CAN
D
1000~
多媒体系统
MOST FlexRay D2B IEEE1394
15
CAN基本原理
汽车总线
❖ 汽车总线的应用
16
CAN基本原理
CAN标准
❖ CAN与OSI参考模型
OSI参考模型 7 应用层 6 表示层
CAL, CANopen (CiA) DeviceNet (ODVA) SDS (Honeywell) NMEA-2000(NMEA) J1939(SAE)
500
隐性
200
显性
100
50
填充位
20
10 5
总线长度/m
0 10 40 100
200
1000
10000
13
概述
CAN的特性
❖ 总线访问—非破坏性仲裁的载波侦听多路访 问/冲突检测CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)
这两根线之间的电位差可以对应 两个不同的逻辑状态进行编码。 t
4.5V
➢ 如果CAN H – CAN L > 2
2.5V
那么比特为 0
0.5V
t ➢ 如果CAN H – CAN L = 0
那么比特为 1
9
概述
CAN的特性
CAN H
4.5V 2.5V 0.5V
CAN L
4.5V 2.5V 0.5V
芯片 ❖ 1991年，Bosch颁布CAN 2.0技术规范，
CAN2.0包括A和B两个部分 ❖ 1991年，CAN总线最先在Benz S系列轿车上
实现
6
概述
CAN的历史
❖ 1993年，ISO颁布CAN国际标准 ISO-11898 ❖ 1994年，SAE颁布基于CAN的J1939标准 ❖ 2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型
Light Control
Power Locks
Airbag
4
概述
CAN的起源
❖ 汽车的CAN网络
Powertrain Control
Engine Control
Transmission
Control
高速CAN
ABS/ASR
Active
Suspension
Dash
board
Door Control
载波侦听，网络上各个节点在发送数据前都要检 测总线上是否有数据传输
➢ 网络上有数据不发送数据，等待网络空闲 ➢ 网络上无数据立即发送已经准备好的数据
多路访问，网络上所有节点收发数据共同使用同 一条总线，且发送数据是广播式的
冲突检测，节点在发送数据过程中要不停地检测 发送的数据，确定是否与其它节点数据发生冲突
➢限制传输辐射， ➢ 补偿接地差， ➢ 能够很好地抗干扰。
t CN L -
t
10
概述
CAN的特性
❖ 多主站结构
❖ 每个报文的内容通过标识符识别，标识符在 网络中是唯一的
标识符描述了数据的含义 某些特定的应用对标识符的分配进行了标准化
❖ 根据需要可进行相 关性报文过滤
CAN节点 滤波器
Body Control
Seat Control
Power Locks
低速CAN
Air Condition
Light Control
Airbag
5
概述
CAN的历史
❖ 1983年，Bosch开始研究车上网络技术 ❖ 1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议 ❖ 1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器
CAN节点 滤波器
CAN节点 滤波器
CAN
…
滤波器 CAN节点
滤波器 CAN节点
ID Data
11
概述
CAN的特性
❖ 保证系统数据一致性
CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制，
比如CRC检测、接口的抗电磁干扰能力、错误报
文的自动重发、临时错误的恢复以及永久错误的
关闭
节点A
节点n
应用层
报文
…
错误检测 错误处理
报文
数据链路层
比特流
物理层
EMI
…
差分电压
CAN_H 40m@1Mbps CAN_L
12
概述
CAN的特性
❖ 使用双绞线作为总线介质时，总线长度<=40 米, 传输速率可达1Mbps
❖ 采用NRZ和位填充 的位编码方式
位速率与总线长度的关系
位速率/kbps
1000
NRZ和位填充
14
CAN基本原理
汽车总线
❖ 汽车总线的分类
类 位速率
别
/kbps
应用场合
应用范围
协议
A
~10
车身系统
电动门窗、座椅调节、灯光照 LIN
明控制等
CAN
B 10~125
状态系统
电子仪表、驾驶信息、故障诊 断、安全气囊、自动空调等
J1850 VAN CAN
C
125~1000
实时控制系 统
发动机控制、变速控制、ABS、 悬架控制、转向控制等
3
概述
CAN的起源
❖ 传统的汽车线束连接
Powertrain Control
Engine Control
Transmission
Control
ABS/ASR
Active
Suspension
Dash
board
Door Control
Body Control
Seat Control
Air Condition
CAN基础
主要内容
概述 CAN基本原理 CAN总线的国内外发展现状 CAN总线电磁兼容设计
2
概述
CAN的起源
❖ CAN—Controller Area Network—是20世纪 80年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中 众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交 换而开发的一种串行通信协议
汽车和工业自 动化领域广泛
应用
5 会话层
4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
2 数据 链路层
1 物理层
LLC LLC, Logical Link Control
MAC
PLS PMA MDI
MAC, Medium Access Control PLS, Physical Signaling Sublayer PMA, Physical Medium Attachment MDI, Medium Dependent Interface
（CAN，LIN，MOST） ❖ 2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf
……
❖ 未来，CAN总线将部分被FlexRay所取代， 但CAN总线将仍会被持续应用相当长的时间
7
概述
CAN_H
CAN的特性
Udiff
❖ 采用双线差分信号
隐性
CAN_L 显性
隐性
❖ 协议本身对节点的数量没有限制，总线上节
点的数量可以动态改变
❖ 广播发送报文， 报文可以被所有 节点同时接收
节点A 应用层
报文
…
报文
数据链路层
比特流
物理层
EMI
…
差分电压
节点n
CAN_H 40m@1Mbps CAN_L
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概述
CAN的特性
❖ 采用双线差分信号
Can H
4.5V 2.5V 0.5V
Can L
两根线构成总线，CAN High与CAN Low。