美国SAEJ2411车用CAN单线网络

1出版：2000年2月提交作为美国国家标准出版：2000-2单线CAN总线网络在车辆上的应用前言—本SAE标准目的旨在定义在低速车辆上使用的控制器局域网（CAN）协议的串行数据通信网络。这种低速的CAN总线的使用旨在提供一个较低的成本的SAEJ2284高速CAN总线标准的补充。本技术文档旨在针对安装在不同汽车上的电子控制单元（ECU）定义一个串行数据物理层、数据链路层和媒介设计标准。允许ECU和工具制造商为满足多个终端用户需求，对本文档进行昀低限度基本设计的修改。同样,终端用户也会从通过由高容量的基础设计上改进的低成本的电控单元上获得利益。1.范围—本SAE推荐规程将定义ISO模式物理层和部分数据链路层的数据通讯。且本文档规定了对于通过(ECU)与道路车辆通讯的单线媒介上运作的任意载波侦听多路访问/冲突分析（CSMA/CR）数据连接物理层规定要求。在本文档中所示的要求将提供一个针对所有兼容ECU和媒介设计的昀低性能水平标准。这将保证所有连接设备（与供应商无关）串行数据通信的充分性。本文件将对描述任何在单线数据链路控制器和物理层接口的位置上给定的ECU的特定车辆OEM组件技术标准提供参考。物理层主要性能在文件中做出规定。当在组件技术规范中给出ECU的环境和其它方面的要求，应取代本文档的要求。读者对象包括但不限于ECU的供应商，CAN控制器供应商，CAN收发器供应商，部件分离工程师，和车辆系统工程师。1.1任务/主题—本标准描述了能够在不同的载波侦听多路访问/冲突分析协议下操作的单线数据连接物理层的要求，如博世控制器局域网（CAN）2.0版。这个串行数据链路网络旨在用于以下场合，即当不需要高数据传输率且在物理媒介的组成部分以及在使用网络的微处理器和/或网络中使用专用逻辑装置中较低的数据速率可以降低成本的时候。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SAE技术标准委员会法规规定：该报告由SAE出版，用于提高技术和工程的水平。使用此报告是完全自愿的，可应用并适用于所有特定项目，包括由此产生的任何专利侵权均由使用者自己承担。SAE至少每五年对每个技术报告进行一次重申，修改或取消。SAE诚邀您的意见和建议。版权©2003国际SAE版权所有。未经SAE的书面许可之前，本出版物的任何部分不能复制、在检索系统中储存或以任何型式或方法，通过电子的、机械的、影印、录像或其他方式来传输。订购联系电话：Tel：[phone](包括美国和加拿大)Tel：[phone](除美国外的其它国家)Fax：[phone]Email：[e-mail]网址：可用出版物—以下出版物形成的本规定的组成部分，具体规定如下。除另有注明外，应使用昀新版本的SAE的出版物。2.1.1SAE出版物—可从SAE获得,400CommonwealthDrive,沃伦戴尔,Pa.15096—0001SAEJ551—所有部件—车辆及其设备的电磁兼容性测量方法和性能水平SAEJ1113—所有部件—车辆部件电磁兼容性测试的程序SAEJ1213—1—车载网络的数据通信和多路传输术语SAEJ1930—电路/电子系统术语，定义，缩写和首字母缩写SAEJ2284—车辆上使用的500KBPS高速CAN(HSC)总线SAE970295—CAN总线比特时序参数优化2.1.2ISO文档—可从ANSI获得,25West43rdStreet,纽约,NY10036—8002.ISO7498—数据处理系统—开放系统互连标准参考模式ISO7637—道路车辆—传导和耦合产生的电子干扰—第1和2部分2.1.3供应商出版物德尔福—德尔科汽车电子系统—DK166153—单线CAN收发器飞利浦—AU5790—单线CAN收发器英飞凌—TLE6255—单线CAN收发器2.1.4其它出版物博世局域网控制器—CAN2.0规范CISPR25—用作车载接收器保护的无线电干扰特性测试限制与测量方法3.