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汽车电子发展趋势 网络化 机电一体化 自动化 智能化
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汽车网络发展趋势
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作业 1. CAN总线有何特点？ 2. 采用CAN总线的系统有何特点？
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5.1.2 汽车内部CAN总线的应用
为什么汽车要采用CAN总线？ 汽车每个电脑之间有许多信号需要传 递，一个信号需要两条导线构成回路， 虽然所有信号的对地端可以采用一条 公共导线，但随着传递信号的增多会 使两块电脑之间连接线的数量越来越 多，这样会带来电控单元针脚数增多、 线路制作复杂、故障率增加、维修困 难。 1600m，300个接头。
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帧格式： 规范中有两种不同的帧格式，不同之处在于每帧的标识 符的长度不同:标准帧的标识符长度为11位，而扩展帧 的长度则为29位。 帧种类：
数据帧:数据帧将数据从发送器传送到接收器。 远程帧:总线单元发出远程帧，请求发送具有相同标识符 的数据帧。 错误帧:任何节点检测到总线错误就发出错误帧。 超载帧:超载帧用以在先行的和后续的数据帧(或远程帧) 之间提供一附加的延时。
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宝来车CAN总线应用
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动力系统CAN 动力CAN数据总线连接三块电脑，见图，它们是 发动机、ABS/EDL、自变箱电脑（动力CAN数据 总线实际还可以连接安全气囊、四轮驱动、组 合仪表等电脑）。总线可以同时传递10组数据， 发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组、自变箱电脑 2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据，每 一数据组传递大约需要0.25ms，每一电控单元 每7～20ms发送一次数据。优先权顺序为 ABS/EDL电控单元－发动机电控单元－自变箱电 控单元。
帧编码：位流按照不归零（NRZ）码。
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数据帧
CAN标准数据帧包含44到108位，而CAN扩展数据 帧包含64到128位，另外，多达23个填充位可以 插入到一个标准数据帧中，多达28个填充位可 以插入到扩展数据帧中，这要根据数据流的代 码来定。标准数据帧的最大长度为131位，扩展 数据帧的最大长度为156位。
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5.1.1 CAN总线技术特点
1. 2. 多主方式工作，不分主从，方便构成多机备份系统。 节点信息分优先级，满足不同的实时要求，高优先级数据可在 134微秒内得到传输。 3. 采用非破坏性仲裁技术，低优先级及金额点会主动退出发送，高 优先级的则不受影响。 4. 报文滤波，实现点对点、一点对多点、广播方式发送数据。 5. 通信距离可达10Km（5Kbps一下），通信速率最高1Mbps(距离40m 以内） 6. 节点数只取决于总线驱动电路。几乎不受限制。 7. 短帧结构，传输时间短，受干扰概率低。 8. 节点均有CRC等检错校验功能，提高正确率。 9. 节点错误后自关闭，不影响其他节点。 10. 可利用睡眠方式降低功耗。 11. 传输介质灵活，双绞线、光纤、同轴电缆均可
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5.1.2 汽车内部CAN总线的应用
车门 HC08AZx
车身：>125k bps
发动机 683xx 变速器 HC08AZx/HC12
动力系统：>250kbps
顶棚 HC08AZx
空调 HC08AZx
（节气门） HC08AZx
仪表板 HC08AZx
气囊 HC08AZx
收音机 HC08AZx
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数据帧
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a. 开始域（1位）——标志数据传输开始，此时CAN高位传输线为5伏 电压，低位传输线为0伏电压。 b. 状态域（11 位） ——判断数据中的优先权，举例说明：如果两个 控制单元同时发送各自的数据，接收控制单元对较高优先权的发 送控制单元优先接收。 c. 检查域（6位）——显示数据域中所包含的信息项目数，接收控制 单元的接收器依据此项目数检查是否已经接收到所有传递过来的 信息。 d. 数据域（最大 64 位）——是发送控制单元传递给接收控制单元的 所有信息。 e. 安全域（16位）——发送控制单元检测传递数据中是否有错误。 f. 确认域（2位）——在确认域中，是由发送控制单元的发送器发出 信号，通知接收控制单元的接收器，告知已经正确发送。如果接 收器检查出错误，则立即通知发送器，发送器则再发送一次数据。 g. 结束域（7位）——标志数据传递结束，也是发送器检查错误和再 次发送数据的最后一次机会。
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CAN收发器
TXD 发送数据输入 GND 地 Vcc 电源电压 RXD 接收数据输出 Vref 参考电压输出 Rs斜率电阻输入 CANL 低电平CAN电 压输入/输出端 CANH 高电平CAN电压 输入/输出端
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远程帧
作为接收器的节点可以通过向相应的数据源节点发送一个 远程帧用来激活相应的源节点，让它把该源节点的数据发 送给接收器。
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出错帧
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超载帧
