车载控制器局域网CAN技术

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｃｏｎｏｍｙｉｎＡｒｅａｓｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＴＥＡＣ）

２００６年第５期（总第３７期）

交通科技与经济

１ＣＡＮ协议与相关标准

ＣＡＮ技术的应用普遍推广，要求通信协议标准化。１９９１年９月Ｂｏｓｃｈ公司制定并发布了ＣＡＮ技术规范（Ｖｅｒ－ｓｉｏｎ２．０）。该技术规范包括Ａ和Ｂ两部分。２．０Ａ给出了曾在ＣＡＮ技术规范版本１．２中定义的ＣＡＮ报文格式，而２．０Ｂ给出了标准的和可扩展的两种ＣＡＮ报文格式。此后，１９９３年１１月ＩＳＯ正式颁布了道路交通运输工具数字交换高速通信控制器局部网国际标准（１ＳＯ１１８９８－高速ＣＡＮ）以及低速标准（ＩＳＯ１１５１９－低速ＣＡＮ）。美国汽车工程师学会（ＳＡＥ）等组织和团体也以ＣＡＮ协议为基础颁布本组织的标准，见表１。将汽车通信协议按通信速度进行分类，见表２。

表１ＣＡＮ协议与相关标准汇总

２ＣＡＮ的特性

ＣＡＮ总线是德国Ｂｏｓｃｈ公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通

信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电

缆或光纤。ＣＡＮ协议采用通信数据块进行编码，取代了传统的站地址编码，使网络内的节点数在理论上不受限制。由于ＣＡＮ总线具有较强的纠错能力、支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。ＣＡＮ特性如下：

第一，ＣＡＮ是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。

第二，

ＣＡＮ协议遵循ＩＳＯ／ＯＳＩ参考模型（见图１），采用了其中的物理层、数据链路层和应用层。其说明见表３。

表２通信协议按速度分类

图１ＩＳＯ／ＯＳＩ参考模型表３开放系统互连参考模型

第三，ＣＡＮ可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可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，节点之间有优先级之分，因而通信方式灵活；ＣＡＮ采

【摘要】

控制器局域网（ＣＡＮ）广泛应用于汽车工业、航天工业等领域，是目前最有前途的现场总线之一。近年来，进口汽车以及国产轿车广泛采用ＣＡＮ技术，标志着汽车电子控制技术进入了一个新的时代。介绍了控制器局域网（ＣＡＮ）协议与相关标准、特性、组成和控制原理。

【关键词】ＣＡＮ；协议；特性；组成原理【中图分类号】Ｕ４６２【文献标识码】Ａ【文章编号】１００８－５６９６－（２００６）０５－００７６－０２

车载控制器局域网（ＣＡＮ）技术

●李振宇（黑龙江工程学院，

哈尔滨１５００５０）投稿日期：２００５－１２－１７

作者简介：李振宇（１９７６－），男，黑龙江哈尔滨人，工程师。

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用非破坏性逐位仲裁技术，优先级发送，节省了总线冲突仲

裁时间，在重负载下性能良好；ＣＡＮ可以点对点、一点对多

点（成组）及全局广播等方式传送和接收数据。

第四，ＣＡＮ的直接通信距离最远可达１００００ｍ（传输速率

为５ｋｂｉｔ／ｓ）；最高通信速率可达１Ｍｂｉｔ／ｓ（传输距离为４０ｍ）。

第五，ＣＡＮ上的节点数可达１１０个。

第六，ＣＡＮ数据链路层采用短帧结构，每一帧为８个字

节，易于纠错；ＣＡＮ每帧信息都有ＣＲＣ校验及其他检错措

施，有效地降低了数据的错误率；ＣＡＮ节点在错误严重的情

况下，具有自动关闭功能，使总线上其他节点不受影响。

第七，信号调制解调方式采用不归零（ＮＲＺ）编码／解码方式，并采用插入填充位技术。

３ＣＡＮ的构成

ＣＡＮ的构成见图２，车身系统ＣＡＮ为低速ＣＡＮ（１２５ｋｂｉｔ／ｓ），动力传动系统ＣＡＮ为高速ＣＡＮ（５００ｋｂｉｔ／ｓ），各种模块之间进行ＣＡＮ通信，完成数据交换。