定义3.1数据链路层—提供了可靠的跨越物理层信息传递。这包括信息的结构，帧型调整和误差控制。3.2显性信号—单线总线驱动和高电压状态。如果多个装置与总线相同，则该状态以隐性和非驱动状态为主。3.3媒介—物理实体在网络上电控单元之间电子（或等同的通讯方法）传输转换。对于单线CAN总线，该媒介是由一个单独的随机的直纹线组成的。3.4物理层—本ISO7498子章节包括媒介，机械互连，和提供所有ECU节点的网络接入和互联的收发器章节组成的。3.5协议—ECUs之间信息交流的一套正式的公约或规则。这包括框架内管理，帧传输和物理层的标准。3.6辐射排放—从CAN总线物理层辐射出的能量。长城汽车33.7抗辐射性能—物理层组成部分在高能电磁场中的通讯误差的敏感度水平。3.8隐性信号—非驱动的和单线总线的低压状态。如果多个设备与总线连接，则该状态显性状态占主导。4.简称、缩率语和符号CAN—控制器区域网络CSMA/CR—载波侦听多路访问/冲突分析ECU—电控单元EMC—电磁兼容性ESD—静电放电ISO—国际标准化组织Kbits/s—千比特每秒SAE—汽车工程协会SWC—单线CAN总线DLC—连接器连接诊断5.单线CAN系统要求—物理层负责提供把数字数据符号（1和0）转换至通讯媒介的算法。物理层接口是单线，高侧电压驱动以车辆地面为基准的总线。5.1物理和数据链路层特征a.载波侦听多路访问/冲突分析(CSMA/CR)总线通道和显性高信号电压和隐性低信号电压的仲裁。b.能操作含有11位或29位识别码CAN2.0报文信息。5.2报文格式—所有的ECU单线CAN接口应符合1991年9月出版的博世“CAN规范2.0”。无论是11位还是29位帧识别码模式都可以使用。11位识别码的编码域须由汽车制造商规定。“7个昀重要的比特位（ID10—ID4）不得全部隐性”的CAN总线要求不得强制在SAEJ2411硬件上使用。5.3总线操作5.3.1正常通讯模式—比特传输速率在正常通讯模式下为33.333Kbits/s。正常传输模式应使用带有控制波形上升和超时功能的发射机。要求波形后缘控制，以确保高频成分降到下载电压斜线始点。剩下的下降时间发生在总线被司机关闭后且由总线负载的RC时间常数决定。5.3.2高速通讯模式—高速模式用于当车载网络连接到车外测试的ECU时的数据下载。装配线数据下载传输速率在高速通信模式下达83.333Kbits/s，该速度取决于连接总线节点的数量（影响网络的时间常数）—见附录C和/或具体的车辆规范。如果使用一个可变的装配线下载比特率方法时，测试仪将能以设定的比特率切换到高速模式之前与所有参与节点进行通讯。长城汽车4维护工具应特殊设计，使得维护时的高速下载速率始终运行在83.333Kbits/s固定比特率，以减少服务测试工具的复杂性。见附录C。高速传输任何报文信息前测试工具必须连接Rtool至总线。Rtool在电控单元上应直接接地。Rtool不得连接到收发器的负载引脚上。负载引脚不是设计来处理通过Rtool高电流的。高速传输模式可缩短总比特时间和缩短波形上升和下降时间（上升或下降时间应不少于在正常接收器电压阈值水平Vih测量的总比特时间的25％）。在5.5中规定的辐射电磁兼容要求在此模式不作要求。总线发射机驱动电路对这些需要在高速模式下通讯的节点，当在此模式下运行时应能减少总线电阻（以减少RC时间常数—见表1）。高速通信应利用正常模式信号电压等级，如在表1中的规定。所有节点应能在CAN帧计时的高速模式下运行，且当所有节点被下载系统管理器控制时必须进入此模式。正常的进入和离开高速模式顺序如下所示，由下载系统管理器控制显示:a.所有节点都能在正常总线速度下启用b.节点应控制保持清醒或进入睡眠模式c.