽车制造厂商都采用CAN总线来实现汽车内部控制系统之间的 数据通信。
CAN 总线-应用
CAN 总线为什么在汽车上得到了如此广泛 的应用呢？
CAN 总线-优点
在该例中，共需要5条数据线进行数据传递，也就是说，每项信息 都需要一个独立的数据线。 面临问题：如果传递信号项目多，还需要更多的信号传输线，这 样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困 难。
数据传输终端
分支线的长度不能太长，一般要去不要超过6M
CAN 总线组成-硬件（通信节点）
通信节点
通信节点
数据传输终端
数据传输线
数据传输终端
通信节点：总线上数据通信的发起者和接受者。
在汽车上CAN总线的通信节点一般是各种电脑，例如：发动 机控制电脑、自动变速器电脑、ESP电脑、灯光组合开关电 脑、仪表电脑等等。
– 在1992年首先应用在Mercedes S-系列车中 (连接发动机和变 速箱 ECU) 。
– 1993年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519 （低速应用）。 – 如今CAN总线在自动化领域中作为现场总线普遍使用。 – 任何官方应用需要向 Bosch 支付费用。
CAN 总线系统-历史 现状:
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CAN 总线组成-硬件（导线信号）
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CAN 总线组成-硬件（导线信号）
差分传输抗干扰具有很强的能力
由于CAN-H线和CAN-L线是紧密 的放置在一起的，所以干扰脉冲 X就总是有规律地同时作用在两 条线上。
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CAN 总线组成-硬件（导线信号）
差分传输抗干扰具有很强的能力
由于差动信号放大器总是用CAN-H 线上的电压（3.5V-X)减去CAN-L线上 的电压(1.5V-X)，因此在经过处理后, 差动信号中就不再有干扰脉冲了. 信号 = (3.5 - X) - (1.5 - X) = 2V
CAN 总线-优点
CAN 总线-优点
带有三个中央控制单元和总线系统的车
CAN 总线-优点
（1）利用最少的传感器信号线来传递多用途的传感信号，车辆控 制更加精确、智能。 （2）电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省有限空间。 （3）线束与接头更少，故障率低，检修方便，系统稳定性高。 （4）如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。 （5）各电控单元的监测器对所连接的CAN总线进行实时监测。
CAN 总线系统-基础概念 3. 循环冗余码校验(CRC)
循环冗余码校验的基本原理是将一个数据块看成 一个位数很长的二进制数，然后用一个特定的数去除 它，将余数作校验码附在数据块之后一起发送。接收 端收到该数据块和校验码后，进行同样的运算来校验 传送是否出错。 目前CRC已广泛用于数据存储和数据通信中，并 在国际上形成规范，市面上已有不少现成的CRC软件 算法。
线路wk.baidu.com改装和重新布置时必须要将一对CAN总线放置在一起。
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CAN 总线组成-硬件（导线信号）
舒适性CAN总线电压信号（大众）
CAN-H的高电平为：3.6伏 CAN-H的低电平为：0伏 CAN-L的高电平为: 5.0伏 CAN-L的低电平为：1.4伏 逻辑“1”：CAN-H =0V CAN-L =5V 电压差= 0V-5V =-5V 逻辑“0”： CAN-H =3.6V CAN-L =1.4V 电压差= 3.6V-1.4 =2.2V
CAN总线详尽讲解
CAN 总线系统
Controller（控制器）
Area（局域）
Network（网络）
CAN Bus-控制器局域网络总线
CAN 总线系统-历史 历史:
– CAN是由 Bosch 和 Intel在八十年代末开发,用于连接客车和卡 车ECU的标准化的总线系统。
– CAN2.0标准在1991年发布，迄今沿用。
CAN 总线系统-基础概念
1. 奇偶校验
奇偶校验的特点是按字符校验，即在发送每个 字符数据之后都附加一位奇偶校验位(1或0),当设置
为奇校验时，数据中1的个数与校验位1的个数之和
应为奇数；反之则为偶校验。 奇偶校验只能检测到那种影响奇位数的错误， 比较低级且速度慢，一般只用在异步通信中。
CAN 总线系统-基础概念
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CAN 总线组成-硬件（数据传输终端）
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CAN 总线组成-硬件（数据传输终端）
没有正确匹配的波形
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CAN 总线组成-硬件（数据传输终端）
没有正确匹配的波形
数据传输终端为了保证传输信号不发生变形，保证通信 的顺利进行。
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CAN 总线组成-硬件（分支线）
通信节点 通信节点
数据传输终端
数据传输线
外界的干扰同时作用于两根导线 产生的电磁波辐射相互抵消
CAN 总线组成-硬件（导线）
为了减少干扰， CAN-Bus的传输线采用双绞线，其绞距为20mm，截面积为 0.35mm2或0.5mm2 。
CAN 总线组成-硬件（导线）
修理要求： 修理时不能有大于50mm的线段不绞合。 修理点之间的距离至少要相隔100 mm，以避免干扰。
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CAN 总线组成-硬件（导线信号）
奔驰CAN总线电压信号
CAN-H的高电平为：4.65伏
4.65
CAN-H的低电平为：2.6伏 CAN-L的高电平为: 2.4伏 CAN-L的低电平为：0.65伏
0.65
逻辑“1”：CAN-H =2.6V
CAN-L =2.4V 电压差= 2.6V-2.4V =0.2V
A 端
发送
接收 全双工制式
接收 发送
B 端
CAN 总线系统-基础概念 串行通信的校验
串行通信的目的不只是传送数据信息，更重要
的是应确保准确无误地传送。因此必须考虑在通信 过程中对数据差错进行校验，因为差错校验是保证 准确无误地通信的关键。常用差错校验方法有奇偶 校验、累加和校验以及循环冗余码校验等。
