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CAN总线基础知识介绍

CAN总线基础知识介绍
CAN总线基础知识介绍

什么是CAN ?

CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN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之间交换信息,形成汽车电子控制网络。比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN控制装置。

一个由CAN 总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如,当使用Philips P82C250作为CAN收发器时,同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变了

得非常容易。另外,硬件的错误检定特性也增强CAN的抗电磁干扰能力。

线,所 已成为国际标准

当信号传输距离达到10Km时,经在汽车工业、航空工业、业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。

能造商都应用他们自己的标准。

最高层。用户、软件、网络终端等之间用来进行信息交换。如:同理解的格式 4 传输层 两通讯节点之间数据传输控制。操作如:数据重发,数据错误修链路层 规定了在介质上传输的数据位的排列和组织。如:数据校验CAN 是怎样发展起来的?

CAN最初出现在80年代末的汽车工业中,由德国Bosch公司最先提出。当时,由于消费者对于汽车功能的要求越来越多,而这些功能的实现大多是基于电子操作的,这就使得电子装置之间的通讯越来越复杂,同时意味着需要更多的连接信号线。提出CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯,减少不断增加的信号线。于是,他们设计了一个单一的网络总有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年,CAN ISO11898(高速应用)和ISO11519(低速应用)。

CAN是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有高的位速率,高抗电磁干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。CAN 仍可提供高达50Kbit/s的数据传输速率。

由于CAN总线具有很高的实时性能,因此,CAN已工

CAN 是怎样工作的?

CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN层的定义与开放系统互连模型(OSI)一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层,而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN的规范定义了模型的最下面两层:数据链路层和物理层。下表中展示了OSI开放式互连模型的各层。应用层协议可以由CAN用户定义成适合特别工业领域的任何方案。已在工业控制和制造业领域得到广泛应用的标准是DeviceNet,这是为PLC和智传感器设计的。在汽车工业,许多制 表1 OSI开放系统互连模型

7 应用层DeviceNet

6 表示层 将两个应用不同数据格式的系统信息转化为能共 5 会话层 依靠低层的通信功能来进行数据的有效传递。

3 网络层 规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。如:路由和寻址 2 数据和帧结构

1 物理层 规定通讯介质的物理特性。如:电气特性和信号交换的解释 0”,称为“显形”,此时,通常电压值为:CAN_H = 3.5V 和CAN_L = 1.5V 。

优越的特点,使人们乐于选择。这些特性包括:

该报文

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 CAN 总线智能节点设计

片。SJA1000 是独立CAN 通信控0 、脚相现。这些部分虽然增加了节点的复杂,但是却提高了节点的稳定

CAN能够使用多种物理介质,例如双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送,两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”,静态时均是

2.5V左右,此时状态表示为逻辑“1”,也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L 高表示逻辑“CAN 有哪些特性?

CAN具有十分 低成本

极高的总线利用率

很远的数据传输距离(长达10Km)

高速的数据传输速率(高达1Mbit/s)

可根据报文的ID决定接收或屏蔽 可靠的错误处理和检错机制

发送的信息遭到破坏后,可自动重发

节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能

CAN 总线系统智能节点采用89C51 作为节点的微处理器,在CAN 总线通信接口中采用PHILIPS 公司的SJA1000 和82C250 芯制器,82C250 为高性能CAN 总线收发器。

电路主要由四部分所构成:微控制器89C51、 独立CAN 通信控制器SJA100CAN 总线收发器82C250 和高速光电耦合器6N137 。微处理器89C51 负责SJA1000 的初始化,通过控制SJA1000 实现数据的接收和发送等通信任务。SJA1000 的AD0~ AD7 连接到89C51 的P0 口,CS 连接到89C51 的P2.0, P2.0 为0 的CPU 片外存贮器地址可选中SJA1000, CPU 通过这些地址可对SJA1000 执行相应的读写操作。SJA1000 的/RD、/ WR、ALE 分别与89C51 的对应引连,/INT 接89C51 的/INT0。 89C51 也可通过中断方式访问SJA1000。 为了增强CAN 总线节点的抗干扰能力,SJA1000 的TX0 和RXO 并不是直接与82C250 的TXD 和RXD 相连,而是通过高速光耦6N137 后与82C250 相连,这样就很好的实现了总线上各CAN 节点间的电气隔离。不过应该特别说明的一点是光耦部分电路所采用的两个电源VCC 和VDD 必须完全隔离,否则采用光耦也就失去了意义。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或带多5V 隔离输出的开关电源模块实性和安全性。

82C250 与CAN 总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250 的CANH 和CANL 引脚各自通过一个5 的电阻与CAN 总线相连,电阻可起到一定的限流作用,保护82C250 免受过流的冲击。CANH 和CANL 与地之间并联了两个30P 的小电容,可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外在两根CAN 总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管,当CAN 总线有较高的负电压时,通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。82C250 的Rs

