车载网络2

汽车车载网络技术与应用第二章《汽车车载控制器局域网--CAN》１计算机网络的概念定义：在协议控制下由一台或多台计算机以及通信控制处理机等所组成，以传输信息为目的而连接起来的系统之集合。关键词：协议＼组成＼目的（计算机网络是计算机技术与通信技术相结合产生的新的技术领域）（若干计算机用通信信道连接在一起，相互之间可以交换信息共享资源，就形成了计算机网络。）定义：在两实体间控制信息交换的规则。两个实体要成功地通信，必须在通信内容、怎样通信、何时通信三方面，遵从相互可以接受的一组约定和规则。这些约定和规则的集合称为协议。功能：控制并指导两个对话实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。２协议及其功能CAN：是ControllerAreaNetwork的缩写是总线型计算机网络定义：将所有入网机接入一条共用的传输信道优点：信道利用率高；（由于多台入网机共用一条信道）缺点：同一时刻只能有两处网络节点在相互通信；网络延伸距离有限；网络节点数有限；适于传输距离较短、地域有限的组网环境；（局域网）３总线型计算机网络4局域网汽车网络系统属于局域网；局域网：是在一个小区域内将各种通信设备互连在一起的通信网络。局域网=数据通信设备+高层协议+网络软件局域网的三个属性①局域网是一个通信网络，从协议层次的观点看，它包含着低三层的功能。②数据通信设备是广义的：计算机、终端、外部设备、传感器、电话、电视收发器等；③小区域可以是一建筑物内，一个校园或大至几十公里直径的一个小区域。5CAN总线的12个特点⑴CAN是目前为止唯一“有国际标准的现场总线”；⑵CAN为多主方式工作--------不分主次，每个节点都可为主，均可向它点发出信息。⑶CAN上的节点分成不同优先级--------这在报文标识符上有明确体现；⑷CAN采用非破坏总线仲裁技术：冲突---仲裁-----优先级高先行；⑸CAN节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现数据传送、接收；⑹CAN的直接通信距离可10Km（速率：5kbps以下）（距离：40m）速率可达1Mbps续下！续上！⑺CAN上的节点数可达110个-------多少取决于“总线驱动电路”⑻CAN报文采用短帧结构：出错率低；⑼CAN的每帧信息都有CRC校验，检错效果好；⑽CAN通信介质选择灵活；⑾CAN节点有自动关闭输出功能------节点在错误严重时；⑿CAN性价比高；CAN数据总线由（多）1个网络控制单元（节点）、2个数据传输终端和2条数据传递线构成6CAN数据总线的构成6.1CAN节点的构成①组合式CAN控制器②独立式CAN控制器（1）CAN控制器嵌入到微控制器中；（2）CAN控制器独立于微机控制器；目前，发展趋势是CAN接口、收/发器、微控制器集成到一个芯片上。成本低；微控制器对CAN控制器的读写时间比独立CAN控制器要小；速度快；系统可靠性高；③集成式CAN控制器功能:在CPU---CAN收发器之间接收、处理传递数据；（1）接收CPU送来的数据、处理并传送给CAN收发器；（2）接受CAN收发器传来的数据，处理并传送给CPU；6.2CAN控制器6.3CAN收、发器(1)是一个发送器和接收器的组合；(2)将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据线发送出去；(3)接收总线上的数据，并将数据传送到CAN控制器；6.4数据传输终端Rt:是一个120的吸收电阻；（端点电阻）作用：阻止数据在传输终了被反射回来并产生反射波因为反射波会破坏数据6.5数据传递线（1）功能:用以传输数据的双向数据线（2）分类:CAN高位数据线（CAN-H）CAN低位数据线（CAN-L）（3）车上使用的大多数是有线网络；双绞线、同轴电缆、光纤；双绞线2根数据线上的电压是相反的若一根数据线上的电压约为0V；则另一根数据线上的电压就是约为5VDrivetrainCANHigh：橙/黑Low：橙/棕ConvenienceCANHigh：橙/绿Low：橙/棕InfotainmentCANHigh：橙/紫Low：橙/棕CAN数据传输总线双绞线CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户（控制单元）将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略7CAN总线数据传输的原理8CAN总线的数据传递过程提供数据节点中的CPU向CAN控制器，CAN控制器向CAN收发器提供需要发送的数据。发送数据所有节点都准备将数据向网络广播，优先权最高的节点“数据”得到发送。接收数据所有其他节点转为接收器，都能接受到数据。