CAN-BUS多路信息傳輸系統(tǒng)-11.ppt

1、CAN是控制單元區(qū)域網(wǎng)絡(luò)Controller Area Network的縮寫,含義是控制單元通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換,CAN數(shù)據(jù)總線可比作公共汽車公共汽車可以同時運輸大量乘客CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)傳遞的形式,目前，在汽車上應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸形式有兩種： 形式1 每項信息均通過各自獨立的數(shù)據(jù)線進行交換,在該例中，共需要5條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳遞 也就是說，每項信息都需要一個獨立的數(shù)據(jù)線,隨著汽車控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，所需傳輸?shù)男畔⒘恳苍絹碓酱?因此數(shù)據(jù)線的數(shù)量和控制單元的針腳數(shù)也會相應(yīng)增加 所以這種數(shù)據(jù)傳遞形式只適用于有限信息兩的數(shù)據(jù)交換和傳輸,形式2,各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線

2、進行交換CAN數(shù)據(jù)總線,與數(shù)據(jù)傳輸形式1相比，CAN數(shù)據(jù)總線，所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進行傳遞 相同的數(shù)據(jù)只須通過CAN數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的兩根雙向數(shù)據(jù)線進行傳遞 通過該種數(shù)據(jù)傳遞形式，所有的信息，不管控制單元的多少和信息容量的大小，都可以通過這兩條數(shù)據(jù)線進行傳遞，所以，如果控制單元間進行大量的信息交換，CAN數(shù)據(jù)點線也能完全勝任,CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),一般說來，一個控制單元從整個系統(tǒng)中獲得的信息越多，該控制單元協(xié)調(diào)自身的功能會越好 CAN數(shù)據(jù)總線作為控制單元之間的一種數(shù)據(jù)傳遞形式，它將各個控制單元連接形成一個完整的系統(tǒng),CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點,如果需要增加額外信息，只需修改軟件即可 通過控制單元和輔

3、助安全措施對傳遞信息的持續(xù)檢查，可以達到最低的故障率 利用最少的傳感器信號線傳輸多用途的傳感信號 控制單元間實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳遞 控制單元 和控制單元插角最少化應(yīng)用，從而節(jié)省更多有用空間 CAN數(shù)據(jù)總線符合國際標(biāo)準(zhǔn)，便于不同的控制單元進行數(shù)據(jù)交換,CAN數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個電話會議 一個電話用戶（控制單元）將數(shù)據(jù)“講入”網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過網(wǎng)絡(luò)“接聽”這個數(shù)據(jù),CAN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略,CAN數(shù)據(jù)總線的構(gòu)成,CAN數(shù)據(jù)總線由1個控制器、1個收發(fā)器、2個數(shù)據(jù)傳輸終端和2條數(shù)據(jù)傳遞線構(gòu)成,CAN數(shù)據(jù)總線各部件的功能,CAN控制器的功

4、能 接收在控制單元中的微處理器中的數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù)并傳送給CAN收發(fā)器 接受CAN收發(fā)器的數(shù)據(jù)，處理并傳送給微處理器,CAN收發(fā)器的功能,是一個發(fā)送器和接收器的組合 將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號并通過數(shù)據(jù)線發(fā)送出去 接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到CAN控制器,數(shù)據(jù)傳輸終端的功能,是一個電阻器 阻止數(shù)據(jù)在傳輸終了被反射回來并產(chǎn)生反射波 因為反射波會破壞數(shù)據(jù),用以傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線 分為CAN高位數(shù)據(jù)線（CAN-HIGH）和CAN低位數(shù)據(jù)線（CAN-LOW） 數(shù)據(jù)總線沒有指定接收器，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送并由各控制單元接受和計算,數(shù)據(jù)傳遞線的功能,CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳遞過程,提供數(shù)據(jù)控制單元向C

