东风标致307路传输培训教材 - 图文

1 307多路传输系统培训教材 东 风 标 致

培训教材之(四) DPSP/PX-04

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目录

第1章 : 引言 .......................................................................................

I -新式汽车电路布线提出的问题清单. ................................................................... II -近年来汽车电路布线的发展 ............................................................................... III -多路传输的通讯方式 ..........................................................................................

第3页 第4页 第5页 第7页

第2章:有关计数规则的知识............................................................................. 第8页

I -二进制记数法 ........................................................................................................

第8页

II -十六进制记数法 ................................................................................................... 第10页

第3章:通讯模式............................................................................................................................第11页

I -并行通讯 ................................................................................................................ 第11页 II -串行通讯 ............................................................................................................... 第12页

第4章: 通讯网络..................................................................................................................... 第13页

I -网络结构 ................................................................................................................ 第14页 II -网络通信协议 ....................................................................................................... 第15页 III -多路传输方式...................................................................................................... 第15页

第5章:VAN通信协议 ......................................................................................................... 第17页

I -通讯总线 ................................................................................................................ 第17页 II -信息的编码 ........................................................................................................... 第19页

第6章 :多路传输接口 ......................................................................................................... 第21页

I -线路接口 ................................................................................................................ 第22页 II -输出接口 ............................................................................................................... 第22页 III -接收接口 ............................................................................................................. 第23页 IV -损坏模式下的运行 ............................................................................................. 第25页 V-VAN网的内部结构 .............................................................................................. 第26页 VI -信息传送模式 ..................................................................................................... 第29页 VII-信息交换描述 ..................................................................................................... 第36页

第七章 :CAN通信协议 ....................................................................................................... 第40页

I -通讯媒介 ................................................................................................................ 第40页 II -信息的编码 ........................................................................................................... 第41页

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III -多路传输接口...................................................................................................... 第42页 IV -线路终端电阻 ..................................................................................................... 第42页

V -线路接口 ............................................................................................................... 第44页 VI -故障管理 ............................................................................................................. 第46页 VII -通讯信息的格式 ................................................................................................ 第47页

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引 言

当今，汽车行业正在经历着一场重要而彻底的变革。零配件供应商们的丰富想象力是与客户对于舒适设备的更高要求是紧密相联的，它带来了各种计算机控制模块和相关电缆数量的迅速增加，发展趋势不可逆转。造成的直接后果是，它们的安装出现了困难，汽车重量增加。有些情况下还会出现电磁兼容性的问题。电路网络的容量和复杂性每10年就会翻倍。由于可能出现的缺陷造成的危险性变得更大，仅在仪表盘这块区域，通常有100多条电缆和插接器用于设备和开关的连接。有些区域，例如车门或驾驶室，密密麻麻的线束就象杂草丛一样，电缆很多（有些高档车的车门内至少有50条电缆）。安全性设备与舒适性设备的功能是相互关联的，例如（ABS，ESP，安全气囊，主动悬架等）。我们面对设备功能的交叉，要通过新型信息交换设备（有限的联接器、电缆的数量和控制器盒）来解决这种设备的增加带来的问题。我们在标致307轿车上应用了多路传输技术。通过CAN（区域网络控制），由Bosch（德国博世公司）开发，主要用于发动机电喷计算机、ABS或ESP计算机、自动变速箱计算机、BSI（智能控制盒）之间的信息交流；VAN（区域网络车辆）系统由标致-雪铁龙开发研制，主要应用于车身电器设备的控制；。这些系统全面地应用在成批生产的汽车上，标致汽车公司希望通过全面应用多路传输技术，使标致汽车的性能全面的提高。不断为用户提供科技含量更高，更加可靠的轿车。

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I - 现代汽车电路布线面临的主要问题：

? 由于通向仪表控制台的电缆有100多条，由此会产生以下问题： ? 电缆的重量增加。

? 电缆连线的数量和成本（制造成本、生产安装成本、仓库储存成本、售后维修成本）的增加。 ? 为了便于生产安装，乘客区和发动机舱之间的线束被分开，并用与插头同等数量的插接器重新连接。导致了确定位置困难和隔板绝缘套管联接器导线测量的问题。 ? 布线的安全可靠性（车门和乘客区之间有超过40条导线），这给活动元件之间的电器连接带来了很大问题（收缩断开，联连器氧化，载客区的密封性）。 ? 在生产组装时，工厂为客户预留了加装电器的接口。每增加一个预留接口，就会提供一套新的线束。这样会增加用户的负担。 ? 在售后加装附件（警报器、立体声组合音响等）时，难以正确合理的添加的附加线束。 ? 发动机电子喷射计算机、ABS计算机、悬架控制计算机、自动变速箱计算机和空调计算机，这些控制技术的复杂性，要求在这些控制盒之间进行信息交换时，需要有信息的多样性，（布线的复杂性），有时还需要安装好几个传感器来为不同的控制盒传输相同的信息。

