汽车网络CAN基础知识

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汽车车载网络
三、术语释义
• 1、多路传输——在同一通道或线路上同时传输多 条信息。事实上数据是依次传输的，但速度非常 之快，似乎就是同时传输的。将时间分成段，许 多单个的数据都能被传输——传输完一段再一段。 这就叫做分时多路传输。 • 基于频率、幅值或其他方法的同时数据传输也成 为可能。汽车上用的是单线或双线工分时多路传 输系统。
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产生 信息 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃网络
例如： 控制单元B将发动机转速值 信号先转换成二进制信号 (00010101),然后转换成一 串电平信号兵发送出去。 控制单元A先读取电平信号 ，转换成二进制信号 (00010101)，然后再解码成 发动机转速值。
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共通问题就是要避免在同一个 时间传递数笔数据。 时间传递数笔数据。
讯息
应答
讯息
应答
每个ECU都只能使用被允许的某特定的时间来发送讯息 都只能使用被允许的某特定的时间来发送讯息. 每个 都只能使用被允许的某特定的时间来发送讯息
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通信协议三要素 • 语法-----确定双方怎样讲 • 语义-----确定通信双方之间讲什么 • 定时规则------指出事件的顺序和速度、排 序等
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• A类的网络通信大部分采用UART标准。 UART使用起来既简单又经济，但随着技术 的发展，预计在今后几年中将会逐步在汽 车通信系统中被停止使用。而GM公司所使 用的E&C、Chrysler公司所使用CCD和 Ford公司使用的ACP，现在已逐步停止使 用。Toyota公司制定的一种通信协议BEAN 目前仍在其多种车型中加以应用。
• C类： 面向高速、实时闭环控制的多路传输网 ， 位速率125 - 1000 /kbps 。用于悬架控制、牵引 控制、发动机控制、ABS等系统。 • D类:超高速网络,用干多媒体信息系统总线、安全 总线
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1、A类总线标准、协议
: 1001…..0110 = X + #
=>Y 100101
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Y
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ISO国际标准规定7层通讯协议.
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5、总线速度和幅宽
• 数据总线的速度不是以英里表示的，通常 用比特率表示数据总线的速度。比特率是 每秒千字节(KB/sec)。
网关实际上就是一种模块，它工作的好坏决定了不同的总线、模块和 网络相互间通信的好坏。
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网关功能
• 第一， 它可以把CAN的数据转变成可以识别的 OBDII诊断数据语言，方便诊断。 • 第二， 低速的CAN和高速的CAN需要做到信息 共享，就必须在车上加装一个网关。 • 第三， 与电脑中的网关作用是一样的，负责接 收和发送信息。 • 第四， 激活和监控CAN网络工作状态。 • 第五， 实现车辆数据的同步性。 • 例如，奔驰S320车上的网关是点火开关电脑 （N73），宝马745车上的网关是ZGM中央电脑， 奥迪A6车上的网关是仪表电脑。
各汽车制造商一直在设计各自的数据总 线，如果不兼容，就称为专用数据总线。 如果是按照某种国际标准设计的，就是 非专用的。
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4、通信协议
• 两个实体间要想成功通信，它们必须说同 样的语言，并按一定的规则进行配合。 • 具体的说：在通信内容、怎样通信、何时 通信等方面，遵从相互认同的一组约定和 规则，就是通信协议。 • 包括：优先权、唤醒访问、握手、幅度、 速度等等。
总线 可用 吗?