5、AN控制器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù) 發(fā)送數(shù)據(jù)CAN收發(fā)器接收由CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為電信號并發(fā)送 接收數(shù)據(jù)CAN系統(tǒng)中，所有控制單元轉(zhuǎn)為接收器 檢查數(shù)據(jù)控制單元檢查判斷所接收的數(shù)據(jù)是否所需要的數(shù)據(jù) 接受數(shù)據(jù)如接收的數(shù)據(jù)重要，它將被接受并進行處理。否則忽略,CAN數(shù)據(jù)總線傳遞數(shù)據(jù)的構(gòu)成,CAN數(shù)據(jù)總線在極短的時間里，在各控制單元間傳遞數(shù)據(jù)，可將其分為7個部分 CAN數(shù)據(jù)總線傳遞的數(shù)據(jù)由多位構(gòu)成。在數(shù)據(jù)中，位數(shù)的多少由數(shù)據(jù)域的大小決定 （一位是信息的最小單位單位時間電路狀態(tài)。在電子學(xué)中，一位只有0或1兩個值。也就是只有”是“和”不是“兩個狀態(tài)）,數(shù)據(jù)的形成圖表如下：,該形式在兩條數(shù)據(jù)傳輸線上是一樣

6、的,開始域：標(biāo)志數(shù)據(jù)開始。帶有大約5V電壓（由系統(tǒng)決定）的1位，被送入高位CAN線；帶有大約0V電壓的1位被送入低位CAN線。,狀態(tài)域：判定數(shù)據(jù)中的優(yōu)先權(quán)。如果兩個控制單元都要同時發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么，具有較高優(yōu)先權(quán)的控制單元，優(yōu)先發(fā)送,檢查域：顯示在數(shù)據(jù)域中所包含的信息項目數(shù)。在本部分允許任何接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳遞過來的所有信息。,數(shù)據(jù)域：在數(shù)據(jù)域中，信息被傳遞到其他控制單元。,確認(rèn)域：在此，接收器信號通知發(fā)送器，接收器已經(jīng)正確收到數(shù)據(jù)。若檢查到錯誤，接收器立即通知發(fā)送器，發(fā)送器然后再發(fā)送一次數(shù)據(jù),結(jié)束域：標(biāo)志數(shù)據(jù)報告結(jié)束。在此是顯示錯誤并重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機會,安全域：檢測傳遞

7、數(shù)據(jù)中的錯誤。,數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生的？,數(shù)據(jù)由多位構(gòu)成 每1位只有0或1兩個值或狀態(tài)。 下面以燈開關(guān)為例說明帶有0或1的狀態(tài)是如何產(chǎn)生的。 燈開關(guān)打開或關(guān)閉，這說明燈開關(guān)有兩個不同的狀態(tài)。,燈開關(guān)處于值1的狀態(tài)：開關(guān)閉合，燈亮 開關(guān)處于值0的狀態(tài)：開關(guān)打開，燈不亮,位值為1的狀態(tài)： CAN發(fā)送器打開，在舒適系統(tǒng)中電壓為5V，在動力傳動系統(tǒng)中，電壓大約為2.5V。 相同電壓施加在傳遞線上。,從原理上講，CAN數(shù)據(jù)總線的功能與此完全相同，CAN發(fā)送器也能產(chǎn)生2個不同位狀態(tài),位值為0的狀態(tài)： CAN發(fā)送器關(guān)閉，接地；傳輸線同樣接地，大約為0V,通過2個位，可以產(chǎn)生4個變化 每1項信息均可以由每個變化狀態(tài)

