CAN总线传输原理电子教案

一、组织教学：（分钟进行考勤）组织教学是贯穿整节课。

二、导入新课：（分钟）CAN总线即是人们所称的汽车网络；是指控制区域网现场总线。

采用CAN总线传递信息，则所有的信息都通过两条数据线进行传递，成为各电控单元的一个信息共享的通讯平台，这样就减小由于汽车电控单元的增多导致的信号传输线增多而产生的线路复杂、故障增多和维修困难等弊病。

但随之而来的各电控单元对“电子语言”的解读和信息的发送就带来了挑战，所以协调各电控单元间的信息交换就变得非常的重要了。

三、讲授新课（分钟）1.数据的构成数据由多位构成。

在数据中，位数的多少由数据域的大小决定。

1位是信息的最小单位（单位时间电路状态）。

在电子学中，位只有“0 ”或“1”两个值。

也就是只有“是”或“不是”两个状态。

对于两位，可产生四个变化状态。

每一项信息都可由每一个变化状态表示，并与所有的控制单元联系。

例如：电动窗工作或冷却液温度信息。

当位1和位2都是0V传递时，表示运动或10℃；当位1为0V，位2为5V传递时，表示不运动或20℃等。

随着位数的增加，信息量相应增加，每增加一位数，产生的信息就会增加一倍。

2.网关（1）网关的功用由于电压电平和电阻配置不同，所以在CAN驱动数据线和CAN舒适信息数据总线之间无法直接进行耦合连接。

另外这两种数据总线的传输速率是不同的，这就决定了它们无法使用不同的信号。

这就需要在这两个系统之间能完成一个转换，这个转换过程是通过所谓的网关来实现的。

即CAN驱动数据总线与CAN舒适/信息数据总线是不同的数据总线系统，它们之间只能通过所谓的网关来连接。

网关的主要功能是实时连接在不同的数据总线上的控制单元能够交换数据，可以用火车站作为例子来清楚的说明网关的原理。

由于网关CAN总线的所有信息都供网关使用，所以网关也用作诊断接口。

（2）网关的特性尽量少的传输等待时间，信息丢失或超限差错最少，能处理总线出现的差错。

3．CAN总线的数据优先报吿权（1）数据的传递过程每条数据的传递包括五个过程：提供数据、发送数据、接收数据、检查数据、接受数据。

CAN总线的原理及使用教程一、CAN总线的原理1.数据链路层：CAN总线采用的是二进制多播通信方式，即发送方和接收方之间没有直接的连接关系，所有节点共享同一个总线。

在一个CAN总线系统中，每个节点都可以发送和接收信息。

当一个节点发送消息时，所有其他节点都能接收到该消息。

2.帧格式：CAN总线使用的是基于帧的通信方式，每个消息都被封装在一个CAN帧中。

帧由起始标志、ID、数据长度码、数据和校验字段组成。

其中，ID是唯一标识符，用来区分不同消息的发送者和接收者。

数据长度码指示了消息中数据的长度。

校验字段用于检测数据的完整性。

3. 传输速率：CAN总线的传输速率可根据需求进行配置，通常可选的速率有1Mbps、500Kbps、250Kbps等。

高速传输速率适用于对实时性要求较高的应用，而低速传输速率适用于对实时性要求不高的应用。

4.错误检测：CAN总线具有强大的错误检测能力，能够自动检测和纠正错误。

它采用了循环冗余校验（CRC）算法，通过对数据进行校验，确保数据的完整性。

如果数据传输过程中发生错误，接收方能够检测到错误，并通过重新请求发送来纠正错误。

二、CAN总线的使用教程1. 硬件连接：在使用CAN总线之前，需要先进行硬件连接。

将所有节点的CANH和CANL引脚连接到同一个总线上，并通过双终端电阻将CANH和CANL引脚与Vcc和地连接。

确保所有节点的通信速率和电气特性相匹配。

2.软件设置：使用相应的软件工具对CAN总线进行配置。

根据具体需求，设置通信速率、总线负载、数据帧格式等参数。

还需要为每个节点分配唯一的ID，用于区分发送者和接收者。

3.数据传输：使用软件工具编写代码，实现消息的发送和接收。

发送消息时，需要指定ID、数据长度和数据内容。

接收消息时，需要监听总线上的消息，并根据ID判断是否为自己需要的消息。

通过合理的逻辑处理，实现节点之间的数据交换和通信。

4.错误处理：CAN总线在数据传输过程中可能会发生错误，如位错误、帧错误等。

CAN总线的传输原理一、什么是CAN总线CAN总线（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车、工业领域以及其他领域的通信协议。

