车辆CAN总线概述(完整版)
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CAN总线基础知识总结(建议收藏)CAN总线基础知识总结一、CAN总线简介1、CAN总线(Controller Area Network,控制器局域网)是由德国BOSCH(博世)公司在1986年为汽车而设计的,它是一种串行通信总线,只需两根线CAN_H和CAN_L。
2、隐性(逻辑1)与显性(逻辑0)的概念:CAN总线在数据传输过程中,实际上传输的是CAN_H和CAN_L 之间的电位差。
CAN_H只能是高电平(3.5V)或悬浮状态(2.5V),CAN_L只能是低电平(1.5V)或悬浮状态(2.5)V,当CAN_H和CAN_L 都为2.5V 时,是隐性,表示逻辑1,当CAN_H为3.5V、CAN_L都为2.5V时,是显性,表示逻辑0。
表示隐性和显性逻辑的能力是CAN总线仲裁方法的基本先决条件,即所有节点都为隐性时,总线才处于隐性状态;只要有一个节点发送了显性,总线就呈现为显性状态。
3、120?电阻:必须在总线的每一节点的CAN_H和CAN_L之间接一个120?左右的电阻,以避免出现信号反射。
4、CAN技术规范CAN2.0A和CAN2.0B:CAN2.0A只有标准帧(标识符(ID)有11位);CAN2.0B除了标准帧,还有扩展帧(标识符(ID)有29位)。
5、CAN的国际标准ISO11898和ISO11519:CAN 协议经ISO 标准化后有ISO11898和ISO11519两种标准,它们对于数据链路层的定义相同,但物理层不同。
ISO11898 是波特率为125kbps-1Mbps 的CAN高速通信标准。
ISO11519 是波特率为125kbps 以下的CAN低速通信标准。
高速通信标准和低速通信标准的硬件规格也不一样,所以需要选用不同的收发器。
在收发器的规格书上都会注明高速通信用还是低速通信用,或者是符合ISO11898标准还是ISO11519标准。
6、CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层,要将CAN总线应用于工程项目中必须制定上层的应用协议。
CAN总线知识点概述CAN全称为“ControllerAreaNetwork”,简称CAN,是国际上应用最广泛的现场之一。
在当前的汽车产业中,出于对平安性、舒服性、便利性、低公害、低成本的要求,各式各样的控制系统被开发出来。
出于这些系统之间通信所用的数据类型及对牢靠性要求不尽相同,且因多条总线构成的状况复杂、线束数量增强。
为了适应“削减线束的数量”、“通过多个LAN,举行大量数据的高速通信”的需求,1986年德国电气商博世公司开发出面对汽车的CAN通信协议。
此后,CAN通过IS011898及IS0 11519举行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议,CAN的高性能和牢靠性已被认同,并广泛应用于工业、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
的特点1、CAN是一种多主总线,即每个节点机均可成为主机,他们之间都可举行通信。
2、硬件方面,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速率可达1mb/s。
3、CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等项工作。
4、CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,改为从通信数据块举行编码。
采纳这种办法的优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种数据块编码方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分步式控制中十分重要。
5、数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制指令、工作状态及测试数据的普通要求。
同时,8个字节不会占用总线时光过长,从而保证了通信的实时性。
6、CAN协议采纳了crc检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的牢靠性。
CAN总线所具有的极高的牢靠性和独特设计,特殊适合工业设各测控单元互连。
工业界的地位不行小觑,并已公认为最有前途的现场总线之一。
CAN总线技术介绍
CAN总线技术,也被称为Controller Area Network(CAN),是一种广泛使用的低层次的工业总线,是一种高效的低成本高性能的汽车总线。
主要应用于车辆对信息和控制来说非常重要的多个电子设备之间的连接,用于传输信息,控制信号和多媒体信号等。
