汽車CAN總線基本原理及應用PPT課件

1、汽車CAN總線基本原理12021/7/23 1、CAN總線簡介 2、CAN總線通信模式 3、CAN總線的性能特點 4、CAN總線應用實例22021/7/231 1、CANCAN總線簡介總線簡介 控制器局域網(wǎng)絡（控制器局域網(wǎng)絡（Controller Area Network Controller Area Network 簡稱簡稱CANCAN）主要用于各種過程（設備）監(jiān)測及控制。主要用于各種過程（設備）監(jiān)測及控制。CANCAN最初是由德國的最初是由德國的BoschBosch公司為汽車的監(jiān)測與控制設計的，但由于公司為汽車的監(jiān)測與控制設計的，但由于CANCAN總線本身總線本身的突出特點，其應用領域目

2、前已不再局限于汽車行業(yè)，而向的突出特點，其應用領域目前已不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機械工業(yè)、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感過程工業(yè)、機械工業(yè)、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。由于其高性能、高可靠性及獨特的設計，器等領域發(fā)展。由于其高性能、高可靠性及獨特的設計，CANCAN總線越來越受到人們的重視，國際上已經(jīng)有很多大公司的產(chǎn)總線越來越受到人們的重視，國際上已經(jīng)有很多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術。品采用了這一技術。CANCAN已經(jīng)形成國際標準（已經(jīng)形成國際標準（ISO11898ISO11898），并），并已成為工業(yè)數(shù)據(jù)通信的主流技術之一。已成為工業(yè)數(shù)據(jù)通信的主流技術之一。32

3、021/7/232 CAN總線的通信模式 第一，“載波監(jiān)測，多主掌控/沖突避免 這就允許在總線上的任一設備有同等的機會取得總線的控制這就允許在總線上的任一設備有同等的機會取得總線的控制權來向外發(fā)送信息。如果在同一時刻有兩個以上的設備欲發(fā)送信權來向外發(fā)送信息。如果在同一時刻有兩個以上的設備欲發(fā)送信息，就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，息，就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，CANCAN總線能夠?qū)崟r地檢測這些沖突情況總線能夠?qū)崟r地檢測這些沖突情況并作出相應的仲裁而不會破壞待傳之信息；并作出相應的仲裁而不會破壞待傳之信息； 第二，信息報文在傳送時不是基于目的站點地址； 這就允許不同的信息以這就允許不同的信息以“廣播廣播”的形式發(fā)送到

4、所有節(jié)點并且的形式發(fā)送到所有節(jié)點并且可在不改變信息格式的前提下對報文進行不同配置可在不改變信息格式的前提下對報文進行不同配置； 第三，CAN總線是一種高速的，具備復雜的錯誤檢測和恢復能力的高可靠性強有力的網(wǎng)絡。 42021/7/232 CAN總線的通信模式一、一、CSMA/CDCSMA/CD載波監(jiān)測，多主掌控載波監(jiān)測，多主掌控/ /沖突避免沖突避免 “載波監(jiān)測載波監(jiān)測”的意思是指在總線上的每個節(jié)點在發(fā)送信息報的意思是指在總線上的每個節(jié)點在發(fā)送信息報文前都必須監(jiān)測到總線上有一段時間的空閑狀態(tài)。文前都必須監(jiān)測到總線上有一段時間的空閑狀態(tài)。 “多主掌控多主掌控”的意思是一旦此一空閑狀態(tài)被監(jiān)測到，那么

5、每個的意思是一旦此一空閑狀態(tài)被監(jiān)測到，那么每個節(jié)點都有均等的機會來發(fā)送報文。節(jié)點都有均等的機會來發(fā)送報文。 “沖突避免沖突避免”是指在兩上節(jié)點同時發(fā)送信息時，節(jié)點本身首是指在兩上節(jié)點同時發(fā)送信息時，節(jié)點本身首先會檢測到出現(xiàn)沖突，然后采取相應的措施來解決這一沖突情況。先會檢測到出現(xiàn)沖突，然后采取相應的措施來解決這一沖突情況。此時優(yōu)先級高的報文先發(fā)送，低優(yōu)先級的報文發(fā)送會暫停。在此時優(yōu)先級高的報文先發(fā)送，低優(yōu)先級的報文發(fā)送會暫停。在CANCAN總線協(xié)議中是通過一種非破壞性的仲裁方式來實現(xiàn)沖突檢測?？偩€協(xié)議中是通過一種非破壞性的仲裁方式來實現(xiàn)沖突檢測。這也就意味著當總線出現(xiàn)發(fā)送沖突時，通過仲裁后原發(fā)

6、送信息不這也就意味著當總線出現(xiàn)發(fā)送沖突時，通過仲裁后原發(fā)送信息不會受到任何影響。所有的仲裁判別都不會破壞優(yōu)先級高的報文信會受到任何影響。所有的仲裁判別都不會破壞優(yōu)先級高的報文信息內(nèi)容，也不會對其發(fā)送產(chǎn)生任何的時延。息內(nèi)容，也不會對其發(fā)送產(chǎn)生任何的時延。52021/7/232 CAN總線的通信模式二、基于報文的通訊 CANCAN總線是一個基于報文而不是基于站點地址的協(xié)議。也總線是一個基于報文而不是基于站點地址的協(xié)議。也就是說報文不是按照地址從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點。就是說報文不是按照地址從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點。CANCAN總總線上報文所包含的內(nèi)容只有優(yōu)先級標志區(qū)和欲傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。線上報文