它是一种串行通信协议，能够实现多个设备之间的高速数据传输。

二、CAN总线的优点CAN总线相比其他通信协议具有以下几个优点：1.可靠性高：CAN总线采用差分信号传输，能够有效抵抗电磁干扰，提高数据传输的可靠性。

2.实时性好：CAN总线使用了非并行传输方式，可以实现实时数据的传输和处理。

3.扩展性强：CAN总线支持多主机和多设备并行通信，可以实现设备的灵活扩展和系统的模块化设计。

4.成本低廉：CAN总线采用了简单的硬件和软件实现方式，可以降低系统的成本。

三、CAN总线的传输原理CAN总线采用了一种基于事件驱动的传输方式，具体原理如下：1. 标识符和帧格式CAN总线的传输单位是帧（Frame），每个帧包括标识符（Identifier）、控制位（Control）、数据字段（Data）和校验位（CRC）。

其中标识符用于标识不同设备和数据类型，控制位用于控制数据传输的行为，数据字段用于存储实际传输的数据，校验位用于校验数据的准确性。

2. 差分信号传输CAN总线采用了差分信号传输，即使用两条线（CAN_H和CAN_L）传输数据。

在传输过程中，CAN_H和CAN_L的电压存在正负摆动，通过测量CAN_H和CAN_L之间的电压差来判断传输的数据是0还是1。

这种差分信号传输方式可以有效抵抗电磁干扰，提高数据传输的可靠性。

3. 碰撞检测和重发机制由于CAN总线支持多主机并行访问，可能会出现多个设备同时发送数据的情况，这时就会产生碰撞（Collision）现象。

为了解决碰撞问题，CAN总线采用了碰撞检测和重发机制。

当发生碰撞时，设备会检测到总线上的电压变化，通过退避算法重新发送数据，以确保数据传输的准确性。

4. 报文优先级CAN总线通过标识符来标识不同设备和数据类型，不同标识符的帧具有不同的优先级。

2．数据传输过程高速CAN总线系统的数据传输过程主要分为数据发送和数据接收两部分。

1）数据发送【教师】通过多媒体展示“高速CAN总线系统的电压变化”图片，并进行讲解在高速CAN总线系统中，当所有电控单元都没有向数据传输总线发送数据时，电控单元的收发器处于截止状态，数据传输总线处于隐性状态，其上的电压大约为2.5 V。

当电控单元向数据传输总线发送数据时，数据传输总线处于显性状态，其上的电压会发生变化，即CAN-High线上的电压会升高一个预定值（至少为1 V），CAN-Low线上的电压则会降低相同值（至少为1 V）。

此时，CAN-High线上的电压不低于3.5 V，CAN-Low线上的电压不高于1.5 V。

由此可以看出，当数据传输总线处于隐性状态时，CAN-High线与CAN-Low线上的电压差为0 V；当数据传输总线处于显性状态时，CAN-High线与CAN-Low线上的电压差最低为2 V。

2）数据接收在高速CAN总线系统中，收发器内的接收器接收来自数据传输总线上的电平信号，它其实就是一个差分式信号放大器，用来处理数据传输总线上的电平信号，并将处理后的电平信号传输至接收区。

处理后的电平信号即为差分式信号放大器的输出电压，其大小为CAN-High线上的电压与CAN-Low线上电压的差值。

2.2.2 高速CAN总线系统的故障类型高速CAN总线系统的故障类型一般有电源故障、链路故障和节点故障三种。

电源故障是指汽车电源提供的电压低于高速CAN总线系统的工作电压，导致部分电控单元无法正常工作，从而影响通信。

链路故障主要包括短路故障和断路故障。

其中，短路故障主要包括数据传输总线自身短路、数据传输总线对正极短路和数据传输总线对地短路等；断路故障主要是指高速CAN总线系统内部线路断开。

节点故障主要是指高速CAN总线系统中的电控单元发生故障。

2.2.3 高速CAN总线系统的检修方法当高速CAN总线系统出现故障时，整个汽车车载网络系统将无法进行数据传输，因此需要对其进行检修，常用的检修方法包括用汽车检测仪检修、用万用表检修和用示波器检修三种。