脚上接有之间。

1.CAN-bus 网络采用总线式拓朴结构,在一个网络上至少需要有2个CAN-bus 节点 存在。在总线的2 个终端,各需要安装1 个120? 终端电阻;如果节点数目大于2, 中间节点就不要求安装120? 终端电阻。CAN 总线的连用双绞线,对抗干扰要求较高可以使用屏蔽双绞线或者光纤。

2.can 总线不需要HUB,理论上的设备有中继器、网桥等。

由于CAN 总线具有通讯速率高、可靠性高、连接方便和性能价格比高等诸多特点, CAN 的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统、工业自动化、电

CAN 的信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为 8个,因而传输时间短、受干扰的概率低。当节点严重错误时,具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系,使总线上的其它节点极其通信不受影响,具有较强的抗干扰能力和检错能力。CA 载

CAN 支持多主方式工作,网络上任何节点均可在任意时刻主动向其它节点发送信息,支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可一个斜率电阻,电阻大小可根据总线通讯速度适当调整一般在16K 140K 接电缆一般使总线上的节点数最多可达110个。扩展can 总线建筑物环境控制、机床或梯控制、医疗设备等领域得到了较为广泛的应用。

N 控制器支持四种不同的CAN 协议类型:数据帧、远程帧、出错帧和超帧。

继续传输数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。

现场总线技术语计算机控制1

引言

环节,即所谓DCS 系统的发展瓶颈。现场总线正是在这种情况下应运而生。

现场总线技术及其特点

1

在计算机控制系统出现以后,工程实践中广泛使用模拟仪表系统中的传感器、变送器和执行机构。其信号传送一般采用4-20mA 的电流信号形式,一个变送器或执行机构需要一对传输线来单向传送一个模拟信号。这种传输方法使用的导线多,现场安装及调试的工作量大,投资高,传输精度和抗干扰能力较低,不便维护。主控室的工作人员无法了解现场仪表的实际情况,不能对其进行参数调整和故障诊断,所以处于最底层的模拟变送器和执行机构成了计算机控制系统中最薄弱的2

现场总线技术是在80年代后期发展起来的一种先进的现场工业控制技术,它综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段,从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字一模拟信号控制的局限性,构成一种全分散、全数字化、智能、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。现场总线则是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、

双向传输、多分支结构的通信网络,其基础是智能仪表。分散在各个工业现场的智能仪表通过数字现场总线连为一体,并与控制室中的控制器和监视器一起共同构成现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)。通过遵循一定的国际标准,可以将不同厂商的现场总线产品集成在同一套FCS 中,具有互换性和互操作性。FCS 把传统DCS 的控制功能进一步下放到现场智能仪表,由现场智能仪表完成数据采集、数据处理、控制运算和数据输出等功能。现场仪表的数据(包括采集的数据和诊断数据)通过现场总线传到控制室的控制设备上,控制室的控制设备用来监视各个现场仪表的运行状态,保存各智能仪表上传的数据,同时完成少量现场仪表无法完成的高级控制功能。另外,FCS 还可通过网关和企业的上级管理网络相连,以便企业管理总线具有以下突出特 2.1 开放性

现场总线控制系统(FCS)采用公开化的通信协议,遵守同一通信标准的不同厂商的设备之间可以互连及实现信息交换。用户可以灵活选总

2.2 互操作性

互操作性是指不同厂商的控制设备不仅可以互相通信,而且可以统一组态,实

2.3 灵活的网络拓扑结构

现场总线控制系统可以根据复杂的现场情型

2.4 系统结构的高度分散性

现场设备本身属于智能化设备,具有独立自动控制的基本功能,从而从根本上改变了DCS 的集中与分散相结合的体系结构,形成了一种全新的分布式控制系统,实现了控制功能的彻底分散,提高了控制系统的可靠性,简化了控制系统的结构。现场总线与上程

2.5 现场设备的高度智能化

传统的DCS 使用相对集中的控制站,其控制站由CPU 单元和输入/输出单元等组成。现场总线控制系统则将DCS 的控制站功能彻底分散到现场控制设备,仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能,如数据采集与补偿、PID 运算和控制、设备自校验和自诊断等功能。系统的操作员可以在控制室实现远程监控,

设定或调整现场位

2.6 对环境的高度适应性

现场总线是专为工业现场设计的,它可以使用双绞线、同轴电缆、光缆、电力线和无线的方式来传送数据,具有很强的抗干扰能力。常用的数据传输线是廉价的双绞线要求。 者掌握第一手资料,为决策提供依据。所以现场点:

用不同厂商的现场线产品来组成实际的控制系统,达到最佳的系统集成。

现同一的控制策略和“即插即用”,不同厂商的性能相同的设备可以互换。 况组成不同的网络拓扑结构,

如树、星型、总线型和层次化网络结构等。

一级网络断开后仍可维持底层设备的独立正常运行,其智能度大大加强。

设备的运行参数,

还能借助现场设备的自诊断功能对故障进行定和诊断。

,并允许现场设各利用数据通信线进行供电,还能满足本质安全防爆

由于现场总线的诸多优点,所以近十年来出现了多种有影响的现场总线,如基金会现场总线FF、Profibus、CAN、LONwor 下

3.1 基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)