7、所包含的內(nèi)容只有優(yōu)先級標志區(qū)和欲傳送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。所有節(jié)點都會接收到在總線上傳送的報文，并在正確接后發(fā)出所有節(jié)點都會接收到在總線上傳送的報文，并在正確接后發(fā)出應答確認。至于該報文是否要做進一步的處理或被丟棄將完全應答確認。至于該報文是否要做進一步的處理或被丟棄將完全取決于接收節(jié)點本身。同一個報文可以發(fā)送給特定的站點或許取決于接收節(jié)點本身。同一個報文可以發(fā)送給特定的站點或許多站點，就看你怎樣去設計你的網(wǎng)絡和系統(tǒng)。多站點，就看你怎樣去設計你的網(wǎng)絡和系統(tǒng)。 基于報文的這種協(xié)議另外一個好處是新的節(jié)點可以隨時方便基于報文的這種協(xié)議另外一個好處是新的節(jié)點可以隨時方便地加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，而不需對所有節(jié)點進行

8、重新編程以便地加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，而不需對所有節(jié)點進行重新編程以便它們能識別這一新節(jié)點。一旦新節(jié)點加入到網(wǎng)絡中，它就開始它們能識別這一新節(jié)點。一旦新節(jié)點加入到網(wǎng)絡中，它就開始接收信息，判別信息標識，然后決定是否作處理或直接丟棄。接收信息，判別信息標識，然后決定是否作處理或直接丟棄。 62021/7/232 CAN總線的通信模式三、CAN總線是一種高速的，具備復雜的錯誤檢測和恢復能力的高可靠性強有力的網(wǎng)絡 （1 1）高速性：）高速性： CANCAN總線一開始是為汽車工業(yè)而設計的，如果總線一開始是為汽車工業(yè)而設計的，如果要使這一市場能夠接受它，一個能高效處理出錯情況的通訊要使這一市場能夠接受它，一

9、個能高效處理出錯情況的通訊協(xié)議是至關重要的。在發(fā)布了協(xié)議是至關重要的。在發(fā)布了2.0B2.0B版的版的CANCAN總線技術規(guī)范后，總線技術規(guī)范后，其最大的通訊速率已經(jīng)比其最大的通訊速率已經(jīng)比1.01.0版提高了版提高了8 8倍，達倍，達1M1M位位/ /秒秒, ,在這在這種速率下，即便是對時間要求非常關鍵的參數(shù)也可以通過種速率下，即便是對時間要求非常關鍵的參數(shù)也可以通過CANCAN總線傳輸而不必擔心其時延。總線傳輸而不必擔心其時延。72021/7/232 CAN總線的通信模式（2 2）CANCAN總線協(xié)議有一套完整的差錯管理機制總線協(xié)議有一套完整的差錯管理機制 能夠自動地檢測出這些錯誤信息，由

10、此保證了被傳信能夠自動地檢測出這些錯誤信息，由此保證了被傳信息的正確必性和完整性。息的正確必性和完整性。錯誤類型 發(fā)送錯誤可通過發(fā)送錯誤可通過“CRCCRC出錯出錯”檢測到；檢測到； 普通接收錯誤可通過普通接收錯誤可通過“應答出錯應答出錯”檢測到；檢測到； CANCAN報文格式錯誤可通過報文格式錯誤可通過“格式出錯格式出錯”檢測到；檢測到； CANCAN總線信號錯誤可通過總線信號錯誤可通過“位出錯位出錯”檢測到；檢測到； 同步和定時錯誤可通過同步和定時錯誤可通過“阻塞出錯阻塞出錯”檢測到。檢測到。 82021/7/233 3 CANCAN總線的總線的技術特點技術特點 由于其采用了許多新技術及獨

11、特的設計與一般的通信總由于其采用了許多新技術及獨特的設計與一般的通信總線相比，線相比，CANCAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點可概括如下：靈活性。其特點可概括如下： 1.CAN1.CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡上任意以節(jié)點均可在任意時刻主為多主工作方式，網(wǎng)絡上任意以節(jié)點均可在任意時刻主動的地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。動的地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。 2.CAN 2.CAN網(wǎng)絡上的節(jié)點信息分為不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實網(wǎng)絡上的節(jié)點信息分為不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)最多可在時要求，高優(yōu)先

12、級的數(shù)據(jù)最多可在134s134s內(nèi)得到傳輸。內(nèi)得到傳輸。 3.CAN 3.CAN采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節(jié)點同時向總線發(fā)采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而最高優(yōu)先送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。級的節(jié)點可不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。 4.CAN 4.CAN程序通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局程序通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度調(diào)度”。 92021/7/233 3 CANCAN

13、總線的總線的技術特點技術特點 5.CAN5.CAN的直線通信距離最長可達的直線通信距離最長可達10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下），通以下），通信速率最高可達信速率最高可達1Mbps1Mbps（此時通信距離最長為（此時通信距離最長為40m40m）6.CAN6.CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達128128個；個；報文標識符可達報文標識符可達20322032種（種（CAN2.0ACAN2.0A），而擴展標準），而擴展標準（CAN2.0BCAN2.0B）的報文標識符幾乎不受限制。）的報文標識符幾乎不受限制。7.7.采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有良好的采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有良好的檢錯效果。檢錯效果。102021/7/233 3 CANCAN總線的總線的技術特點技術特點 8.CAN8.CAN的每幀信息都有的每幀信息都有CRCCRC校驗及其它檢錯措施，保證了數(shù)校驗及其它檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。據(jù)出錯率極低。9.CAN9.CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活?；?。10.CAN10.CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出的功能，節(jié)點在錯誤