• 两种格式都是由帧起始SOF(Start of Frame)、仲 裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、 数据域(Data Field)、循环冗余检验域(CRC Field)、 应答域(Acknowledgment Field)和帧结束(End of Frame)七部分组成。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 3 数据传输终端 • 数据传输终端是一个电阻器，其作用是防止数据在线
端被反射，并以回声的形式返回。数据在线端被反射 会影响数据的传输。 • 4 数据传输线 • 数据传输线是双向对数据进行传输的。两条传输线分 别称为CAN高线（CAN-H）和CAN低线（CAN-L）。 为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射，CAN总线将 两条线缠绕在一起(双绞线)。 • 这两条线的电位相反，如果一条是5V，另一条就是 0V，始终保持电压总和为一常数。通过这种方法， CAN数据总线得到了保护，使其免受外界的电磁场干 扰，同时CAN数据总线向外辐射也保持中性，即无辐 射。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• (1)CAN是到目前为止惟一具有国际标准且成本较低的现 场总线。
• (2)CAN为多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时 刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，有极 高的总线利用率。
• (3)在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级， 可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134μs 内得到传输。
2．2 CAN数据总线的应用实例
2.2.1 大众奥迪车上的CAN数据总线简介
1．具体分类 1)动力CAN数据总线
(高速)，速率为 500Kbps，用于将 驱动线束上的控制 单元联成网。 2)舒适CAN数据总线 (低速)，速率为 100Kbps，用于将 舒适系统中的控制 单元联成网。 3)信息CAN总线(低速)， 速率为100Kbps用 于将收音机、电话 和导航系统联成网。
• 基本车载网络系统由多个控制单元组成，这些控制单元通 过收发器(发射一接收放大器)并联在总线导线上，所有控 制单元的地位均相同，没有哪个控制单元有特权。称为多 主机结构。
• 数据传输总线采用一条导线或二条导线 ，第二条导线上 传输信号与第一条导线上的传输信号成镜像关系，这样可 有效抑制外部干扰。
第2章 CAN总线传输原理
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
2．接收过程
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
2．接收过程 • (1)信息接收 • 连接的所有装置都接收发动机控制单元发送的信息。该信息
是通过RX线到达数据传输总线构件各自的接收区。 • (2)信息校验 • 所有连接的装置都接收发动机控制单元发送的信息，可以通
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
• CAN总线上的数据可具有两种互补的逻辑值之一，显性 (主控)和隐性。“显性”表示为逻辑“0”，“隐性”表示 为逻辑“1”。在ISO的标准中两条总线上的电平如表3-1所 示。如果总线上的两个控制器同时向总线上发送显性电平 (主控电平)和隐性电平，则总线上始终是显性电平(线“与” 操作)。
多加了黑色作为标志色；
对于舒适CAN数据总线来说，CAN-High线上的 标志色为绿色；
对于信息CAN数据总线来说，CAN-High线上的 标志色为紫色。
CAN-Low线的标志色都是棕色。
2．2 CAN数据总线的应用实例
2．2．2大众/奥迪 车CAN总线的链路
2．双绞线的铰接式连接 对于设备配置相对比较低
• 信息CAN数据总线与舒适CAN数据总线的特性是 一致的。
2．2 CAN数据总线的应用实例
2.2.1 大众奥迪车上的CAN数据总线简介
3．各系统的区别 • 1)动力CAN数据总线通过15号接线柱切断，或经
过短时无载运行后切断。而舒适CAN数据总线由 30号接线柱供电且必须保持随时可用状态。 • 2)为了尽可能降低对供电电网产生的负荷，在 “15号接线柱关闭”后，若总线系统不再需要舒 适数据总线，那么舒适数据总线就进入所谓“休 眠模式”。
• 2．1．1 信息交换
• 用于交换的数据称为信息，每个控制单元均可发 送和接收信息。二进制数据流也称为比特流。
• 在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特 流，该比特流通过TX线(发送线)到达收发器(放大 器)，收发器将比特流转化成相应的电压值，最后 这些电压值按时间顺序依次被传送到数据传输总 线的导线上。
过监控层内的CRC校验（“循环冗余码校验” ）和数来确定 是否有传递错误。如果确定无传递错误，那么连接的所有装 置会给发射器一个确认回答（ACK ）。 • (3)信息接受 • 己接收到的正确信息会到达相关数据传输总线构件的接受区。 在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。如果 不是，该信息就被拒收。如果是，该信息就会进入相应的接 收邮箱。
第2章 CAN总线传输原理
• 四、CAN总线的组成
• 1 CAN控制器