基金会现场总线是国际上几家现场总线经过激烈竞争后形成的的一种现场总线,由现场总线基金会推出。与私有的网络总线协议不同,FF 总线不附属于任何一个企业或国家。其总线体系结构是参照、ISO 的OSI 模型中物理层、数据链路层和应用层,并增加了用户层而建立起来的通信模型。FF 得到了世界上几乎所有的著名仪表制造商的支持,同时遵守IEC 的协议规划,与IEC 的现场总线国际标准和草案基要国际标

FF 总线提供了Hl 和H2两种物理层标准。Hl 是用于过程控制的低速总线,传输速率为31.25Kbps,传输距离为200m、450m、1200m、1900m 四种(加中继器可以延长),可用总线供电,支持本质安全设备和非本质安全总线设备。H2为高速总线,其传输速率为1Mbps(此时传输距离为750m)或2.5bps(此时传输距离为为500m)。H1和H2每段节点数可达32个,使用中继器后可达240个,

Hl 和H2可通过网桥互连。FF 的突出特更

3.2 过程现场总线Profibus

Profibus 由Siemens 公司提出并极力倡导,己先后成为德国国家标准

DIN19245和欧洲标准EN50170,是一种开放而独立的总线标准,在机械制造、工业过程控制、智能建筑中充当通信网络。Profibus 由Profibus-PA、Profibus-DP 和Profibus-FMS 三个系列组成。Profibus-PA (Process Automation)用于过程自动化的低速数据传输,其基本特性同FF 的H1总线,可以提供总线供电质安全,并得到了专用集成电路(ASIC)和软件的支持。Profibus-DP 与

Profibus-PA 兼容,基本特性同FF 的H2总线,可实现高速传输,适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输,用于连接Profibus-PA 和加工自动化。Profibus-FMS 适用于一般自动化的中速数据传输,主要用于传感器、执行器、电气传动、PLC、纺织和楼宇自动化等。后两个系列采用RS485通信标准,传输速率从9.6kbps 到12Mbps,传输距离从1200M 到l00m (与传输速率有关)。介质存取控制的基本方式为主站之间的令牌方式和主站与从站之间的主从方式,以及综合这两种方式的的

传统的计算机控制系统一般采用DCS 结构。在DCS 中,对现场信号需要进行点对点的连接,并且I/O 端子与PLC 或自动化仪表一起被放在控制柜中,而不是ks、HART 等,并得到了广泛的应用。面仅对前两种现场总线予以简要介绍。

3 主要现场总线简介

本-致,加上它在技术上的优势,所以极有希望成为将来的主准。

点在于设备的互操作性、

改善的过程数据、早的预测维护及可靠的安全性。

和本混合方式。Profibus 是一种比较成熟的总线,在工程上应用十分广泛。

4、FCS 对计算机控制系统的影响

放在现场。这就需要铺设大量的信号传输电缆,布线复杂,既费料又费时,信号容易衰减并容易被干扰,而且又不便维护。DCS 一般由操作员站、控制站等组成,结构复杂,成本高。而且DCS 不是开放系统,而

(1)在FCS 中,借助于现场总线技术,所有的I/O 模块均放在工业现场,而且所有的信号通过分布式智能I/O 模块在现场被转换成标准数字信号,只需一根电缆就可把所有的现场子站连接起来,进而把现场信号非常简捷地传送到控制室监控设备上,降低了成本,又便于安装和维护具

(2)FCS 具有开放性。在FCS 中,软件和硬件都遵从同样的标准,互换性好,更新换代容易。程序设计采用IEC1131-3五种国际标准编程语发

(3)系统的效率大为提高。在FCS 中,一台PC 可同时完成原来要用两台设备才能完成的PLC 和NC/CNC 任务。在多任务的Windows NT 操作系统下,PC 中的软PLC 可以同时执行多达十几个PLC 任务,既提高了效率,又降低PC

在FCS 中,系统的基本结构为:工控机或商用PC、现场总线主站接口卡、现场总线输入/输出模块、PLC 或NC/CNC 实时多任务控制软件包、组态软件和应用软件。上位机的主要功能包括系统组态、数据库组态、历史库组态、图形组态、控制算法组态、数据报表组态、实时数据显示、历史数据显示、图形显示、参数列表、数据打印输出、数据输入及参数修改、控制运算调节、报警处理、故障处理、通信控制和人机接口等各个享

由前面的讨论可以看出,FCS 的技术关键是智能仪表技术和现场总线技术。智能仪表不仅具有精度高、可自诊断等优点,而且具有控制功能,必将取代传统的4-20mA 模拟仪表。连接现场智能仪表的现场总线是一种开放式、数字化、多接点的双向传输串行数据通路,它是计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物。结合PC 丰富的软硬件资源,既克服了传统控制系统的缺点,又极大地提高了控制系统的灵活性和效率,形成了一种互操作性差,难以实现数据共享。基于PC 的FCS 则完全克服了这些缺点。

