汽车单片机与车载网络-4CAN控制器局域网ghyk.pptx

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1、朱明工作室 主讲：朱明高级技师、经济师、工程师高级技能专业教师汽车维修工高级考评员第4章CAN 控制器局域网朱明工作室第4章控制器局域网第一节概述第二节CAN 协议第三节CAN 的基本组成和数据传输原理第四节CAN 主要部件的结构原理第五节CAN 设计基础朱明工作室通信协议n 通信协议即所谓的交通规则和交通标志的制定方n 法。在CAN中决定哪种信号具有优先读n 取权，哪种信号需要传递的速度快等。朱明工作室图6-1 奥迪轿车载网络拓扑图朱明工作室朱明工作室朱明工作室(1)CAN 数据总线。(2)LIN 数据总线。(3)MOST 数据总线。(4)BluetoothTM 数据总线。(5)诊断总线。为

2、使条理清晰，本章以大众、奥迪车系为例进行阐述，奥迪轿车车载网络拓扑如图6-1 所示。典型数据总线朱明工作室第一节概 述由于使用的电子部件越来越多，各个控制单元之间的数据传递就要求采用新的传送通道。因此20 世纪90 年代中期，在奥迪车上引入了CAN 数据总线这一重要概念。但是CAN 数据总线系统的缺点是，在信息传输方面的传输速率有限。解决该问题的办法只能是采用能满足各种需要的传输系统，本章详细阐述以下几种典型数据总线的原理、结构和工作过程：朱明工作室了解CAN-BUSn LAN(Local Area Network)是微机网络中的一种类型，CAN只是LAN中的高速网络协议之一。朱明工作室进入C

3、AN-BUS朱明工作室汽车控制局域网的分类n 中 n 中 n 低 n 成本n 40m n 40m（典型）n 40m n 总线最n 大长度n 1Mb/sn（250kb/s）n 101250kb/s n 20kb/s n 位速率n 双绞线 n 双绞线 n 单根线 n 介质n 控制、诊断 n 控制、诊断 n 智能传感器n 用途n C类 n B类 n A类 n 类别朱明工作室B类网络系统与C类网络系统朱明工作室CAN-BUS 各级别(C)举例电子器件及项目 位启用频率（Hz）等级源于何种系统信号类型传输速率（bps）碰撞传感器16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800车速控制信号 16 200

4、 C 巡航控制系统 监控型 12800轮速传感器 16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800火花塞输出正时信号16 200 C 动力控制模块 监控型 12800防抱死制动ABS的泵速度控制16 200 C 汽车安全系统 监控型 12800曲轴位置传感器 16 200 C 点火控制模块 传感型 12800加速踏板位置信号传感器 16 200 C 牵引力控制系统 传感型 12800液压转向助力16 200 C电控液压助力系统传感型 12800ABS的泵速度控制 16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800朱明工作室CAN-BUS 各级别(B)举例电子器件及项目 位启用频率（Hz）等级

5、源于何种系统信号类型传输速率（bps）气缸识别传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200点火诊断监测器 16 50 B 点火控制模块 监控型 3200手动控制感位置 16 50 B 动力控制模块 传感型 3200废气加热氧传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200空气流量传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200节气门位置传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200发动机转速 16 50 B 动力控制模块 传感型 3200蓄电池电压 16 10 B 点火控制模块 传感型 640空调压缩机离合器 16 10 B 动力控制模块 传感型 640朱明工作室CAN-

6、BUS 各级别(A)举例电子器件及项目 位启用频率（Hz）等级源于何种系统信号类型传输速率（bps）悬架状态16 1 A 空气悬架 监控型 64车外温度16 1 A空调控制系统 传感型 64风扇速度控制16 1 A空调控制系统 监控型 64设定/加速/复速16 1 A巡航控制系统 传感型 64点火开关位置16 1 A仪表板显示系统 传感型 64电动座椅 16 1 A汽车安全系统 传感型 64燃油油平面高度传感器 16 1 A点火控制模块 传感型 64辛烷值调节塞16 1 A动力控制模块 传感型 64EGR真空调节器 16 1 A动力控制模块 监控型 64朱明工作室如此多的信息，CAN-BUS是

