【習(xí)題】2-1 典型CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解析（教師版）

《汽車網(wǎng)絡(luò)及總線技術(shù)》習(xí)題（教師版）項目二車載CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解析任務(wù)一典型CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解析一、填空題（4分/題，共36分）1.CAN是汽車上應(yīng)用最多、最為普遍的一種總線技術(shù)，是汽車B類和C類網(wǎng)絡(luò)的主流總線。2.CAN總線采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，媒體訪問方式為位仲裁，是一種多主總線。3.CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)由電控單元（ECU）、CAN數(shù)據(jù)傳輸線和CAN終端電阻組成。4.CAN總線電控單元由輸入電路、輸出電路、單片機、CAN控制器、光電隔離電路、CAN收發(fā)器組成。5.輸出電路將單片機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動執(zhí)行器的功率信號，因此輸出電路包括放大驅(qū)動電路。6.單片機在工業(yè)控制技術(shù)中也常稱為微控制器。目前，汽車電控單元使用的單片機是汽車專用增強型單片機。7.CAN構(gòu)件用于數(shù)據(jù)交換，它分為兩個區(qū)：一個是接收區(qū)，一個是發(fā)送區(qū)。8.收發(fā)器通過TX線（發(fā)送線）或RX線（接收線）與CAN構(gòu)件相連。9.收發(fā)器的TX線始終與總線耦合，兩者的耦合過程是通過一個開關(guān)電路來實現(xiàn)的。二、單選題（4分/題，共20分）1.當(dāng)通信距離小于40m時，CAN總線的傳輸速率可以達到（A）。A.1Mbit/sB.2Mbit/sC.3Mbit/sD.5Mbit/s2.CAN總線通信速率與其通信距離成反比，當(dāng)其通信距離達到10km時，其傳輸速率仍可以達到約（D）。A.1kbit/sB.2kbit/sC.3kbit/sD.5kbit/s3.理論上CAN總線可以連接無窮多個節(jié)點，實際上受線路越長、傳輸速率越低的限制，車載CAN總線的節(jié)點數(shù)可達(B)。A.幾十個B.上百個C.上千個D.上萬個4.CAN數(shù)據(jù)總線是用以傳輸數(shù)據(jù)的雙向串行總線，大都采用具有較強抗干擾能力的(D)。A.CAN高位線B.CAN低位線C.雙向串行總線D.雙絞線5.CAN總線上能夠獨立完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和測控任務(wù)的單元不包括(D)。A.發(fā)動機電控單元B.自動變速器電控單元C.ABS電控單元D.非網(wǎng)絡(luò)電控單元三、判斷題（4分/題，共24分）1.CAN總線已經(jīng)成為主流車載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，廣泛應(yīng)用在各大主流車系，如大眾、奧迪、奔馳、寶馬、雪鐵龍、通用、日產(chǎn)、豐田、本田等。（√）2.CAN總線為事件觸發(fā)的實時通信網(wǎng)絡(luò)，其總線仲裁方式采用基于優(yōu)先級的載波偵聽多路訪問沖突檢測法。（√）3.CAN總線可以連接無窮多個節(jié)點，不受線路和傳輸速率的限制。（×）4.CAN總線上的電控單元與非網(wǎng)絡(luò)電控單元一樣，不需要對外進行數(shù)據(jù)交換（×）5.因為大部分執(zhí)行器是模擬執(zhí)行器，所以首先要將單片機輸出的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換為模擬信號。（√）6.以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路進行電氣隔離，因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小、耐沖擊等優(yōu)點。（√）四、簡答題（4分/題，共20分）1.請您仔細思考CAN總線網(wǎng)絡(luò)的特點，將下表補充完整。編號特點內(nèi)容1多主控制2消息的發(fā)送3系統(tǒng)的柔軟性4高速度和遠距離5遠程數(shù)據(jù)請求6錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢復(fù)功能參考答案：編號特點內(nèi)容1多主控制多主控制是指在總線空閑時，所有的單元都可以開始發(fā)送消息，最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)，多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級ID（標(biāo)識符）消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。2消息的發(fā)送在CAN協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送。