图２ＣＡＮ的构成

ＡＢＳ．防抱死制动系统电脑；ＡＵＭ．无线电电脑；ＣＣＭ．环境控制电脑；ＣＥＭ．中央电气电脑；ＤＤＭ．驾驶门控制电脑ＤＩＭ．驾驶信息电脑；ＥＴＭ．电子节流阀电脑；ＥＣＭ．发动机电脑；ＰＨＭ．

电话电脑；ＰＤＭ．乘客门控制电脑；ＰＳＭ．电动座椅电脑；ＲＥＭ．后部电子电脑；ＳＷＭ．转向器电脑；ＳＲＳ．安全气囊电脑；ＴＣＭ．变速器电脑；ＵＥＭ．前部电子电脑

ＣＡＮ的接线见图３，中央电气电脑（ＣＥＭ）的ＣＡＮ控制器具有双通道（ＣＲＸＯ、ＣＴＸＯ／ＣＲＸ１、ＣＴＸ１）的接口，接到两个不同的网络（ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬ）上。各电脑通过收发器与ＣＡＮ总线相连，相互交换数据。ＣＡＮ总线由两根线（ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬ）构成。

ＣＡＮ控制器根据两根线的电位差判断其总线的电平。总线的电平分显性电平与隐性电平两种，二者必居其一。发信节点通过改变该总线的电平，即可将报文发送到接收节点。与总线相连的所有节点都可以发送报文，在两个以上的节点同时开始发信的情况下，具有优先级报文的节点获得发信权，其他所有节点转为收信状态。

图３ＣＡＮ接线图

４ＣＡＮ控制器与收发器

ＣＡＮ主要由控制器和收发器组成，ＣＡＮ控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组成，实现通信模型中物理层和数据链路层的功能，并对外提供与微处理器系统的物理接口。通过对ＣＡＮ控制器的编程，可以设置其工作方式，控制其工作状态，进行数据发送和接收，以它为基础建立应用层。目前，ＣＡＮ控制器可分为ＣＡＮ独立控制器和ＣＡＮ集成微控制器两种。ＣＡＮ独立控制器使用比较灵活，可与多种类型的单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合。ＣＡＮ集成微控制器在许多特定情况下，使电路设计简化和紧凑，可靠性提高。ＣＡＮ收发器提供了ＣＡＮ控制器与物理总线之间的接口，是影响网络性能的关键因素。

参考文献：

［１］吴诰珪．汽车电子控制技术和车内局域网［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００３．

［２］鲁植雄．汽车电脑控制器区域网数据总线［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４．

［３］甘永梅，等．现场总线技术及其应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．

［４］雷霖．现场总线控制网络技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．［５］周泉．车载网络发展动向［Ｊ］．汽车电器，２００４．（１）．

［５］周泉．车载网络发展动向［Ｊ］．汽车电器，２００４．（２）．

［６］周泉．ＣＡＮ的基本知识［Ｊ］．汽车电器，２００４．（３）．

［７］周泉．ＣＡＮ的基本知识［Ｊ］．汽车电器，２００４．（４）．

ＡｕｔｏＣＡＮｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ＬＩＺｈｅｎ－ｙｕ

（ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００５０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＡＮ，ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｕｔｏａｎｄａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｆａｖｏｕｒａｂｌｅｆｉｅｌｄｂｕｓｅｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙｔｈｅｉｍｐｏｒｔｅｄａｎｄｈｏｍｅｍａｄｅａｕｔｏｓｈａｖｅａｐｐｌｉｅｄｉｔｂｒｏａｄｌｙ，ｍｅａｎｉｎｇａｕｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏａｎｅｗｅｒａ．Ｔｈｅｐｒｏ－ｔｏｃｏｌ，ｒｅｌａｔｅｄｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｉｔｙａｎｄｃｏｎ－ｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＣＡＮａｒｅｇｉｖｅｎ，

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＡＮ；ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏｍｐｏ－ｓｉｔｉｏｎａｌｉｔｙ

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