7、如何解决的？朱明工作室 CAN-BUS局域网工作过程朱明工作室 CAN-BUS局域网的基本系统控制单元A 控制单元B 控制单元C朱明工作室信息如何交换控制单元A 控制单元B 控制单元C发动机转速00010101发动机转速00010101发动机转速00010101并行信息连续的比特流朱明工作室第一节概述一、CAN 总线的特性二、CAN 总线的位数值表示与通信距离朱明工作室一、CAN数据总线概述CAN 数据总线工作起来是非常可靠的，因此很少出现CAN 故障。只有掌握了CAN 数据总线的基本原理，才能充分运用测量方法来查寻故障。为了在必要时仔细检查CAN 数据总线，V AS5051(大众、奥迪原厂诊

8、断仪是德国大众公司为其特约维修站指定的必备汽车诊断仪器)会提供各种信息，比如“Motorsteuergeraet kein Signal/Kommunikation”(发动机控制单元无信号/通信(偶然故障)或“Datenbus-Antrieb defekt”(CAN 驱动总线有故障)。故障源的其他说明由“网关”测量数据块提供，CAN 总线上所有控制单元的通信状态都存储在这些数据块内。朱明工作室一、CAN 总线的特性1.CAN 的特点2.CAN 数据传输系统的优点3.传输线颜色特点朱明工作室1.CAN 的特点1)CAN 支持从几千到1Mbit s 的传输速率。2)使用廉价的物理传输媒介。3)数据

9、帧短，实时性好，降低了有效数据传输的速度。4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故障节点自动脱离功能。7)大部分CAN 在丢失仲裁或出错时，具有信息自动重发功能。朱明工作室2.CAN 数据传输系统的优点1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信号进行高速数据传输。2)组网自由，功能扩展能力强。3)总线利用率高，数据传输距离长，可达10km；数据传输速率高，可达1Mbit s。4)CAN 总线符合国际标准，便于一辆车上不同生产厂家的电控单元间进行数据交换。5)电控单元实时监测。6)电控单元和电控单元插接器端子最小

10、化应用，节省电控单元的有限空间。7)节省大量有色金属，成本相对较低。朱明工作室3.传输线颜色特点CAN总线基本颜色为橙色；CAN-L(低位)均为棕色；CAN-H(高位)中的驱动系统传输线为黑色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线为紫色。朱明工作室二、CAN 总线的位数值表示与通信距离图3-1 总线位的数值表示朱明工作室二、CAN 总线的位数值表示与通信距离表3-1 CAN 总线任意两节点之间的最大传输距离位速率/（Kbit/s）1000 500 250 125 100 50 20 10 5最大距离/m40 130 270 530 620 1300 3300 6700 10000朱明工作室第二

11、节CAN 协议一、概述二、CAN 的分层结构三、不同版本通信协议与互联朱明工作室一、概述CAN技术的应用推广，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(Version2.0)，该技术规范包括A和B两部分。朱明工作室表3-2 CAN 协议与相关标准名称 位速率/（Kbits）规格 使 用 范 围SAE J193911 250 双线制，屏蔽式双绞线载货汽车，大型客车SAE J193912 250 双线制，屏蔽式双绞线，供给电压12V农业机械SAE J2284 500 双线制，双绞线（无屏蔽）汽车（高速：动力传动系统）SAE J2411 333，833 单线制 汽

12、车（低速：车身系统）NMEA 2000 625，125，250，500，1000双线制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V船舶Device Net 125，250，500 双线制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V工业设备CANopen 10，20，50，125，250，500，800，1000双线制，双绞线，选用（屏蔽，电源）工业设备SDS 50，125，500，1000 双线制，屏蔽式双绞线选用（电源）工业设备一、概述朱明工作室表3-3 通信协议按速度分类电通信光通信等级 通信速率/（Kbits）用途 协议A 010（车身系统）照明装置、电动车窗、电动座椅、中央门锁等低速CAN（0

13、125Kbits），LINB 10125（状态信息系统）组合仪表、驱动信息、自动空调、故障诊断J1850，V ANC 1251000（实时控制系统）发动机、自动变速器、ABS、电子悬架等高速CAN（12510000Kbits）D 50000（多媒体）D2B光纤通信，MOST，IEEE 1394一、概述朱明工作室二、CAN 的分层结构1.数据链路层2.物理层朱明工作室二、CAN 的分层结构图3-2 数据链路层和物理层功能框图朱明工作室1.数据链路层(1)逻辑链路控制(LLC)(2)媒体访问控制朱明工作室n 1)功能。n 接收滤波。n 在LLC层上开始的帧跃变是独立的，其自身操作与先前的帧跃变无关