,同时数字化的数据传输使系统有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。

言,编程和开工具是完全开放的,同时还可以利用PC 丰富的软硬件资源。

了成本。且上的PLC 具有在线调试和仿真功能,极大地改善了编程环境。

方面,并真正实现控制集中、危险分散、数据共、完全开放的控制要求。

5 结束语

全新的控制系统,开创了自动控制的新纪元,成为自动控制发展的必然趋势。

现场总线技术语计算机控制2

,可与以太网结合,通过ternet 实现远程监视、控制、调试、诊断等。

现场总线是从控制室连接到现场设备的双向全数字通信总线,简单理解就是通信总线一直延伸到现场设备。它是一个开放互联模型In

现场总线是计算机、通信、控制技术的融合,优点来源于三大特点:一是数字化,意味着数据传输更为便利,信息传输量增加,提供数据的可共享性;二是标准统一开放,利于共享,为不同网络互联扫清道散

信号传输数字化是所有现场总线的基本特点,它使系统精度提高;现场设备的信息增加几十倍,可用于自诊断、系统调试和管理,提高系统的有效性;同一电缆挂接多台现场设备,可节省电缆70%~90%及施工量。但节省电缆只不过是现场总线技术表层的优点,因为DCS/PLC 远程I/O 也可达到类似场

标准统一开放是所有现场总线必需的特点,也是它与许多原来“专有”的通信总线的关键区别之一。它给用户带来的本质优点是打破了个别厂商的垄断,给技术以强大的支持群体,促进公平竞争,促进技术进步。DCS 只做到操作站以上开放,控制层不可能开放,而FCS 则做到系统从上到下全开放。不同总线开放的程度和难度都有所区别,简单的

控制彻底分散是现场总线具有的突出特点。它给用户带来的实质优点是由高度智能的现场设备来分散完成DCS 控制器的功能,弱化甚至省去了集中控制器的层次,可降低设备费用,使控制风险彻底分散,提高系统控制的自治性和可靠性。 当然,现场总线也有难以发挥其优势的场合。在很长时期内,包括 DCS/PLC 在内的许多控制系统和现行标准都会与现场总路,提供互操作性;三是控制分,简化网络体系结构,使互联更加便利。

效果,而从现设备获得丰富的信息才是现场总线技术独有的本质优越性。

的I /O 总线开放的难度较低,而控制用的系统总线开放互操作就很难。

线共存,这和DCS 出现后乃至今天许多原有控制设备依然存在的局面相似。

CAN 总线国内外发展与应用状况

用。现已有400 为促进CAN 以及CAN 协议的发展,1992在欧洲成立了CiA(CAN in Automation)。在CiA 的努力推广下,CAN 技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应多家公司加入了CiA,CiA 已成为全球应用CAN 技术的权威。

CAN 总线在组网和通信功能上的优点以及它的高性能价格比决定了它在许多领域都有广阔的应用前景和发展潜力。大型仪器设备系统复杂,对多种信息进行采集、处理、控制、输出等操作。如医疗器械CT 断层扫描仪,为保证其可靠工作,在数据通信上要求功能块间可随意进行数据交换、通信能以广播方式进行、简单经济的硬件接口、通信线尽量少、抗干扰能力强、可靠性高并能自动进行故障识别和自动恢复。但是,这些要求长时间未能得到很好的解决,直至CAN 总线技术出现才提供了一个较好的解决方法。测控系统中离不开传感器,由于各类传感器的工作原理不同,其最终输出的电量形式也各不相同,为了便于系统连接,通常要考虑将传感器的输出变换成标准电压或电流信号。即便是这样,在与计算机相连时,必须增加A/D 环节。如果传感器能以数字形式输出,就可以方便地与计算机直接相连,从而简化系统结构,提高精度。这种传感器与计算机相连的总线可称为传感器总线。实际上传感器总线仍属于现场总线,关键的问题在于如何

将总线接口与传感器一体化。在广泛的工业控制领域,CAN 总线可作为现场设备级的现场总线,与其它总线相比,具有很高的可靠性和性价比。这必将是CAN 技术开发应用的一个主要方向。在以往的国内测控领域,由于没有更好的选择,大多采用BITBUS 或RS-485作为通信总线。其不足主要有:一主多从,无冗余;数据通信为命令响应,传输率低;错误处理能力弱。采用CAN 总线技术后即可解决上述问题。CAN 网络上任何一个节点均可作为主节点主动地与其它节点交换数据;CAN 网络节点的信息帧可以分出优先级,这对于有实时性要求的控制提供了方便;CAN 的物理层及数据链路层有独特的设计技术,使其在抗干扰以及错误检测等方面的性能均大的现场总线之一。

根据国内外资料报道,CAN 技术已应用于家用电器和智能楼宇以及小区建设中。如安防系统、抄表系统、家电控制等。它投资少,每个节点可以随机访问,通信速度完全满足要求,且在这类应用中数据交换量都很少。适当的网关如与TCP/IP 协议的转换,可以使一个居室或一栋大楼的现场CAN 信息转变为Internet 的形式外传,或反过来通过这类大提高。CAN 的上述特点使其成为诸多工业测控领域中首选CAN 网关把外部网传来的信息转换为CAN 的形式,此即实现了所谓的远程控制。