节点设计作为睡眠型以进入睡眠模式d.下载工具开关控制总线电路至较低工具总线阻值。e.唤醒节点，命令其进入高速模式f.高速交通完成g.唤醒节点，命令其进入正常模式注释—一旦系统发生误差，在系统指定的时间延迟后所有节点进入高速模式应回到正常的速度模式h.下载工具开关在总线电路之外控制工具总线阻值i.唤醒所有节点，然后以正常总线速度运行电源启动后节点应在正常模式下初始化，CAN总线被动误差，CAN总线关闭，或运行复位。表一单线CAN总线信号和负载要求参数符号昀小典型昀大单位ECU电池电压输出(1)Vbatt6.516V补偿唤醒输入高电压阀值(2)(3)VihWuOffsetVbatt—4.3Vbatt—3.25V补偿唤醒输出高电压(4)VohWuOffsetVbatt—1.6VbattV固定唤醒输入高电压阀值(2)(3)VihWuFixed6.158.1V固定唤醒输出高电压(5)VohWuFixed9.712V高速模式和正常模式输出高电压(6)Voh3.54.55V长城汽车5高速模式和正常模式输入高电压输入阀值Vih1.82.2V正常总线隐性和被动状态低电压(5)Vleaknorm0.00.25VLOG状态下总线隐性或被动状态低电压(5)VleakLOG0.00.5V接地补偿电压Vgoff—0.8VECU电池补偿电压Vboff—1.0VEMC自感线圈(如果需要满足EMC要求)Lul47µHEMCDC电感线圈电阻RL2.25ΩEMC电感线圈压降Vind0.3V网络总电阻(7)(8)Rtl2704596Ω设备电容(单元负载)Cul198220242pF设备总电容(7)(8)(9)Ctl396242pF网络时间持续(10)tnetwork1.04.3µs高速模式网络与接地之间的电阻Rload100Ω高速模式工具与接地之间的电阻Rtool171180189Ω　设备电阻(单元负载)Rul900990909191Ω设备电阻(昀小负载)Rmin2000Ω　正常模式信号传输时间—TxD至Vihmax+VgoffTtnorm3.06.3µs高速模式信号传输时间—TxD至Vihmax+VgoffTths0.21.5µs高压模式信号传输时间—TxD至Vihmin—VgoffTthv12.4µs无接地损失的装置至总线的泄漏电流Ileak—10µA有接地损失的装置至总线的泄漏电流IleakLOG—50µA设备串联电感线圈电阻(如需要)Rind—2.3Ω任意两ECU节点网络距离总线长度—60m包括车外测试工具的系统节点数量2321.Vbatt是在ECU的输入电源引脚间测量的。所有电压参照局部ECU接地。2.昀低收发器输入唤醒电压水平应是昀低VihWuFixed或昀低VihWuFixed中较小的一个。3.收发器的昀大输入唤醒电压水平应是昀低VohWuFixed或昀低VohWuOffset较小的一个。4.昀低收发器输出唤醒电压水平应是昀低VohWuFixed或昀低VohWUOffset较小的一个。5.总线隐性状态低电压是由于ECU的高驱动器泄漏电流侧(Ileak)且不包括地面补偿电压(Vgoff)的补偿。泄漏电流的限制，应在6.5Vbatt26.5V范围生效（见5.8和5.3.5.4）。6.Vohwu值是在ECU的总线引脚间测量的。它包括一个通过直流电感电阻压降的余量（见5.4.2.3）。7.昀低网络时间延续和信号转换时间是由EMC要求决定的。如果这些值设置过低，ECU将不会通过所需的EMC测试。见6.1.9中A和B的波形整形的要求。8.信号转换时间必须保持，与总线RC分配无关。9.该网络总容量包括ECU电容，以及总线电容。10.该网络的时间常数对应于总线线路电容。昀小值的选定为限制辐射发射。昀大值的选择以保证在所有通讯模式下合适的通讯，以及正常操作的情况下所允许的绝对昀大值。该系统应设计为在误差条件下一