第二章 控制器局域网

can总线的国际标准CAN总线，全称为控制器局域网总线（Controller Area Network），是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。

由于其高性能、高可靠性、以及灵活的通讯方式，CAN总线在工业自动化、船舶、医疗设备、航空航天等领域得到了广泛应用。

CAN总线的国际标准，具体为ISO 11898系列。

这一系列标准详细规定了CAN 总线的物理层、数据链路层以及应用层的规范。

1.物理层：ISO 11898-1至-3规定了CAN总线的物理层。

这部分标准主要定义了CAN总线的基本电气特性，如位速率、位编码、位同步等。

同时，这些标准还对CAN总线的物理接口，包括连接方式、信号幅度和阻抗等进行了规定。

2.数据链路层：ISO 11898-4至-7规定了CAN总线的数据链路层。

这部分标准主要定义了如何实现节点间的数据传输和错误检测。

标准中规定了如何使用标识符来标识信息，如何发送和接收数据，以及如何处理错误和故障等。

3.应用层：ISO 11898-8至-10规定了CAN总线的应用层。

这部分标准主要定义了如何实现节点间的信息交互和通讯控制。

标准中规定了如何定义通讯协议、如何进行信息交互、如何处理异常情况等。

此外，CAN总线还有几个子标准，包括CAN 2.0、CAN FD（快速数据）等。

这些子标准在原有的CAN总线基础上进行了扩展和改进，以适应更高的数据传输速率和更复杂的应用需求。

总的来说，CAN总线的国际标准为各种不同领域的应用提供了一个通用的通讯平台。

通过遵循这些标准，不同的设备和应用可以方便地实现相互之间的通讯和控制，从而提高了系统的效率和可靠性。

一提到总线，就很容易让我们联想到错综复杂的计算机电线，可是这些总线总能起着十分重要的作用，今天我们就来认识下CAN 总线协议。

CAN 控制器局域网总线是一种实施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。

最常用的领域是汽车。

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线线束。

【特点】1.CAN 是目前位置唯一有国际标准的现场总线2.CAN 为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而且部分主从3.在报文标识符上，CAN 上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求4.CAN 采用非破坏总线仲裁技术5.CAN 节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播几种方式接收数据6.CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路7.报文采用短帧结构，传输时间段，受干扰概率低，数据出错率极低8.CAN 的每帧信息都有CRC 校验及其他检错措施，具有极好的检错效果9.CAN 的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活10.CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，已使总线上其他节点的操作不受影响11.CAN 总线具有较高的性能价格比【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，如图。

【错误状态种类】1.主动错误状态 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。

处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标识。

2.被动错误状态 被动错误状态是易引起错误的状态。

处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其他单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。

处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其他处于主动错误状态的单元如果没有发现错误，整个总线也被认为是没有错误的。

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。

简述can控制器工作原理
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种在电
子设备中用于通信的高级总线系统。

CAN控制器是实现CAN
通信的核心部分，它负责CAN网络中信息的发送和接收。

CAN控制器工作原理如下：
1. 发送数据：当CAN控制器要发送数据时，它首先检查总线
上的状态。

如果总线空闲，控制器将发送帧信息（包括标识符、数据和其他控制信息）到总线上。

发送完成后，控制器会等待确认信号，如果收到来自其他节点的确认信号，说明数据已成功发送。

2. 接收数据：当总线上有其他节点发送数据时，CAN控制器
会监听总线状态。

如果控制器检测到总线上有数据帧，它会读取并解析该帧的信息，包括标识符、数据和其他控制信息。

然后，控制器将数据帧传递给接收缓冲区，供主机或其他应用程序处理。

3. 错误处理：CAN控制器还负责处理错误。

当控制器检测到
错误时（如总线冲突、位错误或校验错误），它会发送错误信号，并根据错误类型执行相应的错误处理机制，如重传数据或转发错误信息给其他节点。

总之，CAN控制器是CAN通信的关键组件，负责数据的发送、接收和错误处理。

它通过监听总线上的状态，并根据协议规定的规则执行相应的操作，实现可靠的高效通信。

图片简介:本技术介绍了一种控制器局域网总线关闭故障处理方法及系统，该方法包括：当检测到控制器局域网总线关闭故障时，报出总线关闭故障；检测接收报文的接收状态是否正常；如果是，则当距离上次网络重启的时间间隔满足预设时间间隔阈值时，执行网络重启；若在网络重启后判断总线故障消失且接收报文的接收状态正常，则判定所述总线关闭故障治愈。