检查数据接收数据的节点检查判断所接收的数据是否为本节点所需要的数据。接受数据如数据对某节点重要，它将被该节点接受并进行处理。否则忽略。在CAN总线上传递的数据，由7个部分组成。9传递数据的构成报文=数据帧10数据帧帧：报文的最小单位；按某个固定格式组成的“一定长度的数据单元”；一帧标准数据由不同的信息段组成，通过组帧可以了解内部结构；数据帧=开始域1+状态域11+检查域6+数据域64+安全域16+确认域2+结束域7（数据帧长度由数据域决定，数据域长度可变，其他域不变）数据域长度可为“0”，最多为8个字节，即每个字节包含8位，共64位；数据的形成图（位是信息最小单位——位只有0或1两个值。）开始域：标志着数据帧开+始。带有大约5V电压（由系统决定）的1位，被送入高位CAN线；带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线。状态域：判定数据中的优先权。如果两个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元，优先发送检查域：指示数据域里的字节数目多少。数据域：真正给出所要传递的数据；广播到总线中供所需节点使用；确认域：在此，接收器发信号通知发送器，接收器已经正确收到数据。若检查到错误，接收器立即通知发送器，发送器然后再发送一次数据结束域：标志数据报告结束。安全域：检测传递数据中的错误。11CAN总线位的数值表示“差分”电压“差分”电压Vdiff近似于5Vdiff近似于0平均电压电平⑴（CAN总线上的）两个互补逻辑值显性---用“电压几何距离”表示为远离“平均电压电平”；用“电压绝对值”表示为V值大，舒适系统中Vdiff近似于5V；用“逻辑值”表示为“0”；隐性---用“电压几何距离”表示为接近“平均电压电平”；用“电压绝对值”表示为V值小，Vdiff近似于0V；用“逻辑值”表示为“1”；续上：⑵当不同节点同时发出信号，总线上同时出现显性和隐性时：其结果是“显性”；逻辑值为“0”与“1”的结果为“0”；①VCAN--H和VCAN--L为CAN收发器与总线之间的两个接口引脚；②总线信号是以两线之间的“差分”电压（Vdiff）形式出现；③在隐性状态，VCAN--H和VCAN--L被固定在平均电压电平附近，Vdiff近似于0；④总线空闲或隐性位期间，发送隐性位，显性位以大于最小阀值的差分电压表示。⑤VCAN--H和VCAN--L的差值小于0.5V时，认为总线是隐性状态，如果差值大于0.9V，认为总线是显性状态；CAN总线的数值数值为1的状态：CAN发送器打开，在舒适系统中电压为5V，在动力传动系统中，电压大约为2.5V。数值为0的状态：CAN发送器关闭，接地；传输线同样接地，大约为0V信息通过2个连续位进行传递例释随着位数的增加，信息量增加情况1位的位值变化产生信息2位的位值变化产生信息3位的位值变化产生信息0V10℃0V；0V10℃0V；0V；0V10℃5V20℃0V；5V20℃0V；0V；5V20℃5V；0V30℃0V；5V；0V30℃5V；5V40℃0V；5V；5V40℃5V；0V；0V50℃5V；0V；5V60℃5V；5V；0V70℃5V；5V；5V80℃如果多个控制单元要同时发送各自的数据，那么系统就必须决定哪个控制单元首先进行发送具有最高优先权的数据，首先发送基于安全考虑，由ABS/EDL控制单元提供的数据比自动变速器控制单元提供的数据（驾驶舒适）更重要，因此具有优先权CAN数据总线的数据帧仲裁如何确认数据帧的优先权在状态域中，由11位组成的编码，其数据的组合形式决定了数据的优先权。下面是3组不同数据报告的优先权：优先权数据报告状态域形式1Brake1(制动1）001101000002Engine1（发动机1）010100000003Gearbox1（变速器1）10001000000值越小优先权越高，但其中最高七位不能全为隐性位；3个控制单元同时发送数据，此时，在数据传输线上进行一位一位的比较ABS/EDL控制单元拥有最高优先权，该优先权保证其持续发送数据直至发送终了。ABS/EDL控制单元结束发送数据后，其他控制单元再发送各自的数据车辆在工作过程中，电火花和电磁开关联合作用会产生电磁干扰；移动电话和发送站以及任何产生电磁波的物体会产生电磁干扰电磁干扰能够影响或破坏CAN的数据传送为防止数据传输受到干扰，2根数据传输线缠绕在一起，这样可以防止数据线所产生的辐射噪音。CAN数据总线的抗干扰两根数据线上的电压是相反的一根数据线上的电压约为0V；则另一根数据线上的电压就是约为5V这样2根线的总电压差值仍保持一个常值从而所产生的电磁场效应由于极性相反而相互抵消所以，数据传输通过这中方法得到保护而免受外界辐射干扰同时，向外辐射时，实际上保持中性（即无辐射）