逻辑“0”：CAN-H =4.65V
CAN-L =0.65V 电压差= 4.65V-0.65V =4.0V
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CAN 总线组成-硬件（数据传输终端）
通信节点
通信节点
数据传输终端
数据传输线
数据传输终端
数据传输终端实际上就是两个阻抗为120欧姆的电阻，也 称为终端电阻。总线上的总阻抗大概是60-70欧姆左右。 终端电阻的大小和传输线相关。
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CAN 总线组成-硬件（通信节点）
汽车电脑
传感器 执行元件
模块控制器
汽车电脑
传感器 执行元件
模块控制器
CAN控制器 TX RX
CAN控制器 TX RX
CAN收发器
CAN收发器
CAN-H CAN-L
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CAN 总线组成-硬件（通信节点）
传感器 执行元件
模块控制器
传感器 执行元件
模块控制器
CAN控制器 TX RX
通信节点 通信节点
数据传输终端
数据传输线
数据传输终端
CAN 总线组成-硬件（导线）
传输线:两条扭绞在一起的导线称为双绞线，两条导线分别
叫CAN-High和CAN-Low线，或者简称CAN-H和CAN-L。
CAN 总线组成-硬件（导线） 为什么要使用双绞线呢？生产麻烦还浪费材料。
+1V
-1V ~0 V
CAN控制器 TX RX
CAN收发器
CAN收发器
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CAN 总线组成-软件
软件：就是通信规则，我们也称为通信协议。 例如：规定通信的速度是多快，规定通信的格式，规定通信的优先级等等。
CAN 总线系统-基础概念
CAN 总线
串行 同步 半双工 CRC
CAN 总线系统-基础概念 位速率:指总线的通信传输速率，单位是位/秒(bit/s) 。
在CAN总线中一般用的单位是kbit/s 。
注意:CAN总线的最高位速率和通信距离相关。
CAN 总线组成
硬件
CAN 总线
软件
CAN 总线组成
线上发送或接收。
串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次 逐位发送或接收。
CAN 总线系统-基础概念
CAN 总线系统-基础概念 异步通信和同步通信
同步通信(Synchronous Communication) 同步通信是一种连续传送数据的通信方式，一次通信传送多个字符数据，称 为一帧信息。数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高。其缺点是要求发 送时钟和接收时钟保持严格同步。
通过CANBUS-技术找到了 解决办法和可能性
只是为了必要的数据交换 还能以此来实现必要的 数据交换吗？ 原始网络
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CAN 总线-优点
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换—— CAN数据总线
CAN 总线-优点
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换—— CAN数据总线
通过该种数据传递形式，所有的信息，不管控制单元的多少和 信息容量的大小，都可以通过这两条数据线进行传递，能大规 模的减少系统的复杂性。
CAN 总线-优点
5 个控制器 10 个连接线 40-60 个控制器... 780-1000 个连接线
但接收和发送不能同时进行，即发送时就不能接收，接收时就不能发送。
A 端
发送
接收
发送
接收
B 端
半双工制式
CAN 总线系统-基础概念
3. 全双工制式(Full duplex) 全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器，并且将信道划分为发送 信道和接收信道，两端数据允许同时收发，因此通信效率比前两种高。
2. 累加和校验
累加和校验是指发送方将所发送的数据块求
和，并将“校验和”附加到数据块末尾。接收方接
收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送 方的“校验和”进行比较，若两者相同，表示传送 正确，若不同则表示传送出了差错。“校验和”的 加法运算可用逻辑加，也可用算术加。累加和校验
的缺点是无法检验出字节或位序的错误。
由于CAN总线的特点，得到了Motorola，Intel，Philip，Siemence，NEC等公 司的支持，它广泛应用在离散控制领域，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业， 已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、 机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。
CAN 总线系统-基础概念 串行通信的制式
在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。按照数据传送方向，串行通 信可分为三种制式。
1. 单工制式(Simplex) 单工制式是指甲乙双方通信只能单向传送数据。
发送器A 图9.5 单工制式
接收器B
CAN 总线系统-基础概念
2. 半双工制式(Half duplex) 半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，双方既可发送也可接收，
通过控制单元和辅助安全措施对传递信息的持续检查，可
以达到最低的故障率。 （6） CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的 电控单元间进行数据交换。
CAN 总线系统-基础概念 数据总线:各个节点间进行数据通信的通道，即所
谓的信息高速公路。
CAN 总线系统-基础概念 多路传输:在同一个通道上或线路上同时进行多条
同步 字符
数据 数据 字符1 字符2
…
数据字 数 据 校 验 符n-1 字符n 字 符
(校验 字符)
CAN 总线系统-基础概念
异步通信(Asynchronous Communication) 在异步通信中，数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。收、
发端各有一套彼此独立，互不同步的通信机构，由于收发数据的帧格式相同， 因此可以相互识别接收到的数据信息。