是一种以多路复用网络技术技术为基础,可以实现节点间信息和控制的互连网络,这种网络经常被用来实现车辆各组件之间的联动,实现多媒体的信号传输和各类信号的交互。
CAN总线技术也是一种多路复用网络技术,它在不同类型的节点之间传输信号和控制信号,实现节点之间互连,实现多媒体的信号传输和各类信号的交互。
CAN总线采用两线总线结构,通信线缆一般采用双绞线、单绞线或者光纤。
它的通信特性具有低延时、高速率、低成本、可靠性高等优点,可以满足现代车辆对节能、安全、可靠性要求。
(1)硬件:包括CAN总线收发器(Transceiver)、CAN总线线缆(Cable)及CAN总线连接线(Connector)。
(2)软件:主要是CAN 控制器(Controller)和CAN驱动软件(Driver)。
汽车CAN总线详解概述CAN(Controller Area Network)总线协议是由 BOSCH 发明的⼀种基于消息⼴播模式的串⾏通信总线,它起初⽤于实现汽车内ECU之间可靠的通信,后因其简单实⽤可靠等特点,⽽⼴泛应⽤于⼯业⾃动化、船舶、医疗等其它领域。
相⽐于其它⽹络类型,如局域⽹(LAN, Local Area Network)、⼴域⽹(WAN, Wide Area Network)和个⼈⽹(PAN, Personal Area Network)等,CAN 更加适合应⽤于现场控制领域,因此得名。
CAN总线是⼀种多主控(Multi-Master)的总线系统,它不同于USB或以太⽹等传统总线系统是在总线控制器的协调下,实现A节点到B节点⼤量数据的传输,CAN⽹络的消息是⼴播式的,亦即在同⼀时刻⽹络上所有节点侦测的数据是⼀致的,因此⽐较适合传输诸如控制、温度、转速等短消息。
CAN起初由BOSCH提出,后经ISO组织确认为国际标准,根据特性差异⼜分不同⼦标准。
CAN国际标准只涉及到 OSI(开放式通信系统参考模型)的物理层和数据链路层。
上层协议是在CAN标准基础上定义的应⽤层,市场上有不同的应⽤层标准。
发展历史1983年,BOSCH开始着⼿开发CAN总线;1986年,在SAE会议上,CAN总线正式发布;1987年,Intel和Philips推出第⼀款CAN控制器芯⽚;1991年,奔驰 500E 是世界上第⼀款基于CAN总线系统的量产车型;1991年,Bosch发布CAN 2.0标准,分 CAN 2.0A (11位标识符)和 CAN 2.0B (29位标识符);1993年,ISO发布CAN总线标准(ISO 11898),随后该标准主要有三部分:ISO 11898-1:数据链路层协议ISO 11898-2:⾼速CAN总线物理层协议ISO 11898-3:低速CAN总线物理层协议注意:ISO 11898-2和ISO 11898-3物理层协议不属于 BOSCH CAN 2.0标准。
汽车CAN基本原理介绍1.汽车CAN的概述CAN是一种串行通信协议,使用两根差分线(CAN_H和CAN_L)进行通信。
它最初是由德国公司Bosch开发用于汽车电子系统之间的通信,现在已广泛应用于汽车工业以及其他领域。
2.CAN的通信架构CAN网络由多个节点组成,每个节点都有一个唯一的标识符(ID)。
节点之间通过CAN总线进行通信。
CAN总线可以是单线或者多线的,多线的CAN总线可以提供更高的数据传输速率。
3.CAN的数据传输CAN使用基于优先级的非冲突访问控制机制。
每个节点都有一个优先级,优先级高的节点可以随时发送消息。
CAN的通信是基于消息的,消息由一个帧组成。
4.CAN的帧格式CAN帧由标识符(ID)、控制位(Control)、数据长度码(DLC)和数据域(Data)组成。
标识符用于标识消息的类型和发送方,控制位用于指示消息的类型,数据长度码用于指示数据域的长度,数据域包含实际的数据。
5.CAN的通信方式CAN的通信方式可以分为两种:广播方式和点对点方式。
在广播方式下,消息被发送到整个网络上的所有节点;在点对点方式下,消息只被发送到指定的节点。
6.CAN的错误检测和纠正CAN具有高度可靠性的特点,它可以检测和纠正错误。
CAN使用CRC 校验码来检测传输过程中发生的错误,并使用重发机制来纠正错误。
7.CAN的速率和距离CAN的传输速率可以根据具体需求进行选择,通常可以达到1Mbps。
CAN的最大传输距离可以达到数百米,如果需要更远的传输距离,可以使用CAN的中继器或者光纤转换器。
8.CAN的应用9.CAN的发展趋势随着汽车电子系统的不断发展,CAN也在不断演进。
CAN已经从最初的CAN 2.0发展到CAN FD(Flexible Data Rate),可以实现更高的数据传输速率和更大的数据负载。
总结:汽车CAN是一种高度可靠且高效的通信协议,它在汽车电子系统中起到了至关重要的作用。
它以其稳定的性能、优秀的错误检测和纠正能力以及广泛的应用领域而受到了广泛的认可和应用。
汽车CAN总线系统故障诊断概述CAN总线技术是一种有别于传统电气系统连接的新型信息通信方式,它的结构、原理、故障形式和检修方式都有着自身的特点。