14、。n 超载通知。n 若接收器内部条件要求延迟下一个LLC数据帧或LLC远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧。n 2)LLC帧结构。n LLC数据帧。n 由3个位场，即标识符场、数据字长度码(DLC)场和数据场组成，如图3-3所示。n LLC远程帧。n 由标识符场和DLC场组成，如图3-4所示。(1)逻辑链路控制(LLC)朱明工作室(1)逻辑链路控制(LLC)朱明工作室(1)逻辑链路控制(LLC)表3-4 由DLC表示的数据字节数编码数据字节数DLCDLC3 DLC2 DLC1 DLC00 0 0 0 01 0 0 0 12 0 0 1 03 0 0 1 14 0 1 0 05 0 1 0 1

15、6 0 1 1 07 0 1 1 18 1 0 0 0朱明工作室1)功能模型 发送部分功能。接收部分功能。2）MAC帧结构 数据帧。MAC远程帧 出错帧。超载帧。帧间空间。(2)媒体访问控制朱明工作室1)功能模型图3-5 媒体访问控制功能朱明工作室 发送部分功能。n 发送数据封装：n 接收LLC帧及接口控制信息，n 循环冗余检验(CRC)通过向LLC帧附加帧起始(SOF)和远程发送请求(RTR)、保留位、CRC、应答(ACK)和帧结束(EOF)。朱明工作室 接收部分功能。n 接收媒体访问管理:由物理层接收串行位流；解除串行结构并重新构建帧结构；检测填充位(解除位填充)；错误检测(CRC、格式校

16、验、填充规则校验)；发送应答；构造错误帧并开始发送；确认超载条件；重新激活超载帧结构并开始发送。朱明工作室 数据帧图3-6 MAC 数据帧朱明工作室 MAC远程帧图3-7 MAC 远程帧朱明工作室n 由两个不同场构成，n 第一个由来自不同节点的错误标志叠加给出，n 第二个为错误界定符。n 错误标志：n 分为活动错误标志和认可错误标志，前者由6位连续的“显性”位组成，后者由6位连续的“隐性”位组成。认可错误标志部分或所有位由来自其他节点的“显性”位改写。出错帧朱明工作室n 存在两类具有相同格式的超载帧，即LLC要求的超载帧和重激活超载帧，n 前者为LLC层所要求，表明内部超载状态；后者由MAC层

17、的一些出错条件而启动发送。超载帧朱明工作室图3-8 帧间空间a)非“错误-认可”或已收到先前帧节点的帧间空间b)先前帧已发送“错误-认可”节点的帧间空间 帧间空间朱明工作室3)MAC 帧编码和发送接收n SOF、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列帧段均以位填充方法进行编码。当发送器在发送位流中检测到5个数值相同的连续位(包括填充位)时，在实际发送位流中，自动插入一个补码位。朱明工作室图3-9 位发送次序4)媒体访问和仲裁朱明工作室5)错误检测n 错误类型n 错误界定规则朱明工作室 错误类型n 位错误：n 正在向总线发送一位的节点同时在检测总线。当检测到的位数值与送出的位数值不同时，则检验到位错

18、误。n 填充错误：n 在使用位填充方法进行编码的帧场中，出现第六个连续相同电平的位时，则检测到填充错误。n CRC错误：n CRC序列由发送器的CRC计算结果构成，接收器以发送器相同的方法计算CRC。n 形式错误：当固定格式位场含有一个或更多非法位时，则检测到形式错误。但接收器在帧结束的最后位检测到显性位时，不将其理解为形式错误。朱明工作室 错误界定规则n“错误激活”节点：n 可正常参与总线通信，并在检测到错误时，发出一个活动错误标志。n“错误认可”节点：n 不应发送活动错误标志，并参与总线通信，但在检测到错误时，发送一个认可错误标志。认可错误标志由6个连续的隐性位组成 n“总线脱离”节点：n

19、 当一个节点由于请求故障界定实体而对总线处于关闭状态时，其处于“总线脱离”状态。朱明工作室图3-10 节点错误状态转换 错误界定规则朱明工作室2.物理层(1)物理层结构(2)位时间(3)同步朱明工作室(1)物理层结构图3-11 物理层结构朱明工作室(2)位时间图3-12 正常位时间的组成朱明工作室(3)同步n1)在一个位时间内仅允许一种同步。n2)只有先前采样点检测到的数值(先前读总线数值)不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才被用于同步。n3)总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿时，即完成硬同步。n4)所有满足规则1)和2)的其他隐性至显性的跳变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性跳变沿将

