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1、汽车电子与控制,第8章 汽车总线技术,学习目的,了解汽车总线的发展概况 了解各类汽车总线技术的技术特点 掌握CAN/LIN总线的基本概念,主要内容,1、汽车总线技术的发展 2、各类汽车总线网络 3、CAN总线技术 4、LIN总线技术,7.1 汽车总线技术的发展,一、汽车总线技术的出现 电器设备增加、信息共享、标准化、模块化设计,7.1 汽车总线技术的发展,二、汽车总线的发展 初现： 丰田 光纤 80年代： BOSCH CAN SAE J1850 VW ABUS ISO VAN 近些年： TTP FlexRay MOST、IDB1394,7.1 汽车总线技术的发展,三、汽车总线应用的影响 矛盾：
2、成本、可靠 优点： 减少线束 传感器信息共享 配置灵活 模块化 系统协调控制,7.2 各类汽车总线网络,一、汽车控制总线的分类,7.2 各类汽车总线网络,二、多媒体数据总线,7.2 各类汽车总线网络,三、常用通信总线 CAN Benz，Intel，Bosch，JSAE，ISO Basic CAN Philips，Bosch ABUS VOLKSWAGEN AG VANRenault，PEUGEOT，CITRON HBCCFord，SAE1850 PALMNETMazda，SAE DLCSGM CCDSAE，Chrysler,7.2 各类汽车总线网络,四、汽车总线技术特征 1 设计目标 信息传输
3、可靠 逻辑1明显区别逻辑0 异步数据传输 预定的总线访问优先权 冲突解决能力 网络寻址 可扩充性,7.2 各类汽车总线网络,2、信号编码 PWM 最大码率3105Kbps NRZ 最大码率大于1Mbps 3、总线访问 争用协议（多主）载波侦听多路访问CSMA 主从协议,7.3 CAN总线技术,一、CAN总线技术特点 多主方式 信息优先级 非破坏性总线仲裁 点对点、点对多点及广播通信等多种方式 传输距离远，速率高 短帧结构，阻塞时间短，抗干扰性强 CRC校验，出错率低 通信介质选择灵活，双绞、光缆、同轴线均可 自动错误检测与关闭,7.3 CAN总线技术,二、CAN总线的网络层次模型 1、OSI层
4、次模型,提供用户对开放系统互连环境的访问及提供分布式信息服务,为应用过程提供数据表示之间差别（即语法）的屏蔽,建立、管理以及拆除互连应用间的会话,点到点的错误恢复和流量控制 长消息的分段以及再组装,屏蔽连接时所使用的数据传输技术细节 建立、维护以及拆除连接,通过加入必需的同步、错误控制、时序控制及流量控制来发送数据块,7.3 CAN总线技术,2、CAN的层次模型,数据链路层,7.3 CAN总线技术,三 CAN的基本概念 1. 报文 在总线上传输的信息 2.信息路由(Information Routing) CAN不对通信单元分配地址，报文的寻址内容由报文的标识符指定。所有CAN节点通过报文滤波
5、来判断是否接收报文。 3.位速率(Bit Rate) 指总线的传输速率，最大位速率与距离有关数据。,7.3 CAN总线技术,4.位定位与同步 标称位速率（Nominal Bit Rate）：理想的发送器在没有重新同步的情况下每秒发送的位数量。 标称位时间（Nominal Bit Time）：是标称位速率的倒数。分成几个不重叠的片段：同步段(SYNC_SEG）、传播段(PROG_SEG)、相位段1(PHASE_SEG1)、相位段2(PHASE_SEG2)。,7.3 CAN总线技术,5. 优先权 在CAN总线上发送的每一个报文都具有唯一的一个11位或29位的标识符，标识符越小，则报文优先权越高，因
6、此一个为全0标识符的报文具有最高级优先权 6.单通道 CAN总线由单一通道组成，借助数据的同步实现信息传输，可以是单线(加地线)、两条差分线、光纤等，通常使用双绞线。,7.3 CAN总线技术,7.总线数据表示 CAN总线上用显性(Dominant)和隐性(Recessive)表示0和1。当在总线上出现同时发送显性位和隐性位时，总线上数值将出现显性。总线上的信号使用差分电压传送，两条信号线被称为CAN_H 和CAN_L。,7.3 CAN总线技术,8. 标识符检验滤波 当总线上有报文到达时，将该报文的标识符与本地的标识符校验寄存器中进行比较，本地标识符屏蔽寄存器则是用于指定比较结果是否有影响，1表
7、示相应位的比较结果不影响报文的接收。,7.3 CAN总线技术,四、报文传输 报文传输由4种不同的帧类型表示和控制： 数据帧：数据帧将数据从发送器传输到接收器。 远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧。 错误帧：任何单元检测到总线错误就发出错误帧。 过载帧：过载帧用于在先行和后续数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。,7.3 CAN总线技术,1. 数据帧,7.3 CAN总线技术,1）仲裁场 2）控制场 3）数据场 4）CRC场 5）应答场 6）帧结尾,7.3 CAN总线技术,2. 远程帧,7.3 CAN总线技术,3. 错误帧 4.过载帧,7.3 CAN总线技术,五、编码 填
8、充规则：连续5个相同位后面自动插入1个补码位 六、错误处理 错误检测：位错误、填充错误、CRC错误、形式错误、 应答错误 错误标定：主动错误和被动错误,7.3 CAN总线技术,七、CAN节点设计示例 1. 硬件设计 2. 软件设计 底层驱动、通信协议栈、网络管理,7.4 LIN总线技术,一 LIN总线简介 应用于低带宽、功能单一的传感器、执行器领域 主要特点： 1）低成本 2）单线传输 3）传输速率120Kbps 4）主从模式，无需仲裁 5）带时间同步的多点广播接受 6）配置灵活,7.4 LIN总线技术,二 LIN的分层结构,7.4 LIN总线技术,三、LIN的基本概念 1.报文,7.4 LI
9、N总线技术,2. 信息路由 报文内容由标识符命令，不指定具体目的地，仅解释报文内容 信息采用多播方式，所有节点同时对报文进行响应处理。 3. 单主机无仲裁 只有主机任务发送报文头，从机对这个报文头做出响应 4. 连接 LIN节点数由标识符限制，同时受总线物理特性限制，节点总数不大于16,7.4 LIN总线技术,5.物理层 6. 总线值,7.4 LIN总线技术,四、报文传输,7.4 LIN总线技术,1.字节场 2.同步中断场,7.4 LIN总线技术,3. 同步场 4.,7.4 LIN总线技术,5. 响应场,7.4 LIN总线技术,五、错误与异常处理 1.错误检测 1）位错误 2）校验和错误 3）标识符奇偶错误 4）从机不响应错误 5）同步场不一致错误 2. 错误标定 无错误标定,7.4 LIN总线技术,六 LIN的应用,