本文主要分析了汽车CAN 总线系统的故障及检测方法。
标签:汽车;CAN总线;原理;故障;诊断一、汽车CAN总线技术概述CAN的全称是ControllerAreaNetwork,也就是俗称的控制器局域网,是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。
CAN总线将汽车上多个控制器整合在网络中,CAN总线上的每个节点都有自己的地址,CAN总线控制器的数据资料是由控制单元提供的,CAN收发器从CAN控制器处接收到数据资料,并将这些数据资料转化为信号发送至数据总线。
控制单元从数据总线上接收数据,并对接收到的数据进行检测,判断是否属于该控制单元所需,如果是此控制单元所需要的,那么就被认可和接收,反之则不被认可和接受,从而完成数据的整个传输过程。
二、CAN总线技术的结构CAN总线技术主要是由线、收发器、控制器和终端电阻组成的。
控制器局域网控制器的作用主要是接收控制单元内微处理器发出来的数据资源信息,并对这些数据信息进行处理,然后发送给控制器局域网收发器。
同时CAN控制器也对接收收发器收到的数据资源信息进行处理并传给微处理器。
控制器局域网收发器是一個发送器和接收器的组合体,它将CAN控制器提供的数据转化成信号,并将信号通过数据总线发送出去,同时它也接收总线数据信息,并将数据信息传到CAN控制器。
终端电阻实际上也就是一个数据传递终端,其主要作用是避免数据信息传输完成反射回来,产生反射波而使数据遭到破坏。
CAN数据总线是用来传输数据的双向数据线,分为CAN-High和CAN-Low 数据线。
数据在没有指定接收器时,数据信息默认的通过数据总线发送给各控制单元,各控制单元接收到数据后进行计算。
为了防止外界电磁场的干扰和向外辐射,CAN总线采用两条线缠绕在一起,两条线上的电位是相反的。
CAN总线介绍CAN(Controller Area Network)总线是一种广泛应用于汽车、工业控制等领域的数据通信协议。
CAN总线具有高可靠性、高实时性和高带宽等特点,被广泛应用于车辆电子控制系统、航空航天、机械设备等领域。
CAN总线最早由德国Bosch公司在上世纪80年代开发,用于车辆的电子控制。
由于CAN总线在汽车电子领域的成功应用,其优势同样得到了其他领域的认可,逐渐被应用于其他工业领域。
CAN总线采用串行通信方式,可以连接多个节点,实现节点间的数据交换和通信。
1.高可靠性:CAN总线采用差分信号传输,具有较强的抗干扰能力。
在电磁干扰、噪声和抗电气干扰等环境下,CAN总线能够保持正常的数据传输,确保数据的可靠性。
2.高实时性:CAN总线具有优异的实时性能,数据传输的延迟时间很短,一般在毫秒级别。
这使得CAN总线能够满足实时应用的需求,例如车辆的实时控制系统、工业自动化过程控制等。
3. 高带宽:CAN总线的传输速率可达到1Mbps,远远超过了一般串行数据通信协议的速率。
这使得CAN总线能够传输大量的数据,满足复杂系统的通信需求。
4.易于扩展:CAN总线的节点数可以达到数百个,能够方便地扩展系统。
不同的节点可以通过CAN总线进行数据交换,实现节点之间的通信和协作。
这使得CAN总线非常适合于复杂的系统中使用,例如车辆电子控制系统中的各个控制单元。
CAN总线的应用非常广泛,特别是在汽车电子领域。
在汽车中,CAN 总线用于车辆的电子控制系统,如发动机管理系统、制动系统、安全系统等,实现不同控制单元之间的数据传输和通信。
CAN总线可以使得不同控制单元之间实时交换数据,协调各个功能模块的工作,提高整个车辆系统的性能和安全性。
除了汽车电子领域,CAN总线还应用于其他工业控制领域。
例如,CAN总线可以用于机械设备的控制系统,实现各个执行机构之间的协调与控制。
此外,CAN总线还可以用于工业自动化系统,实现各个传感器和执行器之间的数据交换和控制。
CAN总线简介1. CAN总线的发展历史20 世纪80年代初期,欧洲汽车工业的蓬勃发展,车辆电子信息化程度的也不断提高。
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,但是传统的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的需求。
为了解决这一制约现代汽车电子信息化发展的瓶颈,德国Bosch 公司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,经过试验,这一总线能够有效解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯,并且能够减少不断增加的信号线。