20、被用于重同步；若只有隐性至显性沿被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性跳变沿，发送器将不完成重同步。朱明工作室三、不同版本通信协议与互联1.B 类通信协议与C 类通信协议互联2.通用工作负荷特性3.低速车身控制系统实施高速的CAN 协议朱明工作室图3-13 网关处理内容1.B 类通信协议与C 类通信协议互联朱明工作室图3-14 轿车CAN 与SAE J1850 网络互联1.B 类通信协议与C 类通信协议互联朱明工作室2.通用工作负荷特性为了合理分配通信速率，提高效率和降低成本，Bosch 公司开发了供不同等级通信选用的通用工作负荷特性表(见表3-5)，共有90 项内容，可供CAN 总线汽车使

21、用或维修时参考。朱明工作室3.低速车身控制系统实施高速的CAN 协议(1)低速车身控制系统的含义(2)串行链路输入输出控制器局域网(3)SLIO 的物理寻址方法(4)SLIOCAN 的信息发送方式(5)SLIOCAN 总线与CAN 总线对比(6)SLIOCAN 车身控制系统的布局(7)SLIOCAN 网络发生故障时的“对抗措施”(8)SLIOCAN 车身控制系统的“即插即用”特性朱明工作室(1)低速车身控制系统的含义低速(小于125Kbits)车身控制系统主要指汽车灯光、刮水器、电动车窗、后视镜、中央门锁、空调以及其他低速数据的通信系统。低优先级和低通信量的低速车身控制信息，若采用高速数据总线

22、结构，会使生产成本和维修费用提高。朱明工作室(2)串行链路输入输出控制器局域网SLIOCAN 是用于完成简单输入输出功能的低智能CAN 芯片，其最简单的结构可以看做带有内部CAN控制器的I O 端口，具有CAN 协议规定的全部特征和能力，并符合CAN 2.0A 和CAN 2.0B(无源)规格，具有11 位CAN 标识符和29 位忽略标识符，不会使总线出错。朱明工作室(3)SLIO 的物理寻址方法图3-15 同一总线包括有其他CAN 节点的SLIO朱明工作室(4)SLIOCAN 的信息发送方式为了使SLIO的内部振荡器同步以供总线定时，主控制器须每隔3800位时间发送1条标定帧，只需标定SLIO

23、节点，就能发送1条CAN信息。朱明工作室(5)SLIOCAN 总线与CAN 总线对比表3-7 SLIOCAN 和CAN 两个外主节点之间的最大容许距离位速率/（Kbit/s）总线长度/mP82C150(SLIOCAN)P8XC592、PCA82C200(CAN)125 80 530100 120 62050 300 130020 850 3300朱明工作室(6)SLIOCAN 车身控制系统的布局图3-16 采用SLIOCAN 的车身控制系统朱明工作室(7)SLIOCAN 网络发生故障时的“对抗措施”针对总线故障，SLIOCAN与智能的CAN节点相同，即一旦CAN总线出现故障，各自独立的节点不能

24、再与其主机或其他节点通信，此时系统按照预定义参数进入低效运行方式或缓复位。朱明工作室(8)SLIOCAN 车身控制系统的“即插即用”特性图3-17 SLIOCAN 车身控制系统朱明工作室(8)SLIOCAN 车身控制系统的“即插即用”特性图3-18 改进后的车身控制系统朱明工作室4.大型汽车中应用最广泛的应用层协议SAEnSAE J1939由美国SAE组织维护和推广，其特点如下：n1)以CAN 2.0B协议为基础，物理层标准与ISO 11898规范兼容，并采用符合该规范的CAN控制器和收发器。通信速率最高可达250Kbit/s。n2)采用协议数据单元(PDU)传送信息，每个PDU相当于CAN协

25、议中的一帧。n3)利用CAN 2.0B扩展帧格式的29位标志符定义每一个PDU的含义以及PDU的优先级。n4)J1939协议主要作为汽车中应用的通信协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定，参数的规定符合ISO 11992标准。朱明工作室第三节CAN 的基本组成和数据传输原理一、CAN 的基本组成二、数据传输原理朱明工作室一、CAN 的基本组成1.电控单元2.CAN 控制器3.CAN 收发器4.数据传递终端5.CAN 总线朱明工作室通信协议n 通信协议即所谓的交通规则和交通标志的制定方n 法。在CAN中决定哪种信号具有优先读n 取权，哪种信号需要传递的速度快等。朱明工作室朱明工作室朱明工作室