汽车CAN总线基础知识培训资料

汽车C A N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。

CAN总线基础(1)— CAN简介及特点

1.CAN是什么? CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。 现在,CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。 下图是车载网络的构想示意图。CAN 等通信协议的开发,使多种LAN 通过网关进行数据交换得以实现。

2.CAN的应用实例 3.总线拓扑图 CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平,二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化,将消息发送给接收方。 CAN的连接示意图

4.CAN的特点 CAN 协议具有以下特点: (1) 多主控制 在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息(多主控制)。 最先访问总线的单元可获得发送权(CSMA/CA 方式)。 多个单元同时开始发送时,发送高优先级ID 消息的单元可获得发送权。 (2) 消息的发送 在CAN 协议中,所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时,所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时,根据标识符(Identifier 以下称为ID)决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。(3) 系统的柔软性 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时,连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 (4) 通信速度 根据整个网络的规模,可设定适合的通信速度。 在同一网络中,所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样,此单元也会输出错误信号,妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。 (5) 远程数据请求 可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。 (6) 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误(错误检测功能)。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元(错误通知功能)。 正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止(错误恢复功能)。 (7) 故障封闭 CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。由此功能,当总线上发生持续数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 (8) 连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度,可连接的单元数增加;提高通信速度,则可连接的单元数减少。 1.CAN的错误状态类型 单元始终处于3 种状态之一。

CAN总线学习心得--重要

CAN总线学习心得--重要 SJ A1 0 0 0 的常用标准波特率设置,为什么基本上都是单次采样?即使是低速的时候也是这样的,既然T SEG1 的设置周期都很大,比如都大于1 0 了,为什么不让他采样三次呢?答:是不好理解,但那是Ci A 推荐的值。用5 1 系列芯片和两个SJ A1 0 0 0 接口还要外扩一个RAM,请问5 1 的AL E 能否同时与三个芯片的AL E 管脚相连( 地址不同) 有哪位高手做过双SJ A1 0 0 0 冗余的请指教!答:能同时连接。请问CAN 总线在想传输1 0 0 0 m 的情况下, 最快的速度能到多少呢?答: 5 0 k b p s = 1 3 0 0 m。如果一个网络中只有 2 个节点, 其中一个处于监听模式,另一个节点发送报文会使处于监听模式的节点进入中断吗?答:能进入接收中断,你自己的试验也可以证明。想组建一个简单的CAN 网络, 已经有两个节点, 我想问CAN 总线如何组建, 终端电阻安装在哪里?小弟还没有入门, 大虾们指点一下。答1 :直接将节点CANH 和CANL 连到总线上,终端电阻接在总线两端,大约1 2 0 欧。答2 :推荐北航出版《现场总线CAN 原理与应用技术》,研读一下。请问各位老师:我是一名c a n 总线的新手,我正在做c a n 总线的开发,控制器用s j a 1 0 0 0 t ( 我自己两个控制板互通) , 但我在发送数据后将出现总线关闭,我看到发送错误计数器在不断增加,直到0 x f f 最后恢复到0 x 7 f , 谢谢各位老师帮我解答这个问题。或者对我给与启发答1 ;首先调通单个节点。答2 :这是单节点发送没有成功( 或者由于网络中其他节点没有收到帧并在响应场响应) 建议参考网站CAN 应用方案。我想请教各位c a n 远程贞有何作用?如何应用?在什么情况下才需要用到远程贞?谢谢了!答:远程帧的用与不用完全取决你自己的协议,c a n 有远程帧的功能,是可用可不用的!用网站提供的计算波特率的工具算出的数,1 2 k 以上的都正确,无论是自接收还是两个节点通讯都没有任何问题。但是1 2 k 以下的数据一个都不能用,两个节点通讯没有成功的,自接收有1 0 k 的几个数据成功。我们的项目要求必须在1 0 k 以下,最好是5 k ,但是不成功,自己计算的数据也没有成功的。(我们至少试验了3 0 多个,所有情况都考虑了。)我现在怀疑s j a 1 0 0 0 的波特率根本达不到5 k 和相对应的传输1 0 k m。或者可以谁能提供个经过实践检验的正确的总线定时器0 和1 的设置呢?要求低于1 0 k 。答:PCA8 2 C2 5 0 / 2 5 1 可以保证5 KBPS 的速率;比如Z L GCAN 系列接口卡。答:t j a 1 0 5 0 在低速时好像有问题。我用1 0 5 0 进行5 k 的时候不行,用8 2 c 2 5 0 很好,你可以试一试。我本想双机调试,一边收,一边发,但跑程序后,发送方会不断进入复位模式,所以现在进行自测试模式,我先进入复位模式,设置进入PEL I CAN 模式,对寄存器初始化后,设置接收,发送中断使能,最后设置进入自接收,单滤波模式,这样初始化就结束了,我的ACR0 ~ ACR3 为0 x 5 5 , 0 x 5 5 , 0 x 5 5 0 x 5 0 , AMR0 ~ AMR3 为0 x f f , 之后,我就往BUF F ER 里填数,0 x 8 8 , 0 x 5 5 , 0 x 5 5 , 0 x 5 5 , 0 x 5 0 , 0 x 3 0 , 0 x 3 1 , .0 x 3 7 , 之后,启动自接收请求命令,但是程序只进入了中断一次,是发送空中断,接收中断没有产生,我读发送错误寄存器,发现有错误产生,我读接收计数寄存器,为0 ,说明我没有收到数,但我读接收BUF F ER 时,值为0 x 5 5 , 0 x 5 5 , 0 x 5 5 , 0 x f f , 0 x f f , 0 x f f , 0 x f f , 0 x f f , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 以上测试时,我在CANH 和CANL 之间加入了两个1 2 0 欧的匹配电阻并联在一起的,请各位高手指点呀,谢谢了答:在总线上加个CAN 接口卡会方便许多,或者加个捕获功能的示波器也可以检测波形。仿真环境:k e i l u v 2 编译器:k e i l c 5 1 7 . 0 仿真器:t k s - 5 9 1 s c p u : p 8 7 c 5 9 1 程序大小:8 K 左右兄弟在一片CPU 中烧写了一个,运行一个CAN 总线,I I C 总线测试程序能够正常运行。这个基础上加上应用程序后在仿真机中运行正常,但是烧写到c p u 后插入c p u 程序不能运行,请问是什么原因?另外一个问题:在另外一个项目中条件相同,程序只有4 K, 程序正常跑着,CAN 接口可以检测到输出波形但是却不能正确传输数据,在一块旧板子上就可以,比较两者之后发现电路完全相同测量也正常,只是布局不同,请教原因。答:程序已运行了吧?可能是HEX 文件有错;编制程序时注意P8 7 C5 9 1 的ERAM 设置、6 CL K 设置。位流数据采样自发送节点的8 2 c 2 5 0 的T x 管脚。测试条件:p e l i c a n ,扩展,双滤波模式,对方I D:0 x 8 8 , 0 x 1 1 , 0 x 5 5 , 0 x 1 0 ,发送的对方I D 为:0 x 8 8 , 0 x 1 1 , 0 x 0 0 , 0 x 0 0 ,发送2 字节数据为:0 x 0 5 , 0 x 0 6 采集的位流数据如下:0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 请教位流数据的含义?答:自行计算时要区分位,还需要进行“位填充”的逆运行;简单的方法是将此信号连接