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间
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数据传输方式 某个控制单元发出一条信息后，CAN总线会将其 传输给网络上的各个控制单元，而这些控制单 元则会有选择的去接收，对于无用信息则不接 收。
ABS HC12
方向盘 HC08AZx
司机座椅 HC08AZx
后灯 HC08AZx
中央模块 HC12/683xx
车门 HC08AZx
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5.2 CAN 通信技术
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LLC子层:为数据传送和远程数据请求提供服务， 确认由LLC子层接收的报文已被接收，并为恢复 管理和通知过载提供信息。 MAC子层：主要是传送规则，亦即控制帧的结构、 执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。 物理层：是有关全部电气特性在不同节点间的 实际传送。
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CAN总线传输系统的优点 CAN数据传输系统的优点是： a、将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信 号进行高速数据传递； b、电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电 控单元的有限空间； c 、如果系统需要增加新的功能，只需软件升级 即可； d 、各电控单元对所连接的 CAN 总线进行实时监测， 如出现故障该电控单元会存储故障码； e 、 CAN 数据总线符合国际标准，便于一辆车上不 同厂家生产的电控单元进行数据交换。
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5.2.2 CAN的报文传送与帧结构 发送器和接收器
发出报文的节点称为该报文的发送器，如果一个 节点不是发送器，且总线不处于空闲状态，则该 节点为接收器。
报文有效的确认
发送器：直到帧结束的最后一位一直未出错，则 发送器认为该报文有效，出错则允许自动重传。 接收器：直到帧结束的倒数第二位一直未出错， 则认为该报文有效。
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数据发送与接收过程
发动机电脑向某电脑CAN收发器发送 数据，某电脑CAN收发器接收到由发 动机电脑传来的数据，转换信号并发 给本电脑的控制器。CAN数据传输系 统的其它电脑收发器均接收到此数据， 但是要检查判断此数据是否是所需要 的数据，如果不是将忽略掉。
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CAN总线控制系统结构
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采用CAN总线的部分大众汽车
2003年后 大众途安(1T 底盘) 2004年后 高尔夫 (1K 底盘) 2004年后 VW Caddy (2K 底盘) 2004年后 Seat Altea (5P 底盘) 2004年后 斯柯达 欧雅(1Z 底盘) 2005年后 Seat Toledo (5P 底盘) 2005年后 高尔夫 Plus (5M 底盘) 2005年后 Seat Leon (1P 底盘) 2005.5年后 捷达 (1K 底盘) 2003年后 Audi A8、A8L (D3 平台, 4E 底盘) 2004年后 Audi A3 (8P 底盘) 2005年后 Audi A6 (C6平台, 4F 底盘) 2005年后 Audi A4 ("B7"平台) (一些控制模块) 2005年后 帕萨特 (B6平台, 3C 底盘)
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节点结构
CAN总线
总线收发器
总线控制器
传感器/ 执行器接口
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PC/微机处理器 系统
控制算法
5.3 CAN通信控制器 1.CAN控制器 CAN控制器有两种类型:一是独立的CAN总线通 信控制器（SJA1000）;二是集成了CAN总线通信 控制器的微处理器（P87C591） 2.CAN总线驱动器（收发器） 它提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，提 供对总线的差动发送和接受能力。
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总线终端 分离终端 多终端 单终端 非匹配终端 非终端支线电缆长度
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CAN在汽车工业的应用
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天津工程师范学院 第五章 CAN总线
刘玉亮 jsjkz@
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主要内容 CAN总线与汽车网络 CAN通信技术 CAN通信控制器和收发器 CAN总线收发器 CAN总线应用实例
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5.1 CAN与汽车网络简介 CAN（Controller Area Network）即控制器局 域网，最早1986年由德国BOSCH公司推出，目前 已经列入ISO国际标准，称为ISO 11898 。 用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。 它属于总线式串行通信网络。 通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，CAN上 的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。 CAN总线已经应用到航天、电力、石化、冶金、 纺织等领域。