恒润资料-CAN基础

恒润科技公司自我介绍„吴临政„恒润科技，应用工程师„64840606-838„[e-mail]北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„汽车总线与CAN标准„CAN的通信机制„数据帧„错误检测与错误帧„CAN的帧格式„位定时与同步„物理连接北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™CAN—ControllerAreaNetwork—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北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™传统的汽车线束连接PowertrainControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControlDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlBodyControlDashboard北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的起源™汽车的CAN网络PowertrainControlBodyControlDashboardDoorControlAirbagAirConditionSeatControlPowerLocksLightControlEngineControlActiveSuspensionABS/ASRTransmissionControlCANCAN北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的历史™1983年，Bosch开始研究车上网络技术™1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议™1987年，Intel和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总线昀先在BenzS系列轿车上实现北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的历史™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发布带76个ECU的新车型（CAN，LIN，MOST）™2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf……™未来，CAN总线将部分被FlexRay所取代，但CAN总线将仍会被持续应用相当长的时间北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™采用双线差分信号™协议本身对节点的数量没有限制，总线上节点的数量可以动态改变™广播发送报文，报文可以被所有节点同时接收北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID确定™每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的‰标识符描述了数据的含义‰某些特定的应用对标识符的分配进行了标准化™根据需要可进行相关性报文过滤CANCANCANCANCANIDDataCAN北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™保证系统数据一致性‰CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制，比如CRC检测、接口的抗电磁干扰能力、错误报文的自动重发、临时错误的恢复以及永久错误的关闭错误检测错误处理北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™使用双绞线作为总线介质，传输速率可达1Mbps，总线长度=40米,™采用NRZ和位填充的位编码方式01040100200100010000/m51020501002005001000/kbps位速率与总线长度的关系NRZ和位填充北京经纬恒润科技有限公司概述„CAN的特性™总线访问—非破坏性仲裁的载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)‰载波侦听，网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输¾网络上有数据Î不发送数据，等待网络空闲¾网络上无数据Î立即发送已经准备好的数据‰多路访问，网络上所有节点收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的‰冲突检测，节点在发送数据过程中要不停地检测发送的数据，确定是否与其它节点数据发生冲突北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„汽车总线与CAN标准„CAN的通信机制„数据帧„错误检测与错误帧„CAN的帧格式„位定时与同步„物理连接北京经纬恒润科技有限公司标准„汽车总线™汽车总线的分类类别位速率/kbps应用场合应用范围协议A~10车身系统电动门窗、座椅调节、灯光照明控制等„LIN„CANB10~125状态系统电子仪表、驾驶信息、故障诊断、安全气囊、自动空调等„J1850„VAN„CANC125~1000实时控制系统发动机控制、变速控制、ABS、悬架控制、转向控制等„CAND1000~多媒体系统„MOST„FlexRay„D2B„IEEE1394北京经纬恒润科技有限公司标准„汽车总线™汽车总线的应用fromRenesas北京经纬恒润科技有限公司标准„CAN标准™CAN与OSI参考模型‡LLC,LogicalLinkControl逻辑链路控制‡MAC,MediumAccessControl媒介访问控制‡PLS,PhysicalSignalingSublayer物理信令子层‡PMA,PhysicalMediumAttachment物理介质连接‡MDI,MediumDependentInterface介质相关接口zCAL,CANopen(CiA)zDeviceNet(ODVA)zSDS(Honeywell)zNMEA-2000(NMEA)zJ1939(SAE)汽车和工业自动化领域广泛应用北京经纬恒润科技有限公司标准„CAN标准™CAN2.0版本‰2.0A—将29位ID视为错误‰2.0B被动—忽略29位ID的报文‰2.0B主动—可处理11位和29位两种ID的报文北京经纬恒润科技有限公司标准„CAN标准™ISO1189821PLSPMAMDILLCMACOSICAN2.0CANISO11898-1ISO11898-2ISO11898-3CANCANCANISO11898CAN‡ISO11898-1：2003Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)--Part1:Datalinklayerandphysicalsignalling‡ISO11898-2：2003Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)--Part2:High-speedmediumaccessunit‡ISO11898-3：2006Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)--Part3:Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterface‡ISO11898-4：2004Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)--Part4:Time-triggeredcommunication‡ISO11898-5Roadvehicles--Controllerareanetwork(CAN)--Part5:High-speedmediumaccessunitwithlow-powermodeSing-wire北京经纬恒润科技有限公司标准„CAN标准™拓扑结构终端电阻的替代形式高速CAN低速、容错CAN82C250TJA1054北京经纬恒润科技有限公司标准„CAN标准™总线电平3.5V2.5V1.5V01tCAN_HCAN_L低速、容错CAN电平单线CAN电平高速CAN电平CAN逻辑表示差分电压隐性表示1，显性表示0北京经纬恒润科技有限公司主要内容„概述„汽车总线与CAN标准„CAN的通信机制„数据帧„错误检测与错误帧„CAN的帧格式„位定时与同步„物理连接北京经纬恒润科技有限公司的通信机制„CAN的总线访问™“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‰节点在发送报文时进行回读‰通过ID仲裁，ID数值越小，报文优先级越高，占有总线优先级昀高北京经纬恒润科技有限公司的通信机制„CAN的总线访问™非破坏性仲裁‰任何节点在总线空闲时都能发送报文‰发送低优先级报文的节点退出仲裁后，在下次总线空闲时重发报文北京经纬恒润科技有限公司的通信机制„NRZ编码与位填充™NRZ（非归零）编码‰NRZ编码确保报文紧凑Î在相同带宽情况下，NRZ编码方式的信息量更大‰NRZ不能保证有足够的跳变延用于同步，容易带来节点间计时器误差的累积Î位填充Î保证有足够的跳变沿用于同步NRZ编码与曼彻斯特编码比较北京经纬恒润科技有限公司的通信机制„NRZ编码与位填充™位填充‰发送节点发送5个连续的相同极性位后，在位流中自动插入一个极性相反的位Î位填充‰接收节点对相同极性位的数量进行检测，从位流中将填充位去掉Î清除填充CAN11123451234523451111北京经纬恒润科技有限公司的通信机制„报文接收过滤™通过滤波器，节点可以对接收的报文进行过滤Î如果报文相关就进行接收100101101100XX1X01X00X00110010001CANCANCANCANCANIDDataCAN报文滤波器报文过滤的过程北京经纬恒润科技有限公司主要内容„CAN的发展„汽车总线与CAN标准„CAN的通信机制„数据帧„错误检测与错误帧„CAN的帧格式„位定时与同步„物理连接北京经纬恒润科技有限公司