CAN总线技术在汽车中的应用

技术导向 CAN总线技术在汽车中的应用 【摘要】文章首先概述了CAN总线技术,并详细阐述了CAN总线技术的特点和优点,及其结构和数据,传输原理,从而引出CAN总线研究的重点、关键技术及其在现代汽车上的应用现状和发展趋势。 【主题词】CAN总线汽车应用 前言 近20年来,随着现代电子技术、信息技术的发展,汽车上由电子控制单 元(ECU)控制的部件数量越来越多,例如,数字式电控燃油喷射系统(DEFI)、 废气再循环控制系统(EGR)、防抱死制动系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)、 牵引力控制系统(TRC)、车辆稳定控制系统(VSC)、巡航系统(CCS)等等。 大量传感器、集成电路和计算机芯片等电子元器件在汽车上的广泛应用, 在提高汽车动力性、经济性、舒适性和安全性的同时,也带来其他问题: (1)电子设备的大量应用必然导致车身布线愈来愈复杂、运行可靠性降低、故障维修难度增大,必然造成庞大的布线系统。比如在沃尔沃公司生产的S80型轿车中,所安装的电缆长达1200 m,有54根保险丝。从材料成本和工作效率看,传统布线方法都将不能适应汽车的发展。 (2)上述DEFI、EGR、ABS、ASR等子系统对控制信息的共享和实时性的要求,需要共享发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等公共数据,同时各个子系统对实时性的要求因为数据的更新速率和控制周期的不同而有 差别。传统的线缆已远远不能满足这种需求。 (3)为了使不同厂家生产的部件能在同一辆汽车中协调工作,必须按照

某种约定的标准来解决其状态信号和控制信息的传递问题。针对上述问题,在借鉴计算机网络技术和现场控制技术的基础上,诞生了各种适用于汽车环境的汽车网络技术。经过长时间发展,已形成Hart、Lonworks、Profibus、Bitbus及CAN等多种现场总线协议。CAN是控制器局域网络的简称,它由德国的Bosch公司及几个半导体生产商开发的,CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线。它具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性,简单实用,网络成本低。特别适用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。因此CAN总线在诸多总线中独占鳌头,逐渐成为汽车总线的代名词。 1、CAN总线技术的特点和优点 CAN总线与一般的通信总线相比,它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其主要特性如下: (1)具有较高的性价比。它结构简单,器件容易购置,每个节点的价格较低,而且开发过程中能充分利用现在的单片机开发工具; (2)是目前为止唯一有国际标准的现场总线; (3)为多主方式工作,网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息而不分主从,通信方式灵活,且无需站地址等节点信息; (4)网络上的节点信息分成不同的优先级, 可满足不同的实时要求,高优先级的数据最多可在134μs内得到传输; (5)采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时向总线发送信息时,优先级较低的节点会主动地退出发送,而最高优先级的节点不受影响地继续传输数据,从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情

