CAN总线详细教程精心编制不可错过

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1、总线技术及应用第4讲ySGE遁Controller Area N etworkControllerAreaNetworkwas developed by the Robert BOSCH company in1983as a bus system for cars.网络控制单元数据交换CAN总线特点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

2、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。1993年CAN成为国际标准IS011898（高速应用）和ISO11519 （低速应用）oCAN的规范从CAN 1.2规范（标准格式）发展为兼容CAN 1.2规范的CAN2.0规范（CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式），目前应用的CAN器件大 多符合CAN2.0规范。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

3、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 1=1(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。(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)(6)直接通信距离最远可达10km (速率5Kbp

4、s以下)。通信速率最高可达1 MB/S (此时距离最长40m) o(8)釆用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。(7)节点数实际可达110个。CAN总线特点CAN总线特点每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。般采用(10)通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维,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。CAN的发展背景及其应用情况CAN的起源现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极 高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使 用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要

5、求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些 要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS （防抱系统）、EBD （制动力分配系统）、EMS （发动机管理系统）、多功能数字化仪表.主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等。汽车电子技术发展的特点:汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展至!J综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控 制、排气再循环。电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组 成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、 信息显示系统等。从汽车本身到融入外部社会环境。现代汽车电子技术的分类:单独控制系统：由一个电子控制单元（ECU）控制 一个工作装置

6、或系统的电子控制系统，如发动机控 制系统、自动变速器等。集中控制系统：由一个电子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。控制器局域网络系统（CAN总线系统）：由多个电 子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统, 各控制单元（ECU）的共用信息通过总线互相传递。从中央控制单元网络系统、带有中央控制单元的车带有三个中央控制单元的车带有三个中央控制单元和总线系统的车传感器魁元ABS- 控制单元CAN总线组合仪表带有三个中央控制单元的CAN驱动网络networkNetwork)CAN data bus(CAN 一 Controller Area芮根数拯线牌

7、绕可防止电磁f扰CAN总线的辂点传输速度快出关控制单兀可共用伎感易更少的线束、更小的控池单元.隼省了空何、车用网络发展原因电子技术发展-线束增加 线控系统(XBYWIRE) 计算机网络的广泛应用 智能交通系统的应用汽车发展带来的问题 (1)汽车电子技术的发展9汽车上电子装置越来 越多9汽车的整体布置空间缩小 (2)传统电器设备多为点到点通信9导致了庞大的线束 (3)大量的连接器导致可靠性降低。 粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛 盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越 来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步 电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常 困难。 (4)存在冗余

8、的传感器。O20O40001X8060O40o O201915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 I960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000线束的增加 Volvo汽车近三十年来线束增长的情况车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统, 使汽车性能达到最佳。CAN总銭ffl2v总线车概念o汽车网络化的优点布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。可靠性提高，可维护性大为提高实现信息共享，提高汽车性能满足现代汽车电子设备

9、种类功能越来越多的要 求总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且 能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余 的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统 之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在 线故障诊断。HA.| oCanbu啲发展历史大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统 上采用了传送速率为625Kbim的 CanbuSo2001年，大众公司提高了Canbus的设计 标准,将舒适系统Canbus提高到 lOOKbiVm,驱动系统提高到500KbiVm98年在PASSAT和GOLF的驱动系统 上増加了Canbus ”传送速率为 500Kbit/mo2002年.大众集团在新PQ24平台上使用

10、 带有车载网络控制单元的第三代Canbus2000年，大众公司在PASSAT和 GOLF采用了带有网关的第二代 Canbu2003年，大众集团在新PQ35平台上使用五重结构的Canbus系统,并且岀现了单线的 BUSO一CAN技术的发展20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串 行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车 工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、Intel 公司，还有德国两所大学的教授。 1986年， 出了 CAN 1987年,INTEL就推出了第一片CAN控制芯片一82526； 随后Philips半导体推出了 82C200。 199

11、3年，CAN的国际标准ISO11898公布从此CAN协议被广泛的用于各类自动化控制领域。osch在SAE （汽车工程人员协会）大会上提1992年，CIA (CAN in Automation)用户组织成立，之 后制定了第一个CAN应用层“CAL覽 1994年开始有了国际CAN学术年会(ICC) o 1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了 SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客 车上有两套CAN,通过网关互联；1999年一年就有近6千万个 CAN控制器投入使用；2000年销售1亿多CAN的芯片；2001 年用在汽车上的C

12、AN节点数目超过1亿个。但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNet （适合于工厂底层自动化）和CANopen （适合于机械控制的 嵌入式应用）。任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA） 获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开 发DeviceNet产品的授权。 DeviceNet 2002年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、 电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行 业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。基于CAN总线的汽车电器网

13、络结构目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN:一条用于驱动系统的高速CAN,速率达到500kb/so主要面向实时性要求较高的控制SZ灯卷川刮嬴涤n制ECU控制ECU电滋座川门锁防川电动车h后视镜H气候控n 椅ECU盗ECU窗ECU 喇叭ECU制ECU警告信号ECU仪表显示ECU单元，如发动机、电动机等另一条用于车身系统的低速CAN,速率是100kb/So主要是针对车身控制的，如车灯、车门、车窗等信号的釆集以及反馈。其特征是信号多但实时性要求低，因此实现成本要 求低。CAN总线 Audi A4 2001 500 kBaud100 kBaud100 kBaud三条数据总线 CAN-驱动 CAN

14、-舒适CAN -信息娱乐CAN数据总线网络发动机控制单元J220连接部件自动变速器控制单元J217ESP 讥.单元J104安全气It控制单元234氧传悠器(MSI)NOX Sensor转向角度传悠君转向柱电气控制单元驱功CAN busJ285CAN-Antnebs-Bus舒适系统中 央控制单元 及四个车门整制他元肺93轮购压力监控控制单元J502莊车加热 控制单元空调控制单元挂车识别 控制单元停车舗助 控制单元控制单元汽车电r 捡制单元多功能方向盘控制单元J162J34SJ446J136J519J527转向柱电气控制单元舒适CAN bus琵承（佶息螟乐）CAN busCAN-Komfort-Bu$ 语音镜入 控制单元卡片fti读器R99远程遇讯电话整制单元J499/J528车仗电话 控制单元牧音机导航踽nJ402导航.电J507