II - 近年来汽车电路布线的发展趋势

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4 3 2 1 0

1986

全车检测网洛

1992 1996 2005

发动机检测网洛

车身及舒适系统检测网络

将电子技术引进汽车行业，这一举措在20世纪80年代使布线有大幅度增加：每年增加5%至10%。高档汽车受这一改进影响最大，因为它拥有更多的由电子技术产生的供选附件。

一辆高档汽车大约有40kg的线束，长度达到2千多米。 估算每10年这些线束的体积和复杂性要翻一倍。 2000年，一辆高档汽车装备了20个到40个电子计算机。 在未来的几年里，如何减小布线体积的将是一个焦点问题。

更准确地说，控制布线数量的增加同时为用户提供更多的电子设备是遇到的最大问题。

解决布线增加问题的方法 将多种功能集成在一个控制盒内，

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办法是将同一计算机中的功能分组。 例如：

多功能发动机计算机；共包括喷油、点火、防污染、冷却管理…… ? ESP计算机；集合了ABS、ASR、MSR、CDS功能

? 智能控制盒（BSI）集合了乘客舱的各种功能（闭锁/开锁，ADC，HF，内部照

明）管理，电源管理，可视性功能管理等等。

将功率控制功能和电子功能集成于一个控制盒内，可以 ? 通过开发一些特殊功能提高使用者的舒适度 ? 改善能源管理，以避免正常运行以外的能量消耗 ? 通过自动诊断系统来提高故障诊断的能力

这些方法将减少计算机的数量，但还不能够减少线束的体积和数量。

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III - 多路传输的通讯方式

多路传输方式就是要使诸多信息通过唯一一条传输通道在不同的设备之间进行数据交流。

这种原理已被应用于电话网络、电视，或应用于更简单的诊断工具和计算机之间。 多路传输方式的使用实现了以下功能： ? 使布线简化

? 设备之间实现了通讯的可能性（功能的丰富） ? 通过共享信息，减少了传感器的数量

多路传输技术起源于信息网络，如果将它应用在汽车上，在技术方面与通讯网络方面在以下几方面的要求完全不同： ? 通讯的距离和速度 ? 对热和电环境要求更高 ? 电磁兼容性 ? 信息交换的安全性

现在汽车专用信息传输规范已经被制订出来。

通信协议规定了信息交流网络中各元件之间信息交换的格式。

我们把支持信息交流的部件（电线，光导纤维）为信息总线（BUS）。

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有关记数规则的知识

I - 二进制记数法

:在我们每天的日常生活中，我们在生活中计数和计算都采用十进制系统： ? 数字0至9

? 由一排排数字组成的数

每一行的位置决定了此行的数字的大小 例如：1998

数字电子技术是运用二进制逻辑信息作为计算和处理单位，我们将它描述为比特（bit），即英文的“二进制数据”。

1 9 9 8 个位 (*1) 十位(*10) 百位(*100) 千位(*1000)

8*1 = 8 9*10 = 90 9*100 = 900 1*1000 = 1000

1998

二进制数的字节（比特）只能有2个数值，赋名为“零”和“一” 这个“零”或这个“一”可表示： ? 电压的有或无 ? 电流的有或无 ? 频率的有或无

? 光线（光导纤维）的有或无

二进制只能对整数进行编码，数字编到一排，位数上是0或1。

例如：

1 0

10

0 1 1*1 = 1 0*2 = 0 0*4 = 0 1*8 = 8

9

行0 2 0 = 1

行1 行2 行3

2 1 = 2 2 2 = 4 2 3 = 8

有4行（或4bits）的最多可以表达16个数字（0～16）。

要想增加这个数的值，就要增加bit的数量（也就是行）或线路的数量（如果它们传输一些逻辑信息）。

例如 2 8 =256 不同数据

2 10 =1024 2 12 =4096

不同数据 不同数据

II - 十六进制记数法

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十六进制系统比二进制和十进制系统更实用、更受欢迎，因为这种编码数据更密集。我们可以设想二进制在制表的读取或写入时容易产生错误。 十六进制系统采用十六进制，所以有16个可用符号。

它使用数字0至9，和字母表的字母用来指明16个不同的数值。 下表指明了其对应关系

十进制 l十六进制 二进制 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A B C D E F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 100 101 110 111 1 000 1 001 1 010 1 011 1 100 1 101 1 110 1 111 和其他的记数法系统一样，在十六进制中，行的位置决定了此行数字的大小，

行0

行1 行2 行3

16 0 = 1 16 1 = 16 16 2 = 256 16 3 = 4096

如果要将一个十六进制数转换成十进制数，如07CE

0 7 C E 行0 行1 行2 行3

16 0 = 1 16 1 = 16 16 2 = 256 16 3 = 4096

E ? 14 C ? 12 7 ? 7 0 ? 0

14*1 =

14

12*16 = 192 7*256 = 1792 0*4096 =

0

1998

如果要将一个二进制数转换成十六进制数，4bits为一组将每一行数值译成十六进制。 例如: 0111 1100 1110（位数大的字节在首位）：

十进制 十六进制

0111 7 7

1100 12 C

1110 14 E

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通讯模式

I - 并行通讯

? 在这种通讯模式下，每一条电线仅传输一行二进制数，所以要传输一个数字化的

词需要许多条线路。 ? 每个字节与其他字节是同时传送的，按发射器和接收器共同的时钟速度进行传

输。

控制线 N条线的 数据

时钟 Dn D5 D4 D3 D2 D1 t t t t

II - 串行通讯

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当因为无法增加线路导致数据传输堵塞或成本（例如电话线路）等原因无法增加数据线路时，我们采用串行通讯方式来传输数据。