26、进入CAN-BUS朱明工作室了解CAN-BUSn LAN(Local Area Network)是微机网络中的一种类型，CAN只是LAN中的高速网络协议之一。朱明工作室汽车控制局域网的分类n 中 n 中 n 低 n 成本n 40m n 40m（典型）n 40m n 总线最n 大长度n 1Mb/sn（250kb/s）n 101250kb/s n 20kb/s n 位速率n 双绞线 n 双绞线 n 单根线 n 介质n 控制、诊断 n 控制、诊断 n 智能传感器n 用途n C类 n B类 n A类 n 类别朱明工作室B类网络系统与C类网络系统朱明工作室CAN-BUS 各级别(C)举例电子器件及项目

27、位启用频率（Hz）等级源于何种系统信号类型传输速率（bps）碰撞传感器16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800车速控制信号 16 200 C 巡航控制系统 监控型 12800轮速传感器 16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800火花塞输出正时信号16 200 C 动力控制模块 监控型 12800防抱死制动ABS的泵速度控制16 200 C 汽车安全系统 监控型 12800曲轴位置传感器 16 200 C 点火控制模块 传感型 12800加速踏板位置信号传感器 16 200 C 牵引力控制系统 传感型 12800液压转向助力16 200 C电控液压助力系统传感型 12800AB

28、S的泵速度控制 16 200 C 汽车安全系统 传感型 12800朱明工作室CAN-BUS 各级别(B)举例电子器件及项目 位启用频率（Hz）等级源于何种系统信号类型传输速率（bps）气缸识别传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200点火诊断监测器 16 50 B 点火控制模块 监控型 3200手动控制感位置 16 50 B 动力控制模块 传感型 3200废气加热氧传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200空气流量传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200节气门位置传感器16 50 B 动力控制模块 传感型 3200发动机转速 16 50 B 动力控制模块 传感型

29、 3200蓄电池电压 16 10 B 点火控制模块 传感型 640空调压缩机离合器 16 10 B 动力控制模块 传感型 640朱明工作室CAN-BUS 各级别(A)举例电子器件及项目 位启用频率（Hz）等级源于何种系统信号类型传输速率（bps）悬架状态16 1 A 空气悬架 监控型 64车外温度16 1 A空调控制系统 传感型 64风扇速度控制16 1 A空调控制系统 监控型 64设定/加速/复速16 1 A巡航控制系统 传感型 64点火开关位置16 1 A仪表板显示系统 传感型 64电动座椅 16 1 A汽车安全系统 传感型 64燃油油平面高度传感器 16 1 A点火控制模块 传感型 64

30、辛烷值调节塞16 1 A动力控制模块 传感型 64EGR真空调节器 16 1 A动力控制模块 监控型 64朱明工作室如此多的信息，CAN-BUS是如何解决的？朱明工作室第二章 CAN-BUS局域网工作过程朱明工作室第一节 CAN-BUS局域网的基本系统控制单元A 控制单元B 控制单元C朱明工作室信息如何交换控制单元A 控制单元B 控制单元C发动机转速00010101发动机转速00010101发动机转速00010101并行信息连续的比特流朱明工作室一、CAN 的基本组成图3-19 CAN 的基本组成朱明工作室一、CAN 的基本组成图3-20 CAN 接线80C51 单片机SJA1000CAN 控

31、制器PCA2C250CAN 收发器朱明工作室 CAN-BUS局域网元件的功能微处理器带有时间换算的CAN区故障记录CAN-BUS收发器接收区接收邮箱CAN构件1.电控单元K线/诊断线发送区发送邮箱输入储存输出储存朱明工作室1.电控单元图3-21 CAN 网络框架朱明工作室1.电控单元n 控制单元接收来自传感器的信号，将其处理后再发送到执行元件上。控制单元接收到的传感器值会被定期查询并按顺序存入输入存储器。处理后的结果存入输出存储器，然后传递给各个执行元件。为了能够处理CAN信息，各控制单元内还有一个CAN存储区，用于容纳接收到和要发送的信息。朱明工作室1.电控单元图3-22 带有CAN 收发功

32、能的电控单元内部结构朱明工作室CAN构件n CAN构件用于数据交换，n 它分为两个区，一个接收区，一个发送区。n 该构件一般集成在控制单元的微控制器芯片内。朱明工作室2.CAN 控制器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，并对外提供与电控单元的物理接口。通过对CAN控制器编程，可设置其工作方式，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。朱明工作室3.CAN收发器n 收发器就是一个发送-接收放大器，它把CAN构件连续的比特流(逻辑电平)转换成电压值(线路传输电平)，或反之。n 收发器通过TX-线(发送导线)或RX-线(接收导线)与C

