車載網絡應用技術（第4版）課件 3-1-車載網絡-CAN-原理

車載網絡—CAN—原理故障現象：一輛奔馳S350，底盤220、發(fā)動機型號272，車主反映此車有漏電現象，停放一晚上就無法啟動。要跨接電池，或重新充電后才能啟動。

故障原因：由于后備箱按鈕開關卡在關閉位置，長時間都有鎖后備箱的信號到PSE控制模塊，從而PSE控制模塊不能進入休眠，向CAN發(fā)送信號。更換后備箱開關，故障排除。

故障案例導入奧迪A8寶馬E65Canbus的由來由于現代汽車的技術水平大幅提高，要求能對更多的汽車運行參數進行控制，因而汽車控制器的數量在不斷的上升，從開始的幾個發(fā)展到幾十個以至于上百個控制單元?？刂茊卧獢盗康脑黾?，使得它們互相之間的信息交換也越來越密集。為此德國BOSCH公司（和inter公司共同）開發(fā)了一種設計先進的解決方案－CAN數據總線，提供一種特殊的局域網來為汽車的控制器之間進行數據交換。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus在大眾車系上的應用發(fā)展歷史大眾公司首次在97年PASSAT的舒適系統(tǒng)上采用了傳送速率為62.5Kbit/s的Canbus。98年在PASSAT和GOLF的驅動系統(tǒng)上增加了Canbus，傳送速率為500Kbit/s。2000年，大眾公司在PASSAT和GOLF采用了帶有網關的第二代Canbus。2001年，大眾公司提高了Canbus的設計標準，將舒適系統(tǒng)Canbus提高到100Kbit/s,驅動系統(tǒng)提高到500Kbit/s。2002年，大眾集團在新PQ24平臺上使用帶有車載網絡控制單元的第三代Canbus。2003年，大眾集團在新PQ35平臺上使用五重結構的Canbus系統(tǒng)，并且出現了單線的LIN-BUS。德國BOSCH公司（和inter公司共同）開發(fā)了一種設計先進的解決方案－CAN數據總線，提供一種特殊的局域網來為汽車的控制器之間進行數據交換。CAN-BUS系統(tǒng)組成：CAN收發(fā)器:安裝在控制器內部，同時兼具接受和發(fā)送的功能，將控制器傳來的數據化為電信號并將其送入數據傳輸線。

數據傳輸終端：是一個電阻，防止數據在線端被反射，以回聲的形式返回，影響數據的傳輸。數據傳輸線：雙向數據線，由高低雙絞線組成。CAN-BUS系統(tǒng)大眾CAN的分類PowertrainCAN500kBaudC+CCAN100kBaudInfotainmentCAN100kBaudCanbus雙絞線的顏色

Can總線的基本顏色：橙色；Can-Low總是棕色；

Can-High:驅動系統(tǒng)(黑色)；舒適系統(tǒng)（綠色)；信息系統(tǒng)(紫色）；CAN總線的連接Canbus上的信息Canbus上的信息是以二進制形式出現的。也就是說控制單元將信息轉換成二進制，Canbus用電平來模擬二進制，接受控制單元將電平轉換成二進制數據，再將二進制數據轉換成正常數據。例如：控制單元A將發(fā)動機轉速值信號先轉換成二進制信號(00010101),然后由發(fā)送器轉換成一串電平信號兵發(fā)送出去?？刂茊卧狟的接收器先讀取電平信號，轉換成二進制信號(00010101)，然后再解碼成發(fā)動機轉速值。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus的收發(fā)器

Canbus上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和總線相連。Canbus的收發(fā)器如圖所示，使用一個電路進行控制，這樣也就是說控制單元在某一時間段只能進行發(fā)送或接受一項功能。邏輯“1”：所有控制器的開關斷開；總線電平為5Vor3.5V；Canbus未通訊。邏輯“0”：某一控制器閉合；總線電平為0伏；Canbus進行通訊。CAN-BUS系統(tǒng)典型收發(fā)器線路圖（TJA1050）：CAN-BUS系統(tǒng)2個以上控制器所組成的Canbus系統(tǒng)當用2個以上的控制器連接在Canbus總線上（如圖所示），用邏輯1來表示斷開和用邏輯0表示閉合。不考慮其他總線規(guī)則情況下，總線會出現下圖的情況：1.任何開關閉合，總線上的電壓為0伏2.所有開關斷開，總線上的電壓為5伏因此：1.只要任何一個控制器激活，則總線激活2.所有控制器關閉，總線處于未激活狀態(tài)

