《智能網(wǎng)聯(lián)汽車改裝與測(cè)試技術(shù)》CAN總線應(yīng)用與調(diào)試

CAN總線

應(yīng)用與調(diào)試ICVIntelligent&ConnectedVehicle1CAN總線概述CAN總線是一種用于降低汽車車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸所需導(dǎo)線數(shù)量的技術(shù)。它基于兩個(gè)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO11898和ISO11519。ISO11898定義了高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，支持通信速率在125kbps至1Mbps范圍內(nèi)。它是一種閉環(huán)總線，傳輸速率可達(dá)1Mbps，總線長度限制在40米以內(nèi)。ISO11519定義了低速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)，支持通信速率在10kbps至125kbps范圍內(nèi)。它是一種開環(huán)總線，當(dāng)傳輸速率為40kbps時(shí)，總線長度可達(dá)1000米。（1）CAN總線概念CAN總線采用多路傳遞方式，即各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換。這種設(shè)計(jì)可以減少車身線路的數(shù)量，使汽車內(nèi)部的線束連接變得簡潔、清晰。1CAN總線概述CAN總線由CAN-H和CAN-L兩根線組成。當(dāng)CAN_H和CAN_L電平非常接近甚至相等時(shí)，總線表現(xiàn)為隱性，邏輯信號(hào)表示為高電平（邏輯1）。當(dāng)CAN_H和CAN_L電平差異較大時(shí)，總線表現(xiàn)為顯性，邏輯信號(hào)表示為低電平（邏輯0）。（1）CAN總線概念1CAN總線概述減輕整車自重。減少電線用量，耗銅量下降，整車自重得以降低（4%左右）。同時(shí)，全車線束變細(xì)，也為安裝其它新的部件預(yù)留了空間。降低生產(chǎn)成本。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所秉持的“信息共享、一線多能”也充分發(fā)揮了每一條電線的作用，現(xiàn)實(shí)了“物盡其用”。提高工作可靠性。電線數(shù)量的減少，整車電氣系統(tǒng)的工作可靠性得以提高。便于后續(xù)開發(fā)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的電子控制系統(tǒng)可以很方便地融入到已有的系統(tǒng)之中，而不必對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)作太大的改動(dòng)。（2）CAN總線優(yōu)勢(shì)2

CAN總線工作原理動(dòng)力CAN總線的基本系統(tǒng)由多個(gè)控制單元和兩條數(shù)據(jù)線組成，控制單元內(nèi)部主要包括：終端電阻、CAN控制器、CAN收發(fā)器和數(shù)據(jù)傳遞終端。（1）動(dòng)力CAN總線動(dòng)力CAN總線系統(tǒng)采用雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這兩根導(dǎo)線中，一根稱為CAN-High導(dǎo)線，另一根導(dǎo)線稱為CAN-Low導(dǎo)線。CAN控制器的作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，并處理傳遞給CAN收發(fā)器。同時(shí)，CAN控制器也接收收發(fā)器接收到的數(shù)據(jù)，并傳遞給微處理器進(jìn)行處理和傳送。2

CAN總線工作原理（1）動(dòng)力CAN總線收發(fā)器是發(fā)送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去。同時(shí)，它也接收總線上的數(shù)據(jù)并將其傳遞給CAN控制器。在CAN總線上發(fā)送信息時(shí)，每個(gè)控制單元都能接收其他控制單元發(fā)送的信息，這種信息交換也被稱為廣播。2

CAN總線工作原理（1）動(dòng)力CAN總線終端電阻是實(shí)際上的電阻器，其作用是防止數(shù)據(jù)傳輸終止時(shí)反射波反射回來破壞數(shù)據(jù)。終端電阻有兩個(gè)，并與CAN-H和CAN-L之間并聯(lián)連接。2

CAN總線工作原理（1）動(dòng)力CAN總線差動(dòng)模式連接的動(dòng)力CAN總線電壓處理過程中，收發(fā)器的差動(dòng)信號(hào)放大器會(huì)對(duì)CAN-High導(dǎo)線上的電壓減去CAN-Low導(dǎo)線上的電壓，以有效抑制電壓波動(dòng)。這樣可以消除外界干擾信號(hào)對(duì)CAN總線的影響。2

CAN總線工作原理（1）動(dòng)力CAN總線在測(cè)量動(dòng)力CAN總線時(shí)，使用示波器觀察其波形，正常波形應(yīng)呈現(xiàn)鏡像信號(hào)。2

CAN總線工作原理（2）舒適CAN總線舒適系統(tǒng)CAN總線的聯(lián)網(wǎng)控制單元包括自動(dòng)空調(diào)控制單元、車門控制單元、舒適控制單元等。舒適系統(tǒng)CAN總線采用了低速CAN總線，通信速率為100kb/s，并采用了ISO11898-3物理層標(biāo)準(zhǔn)，具備較高的糾錯(cuò)能力。即使在以下情況下，CAN網(wǎng)絡(luò)仍然可以通信：1）其中一根線斷路；2）其中一根線對(duì)電源短路；3）相互之間短路；4）其中一根線對(duì)搭鐵短路?？刂茊卧ㄟ^舒適CAN總線的CAN-H線和CAN-L線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如車門開/關(guān)、車內(nèi)燈開/關(guān)等。舒適CAN總線具有單線傳輸特性，使用了單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器（功率放大器），使得CAN-H線和CAN-L線不再有彼此的依賴關(guān)系。舒適CAN總線中沒有終端電阻，并且CAN-H線和CAN-L線作為獨(dú)立的電源線工作，彼此不再相互影響。2

CAN總線工作原理（2）舒適CAN總線舒適系統(tǒng)CAN總線的收發(fā)器結(jié)構(gòu)與動(dòng)力CAN總線收發(fā)器基本相同，但在出現(xiàn)故障時(shí)切換到CAN-H線或CAN-L線（單線工作模式）的方法略有不同。收發(fā)器的故障邏輯電路會(huì)監(jiān)控兩條CAN導(dǎo)線上的信號(hào)，并識(shí)別出故障，使用完好的一條導(dǎo)線進(jìn)行單線工作模式。2

CAN總線工作原理（2）舒適CAN總線舒適CAN總線的電壓特性：1）CAN-H線的高電平為3.6V，低電平為0V；2）CAN-L線的高電平為5V，低電平為1.4V；3）邏輯“1”時(shí)，CAN高電壓為3.6V，CAN低電壓為1.4V；4）邏輯“0”時(shí)，CAN高電壓為0V，CAN低電壓為5V。舒適CAN總線具有休眠模式，當(dāng)車輛鎖上35秒或者不鎖車但沒有任何操作10分鐘時(shí)，進(jìn)入休眠模式。在休眠模式下，高位線電壓為0V，低位線電壓為12V，電流約為70mA；非休眠模式下，電流約為700m