33、AN构件相连。n RX-线通过一个放大器直接与CAN总线相连，总在监听总线信号。n TX线与总线通过一个断路式集流器电路来进行耦合。(见下图)朱明工作室3.CAN 收发器图3-23 与TX 线耦合的收发器朱明工作室3.CAN 收发器表3-8 收发器的特点状态 晶体管 是否有源 电阻状态 总线电平1截止状态(开关未接合)无源 高10接通状态(开关接合)有源 低0朱明工作室收发器工作情况RX TX+5V总线导线状态 晶体管 电阻状态总线电平1截止状态(开关未结合)无源 高 10导通(开关结合)有源 低 0朱明工作室三个收发器接到一根总线导线上+5V+5V+5V总线导线(0V)收发器A 收发器B 收

34、发器C收发器A 收发器B 收发器C 总线导线1 1 1 1(5V)1 1 0 0(0V)1 0 1 0(0V)1 0 0 0(0V)0 1 1 0(0V)0 1 0 0(0V)0 0 1 0(0V)0 0 0 0(0V)朱明工作室4.数据传递终端(1)分离终端(2)多终端(3)单终端(4)非匹配终端朱明工作室(1)分离终端图3-25 分离终端连接方式朱明工作室(2)多终端图3-26 多终端连接方式朱明工作室(3)单终端在某些情况下，仅仅只有一个终端电阻(124或62)位于主节点中。从CAN位定时要求方面考虑，系统配置应确保安全。采用单终端接法的网络总线长度将小于正常终端接法总线长度的50。朱明

35、工作室(4)非匹配终端该接法使终端电阻与线路的特性阻抗不匹配，以减少对线路双绞的要求，在同等配置下可增加驱动能力或降低功耗。其终端电阻阻值高于电缆的特性阻抗值，要求系统配置能确保安全。与采用标准终端接法相比，当终端电阻增大时，相应的总线延时会急剧增加，位速率急剧降低。朱明工作室5.CAN 总线图3-27 CAN 数据传输线朱明工作室二、数据传输原理1.信息格式转换与请求发送信息2.发送开始(总线空闲判断)3.发送信息4.接收过程5.位仲裁朱明工作室图3-28 CAN 数据格式1.信息格式转换与请求发送信息朱明工作室二、数据传输原理n 1.信息传递格式：标识:(标识符11位)用于识别信息信息内容

36、:数字区最大8位包含信息的内容16位CRC校验 数据安全的校验和数确认(2位数据收到信号)朱明工作室2.传递过程发送开始发送信息查询总线是否空闲检查信息是否正确检查信息是否可用CRC校验需要该信息接收信息朱明工作室发动机控制单元输入储存输出储存ABS控制单元输入储存输出储存组合仪表控制单元输入储存RX TX RX TXRX TX发动机转速 发动机转速朱明工作室2.发送开始(总线空闲判断)图3-29 总线空闲判断朱明工作室3.发送信息图3-30 发送信息朱明工作室4.接收过程图3-31 信息接收朱明工作室4.接收过程1)第一步：检查信息是否正确(监控层)。2)第二步：检查信息是否可用(接收层)。

37、朱明工作室1)第一步：检查信息是否正确(监控层)。图3-32 确认位(应答场)朱明工作室1)第一步：检查信息是否正确(监控层)。图3-33 监控层工作原理(所有电控单元)朱明工作室2)第二步：检查信息是否可用(接收层)。图3-34 接收层工作原理(组合仪表电控单元)朱明工作室5.位仲裁(1)位仲裁的特点(2)位仲裁实施过程朱明工作室如何避免数据冲突n 如果多个控制单元同时发送信息，那么数据总线上就必然会发生数据冲突，为了避免这种状况，CAN-BUS采取仲裁方法来处理这类 冲突。朱明工作室(1)位仲裁的特点对数据进行实时处理时，必须快速传送数据，因此，要求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站

38、同时需要发送数据时，要求快速地进行总线分配。CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，最低二进制数的标识符具有最高的优先级。朱明工作室标识符仲裁过程TX位数：1 2 3 4 5 6 7 8信息：1 0 1 0 1 0 1 0RX发动机控制单元TXRXABS控制单元信息：1 0 1 0 1 0 1 1TXRX组合仪表控制单元信息：1 0 1 1 1 1 1 1数据总线信息：1 0 1 0 1 0 1 0有分配功能并保持在发送模式无分配功能并进入接收模式无分配功能并进入接收模式标识符中的号码越小，表示该信息越重要。这种方法称之为仲裁。朱明工作室信息仲裁过程标识符 二进制