《CAN总线基础知识》结构组成

CAN终端电阻 CAN终端电阻,顾名思义就是加在总线末端的电阻。此电阻虽小,但在CAN总线中却有十分重要的作用。 终端 CAN总线终端电阻的作用有两个: 一、提高抗干扰能力,确保总线快速进入隐性状态。 二、提高信号质量。 提高抗干扰能力 CAN总线有“显性”和“隐性”两种状态,“显性”代表“0”,“隐性”代表“1”,由CAN 决定。图1是一个CAN收发器的典型内部结构图,CANH、CANL连接总线。

图1 总线显性时,收发器内部Q1、Q2导通,CANH、CANL之间压差;隐性时,Q1、Q2截止,CANH、CANL处于无源状态,压差为0。 总线若无负载,隐性时电阻阻值很大,外部的干扰只需要极小的能量即可令总线进入显性(一般的收发器显性门限最小电压仅500mV)。为提升总线隐性时的抗干扰能力,可以增加一个差分负载电阻,且阻值尽可能小,以杜绝大部分能 量的影响。然而,为了避免需要过大的总线才能进入显性,阻值也不能过小。

确保快速进入隐性状态 在显性状态期间,总线的寄生电容会被,而在恢复到隐性状态时,这些电容需要放电。如果CANH、CANL之间没有放置任何阻性负载,电容只能通过收发器内部的差分电阻放电。我们在收发器的CANH、CANL之间加入一个220PF的电容进行模拟试验,位速率为 500kbit/s,波形如图2、图3。 图2 图3

从图3看出,显性恢复到隐性的时间长达1.44μS,在点较高的情况下勉强能够通信,若通信速率更高,或寄生电容更大,则很难保证通信正常。 为了让总线寄生电容快速放电,确保总线快速进入隐性状态,需要在CANH、CANL之间放置一个负载电阻。增加一个60Ω的电阻后,波形如图4、图5。从图中看出,显性恢复到隐性的时间缩减到128nS,与显性建立时间相当。 图4 图5

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。 ⑵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。

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。

车辆CAN总线概述(完整版)

一.CAN总线简介 1、CAN总线得发展历史 20世纪80年代初期,欧洲汽车工业得蓬勃发展,车辆电子信息化程度得也不断提高。当时,由于消费者对于汽车功能得要求越来越多,而这些功能得实现大多就是基于电子操作得,这就使得电子装置之间得通讯越来越复杂,同时意味着需要更多得连接信号线,但就是传统得线束式汽车电子系统已经不能满足车辆电子信息功能发展得需求。为了解决这一制约现代汽车电子信息化发展得瓶颈,德国Bosch公司设计了一个单一得网络总线,所有得外围器件可以被挂接在该总线上,经过试验,这一总线能够有效解决现代汽车中庞大得电子控制装置之间得通讯,并且能够减少不断增加得信号线。所以在1986年Bosch公司正式公布了这一总线,且命名为CAN总线。 CAN控制器局部网(CAN—Controller Area Network)属于现场总线得范畴,它就是一种有效支持分布式控制或实时控制得串行通讯网络,它具有很高得网络安全性、通信可靠性与实时性,简单实用,网络成本低,特别适用于汽车计算机控制系统与环境恶劣、电磁辐射强与振动大得工业环境,因此CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头,成为汽车总线得代名词,CAN总线开始进入快速发展时期: 1987年Intel公司生产出了首枚CAN控制器(82526)。不久,Philips公司也推出了CAN 控制器82C200; 1991年,Bosch颁布CAN 2、0技术规范,CAN2、0包括A与B两个部分为促进CAN以及CAN协议得发展,1992在欧洲成立了国际用户与厂商协会(CAN in Automation,简称CiA),在德国Erlangen注册,CiA总部位于Erlangen。CiA 提供服务包括:发布CAN得各类技术规范, 免费下载CAN文献资料, 提供CANopen规范DeviceNet规范;发布CAN产品数据库,CANopen产品指南;提供CANopen验证工具执行CANopen认证测试;开发CAN规范并发布为CiA标准。 1993 年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用)与ISO11519(低速应用); 1993年,ISO颁布CAN国际标准ISO11898; 1994年,SAE颁布基于CA N得J1939标准; 2003年,Maybach发布带76个ECU得新车型(CAN,LIN,MOST); 2003年,VW发布带35个ECU得新型Golf。

