CAN总线及其应用层协议研究.pdf

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1、汽车电子项目组CAN总线及其应用层协议研究报告人：张伟伟2008年11月28日2012/11/91报告大纲1CAN总线简介2CAN波特率参数计算3CAN应用层协议简介4总结与展望2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司2CAN总线简介112012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司3CAN总线简介随着汽车技术水平大幅提高，要求能对更多的汽车运行参数进行控制，因而汽车的电子控制单元（ECU）的数量在不断上升，它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此，德国BOSCH公司开发了一种设计先进的解决方案－CAN数据总线（ControllerAreaNetwork）。广播原理：一家发送，大家接收2

2、012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司4CAN总线特点n通信方式灵活n通讯距离最大10KM（5Kbps）；通信速度最高达1Mbps(40M)n非破坏性仲裁,节省了总线冲突仲裁时间n短帧结构，出错严重时可自动关闭节点n芯片制造商支持n大部分公司正在向CAN移植2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司5在汽车上的应用2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司6CAN总线系统的组成nCAN控制器：目前一般是集成到MCU当中。也有CAN控制器&收发CAN控制器&收发器单独的器CAN控制器，如SJA1000,MCP2510.nCAN收发器:CAN物理层的实现，具有接受和发送数据功能。将C

3、AN控制器的数据转换为电信号数据传输终端发送到总线网络中，并将总线上发送的数据传送到CAN控制器。n数据传输终端：防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。数据传输终端n数据传输线：由数据传输线高低双绞线组成。2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司7数据传输线和数据传输终端+1V-1V~0V外界的干扰同时作用于两根导线产生的电磁波辐射相互抵消2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司8CAN总线格式——电信号格式CAN总线信号和逻辑信号：Can-High的高电平为：3.5伏Can-High的低电平为：2.5伏Can-Low的高电平为:2.5伏Can-low的低电平为：

4、1.5伏逻辑“1”：Can-high=3.5VCan-low=1.5V逻辑“0”：Can-high=2.5VCan-low=2.5V2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司9CAN的报文格式CAN协议定义了四种不同的帧。1、数据帧：用于当一个节点把信息传送给系统的任何其它节点。2、远程帧：基于数据帧格式，没有数据场。表示请求接收与该帧ID相符的数据帧。3、错误帧，任何单元监测到错误时就发送错误帧。4、超载帧，节点需要增加时间来处理接收到的数据时便发送过载帧。2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司10CAN总线数据帧结构2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司11CAN总线优

5、先级仲裁n这11位标识符的前7位表示了消息的优先级，即从前往后数，前面零越多，优先级越高。如果一个节点发送一个“1”到总线上，而它却接收到一个“0”，则丢失仲裁，停止发送。n后4位则是这个控制器发送不同信息的编号，如发动机控制单元既要发送转速信号，又要发送水温等信号，则后4位就有所不同。2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司12CAN总线仲裁举例2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司13典型故障——Can-Low断路2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司14示波器判断2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司15典型故障——Can-high断路2012/11/9合肥

6、拓达信息系统工程有限公司16示波器判断2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司17Can-Low与电源短接2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司18示波器判断2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司19Can-Low与地短接2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司20示波器判断2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司21Can-Low与Can-high短接2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司22示波器判断2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司23Can-Low与Can-high交叉连接2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司24示波器判断

7、2012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司25CAN波特率参数计算212012/11/9合肥拓达信息系统工程有限公司26CAN波特率计算系统Ø同步时段（SYNC_SEG）：用于同步总线上不同的节点钟Ø传播段（PROP_SEG）：用于补偿网络内的物理延迟时间。CANØ相时位缓冲段1、相位缓冲段2（PHASE_SEG1,PHASE_SEG2:）：用于补偿边沿阶段的错误。这两个段可以通过重新同步加长