39、 十六进制发动机_1 010 1000 0000280制动 010 1010 00001A0仪表 011 0010 0000320转向角传感器_1 000 1100 00000C2自动变速器_1 100 0100 0000440数字最小的(前面的“0”最多)，优先级越高。朱明工作室第四节CAN 主要部件的结构原理一、CAN 控制器二、CAN 收发器朱明工作室一、CAN 控制器1.CAN 独立控制器SJA10002.CAN 集成电控单元P8xC591朱明工作室1.CAN 独立控制器SJA1000(1)SJA1000 的特点(2)SJA1000 的结构(3)SJA1000 的工作模式朱明工作室(1

40、)SJA1000 的特点n1)与PCA82C200独立的CAN控制器端子兼容、电气兼容，具有PCA82C200模式，即默认的BasicCAN模式。n2)扩展的接收缓冲器为64B，先进先出(FIFO)。n3)与CAN 2.OB协议兼容(PCA82C200兼容模式中的无源扩展结构)，同时支持11位和29位识别码n4)位速率可达1Mbits。n5)24MHz时钟频率。n6)对应不同电控单元的接口。朱明工作室n 7)可编程的CAN收发器配置。n 8)温度适应范围扩大(-40+125)。n 9)PeliCAN模式扩展功能包括：可读写访问的错误计数器，可编程的错误报警限制寄存器，最近一次错误代码寄存器，对

41、每一个CAN总线错误的中断，具体控制位控制的仲裁丢失中断，单次发送无重发，只听模式(无确认、无活动的出错标志)，支持热插拔(软件位速率检测)，接收过滤器扩展(4B代码、4B屏蔽)和自身报文接收(自接收请求)。(1)SJA1000 的特点朱明工作室(2)SJA1000 的结构图3-36 SJA1000 结构框图朱明工作室(2)SJA1000 的结构图3-37 SJA1000 插接器端子布置朱明工作室(2)SJA1000 的结构图3-38 SJA1000 在CAN 中的布置朱明工作室(3)SJA1000 的工作模式1)BasicCAN 模式2)PeliCAN 模式3)命令寄存器4)主要电气参数朱明

42、工作室1)BasicCAN 模式 BasicCAN 地址分配。SJA1000 的地址区包括控制段和报文缓冲区。控制段的初始化载入是通过被编程配置通信参数(如，位时序)，单片机通过控制段控制CAN 总线通信。初始化时，CLKOUT 信号被单片机编程指定一个值。寄存器复位模式配置。检测到有复位请求后，将终止当前接收发送的报文而进入复位模式。当向复位位传送了“1-0”的下降沿，CAN 控制器将返回工作模式。寄存器复位值见表3-13。控制寄存器(CR)。控制寄存器的内容用于改变CAN 控制器的行为，这些位被单片机设置或复制，并对控制寄存器进行读/写操作。控制寄存器各位的功能说明见表3-14。朱明工作室

43、n 命令寄存器(CMR)。命令位初始化SJA1000传输层上的动作。命令寄存器只写存储器，若读该地址，返回值为1111 1111。两条命令之间至少有一个内部时钟周期，内部时钟的频率是外部振荡频率的1/2。命令寄存器各位的功能说明见表3-15。n 状态寄存器(SR)。状态寄存器的内容反映SJA1000的状态，为只读存储器。状态寄存器各位的功能说明见表3-16。n 中断寄存器(IR)。中断寄存器允许中断源识别，为只读存储器。n 发送缓冲区列表。发送缓冲区列表见表3-18。缓冲器用于存储单片机要SJA1000发送的信息，分为描述符区和数据区。1)BasicCAN 模式朱明工作室n 接收缓冲器。接收缓

44、冲器是RXFIFO中可访问的部分，位于CAN地址的2029之间，其全部列表与发送缓冲器类似。RXFIFO共有64B的信息空间(接收缓冲器当前的可用信息是信息1)，如图3-39所示。n 验收滤波器。在验收滤波器的帮助下，CAN控制器允许RXFIFO只接收与识别码和验收滤波器中预设值一致的信息。验收滤波器通过验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。1)BasicCAN 模式朱明工作室图3-39 RXFIFO 中的报文存储1)BasicCAN 模式朱明工作室表3-19 ACR 的位分配(CAN 地址4)BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0AC7 AC6 AC5