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同步化
发送端频率
在发送与接收端讯息同步化的 过程中，必须去避免因为时间 过程中， 延迟造成的错误。 延迟造成的错误。
接收端频率
少了一个0! 少了一个
Time frame 时间框架
trigge 触 r发
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•
A 类:面向传感器/执行器控制器的低速网络 ， 位 速率1 - 10 /kbps 。用于电动门窗、座椅调节、灯 光照明等控制 • B类： 面向独立模块间数据共享的中速网络，位 速率10 - 125 /kbps 。用于 电子车辆信息中心、 故障诊断、仪表显示等系统 和诊断系统总线。
控制面板
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网络配置
星狀(Star) 星狀
环状(Ring) 环状
总线(Bus) 总线
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四、车载网络协议标准
• 汽车网络的使用解决了点对点式车身布线带来 的问题，使车身布线趋于更规范化、标准化， 降低了成本，增强了稳定性。迄今为止，已有 Bosch的CAN、SAE的J1850、ISO的VAN、 Philips的D2B和LIN协会的LIN等多种网络标准。 • SAE车辆网络委员会将汽车数据传输网划分为 A、B、C三类。
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常规线路和多路传输线路的简单对比
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• 2、模块——一种电子装置。简单一点的如温度和 压力传感器，复杂的如计算机(微处理器)。在计 算机多路传输系统中的模块被称为节点。 • 3、数据总线——模块间运行数据的通道，即所谓 的信息高速公路。如果模块可以发送和接收数据， 则这样的数据总线就称之为双向数据总线。汽车 上的信息高速公路实际是一条导线，或许是两条 导线（为了抗电子干扰，双线制数据总线的两条线是绞 在一起的 ）。
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• 信息通过2个连续位进行传递例释 信息通过2
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随着位数的增加，信息量增加情况
1位的位 产生 2位的位 值变化 信息 值变化 0V 10℃ 0V；0V 5V 20℃ 0V；5V 5V；0V 5V；5V 产生 信息 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 3位的位值变化 0V；0V；0V 0V；0V；5V 0V；5V；0V 0V；5V；5V 5V；0V；0V 5V；0V；5V 5V；5V；0V
同步化是利用缩短位时间。 同步化是利用缩短位时间。但 如果在正常的位时间结束前发 生了变化， 生了变化，同步化有办法去避 免接收错误的讯息吗？ 免接收错误的讯息吗？
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错误防范
100101 同位检查(Parity Check) 同位检查 1+0+0+1+0+1= X 100101 X
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资料框架
起点
终点
数据框架一定要能辨别每笔讯息! 必须包含如起点、 数据框架一定要能辨别每笔讯息 必须包含如起点、 地址、讯息、优先级、终点等信息。 地址、讯息、优先级、终点等信息。
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6、网关
• 因为车上用这么多总线和网络，所以必须 网关是电动汽车内部通信的核心，通过它可以 用一种方法达到信息共享和不产生协议间 实现各条总线上信息的共享以及实现汽车内部 的冲突。例如：车门打开时发动机控制模 的网络管理和故障诊断功能 块也许需要被唤醒。为了使采用不同协议 及速度的数据总线间实现无差错数据传输， 必须要用一种特殊功能的计算机，这种计 算机就叫做网关。
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三、数据的产生
• • • • 数据由多位构成 每1位只有0或1两个值或状态。 下面以灯开关为例说明带有0 或1的状态是如何产生的。
灯开关处于值1的状态：开 关闭合，灯亮 开关处于值0的状态：开关打 开，灯不亮
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100101111001111011010110 加总检查(Sum Check) 加总检查 10010111 + 10011110 + 11010110 = X 100….011 X
循环多余检查 (Cyclic Redundancy Check, CRC)
100101111001111011010110 10010111 + 10011110 +11010110
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单一主机式 (Single master)
令牌传递式 (Token)
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载波感测多重存取(CSMA) 载波感测多重存取 分时多重存取(TDMA) 分时多重存取
总线 可用 吗?
分频多任务存取(FDMA) 分频多任务存取
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• 7、网络——为了实现信息共享而把多条数 据总线连在一起，或者把数据总线和模块 当作一个系统。 • 从物理意义上讲，汽车上许多模块和数据 总线距离很近，因此被称之为LAN(局域网)。
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二、发展简史
• 1980年起，汽车开始装用，83年丰田公司最早采 用了应用光缆的车门控制系统。 • 1986~89，日产的车门系统和通用车灯采用了应 用铜线的网络。 • 德国BOSCH公司于1986年提出控制器局域网 CAN（Controller Area Network）并推广应用的。 • 期后不久，美国汽车工程师学会（SAE）提出了 J1850。 • 00年后，欧州提出了TTP新标准。
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6、帧
• 为了可靠地传输数据，通常将原始数据分 割成一定长度的数据单元，这就是数据传 输的单元，称为帧。 • 一帧中包括：同步信号（例如帧的开始与 终止）、错误控制、流量控制、控制信息、 数据信息、寻址等等
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第一章:基础知识
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一、应用背景
• 由于现代汽车电子控制技术的要求日渐增 长，但是，在电子控制装置ECU增加的同 时，电器配线和信号配线也愈来愈多，许 多汽车的线束质量和线束直径已分别达到 甚至超过40kg和60mm。由于导线太多，严 重地干扰了汽车零部件的设计、布局和制 造 ,因此，在汽车上迫切需要别一种通信模 式，使几个ECU中的各种数据进行交换， 以此促成对汽车性能的精确、高速控制和 减少配线。
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娱乐及媒体系统 车身系统 仪表板网关 动力系统
子系统
收音机
后视镜
发动机管理系统
车载电话
电动窗 车门模块
自动变速器
导航系统
门锁
牵引控制系统
CD播放
开关面板
ABS+ASC
电视模块
位置电机
诊断 座椅模块
传感器 车灯系统
控制面板
气囊控制
空调控制
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