8、表示，并與所有的控制單元相聯(lián)系,信息通過2個連續(xù)位進行傳遞例釋,隨著位數(shù)的增加，信息量增加情況,CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)分配,如果多個控制單元要同時發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)就必須決定哪個控制單元首先進行發(fā)送 具有最高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)，首先發(fā)送 基于安全考慮，由ABS/EDL控制單元提供的數(shù)據(jù)比自動變速器控制單元提供的數(shù)據(jù)（駕駛舒適）更重要，因此具有優(yōu)先權(quán),數(shù)據(jù)如何進行分配？,每個位都有1個值，該值定義為電位 這樣就有2個可能：高電位或低電位,如何確認(rèn)數(shù)據(jù)報告的優(yōu)先權(quán)？,在狀態(tài)域中，由11位組成的編碼，其數(shù)據(jù)的組合形式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)。 下面是3組不同數(shù)據(jù)報告的優(yōu)先權(quán)：,3個控制單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)，此時

9、，在數(shù)據(jù)傳輸線上進行一位一位的比較,如果1個控制單元發(fā)送了1個低電位而檢測到1個高電位，那么該控制單元就停止發(fā)送而轉(zhuǎn)為接收器,例如：,ABS/EDL控制單元發(fā)送了1個高電位 MOTRONIC控制單元也發(fā)送了1個高電位,自動變速器控制單元發(fā)送了1個低電位而檢測到1個高電位，那么它將失去優(yōu)先權(quán)而轉(zhuǎn)為接收器,位1,位2,ABS/EDL控制單元發(fā)送了1個高電位 MOTRONIC控制單元發(fā)送了1個低電位并檢測到1個高電位，那么，它也失去優(yōu)先權(quán)，而轉(zhuǎn)為接收器,位3,ABS/EDL控制單元擁有最高優(yōu)先權(quán)并接收分配的數(shù)據(jù)，該優(yōu)先權(quán)保證其持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直至發(fā)送終了 ABS/EDL控制單元結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)后，其他控制單

10、元再發(fā)送各自的數(shù)據(jù),CAN數(shù)據(jù)總線的抗干擾,車輛在工作過程中，電火花和電磁開關(guān)聯(lián)合作用會產(chǎn)生電磁干擾；移動電話和發(fā)送站以及任何產(chǎn)生電磁波的物體會產(chǎn)生電磁干擾 電磁干擾能夠影響或破壞CAN的數(shù)據(jù)傳送 為防止數(shù)據(jù)傳輸受到干擾，2根數(shù)據(jù)傳輸線纏繞在一起，這樣可以防止數(shù)據(jù)線所產(chǎn)生的輻射噪音。,2根數(shù)據(jù)線上的電壓是相反的 若一根數(shù)據(jù)線上的電壓約為0V；則另一根數(shù)據(jù)線上的電壓就是約為5V,這樣2根線的總電壓值仍保持一個常值 從而所產(chǎn)生的電磁場效應(yīng)由于極性相反而相互抵消 所以，數(shù)據(jù)傳輸線通過這中方法得到保護而免受外界輻射干擾 同時，向外輻射時，實際上保持中性（即無輻射）,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)縱線連接舒適系統(tǒng)中

11、的各個控制單元： 一個中央控制單元 兩個或四個車門控制單元,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線,中央門鎖控制功能 電動窗控制功能 照明開關(guān)控制功能 電動調(diào)節(jié)和加熱后視鏡控制功能 故障自診斷功能,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線傳遞數(shù)據(jù)的功能,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的結(jié)構(gòu),控制單元的各條傳輸線以星狀形式連接匯聚一點,若一個控制單元發(fā)生故障，其他控制單元仍可發(fā)送各自的數(shù)據(jù) 通過車門聯(lián)接所確定的線路較少 如果出現(xiàn)對地短路、對正極短路或線路間短路，CAN系統(tǒng)會轉(zhuǎn)為應(yīng)急模式運行和轉(zhuǎn)為單線模式運行 由于故障自診斷完全由中央控制單元控制，所以只需要較少的自診斷線 由于舒適系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以較低的速率傳遞，所以發(fā)送器只需較低的功率,