激活的總線稱為顯性電平；未激活的總線電平稱為隱形電平CAN-BUS系統(tǒng)Canbus的數據結構當控制器發(fā)送信息時，并不僅僅是數據本身，它同時還帶有屬性數據打成數據包一起傳送。該數據包共有7個數據段，分別儲存有開始區(qū)（1位），優(yōu)先級別區(qū)（11位），檢驗區(qū)（6位）數據區(qū)（64位），安全區(qū)（16位），確認區(qū)（2位）和結束區(qū)（7位）。開始區(qū)優(yōu)先級別區(qū)未使用數據區(qū)確認區(qū)檢驗區(qū)－數據量16位冗余校驗碼結束區(qū)CAN-BUS系統(tǒng)優(yōu)先級確認（仲裁）因為Canbus采用串行數據傳遞（單根數據線)方式，如果有多個控制器同時需要發(fā)出信號，那么在總線上一定會發(fā)生數據沖突。所有每一個數據列都有它的優(yōu)先級。當有多個控制器試圖發(fā)送信息時，它們自己的接收器為信息優(yōu)先級進行仲裁，當其他控制器發(fā)送的信息優(yōu)先級高于自己控制器發(fā)送信息時，通知自己發(fā)送器停止發(fā)送，整個控制器進入接收狀態(tài)。在信息數據列中有11位的狀態(tài)區(qū)，這11位二進制中前7位既是發(fā)送信息的控制器標識符，同時又表示了它的優(yōu)先級，即從前往后數，前面零越多，優(yōu)先級越高。而后4位則是這個控制器發(fā)送不同信息的編號，如發(fā)動機控制單元既要發(fā)送轉速信號，又要發(fā)送水溫等信號，則后4位就有所不同。CAN-BUS系統(tǒng)Canbus系統(tǒng)的難題-發(fā)送和接受的同步CAN-BUS系統(tǒng)同步解決方案一：邊沿對齊為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了邊沿對齊規(guī)則。也就是說接收器發(fā)現每一次電平反向的節(jié)拍不對時，必須調整邊沿，以求得同步。這個規(guī)則在電平變化頻繁時能有效的保證了接收的正確性CAN-BUS系統(tǒng)數據的位填充為了保證發(fā)送和接受能夠同步，Canbus規(guī)定了位填充規(guī)則。也就是說最多5位出現一樣的電平信號，第六位必須有一個反向電平。這個規(guī)則能有效的保證了接收的正確性。CAN-BUS系統(tǒng)出錯幀（ErrorFrame):當控制器在接收其他控制器或自己發(fā)送器的信息時，發(fā)現信息有錯誤，可以發(fā)送出錯幀，出錯幀至少有6個顯性電平和8個隱性電平，至多12個顯性電平和8個隱性電平構成。錯誤發(fā)送控制單元接收控制單元接收控制單元Canbus系統(tǒng)CAN-BUS系統(tǒng)發(fā)送過程接收過程收受正確？可用？特別提示：

信息交換過程按設定好的循環(huán)時間（如每10ms）在持續(xù)的重復進行。內部故障管理控制單元內部有錯誤計數器。一次發(fā)送失敗計數加8，一次接收錯誤計數加1。當累計超過127時，控制器不再允許發(fā)送信息，當累計超過255時，控制器自動與總線脫離.但是，控制器發(fā)送信息時，沒有受到答復信號，控制器將重復發(fā)送，而錯誤計數不計數。CAN-BUS系統(tǒng)由于汽車不同控制器對CAN總線的性能要求不同，因此最新版本的CAN總線系統(tǒng)人為設定為5個不同的區(qū)域，分別為驅動系統(tǒng)、舒適系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、多功能儀表、診斷總線等5個局域網。其速率分別為(Kbit/m)：

驅動系統(tǒng)（由15號線激活）：500; 舒適系統(tǒng)（由30號線激活）：100

信息系統(tǒng)（由30號線激活）：100； 診斷系統(tǒng)（由30號線激活）：500

儀表系統(tǒng)（由15號線激活）：100； Lin:20

最大承載：1000CAN儀表CAN驅動CAN信息CAN舒適

CAN診斷CAN-BUS系統(tǒng)診斷接口CAN-區(qū)域圖網關J519空調J255舒適系統(tǒng)J393左前門J386右前門J387左后門J388右后門J389轉向柱J527電動轉向J500G85安全氣囊J234ABSJ104變速箱發(fā)動機ESP傳感器收音機車載電話雨括器

L雨括器

R

J533CAN-BUS系統(tǒng)診斷總線網關儀表總線驅動總線舒適總線信息總線診斷總線診斷總線是用于診斷儀器和相應控制單元之間的信息交換，它被用來代替原來的K線或者L線的功能（廢氣處理控制器除外）。診斷總線目前只能在VAS5051和VAS5052下工作，而不能適用于原來的診斷工具，如1552等。診斷總線通過網關轉接到相應的CANBUS上，然后再連接相應的控制器進行數據交換。隨著診斷總線的使用，大眾集團將逐步淘汰控制器上的K線存儲器，而采用CAN線作為診斷儀器和控制器之間的信息連接線，我們稱之為虛擬K線。CAN-BUS系統(tǒng)針腳號 對應的線束1 15號線4 接地5 接地6 CANBUS(高）7 k線14 CANBUS(低）15 L線16 30號線注：未標明的針腳號暫未使用。當車輛使用診斷CANBUS總線結構后，VAS5051等診斷儀器必須使用相對應的新型診斷線（VAS5051/5A或VAS5051/6A）,

否則無法讀出相應的診斷信息。另外，車上的診斷接口也作出了相應的改動，具體信息看如下圖表：注：5051儀器的版本號必須大于3.0以上

才能使用診斷CANBUS總線。

新型診斷線能夠適用于舊型診斷接口。CAN-BUS系統(tǒng)數據傳輸線數據傳輸終端數據傳輸終端CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器