上海大众帕萨特CAN数据总线的结构原理

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。
动力总线连接三个控制单元
动力总线只有点火开关打开时工作
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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。
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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。

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模拟信号：发电机负 荷传感器，输出连续 变化的电压。 • 发电机：14V 90A • DFM：负荷信号 • L:它激电流，并 控制充电警告灯 • B1＋:电枢
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数字信号传感器：制冷剂压力 压力低 压力高
20毫秒
20毫秒 18毫秒
2.6毫秒
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A B C D E F = = = = = = 10 11 12 13 14 15 3AB7 3 A B 7
7 x 160 11 x 161 10 x 162 3 x 163
= 7x 1= 7 = 11 x 16 = 176 = 10 x 256 = 2560 = 3 x 4096 = 12288 15031
相对的数 对应 字
的数 dec. 字 0 1 2 … 138
对应 value 的温 anal. 度 00C 0.50C 10C … 690C
…
1 1 1 1 1 1 1 1
…
255 127.50 C
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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。
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。
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 2013-8-2 用于通用，莫托罗拉公司产品。 9
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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
CAN Bus——应用标准化CAN数据通信协议通讯系统
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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
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•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
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3、CAN总线传输发展史
1983-1986年 大众与Bosch制定 软件协议，由Intel 生产控制器。
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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 27 128 0 0 0 26 64 0 0 0 25 32 0 0 0 24 16 0 0 0 23 8 0 0 0 … 1 0 0 0 1 0 1 0 22 4 0 0 0 21 2 0 0 1 20 1 0 1 0
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）
CAN
（ 低 ）
CAN
（ 高 ）
ABS/ESP控制单元
TCS要求 EBC要求 A来自百度文库S应用 EDL介入 ESP介入
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（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。 （5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。 （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。
（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。
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）
结束域（7位）
CAN bus信息极限 108 位
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数据域属性（极限108位）
开始域（1位）：信息格式的开始，将要发数据往CAN-BUS的标志，大小为一 位，状态为显性（1） 状态域（12位）：数据的优先权，大小为12位纯数据 控制域（检查域6位）：表示数据的大小即字节长度（显示数据域中包含的信 息项目） 数据域（64位）：被传递到其他控制单元的信息所在位置（此信息被传到其 他控制单元） 安全域（16位）：发射数据和接收信息的控制单元检查和比较传递数据所发 生变化的错误（检测传递数据中的错误） 检验域（2位）：每个控制单元，通过这两位被确认已经正确接受信息，否则 将重发数据。 结束域（7位）：通过7位隐形（0）显示，表示该信息数据传递结束，这里是 显示错误并重发送数据的最后一次机会。
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注： TCS-驱动力控制
EBC-发动机制动力 控制
EDL-电子差速器锁 止 ESP-电子稳定程序
CAN-BUS信息交换
变速箱控制单元
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 变速箱 超速切断支持 控制单 离合器保护 元发送 离合器状态 信息 离合器扭矩 档位变换、动作/不动作 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 发动机控制单元编码 应急运行程序（自诊断信 息） 车载诊断状态 变速箱控 制单元接 受和计算 信息
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有CAN-BAS，只需2条总线 例如：帕萨特B5 01V AG5 发动机转速 燃油消耗 节气门位置 发动机干预 升档/降档
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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
中央控制单元 传感器和执行机构
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CAN数据总线结构原理 徐小山
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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
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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越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的 产品采用了这一技术。 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。
数字信号传感器：油温/油位传感器
安装在油底壳下方
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二进制和十进制
二进位例如: 10101
十进位例如: 12789
1 0 1 0 1
1 x 20 0 x 21 1 x 22 0 x 23 1 x 24 = = = = = 1x 1= 1 0x 2= 0 1x 4= 4 0x 8= 0 1 x 16 = 16 21
控制单元B
控制单元C
测量数据
数据流 接收数据
1个控制单元发送， 2个控制单元接收
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信号传输技术数据
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
车轮转速，左前 车轮转速，右前 车轮转速，左后 车轮转速，右后
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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。
控制单 元A
控制单 元B
控制单 元C
优先权：方法是大众与波许共 同定义。
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ABS控制单元
自动箱控制单元
发动机控制单元
1 3 2
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最长一根 CAN bus 线长度：40
通用版本：Bosch CAN 2.0
m
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
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二、CAN 基本原理
模拟信号
模拟信号 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
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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，输出连续变化的电压。
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.
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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
E
F 10 11 12 13
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二进制代码
CAN bus 以字符串定义单个信息
1比特信息 2比特信息 应用:舒适单元门的锁与开信号
应用:压缩机状态
信号值 0 1 信息内容
信号值
00 off 压缩机关 on 压缩机开 01 10 11
信息内容
开门 安全锁（预警） 锁门 非安全锁（非预 警）
Data bus wires 动力系统数据总线
优先权
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数据使用优先权
优先权 控制单元
ABS/EDL 控制单元
信息传递
发动机制动控制
牵引力控制调整
1 2
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 档位信号 齿轮转速 发动机干预
发动机控制单元
3 4
自动箱控制单元
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控制单元A
1 2 7 8 9
9 x 100 8 x 101 7 x 102 2 x 103 1 x 104 = = = = = 9x 1= 9 8x 10 = 80 7x 100 = 700 2 x 1000 = 2000 1 x 10000 = 10000 12789
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二进制和十六进制
十六进位例如:
10101 10110 10111 11000 11001 11010 11011 11100 11101
十六进位l
14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D
11
12 13
1011
1100 1101
B
C D
14
15 16 17 18 19
1110
1111 10000 10001 10010 10011
应用领域：汽车、数控机床、工程机械等
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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 括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 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。
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转换表
十进位
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
二进位
0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001
十六进位
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
十进位
10
二进位
1010
十六进位
A
十进位
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
二进 位 10100