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空制器局部网(CAN-Controller Area Network )属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络,它具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性,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恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境,因此CAN总线在诸多现场总线中独占鳌头,成为汽车总线的代名词,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空制器(82526)。
不久,Philips 公司也推出了CAN控制器82C20Q1991年,Bosch颁布CAN 2.0技术规范,CAN2.0包括A和B两个部分为促进CAN以及CAN协议的发展,1992在欧洲成立了国际用户和厂商协会(CANn 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勺各类技术规范,免费下载CAN文献资料,提供CANope规范DeviceNet规范;发布CAN产品数据库,CANoper产品指南;提供CANopen验证工具执行CANope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£011898(高速应用)和£011519(低速应用);1993 年,ISO 颁布CANS际标准ISO-11898 ;1994年,SAE颁布基于CAN的J1939标准;2003 年,Maybach发布带76 个ECU的新车型(CAN LIN,MOS);2003年,VW发布带35个ECU的新型Golf。
根据CiA组织统计,截止到2002年底,约有500多家公司加入了这个协会,协作开发和支持各类CAN高层协议;生产CAN空制器(独立或内嵌)厂家,包括世界上主要半导体生产厂家在内,已有20多家,CAN控制器产品的品种已达110多种,CAN控制器的数量已达210,000,000枚。
CAN接口已经被公认为微控制器( Microcontroller )的标准串行接口,应用在各种分布式内嵌系统。
该协会已经为全球应用CAN技术的权威。
2. CAN总线的特点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134 Q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况下也不会出现网络瘫痪情况;6) 只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据, 无需专门的“调度” ;7) 直接通信距离最远可达10 km(速率5 kb/s以下),通信速率最高可达1 Mkb / s( 此时通信距离最长为40 m) ;8) 节点数主要取决于总线驱动电路, 目前可达成110 个;9) 采用短帧结构, 传输时间短, 受干扰概率低, 具有极好的检错效果;10) 每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,保证了数据出错率低;11) 通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤, 选择灵活;12) 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能, 以使总线上其他节点的操作不受影响。
自CAN总线问世以来,为满足CAN总线协议的多种应用需求,相继出现了几种高层协议。
目前大多数基于CAN总线的网络都采用CAN总线的高层协议。
CANopen DeviceNet和SDS是通常采用的高层协议,适用于任何类型的工业控制局域网应用场合,而CAL则应用于基于标准应用层通信协议的优化控制场合,SAEJ1939则应用于卡车和重型汽车计算机控制系统。
其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准,并被公认为是最有前途的现场总线之一。
CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络,广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从现场设备到控制、管理的各个层次。
信息技术的发展引起自动化系统结构的变革,逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线(Fieldbus) 就是顺应这一形势发展起来的新技术,成为当今自动化领域技术发展的热点,被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现,标志着自动化领域的又一个新时代的开始,并对该领域的发展产生重要影响。