• CAN控制器是用来接收控制单元中微电脑传来的 数据，对这些数据进行处理并将其传往CAN收发 器。同样，CAN控制器也接收由CAN收发器传来 的数据，对这些数据进行处理并将其传往控制单 元中的微电脑。
• 2 CAN收发器
• CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信 号并将其送入数据传输线。它也为CAN控制器接 收和转发数据。
端的车型，舒适CAN数据 总线和动力CAN数据总线 连接的电控单元相对较少， CAN双绞线一般采用铰接 式连接 。 3．双绞线的插座式连接 对于设备配置相对比较高 端的车型，舒适CAN数据 总线和动力CAN数据总线 连接的电控单元比较多， CAN双绞线一般采用插座 式连接。
• (4)CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总 线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动退出发送， 而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大 大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情 况下，也不会出现网络瘫痪的情况。
第2章 CAN总线传输原理
• 三、CAN总线的特点
1．发送过程
• 1)发动机控制单元的传感器接收到转速值。该值以固定 的周期到达微控制器的输入存储器内。由于该转速值还 用于其他控制单元，如组合仪表，所以该值应通过数据 传输总线来传递。
• 2)该转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。 • 3)该信息从发送存储器进入数据传输总线构件的发送邮
箱内。如果发送邮箱内有一个实时值，那么该值会由发 送特征位(举起的小旗示意有传输任务)显示出来。将发送 任务委托给数据传输总线构件，发动机控制单元就完成 了此过程中的任务。 • 4)发动机转速值按协议被转换成数据传输总线的特殊格 式。 • 5)数据传输总线构件通过RX线来检查总线是否有源(是否 正在交换别的信息)，必要时会等待，直至总线空闲下来 为止。如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。
2．2 CAN数据总线的应用实例
2.2.1 大众奥迪车上的CAN数据总线简介
2．所有系统的共性
• 各系统在数据高速公路上采用同样的 “传输协 议”。为了保证有很高的抗干扰性(如来自发动机 舱)，CAN数据总线都采用双线式系统。
• 将要发送的信号在发送控制单元的收发器内转换 成不同的信号电平，并输送到两条CAN导线上， 只有在接收控制单元的差动信号放大器内才能建 立两个信号电平的差值，并将其作为唯一经过校 正的信号继续传至控制单元的CAN接收区。
• 1．控制 单元
• 2．数据 传输总线 构件
• 3．收发 器
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
1．发送过程 (1)提供数据 (2)发送数据
2．接收过程 (1)信息接收
－接收数据
(2)信息校验
－检查数据
(3)信息接受
－接受数据
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
1．发送过程
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
• (6)CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kb/s以下)； 通信速率最高可达1Mb/s(此时通信距离最长为40m)。
• (7)CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在CAN 2．0A标准帧报文中标识符有11位，而在 CAN 2．0B扩展帧报文中标识符有29位，使节点的个数 几乎不受限制。
• (8)报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，使数 据的出错率降低。
• (9)CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有 极好的检错效果。
• (10)CAN的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤。选 择十分灵活。
• (11)CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出的 功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。而且发送的 信息遭到破坏后，可以自动重发。
• 组合仪表调出该信息并将相应的值复制到它的输入存储器内。 在组合仪表内，转速经微控制器处理后控制转速表显示相应 的转速。
2．1．3 CAN总线的数据传输过程
3．CAN总线的传输仲裁 • 1)每个控制单元在发送
信息时通过发送标识符 来识别。 • 2)所有的控制单元都是 通过各自的RX线来跟 踪总线上的一举一动并 获知总线的状态。 • 3)每个发射器将TX线和 RX线的状态逐位进行 比较。 • 4)数据传输总线的调整 规则：用标识符中位于 前部的“0”的个数代表 信息的重要程度，从而 保证按重要程度的顺序 来发送信息。
• 1993年11月国际标准化组织ISO颁布了道路交通运输 工具－数据信息交换－高速通信局域网(CAN)国际标 准ISO11898 。
• 美国汽车工程学会(SAE)2000年提出的J1939，成为 货车和客车中控制器局域网的通用标准。
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
第2章 CAN总线传输原理
• 二、CAN的标准帧和扩展帧
第2章 CAN总线传输原理