CAN总线基础知识介绍

什么是CAN ? CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN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 之间交换信息,形成汽车电子控制网络。比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN控制装置。 一个由CAN 总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如,当使用Philips P82C250作为CAN收发器时,同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易。另外,硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。 CAN 是怎样发展起来的? CAN最初出现在80年代末的汽车工业中,由德国Bosch公司最先提出。当时,由于消费者对于汽车功能的要求越来越多,而这些功能的实现大多是基于电子操作的,这就使得电子装置之间的通讯越来越复杂,同时意味着需要更多的连接信号线。提出CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯,减少不断增加的信号线。于是,他们设计了一个单一的网络总线,所有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年,CAN 已成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519(低速应用)。 CAN是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有高的位速率,高抗电磁干扰性,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。 由于CAN总线具有很高的实时性能,因此,CAN已经在汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。 CAN 是怎样工作的? CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN层的定义与开放系统互连模型(OSI)一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层,而设备只通过模型物理层的物理介质互连。CAN的规范定义了模型的最下面两层:数据链路层和物理层。下表中展示了OSI开放式互连模型的各层。应用层协议可以由CAN 用户定义成适合特别工业领域的任何方案。已在工业控制和制造业领域得到广泛应用的标准是DeviceNet,这是为PLC和智能传感器设计的。在汽车工业,许多制造商都应用他们自己的标准。 表1 OSI开放系统互连模型 7 应用层最高层。用户、软件、网络终端等之间用来进行信息交换。如:DeviceNet 6 表示层将两个应用不同数据格式的系统信息转化为能共同理解的格式 5 会话层依靠低层的通信功能来进行数据的有效传递。 4 传输层两通讯节点之间数据传输控制。操作如:数据重发,数据错误修复 3 网络层规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议。如:路由和寻址 2 数据链路层规定了在介质上传输的数据位的排列和组织。如:数据校验和帧结构 1 物理层规定通讯介质的物理特性。如:电气特性和信号交换的解释 CAN能够使用多种物理介质,例如双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送,两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”,静态时均是2.5V左右,此时状态表示为逻辑“1”,也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”,称为“显形”,

CAN总线基础知识学习笔记

CAN总线基础知识学习笔记 依照瑞萨公司的《CAN入门书》的组织思路来学习CAN通信的相关知识,并结合网上相关资料以及学习过程中的领悟整理成笔记。好记性不如烂笔头,加油! 1 CAN的一些基本概念 1.1 什么是CAN总线 CAN 是Controller Area Network 的缩写,是ISO 国际标准化的串行通信协议。通俗来讲,CAN总线就是一种传输数据的线,用于在不同的ECU之间传输数据。 CAN总线有两个ISO国际标准:ISO11898 和ISO11519。其中: ISO11898 定义了通信速率为125 kbps~1 Mbps 的高速CAN 通信标准,属于闭环总线,传输速率可达1Mbps,总线长度≤40米。 ISO11519 定义了通信速率为10~125 kbps 的低速CAN 通信标准,属于开环总线,传输速率为40kbps时,总线长度可达1000米。 Tips: :又称为总线的通信速率,指的是位速率。或称为比特率(和波特率不是一回事),表示的是:单位时间内,通信线路上传输的二进制位的数量,其基本单位是bps 或者b/s (bit per second)。 1.2 CAN的拓扑结构 下图中,左边是高速CAN总线的拓扑结构,右边是低速CAN总线的拓扑结构。 如图中所示,CAN总线包括CAN_H 和CAN_L 两根线。节点通过CAN控制器和CAN 收发器连接到CAN总线上。 TIps :通常来讲,ECU内部集成了CAN控制器和CAN收发器,但是也有没集成的,需要自己外加。 1.3 CAN信号表示 在CAN总线上,利用CAN_H和CAN_L两根线上的电位差来表示CAN信号。CAN总线上的电位差分为显性电平和隐性电平。其中显性电平为逻辑0,隐性电平为逻辑

汽车CAN总线基础-CAN总线简介

汽车CAN总线基础-CAN总线简介 1. CAN 的介绍1.1 CAN 是什么CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO 国际标准化的串行通信协议。1.2 CAN 的起源汽车CAN 总线是20 世纪80 年代初德国Bosch 公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议。传统汽车线束连接 如图1.21。在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、 低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通 信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多, 线束的数量也随之增加。为适应减少线束的数量,通过多哥LAN,进行大量数 据的高速通信的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通 信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,现在在欧洲 已是汽车网络的标准协议。现在,CAN 总线的高性能和可靠性已被认同,并被 广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。在汽车上的应用,CAN 节点已经达到最多90 个电子控制节点了。1.1 CAN 的发展史※1983 年,Bosch 开始研究车上的网络技术;※1986 年,Bosch 在SAE 大会公布 CAN 协议;※1987 年,Intel 与Philips 先后推出CAN 控制器芯片;※1991 年,Bosch 颁布CAN2.0 技术规范,CAN2.0 包括A 和B 两个部分;※1991 年,CAN 总线最先在Benz S 系列轿车上实现;※1993 年,ISO 颁布CAN 国际标准ISO-11898;※1994 年,SAE 颁布基于CAN 的J1939 标准;※2003 年,Maybach 颁布带76 个ECU 的新车型(CAN、LIN、MOST);※2003 年,VW 颁布了带35ECU 的新车型Golf;※未来,CAN 总线将部分被FlexRay 所取代,但是CAN 总线将会被持续应用相当长的时间。1.2 CAN 的特性※多主结构依 据优先权进行总线访问;※无破坏性的基于优先权的逐位仲裁;※借助验收滤

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