CAN总线的原理及使用教程CAN总线的基本原理是基于广播通信和多主机通信机制。

多个节点可以同时发送和接收消息，消息被广播到所有其他节点，每个节点根据消息中包含的标识符来判断该消息是否与自己相关。

如果消息与节点相关，节点将处理该消息；如果消息与节点不相关，节点将忽略该消息。

这种机制使得多个节点可以在同一个总线上同时进行通信，大大提高了总线的利用率。

CAN总线的传输速率通常为1Mbps或以上，并且支持长距离传输。

它采用差分信号线进行传输，其中CAN_H和CAN_L线分别携带正向和负向信号，通过比较CAN_H和CAN_L之间的电压差来判断数值。

差分信号线的使用可以有效地抑制电磁干扰和噪声，提高传输的可靠性。

在CAN总线中，每个节点都有一个唯一的标识符用于区分不同的节点。

当节点需要发送消息时，它会将消息封装成一个帧，包括标识符、数据和一些控制字段。

帧被发送到总线上，其他节点可以接收到该帧并进行相应的处理。

节点还可以发送错误帧来检测和纠正总线上的错误。

为了保证多个节点之间的通信顺序和优先级，CAN总线采用了基于优先级的仲裁机制。

当多个节点同时发送消息时，节点根据自己的标识符计算一个仲裁值，仲裁值越小的节点具有较高的优先级，可以发送消息。

其他节点将立即停止发送，并等待仲裁完成后再发送。

这种仲裁机制保证了消息的有序发送，避免了冲突。

除了基本的消息传输外，CAN总线还支持远程帧和错误帧等功能。

远程帧用于请求其他节点发送指定标识符的消息，而错误帧用于报告总线上的错误情况。

这些功能使得CAN总线更加灵活和可靠。

在使用CAN总线时，首先需要选取合适的硬件设备和控制器。

接下来，需要进行总线的布线和连接，保证差分信号线的正确连接和屏蔽的使用。

然后，需要编写相应的软件程序来控制节点的行为，包括发送和接收消息、处理错误等。

最后，进行系统的调试和测试，确保CAN总线的正常工作。

总之，CAN总线是一种高性能的串行通信协议，具有多节点同时通信、高速传输、抗干扰能力强等优势。

CAN总线详细教程CAN总线是一种高速串行通信协议，广泛应用于自动化控制系统、汽车电子、工业设备等领域。

它具有高速传输、可靠性强和抗干扰能力强等优点。

本篇文章将介绍CAN总线的基本原理、通信方式、帧格式以及应用示例等内容。

一、CAN总线基本原理CAN（Controller Area Network）总线是一种多主机、多从机的通信系统，包括一个主控器和多个节点。

主控器负责决定总线上的通信速率和优先级，节点之间的通信通过总线上发送和接收的消息进行。

二、CAN总线通信方式1.基于广播的通信方式：主控器发送的消息会被总线上的所有节点接收。

节点根据消息的标识符判断是否需要对其进行处理。

2.基于点对点的通信方式：主控器发送的消息只会被消息的接收者节点接收。

消息的接收者是通过消息的标识符来确定的。

在实际应用中，一般会结合这两种通信方式来实现复杂的通信需求。

三、CAN总线帧格式1.数据帧：用于实际传输数据。

数据帧包括标识符、控制字段、数据字段和校验字段等。

2.远程帧：用于请求节点发送数据。

远程帧只包括标识符和控制字段。

标识符用于标识消息的类型和优先级，控制字段用于进行错误检测和数据传输的控制。

数据字段包含要传输的数据，校验字段用于检测数据传输过程中是否出现错误。

四、CAN总线应用示例以汽车电子控制系统为例，介绍CAN总线的应用。

在汽车上，CAN总线被广泛应用于发动机控制、刹车系统、空调系统等各种电子控制单元之间的通信。

通过CAN总线，这些电子控制单元可以实现信息的共享和协同工作。

例如，发动机控制单元可以将发动机的运行状态通过CAN总线发送给其他控制单元，供其他控制单元进行相应的控制。

刹车系统可以通过CAN总线获取发动机控制单元的信息，判断是否需要进行制动操作。

空调系统可以根据发动机控制单元的信息，调整空调的工作状态等。

总结：CAN总线是一种高速串行通信协议，具有高可靠性和抗干扰能力强的特点。

它采用差分传输技术，实现多主机、多从机的通信。

教学设计教学过程教学环节教师讲授、指导（主导）内容学生学习、操作（主体）活动时间分配一、二、三、组织教学 (师生问候)复习旧识1.汽车CAN总线的作用2.汽车CAN总线的组成新授知识模块二课题二汽车CAN数据总线系统的工作过程和原理一、汽车CAN数据总线终端1．舒适系统中的CAN数据总线（1）控制中央锁。

（2）控制电动车窗。

（3）控制开关照明。

（4）控制后视镜的电子调整和加热。

（5）自诊断功能。

2．舒适系统的传输内容师生问好根据上次课的内容，对学生们进行提问介绍汽车CAN数据总线终端相关内容。

1min9min40min3．舒适/信息娱乐系统CAN数据总线的物理电平4．舒适/信息娱乐系统CAN数据总线的逻辑电平二、汽车CAN数据总线的工作过程1．提供数据——控制单元2向CAN控制器提供用于传输的数据。

2．发出数据——CAN收发器从CAN控制器处接收数据，并将其转换为电信号发出。

3．接收数据——所有与CAN数据总线一起构成网络的控制单元成为接收器。

4．检验数据——各控制单元对接收到的数据进行检测，判断学生们通过教师的讲解，和图片展示，学习汽车CAN数据总线的工作过程，并记录相关知识点。

25min四、五、是否是其功能所需。

5．认可数据——控制单元如果所接受的数据是重要的、有用的，数据将被认可并处理，反之则将其忽略。

课堂小结1.汽车CAN数据总线终端2.汽车CAN数据总线的工作过程布置作业详见附件总结本节课重点内容布置课后作业4min1min。