本技术根据接收报文状态和总线关闭原始故障状态确认总线关闭故障治愈策略，确保总线关闭故障正确报出，同时在检测到CAN高和CAN低短接问题不存在时，主动触发CAN网络重启，最快恢复网络，确保通讯正常。

技术要求1.一种控制器局域网总线关闭故障处理方法，其特征在于，该方法包括：当检测到控制器局域网总线关闭故障时，报出总线关闭故障；检测接收报文的接收状态是否正常；如果是，则当距离上次网络重启的时间间隔满足预设时间间隔阈值时，执行网络重启；若在网络重启后判断总线故障消失且接收报文的接收状态正常，则判定所述总线关闭故障治愈。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：若芯片判断总线故障未消失或者接收报文的接收状态不正常时，判断网络重启时间是否超过重启时间阈值，如果是，维持总线故障报出状态，重新判断总线故障是否被治愈。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测接收报文的接收状态是否正常，包括：根据接收报文的状态字判断所述报文的接收状态是否正常。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当距离上次网络重启的时间间隔不满足预设时间间隔阈值时，在预设等待时间后执行网络重启。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收报文表征发动机电控单元的接收报文。

6.一种控制器局域网总线关闭故障处理系统，其特征在于，该系统包括：故障报出单元，用于当检测到控制器局域网总线关闭故障时，报出总线关闭故障；状态检测单元，用于检测接收报文的接收状态是否正常；时间判断单元，用于如果是，则当距离上次网络重启的时间间隔满足预设时间间隔阈值时，执行网络重启；故障判定单元，用于若在网络重启后判断总线故障消失且接收报文的接收状态正常，则判定所述总线关闭故障治愈。

控制器局域网（CAN）技术在重型卡车上的应用摘要：控制器局域网（CAN）是目前国际上应用最广泛的现场总线之一，广泛地应用于汽车电子系统。

近年来，越来越多的国产重型汽车也采用CAN 总线技术。

包头北奔重型卡车V3系列高档中重型汽车电气系统启用的电子车身控制器（CBCU）和CAN总线仪表（CMIC），是该公司自主研发的具有自身特色、融合前沿科技的先进产品。

它提升了整车电气系统的性能、自动化控制水平及在市场上的竞争能力。

本文着重介绍了该公司车载控制器局域网（CAN）的工作原理、系统结构及优势。

关键词：控制器局域网（CAN）技术；北奔重卡；工作原理1.前言随着重车工业的快速发展和竞争日趋激烈，整车智能化的提高成为汽车业界的一个主流趋势。

整车智能化的实现，要求在相同的车身空间中实现成倍的控制功能，为此增加车用智能化电子部件与电子控制单元成为各个汽车制造商优先选择的突破口。

由于重型汽车各种功能的增加，需要不断增加电气元件来完成各种控制逻辑，因而电气元件也会相对庞杂。

同时电子控制单元的大量引入，要求大批数据信息能在不同的子系统中共享，大量控制信号也需要实时交换，这使得传统的点对点的布线方式碰到了无法逾越的难题。

一方面车上导线数量急剧增加，不仅占用了有限的空间，还使得配线的设计与整车装配更为繁琐；另一方面传统线束及其控制模式普遍存在信号传输滞后现象，已远远不能满足控制信号的实时交换。

而每个控制单元对实时性的要求将会因为数据的更新速率和控制周期不同而不同，这就要求其数据交换网模式必须是基于优先权竞争的模式，并且它本身应有较高的通信速率。

具有国际标准的CAN总线完全能够满足这些要求，因此将控制器局域网（CAN）技术引入重型汽车已势在必行。

目前，包头北奔重型汽车公司生产的V3系列高档中重型汽车，是联合欧洲研发机构，历经三年时间共同打造的具有纯正欧洲血统的重卡至尊。

部分车型电气系统启用了电子车身控制器（CBCU）和CAN总线仪表（CMIC），成功采用了CAN-BUS总线技术，开发了具有自身特色、融合前沿科技的先进产品，以提升整车电气系统的自动化控制水平以及在市场上的竞争能力。