二、CAN总线基本原理1、CAN标准1) CAN总线的分层结构OSI(Open System Interconnection )开放系统互连参考模型将网络协议分为7 层,由上至下分别为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层和物理层。
国际电工技术委员会定义现场总线模型分为三层:应用层、链路层和物理层。
CAN勺分层定义与OSI模型一致,使用了七层模型中的应用层、链路层和物理层。
CAh技术规范定义了模型最下面的两层:数据链路层和物理层,如图1 所示。
图1 CAN总线分层结构2)C AN协议标准CAN总线协议现有CAN1.0 CAN1.2 CAN2.0A和CAN2.0B四个版本。
CAN2.0A 以及以下版本使用标准格式信息帧(11位),CAN2.0B使用扩展格式信息帧(29 位)。
CAN2.0A及以下版本在接收到扩展帧信息格式时认为出错;CAN2.0B被动版本接收时忽略29位扩展信息帧,不认为出错;CAN2.0B主动版本能够接收和发送标准格式信息帧和扩展格式信息帧。
3)C AN总线网络基本结构一般而言,CAN总线网络由若干个具有CAN通信功能的控制单元(又称节点)通过CANJ和CANJ W条数据线并联组成,CANJ和CANJ W条数据线的两端各安装一个120 Q电阻构成数据保护器,避免数据传输到终端被反射回来而产生反射波,影响数据的传送,如图2所示。
汽车CAN总线网络结构示意图如图3所示。
应用层逻轿链路控制子层\滤波表不层过载通知恢复管理/媒体讪问控制子层/邀摞封装加包审并转换应答传输层网络层数据链路层物理层4物理--------------------------- 1P1位编码/解码位定时同步骡动器/接收器特件1SO/OS1参考模型CAN分层结构终端吐士图2 CAN 网络基本结构图3汽车CAN 总线网络结构示意图4) CAN 总线节点硬件电路框图一个完整的CAN 总线节点应该包含微控制器、CAN g 制器和CAN 攵发器三部 分。
其中微控制器负责完成CAN 控制器的初始化,与CAN 控制器的进行数据传递; CAN 控制器负责将数据以CAN 报文的形式传递,实现CAN 协议数据链路层的功能; CAN 攵发器是CAN 控制器与CAN 物理总线的接口,为总线提供差动发送功能,也 为控制器提供差动接收功能。
CAN 节点的基本结构框图如图4所示。
部分微控制 器集成有CAN S 制器,因此,节点方案有两种。
图4 CAN 节点基本结构框图5) CAN 差分通信CAN 总线的信号传输采用差分通信信号,差分通信具有较强的抗干扰能力。
电礼控制死_rCANCAN空调CAN电动CAN变速 控制主动 悬挂CANCANCAN电胡电动 窗安全仪表板CAN_L CAN^LCAN攵发器的差动信号放大器在处理信号时,会用CAN_H数据线的电压减去CAN_L 数据上的电压,这两个数据线的电位差可对应两种不同逻辑状态进行编码。
在静止状态时,这两条导线上作用有相同预先设定值,该值称为静电平。
对于CAN驱动数据总线来说,这个值大约为2.5V。
静电平也称为隐性状态,因为连接的所有控制单元均可修改它。
在显性状态时,CANJ线上的电压值会升高一个预定值(对CAN驱动数据总线来说,这个值至少为IV)。
而CANJ线上的电压值会降低一个同样值(对CAN驱动数据总线来说,这个值至少为1V)于是在CAN 驱动数据总线上,CANJ线就处于激活状态,其电压不低于3.5V(2.5V+1V=3.5V),而CAN_L线上的电压值最多可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。
因此在隐性状态时,CAN_H线与CANJ线上的电压差为0V,在显性状态时该差值最低为2V,如图5 所示。
如果CAN_- CAN_L> 2,那么比特为0 ,为显性;如果CANJCAN_L= 0, 那么比特为1,为隐性。
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。
当一个站要向其它站发送数据时,该站CPU各要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN控制器芯片,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控制器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。
当多个站点同时发送消息时,需要进行总线仲裁,每个控制单元在发送信息时通过发送发送标识符来识别。
所有的控制单元都是通过各自的RX线来跟踪总线上的一举一动并获知总线的状态。
每个发射器将TX线和RX线的状态一位一位地进行比较,采用“线与”机制,“显性”位可以覆盖“隐性”位;只有所有节点都发送“隐性”位,总线才处于“隐性”状态。