当前位置:首页 >> 交通运输 >>

汽车CAN总线基础知识


CAN 总线协议 控制器局域网总线(CAN,Controller Area Network)是一种用于实时应用的串行通讯协 议总线,它可以使用双绞线来传输信号,是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN 协议用 于汽车中各种不同元件之间的通信, 以此取代昂贵而笨重的配电线束。 该协议的健壮性使其 用途延伸到其他自动化和工业应用。 CAN 协议的特性包括完整性的串行数据通讯、 提供实时 支持、传输速率高达 1Mb/s、同时具有 11 位的寻址以及检错能力。 CAN 总线发展 控制器局域网 CAN( Controller Area Network)属于现场总线的范畴, 是一种有效支持分布 式控制系统的串行通信网络。 是由德国博世公司在 20 世纪 80 年代专门为汽车行业开发的一 种串行通信总线。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到 10km 时,CAN 仍 可提供高达 50kbit/s 的数据传输速率。 CAN 总线的工作原理 CAN 总线使用串行数据传输方式, 可以 1Mb/s 的速率在 40m 的双绞线上运行, 也可以 使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。[1]CAN 与 I2C 总线的许多细节 很类似,但也有一些明显的区别。当 CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式 广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。 每组报文开头的 11 位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的 编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当 几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。 当一个站要向其它站发送数据时,该站的 CPU 将要发送的数据和自己的标识符传送给 本站的 CAN 芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN 芯片 将数据根据协议组织成一定的报文格式发出, 这时网上的其它站处于接收状态。 每个处于接 收状态的站对接收到的报文进行检测, 判断这些报文是否是发给自己的, 以确定是否接收它。 由于 CAN 总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进 行配置。我们可以很容易地在 CAN 总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。 当所提供的新站是纯数据接收设备时, 数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。 它 允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器 都有自己独立的传感器。 CAN 总线在空闲(没有节点传输报文)时是一直处于隐性状态。当有节点传输报文时 显性覆盖隐性,由于 CAN 总线是一种串行总线,也就是说报文是一位一位的传输的,而且 是数字信号(0 和 1) ,1 代表隐性,0 代表显性。在传送报文的过程中是显隐交替的,就像 二进制数字 0101001 等,这样就能把信息发送出去,而总线空闲的时候是一直处于隐性的。 CAN 总线特征 (1)报文(Message)总线上的数据以不同报文格式发送,但长度受到限制。当总线空闲时, 任何一个网络上的节点都可以发送报文。 (2)信息路由(Information Routing)在 CAN 中,节点不使用任何关于系统配置的报文,比 如站地址,由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时,不用对 应用层以及任何节点的软件和硬件作改变,可以直接在 CAN 中增加节点。 (3)标识符(Identifier) 要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域),它给出 的不是目标节点地址,而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送,所有节点 都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。

(4)数据一致性应确保报文在 CAN 里同时被所有节点接收或同时不接收,这是配合错误 处理和再同步功能实现的。 (5)位传输速率不同的 CAN 系统速度不同,但在一个给定的系统里,位传输速率是唯一 的,并且是固定的。 (6)优先权 由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小,优 先权越高。 (7)远程数据请求(Remote Data Request) 通过发送远程帧, 需要数据的节点请求另一节点 发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。 (8)仲裁(Arbitration) 只要总线空闲,任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两 个以上的节点同时发送报文, 就会引起总线访问碰撞。 通过使用标识符的逐位仲裁可以解决 这个碰撞。 仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。 当具有相同标识符的数据帧和远程帧同 时发送时,数据帧优先于远程帧。在仲裁期间,每一个发送器都对发送位的电平与被监控的 总线电平进行比较。如果电平相同,则这个单元可以继续发送,如果发送的是“隐性”电平而 监视到的是“显性”电平,那么这个单元就失去了仲裁,必须退出发送状态。 (9)总线状态 总线有“显性”和“隐性”两个状态, “显性”对应逻辑“0”, “隐性”对应逻辑“1”。 “显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态,所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时,总线上 呈现“0”。CAN 总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式,所以总线上不是“0”,就是“1”。但是 CAN 协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式。 (10)故障界定(Confinement) CAN 节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。 故障节 点会被关闭。 (11)应答接收节点对正确接收的报文给出应答,对不一致报文进行标记。 (12)CAN 通讯距离最大是 10 公里(设速率为 5Kbps),或最大通信速率为 1Mbps(设通信 距离为 40 米)。 (13)CAN 总线上的节点数可达 110 个。通信介质可在双绞线,同轴电缆,光纤中选择。 (14)报文是短帧结构,短的传送时间使其受干扰概率低,CAN 有很好的校验机制,这些 都保证了 CAN 通信的可靠性。 CAN 总线的特点 (1)具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点; (2)采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作; (3)具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过 CAN 控制器挂到 CAN-bus 上,形成多 主机局部网络; (4)可根据报文的 ID 决定接收或屏蔽该报文; (5)可靠的错误处理和检错机制; (6)发送的信息遭到破坏后,可自动重发; (7)节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能; (8)报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。


赞助商链接
相关文章:
CAN总线简介及其特点
本文 在总结CAN总线特点的基础上,对其通信介质访问...美国商用车辆制造商们也将注意力转向CA N总线;美国...中医养生知识大全 女人养生之道 89份文档 应届生求职...
CAN总线基本实验
CAN 总线基本实验实验学时:2 实验类型:演示/操作 一、实验目的通过本实验的学习,使学生了解 CAN 总线工作的 基本 知识,培养操作分析技 能,为今后继续汽车电子...
CAN总线技术在现代汽车上的应用与研究
自主的知识产权;国 内目前能够自主开发的汽车 CAN 总线系统主要是基于汽车车身...针对上述问题,就选择了网络技术,在借鉴计算机网络技术和现场 控制技术的基础上,...
汽车CAN总线系统简介论文
汽车CAN总线系统简介论文_能源/化工_工程科技_专业...首先要有丰富的理 论知识,要有灵活的思维,要有精心...些枯 燥,但却是汽车诊断维修必不可少的理论基础。...
CAN总线开发入门
本文介绍了CAN总线开发入门的一些知识,关于CAN总线的应用领域、发展方向,以及对...起先 CAN 总线被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车 载各电子控制装置 ...
一例大众轿车动力 CAN 总线系统的故障诊断与排除
CAN 总线相关知识, 同 时更重要是要利用诊断仪获取...对此车进行现场技术诊断,运用 VAS5051B 检测仪进行...在此基础上,对源性故障信息系统进 行具体故障点的...
can总线扫盲
CAN 总线活动讲座十:CAN 总线基础扫盲讲座 总线活动...提出 CAN 总线的最初动机就是为了解决现代汽车中...不过你只要有个印象就行, 一些知识直到你用到的时候...
CAN总线通讯实验
三、预备知识 1、用 EWARM 集成开发环境,编写和调试程序的基本过程。 2、ARM ...最初,CAN 总线被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置 ECU ...
本科毕业设计 CAN总线
本 科 毕 业 论 文 小型 CAN 网络硬件电路设计 Hardware Circuit Design of a Small CAN Network 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明本人郑重...
CAN总线作业
汽车CAN总线技术 9页 免费 can-bus+开发步骤 12页...、 消防运行开关、报警指示、超载知识等其他服务功能...在这些信号 的基础上,利用调度算法获得具体的派梯...
更多相关标签: