CAN基础

恒润科技公司北京经纬恒润科技有限公司主要内容概述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动力性经济性排放舒适性…EMSABSAFSCD/DVD…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(仪表)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/ASRTransmissionControl高速CAN低速CAN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的历史1983年，Bosch开始研究车上网络技术1986年，Bosch在SAE大会（汽车工程协会）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总线最先在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现在，在欧洲几乎每一辆新车均装配有CAN局域网……北京经纬恒润科技有限公司概述CAN的特性使用双线差分信号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发送的报文可以被总线上所有节点同时接收EMI应用层数据链路层物理层CAN_HCAN_L节点A信号报文比特流差分电压节点n…40m@1Mbps…隐性显性隐性CAN_HCAN_LUdiff北京经纬恒润科技有限公司CAN的特性多主站结构，各节点平等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根据需要可进行相关性报文过滤IDDATA概述CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器CAN节点滤波器IDDataCAN…0xFEEE16EnginecoolanttemperatureEngineoiltemperatureFueltemperatureTurbooiltemperatureEngineintercoolertemperatureNotdefinedEnginetemperature1byte1byte2bytes2bytes1byte1byte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EMI应用层数据链路层物理层CAN_HCAN_L节点A报文报文比特流差分电压节点n…40m@1Mbps…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总线长度/m51020501002005001000位速率/kbps隐性显性填充位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/冲突避免CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance)多路访问(MA)：如果总线空闲，则在同一时刻多个节点可同时访问总线（向总线发送数据）冲突避免(CA)：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，并通过非破坏性仲裁机制避免冲突载波侦听(CS)：总线上各个节点在发送数据前都要侦听总线的通信状态总线有通信不发送数据，等待网络空闲总线空闲立即发送已经准备好的数据北京经纬恒润科技有限公司主要内容概述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CAN标准CAN与OSI参考模型3网络层7应用层6表示层5会话层4传输层OSI参考模型2数据链路层1物理层2数据链路层1物理层PLSPMAMDILLCMAC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CAL,CANopen(CiA)DeviceNet(ODVA)SDS(Honeywell)NMEA-2000(NMEA)J1939(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ISO118982数据链路层1物理层PLSPMAMDILLCMACOSI参考模型CAN2.0CAN物理层ISO11898-1ISO11898-2ISO11898-3CAN控制器CAN收发器CANISO11898CAN实现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-powermodeSingle-wire北京经纬恒润科技有限公司=62ΩCg=10...100nFCAN标准CAN标准拓扑结构CPUCANControllerRxDTxDCAN_HCAN_LTxDRxDCAN_HCAN_LTxDRxDEMSABSAT…SeatControlDoorControl…RTHRTLRt=120ΩRt=120Ω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CAN标准总线电平CAN标准3.5V2.5V1.5V隐性显性隐性逻辑0逻辑1tCAN_HCAN_L0V1V2.5V4V5V显性隐性隐性低速、容错CAN电平单线CAN电平高速CAN电平CAN逻辑表示显性隐性显性或隐性差分电压隐性表示1，显性表示0北京经纬恒润科技有限公司~2.5V~3.5V~1.5V电压(V)CANmessage逻辑“0”(dominant)逻辑“1”(recessive)CAN标准高速CAN报文波形北京经纬恒润科技有限公司主要内容概述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通信机制报文发送“回读”机制只有总线处于空闲，节点才能发送报文在发送报文过程中进行“回读”，判断送出的位与回读的位是否一致（节点发送报文时要检测总线状态）北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文发送“线与“机制通过ID进行仲裁显性位能够覆盖隐性位ID值越小，报文优先级越高SOF109876543210RTRControlData隐性显性只听只听北京经纬恒润科技有限公司通信机制报文发送非破坏性仲裁退出仲裁后进入“只听”状态在总线空闲时进行报文重发ITMITM节点AID＝75Data节点BID＝250Data节点CID＝1000DataCANID＝75Data节点A节点C节点BCAN总线ID＝250ID＝1000ID＝75DataID＝250ID＝1000DataID＝250DataID＝1000ID＝1000DataData仲裁阶段t仲裁阶段仲裁阶段北京经纬恒润科技有限公司的通信机制如图所示，A、B、C、D四个节点在不同的时刻分别往总线上发送ID为5、7、3、6的消息。请画出消息在总线上出现的顺序（假设每帧报文的传输时间占3格）。CANnodeBCANnodeACANnodeCCANbusCANnodeD55573636练习1：CAN总线访问仲裁机制北京经纬恒润科技有限公司的通信机制