總線空閑時，所有與總線相連的單元都可以開始發(fā)送新消息。兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)ID決定優(yōu)先級。3系統(tǒng)的柔軟性與總線相連的單元沒有類似于"地址"的信息，因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其他單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。4高速度和遠距離當(dāng)通信距離小于40m時，CAN總線的傳輸速率可以達到1Mbit/s。通信速率與其通信距離成反比，當(dāng)其通信距離達到10km時，其傳輸速率仍可以達到約5kbit/s。5遠程數(shù)據(jù)請求可通過發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。6錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢復(fù)功能錯誤檢測功能是指所有的單元都可以檢測錯誤；錯誤通知功能是指正在發(fā)送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送，并立即同時通知其他所有單元；錯誤恢復(fù)功能是指強制結(jié)束發(fā)送的單元會不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息，直到成功發(fā)送為止。2.根據(jù)對CAN控制器的理解，您知道CAN控制器的各部分組成及功能內(nèi)容有哪些嗎？請將以下表格補充完整。組成功能接口管理邏輯電路發(fā)送緩沖器驗收過濾器接收緩沖器CAN核心模塊參考答案：組成功能接口管理邏輯電路解釋來自單片機的命令，控制內(nèi)部尋址，向單片機提供中斷信息和狀態(tài)信息。管理發(fā)送或接收數(shù)據(jù)；發(fā)送緩沖器儲存并緩沖發(fā)送到CAN總線上的完整報文；驗收過濾器將接收到的標(biāo)識符和內(nèi)設(shè)寄存器中的內(nèi)容進行比較，以決定是否接收整個報文。如果比較的結(jié)果為真，則報文被采用；接收緩沖器儲存和緩沖從驗收過濾器向CPU傳送的報文；CAN核心模塊按CAN通信協(xié)議，控制發(fā)送緩沖器和CAN總線之間的數(shù)據(jù)流，對CAN總線上的信號進行仲裁、填充、錯誤檢測和錯誤處理等。3.在CAN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成中，電控單元是其重要的組成部分，請您簡述電控單元的定義與組成。參考答案：CAN總線連接的電控單元又稱CAN總線上的節(jié)點。理論上CAN總線可以連接無窮多個節(jié)點，實際上受線路越長、傳輸速率越低的限制，車載CAN總線的節(jié)點數(shù)可達上百個。CAN總線上的每個電控單元獨立完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換和測控任務(wù)，如發(fā)動機電控單元、自動變速器電控單元、ABS電控單元等。CAN總線上的電控單元與非網(wǎng)絡(luò)電控單元不同，非網(wǎng)絡(luò)電控單元不需要對外進行數(shù)據(jù)交換；而網(wǎng)絡(luò)上的電控單元之間需要數(shù)據(jù)交換，例如發(fā)動機電控單元中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)除了控制發(fā)動機的工況需要外，還需要經(jīng)CAN總線傳輸給自動變速器電控單元，供自動變速器自動換檔控制使用；反過來，自動變速器的換檔信號也要經(jīng)CAN總線傳輸給電控單元，使發(fā)動機的工況適合自動變速器的換檔要求。4.請您根據(jù)對CAN總線電控單元的原理認知，列舉輸入電路和輸出電路的工作原理。參考答案：（1）輸入電路輸入電路用來接收來自傳感器和控制開關(guān)的輸入信號，并將輸入信號轉(zhuǎn)換為單片機可接收的數(shù)字信號。如果輸入信號是模擬信號，那么輸入電路里還含有模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D轉(zhuǎn)換），將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。如冷卻液溫度傳感器的信號是模擬信號，需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。（2）輸出電路輸出電路將單片機輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動執(zhí)行器的功率信號，因此輸出電路包括放大驅(qū)動電路。因為大部分執(zhí)行器是模擬執(zhí)行器，所以首先要將單片機輸出的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換為模擬信號。5.在汽車中，從行駛、制動、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)到安全系統(tǒng)以及舒適性能系統(tǒng)都使用到CAN總線。您知道什么是CAN總線嗎？請說說您對它的理解。參考答案：CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的英文縮寫，是ISO國際