45、AC4 AC3 AC2 AC1 AC01)BasicCAN 模式朱明工作室2)PeliCAN模式n PeliCAN地址列表n 模式寄存器(MOD)n 命令寄存器(CMR)n 状态寄存器n 中断寄存器n 中断使能寄存器(IER)n 仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)n 错误代码捕捉寄存器(ECC)n 错误报警限制寄存器(EMLR)n RX出错计数寄存器(RXERR)朱明工作室（11）TX出错计数寄存器(TXERR)（12）发送缓冲器的描述符区（13）接收缓冲器（14）验收滤波器（15）RX信息计数器（RMC）(16)RX缓冲器起始地址寄存器(RBSA)2)PeliCAN模式朱明工作室 PeliCAN地

46、址列表n CAN控制寄存器的内部寄存器以外部寄存器的形式存在，而作为片内内存使用。由于CAN控制器可工作在不同模式(工作复位)，因此必须区分不同的内部地址定义。从CAN地址32开始所有的内部RAM80B被映像为CPU的接口。PeliCAN的地址分配见表3-21。朱明工作室 模式寄存器(MOD)n 模式寄存器用于改变CAN控制器的行为方式，CPU将控制寄存器作为读/写寄存器，可设置这些位，保留位读值为逻辑0。朱明工作室表3-23 模式寄存器的复位值位符号MOD7 SM AFM STM LOM RM硬件复位 值0（保留）0（唤醒）0（双向）0（正常）0（正常）1（当前）软件置MOD0=1或总线关闭

47、0（保留）0（唤醒）模式寄存器(MOD)朱明工作室 命令寄存器(CMR)表3-24 命令寄存器各位的功能说明(地址1)位 符号 名称 值 功能CMR.5CMR.7保留CMR.4 SRR自接收请1当前：信息可以被同时发送和接收0空缺CMR.3 CDO清除数据溢1清除：数据溢出状态位被清除0无动作朱明工作室表3-24 命令寄存器各位的功能说明(地址1)位 符号 名称 值 功能CMR.2 RR释放接收缓冲1释放：接收缓冲器（RXFIFO）中当前呈现的报文的储存空间0无动作CMR.1 AT终止发1当前：如果不是正在处理，将取消等待中的发送请求0空缺CMR.0 TR发送请1当前：报文被发送0空缺：无动作

48、 命令寄存器(CMR)朱明工作室表3-25 命令寄存器的复位值位符号MOD75SRR CDO RRB AT TR硬件复位值0（保留）0（空缺）0（无动作）0（无动作）0（空缺）0（空缺）软件置MOD0=1或总线关闭0（保留）0（空缺）0（无动作）0（无动作）0（空缺）命令寄存器(CMR)朱明工作室表3-27 状态寄存器的复位值与含义位符号BS ES TS RS TCS TBS DOS RBS硬件复位值0(总线开启)0(OK)1(等待空闲)0(等待空闲)1(完成)1(释放)0(空缺)0(空)软件置MOD0=1或总线关闭 1(等待空闲)0(等待空闲)1(释放)0(空缺)状态寄存器朱明工作室 中断寄

49、存器n 中断寄存器用于识别中断源，为只读存储器。当寄存器的一位或多位被置1时，将CAN中断通知CPU，CPU将除接收中断位外的所有位复位。朱明工作室 中断使能寄存器(IER)中断使能寄存器使不同类型的中断源对CPU有效，为可读/写存储器。中断使能寄存器各位的功能见表3-29。朱明工作室 仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)图3-40 仲裁丢失位说明朱明工作室表3-30 仲裁丢失捕捉寄存器各位的功能说明(CAN 地址11)位 符号 名称 值 与 功 能ALC5ALC7保留ALC0ALC4，这5位的编码数值对应仲裁丢失的位置，如00010对应仲裁丢失在标识码的BIT3；01010对应仲裁丢失在标识码的BI

50、T11ALC4 BITN04 第4位ALC3 BITN03 第3位ALC2 BITN02 第2位ALC1 BITN01 第1位ALC0 BITN00 第0位 仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)朱明工作室 错误代码捕捉寄存器(ECC)表3-31 错误代码捕捉寄存器各位的功能说明(CAN 地址12)位 符号 名称 值 功能ECC7 ERRC1 错误代码1 ECC6 ERRC0 错误代码0 ECC5 DIR方向1 RX：接收时发生的错误0 TX：发送时发生的错误ECC4 SEG4 段4 位ECC0ECC4组合编码具有不同的功能，见表332位ECC.0ECC.4组合编码具有不同的功能，见表3-32ECC3