12、舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的優(yōu)點,系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的速率為62.5kbit/s。這意味著它以0125 kbit/s的速率范圍（低速狀態(tài)）傳輸。一個數(shù)據(jù)報告?zhèn)鬟f大約需要1ms 每個控制單元每20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù),舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的特點,中央控制單元 駕駛員側(cè)車門 前乘客側(cè)車門 左后車門 右后車門,舒適系統(tǒng)控制單元的優(yōu)先權(quán)順序,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線控制單元電路圖,高/低位CAN線,舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線故障自診斷,診斷設(shè)備：目前國內(nèi)通用型故障診斷儀器能進行CAN數(shù)據(jù)總線故障檢測的為金德K81多功能診斷儀，今后將有很多診斷儀器能夠進行CAN數(shù)據(jù)總線的檢測診斷。,各種汽車的最新版本的專用故障診斷儀均能

13、夠進行該車種的CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的故障檢測診斷。例如大眾汽車可以用VAS5051進行CAN數(shù)據(jù)總線的故障檢測診斷。,VAS5051 故障診斷儀,下面以VAS5051為例說明大眾車系舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線的故障檢測診斷方法步驟：,說明：在故障診斷和故障檢測過程中，通過CAN數(shù)據(jù)總線傳遞信息的所有控制單元均被認(rèn)為是一個完整系統(tǒng),舒適系統(tǒng)的地址碼：46-舒適系統(tǒng) 與CAN數(shù)據(jù)總線有關(guān)部門的功能： 02功能：故障查詢 在故障記憶中，有2個CAN數(shù)據(jù)總線的特殊故障 01328 -舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞故障： 如果兩個或多個控制單元間數(shù)據(jù)傳遞出現(xiàn)故障，便存儲該故障記憶。可能的故障原因有：控制單元故障；兩條數(shù)據(jù)線

14、斷路；插頭和插座連接故障。,01329 -應(yīng)急運轉(zhuǎn)模式：,該故障記憶表明CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)已經(jīng)進入應(yīng)急運轉(zhuǎn)模式。 可能故障原因： 某一根數(shù)據(jù)總線斷路 插頭和插座連接故障,08功能-閱讀測量數(shù)據(jù)塊,012通道：中央控制單元顯示與CAN數(shù)據(jù)總線相關(guān)的4組數(shù)據(jù)區(qū)域。,數(shù)據(jù)區(qū)域1：檢測傳遞數(shù)據(jù) 該區(qū)域顯示數(shù)據(jù)傳遞正確與否（比如單根數(shù)據(jù)線故障）。 數(shù)據(jù)區(qū)域2：前排裝備情況 該區(qū)域顯示前排車門控制單元在傳遞數(shù)據(jù)過程中是否匹配,數(shù)據(jù)區(qū)域3：后排裝備情況 該區(qū)域顯示后排車門控制單元在傳遞數(shù)據(jù)過程中是否匹配 數(shù)據(jù)區(qū)域4：其他附件情況 該區(qū)域顯示座椅與后視鏡調(diào)整記憶系統(tǒng)是否合適；舒適系統(tǒng)與記憶系統(tǒng)是否交換數(shù)據(jù),動

15、力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線,動力傳動系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線連接部件： Motronic控制單元 ABS/EDL控制單元 自動變速器控制單元,同時傳遞的數(shù)據(jù)（10組）： 5組數(shù)據(jù)來自Motronic控制單元 3組數(shù)據(jù)來自ABS/EDL控制單元 2組數(shù)據(jù)來自自動變速器控制單元 優(yōu)先權(quán)順序： ABS/EDL控制單元 Motronic控制單元 自動變速器控制單元,CAN數(shù)據(jù)總線其他特點：,數(shù)據(jù)總線以500kbit/s的速率傳遞數(shù)據(jù)（高速率），每一數(shù)據(jù)傳遞大約需要0.25ms。在動力傳動系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳遞盡可能快速以便充分利用數(shù)據(jù)，因此需要一個高性能的發(fā)送器。 每一控制單元（根據(jù)控制單元類型）每720ms發(fā)送1次數(shù)