组成二进制化词的每行字节一个接一个地传输，按发射器与接收器之间的同步时钟的速度进行。这种通讯方法在汽车获取逻辑信息时比并行通讯需要花费更多的时间，但它的优点在于减少了所需电线的数量。 时 钟 数 据

时钟线路 数据线路 0 0 1 0 1 0 0 1 发射器 共同地线 0 0 1 0 1 0 0 1 接收器器

串行通讯是为不需要瞬间处理或允许稍缓处理的信息交换而设计的。

性能更好的通信模式省去连接发送器接收器的同步时钟线路。在这种情况下，每一个元件都有一个内部时钟。接收器的时钟在信息初始时进行同步，（信息初始有一个开始字节）这个字节不是数据，但它作用是使接收器的时钟与发射器的时钟同步。信息以一个与开始字节相反的停止字节结束。

时钟将会在开始发送每个信息时进行重新同步调节。 开始字节

数据

停止字节 数据线路 开始字节 停止字节 0 0 1 0 1 0 0 1 1 共同地线 0 0 1 0 1 0 0 1 1

内部时钟 内部时钟重新同步 发射器 接收器

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通讯网络

I - 网络结构

需要区分开两种需求

? 计算机间的信息交换以便进行快速计算（例如自动变速箱计算机发向发动机控制

计算机的换档信息）。 ? 主控元件和伺服元件之间信息流通，无需瞬时处理，但应保持在驾驶者预料的时

间之内（例如车灯或后雨刷的控制）

为了满足这些需要，我们使用以下两个通讯网络 ? 用于系统内部交换高速通讯网：CAN网

? 用于无需瞬时处理的元件之间，信息交换的低速通讯网：VAN车身总线和舒适

设备总线 所用的通讯协议在这两种网络上不同，就是： ? CAN由BOSCH实现标准化，用于系统内部交换 ? VAN由标致-雪铁龙和雷诺实现标准化，用于车身总线

由于信息交换的需要，在VAN和CAN两个网络之间有一个信息交换的界面负责两个网络之间的联络。

负责这种系统内部联络的元件是BSI（智能控制盒）。 同时，BSI也将保证与诊断工具之间的联系

与诊断的联系 系统内部网（CAN）

舒适设备网（VAN） BSI co 车身网（VAN）

II - 网络通信协议

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根据通讯的需要，所使用网络的结构、规模以及可能的信息流量。必须与之匹配 ? 通讯的最大速度与网络的两个节点之间的最大距离成反比 ? 能够进入网络并发送数据的节点数量越多，最大速度越慢

VAN车身网采用的通信协议是主/从控制器型，VAN 以低速运行(62500 bit/s)。 控制器在网络上不能自由发言，主控制器轮流询问从控制器的作用以便了解它们的工作状态是否发生了改变。

主控制器是发出指令让从控制盒通过一个开关执行一个动作，例如小灯或后视镜的控制。

从控制器 从控制器 从控制器 从控制器 主控制器 对于包含收音机、导航、多功能显示器等的VAN舒适设备网，选择了一多主控制/从控制模式的通信协议。VAN网的通讯速率达到125 000 bit/s。

主控制器 主控制器 主控制器

对于系统内部CAN网，其通讯速度限制是最重要的，并且交换信息是多方向的，所以运用了一多主控制的多路传输的通信协议。 在这里我们使用CAN网，速度为250 Kbit/s 网络结构 例如

主控制器 主控制器 主控制器 307 607…

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III - 多路传输方式

A - 基本介绍

多路传输网VAN（屏幕/舒适设备）和CAN的运行原理 多路传输网络VAN/CAN的示意图

VAN CONF.

CAN

VAN CAR.1 VAN CAR.2

例如：307的电器结构

VAN网的结构是多主控制器类型，VAN网（屏幕/舒适设备）的信息流量是125KTS/S（千时间间隔/秒）。

CAN网的结构是主控制器类型，CAN网的信息流量是250KTS/S。

? VAN CAR网的结构是主/从控制器类型。网络的信息流量是62.5KTS/S。

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B—CAN网的特性

9000 ? CAN- H 9001 ? CAN- L

最小的CAN结构包含2个作为线路终端的计算机（BSI和ECM）。其它接入这个控制系统的控制模块（ABS/BVA等）是串联进入CAN控制系统的。。如果断开控制系统中的任何一个“中间”计算机的连接，CAN网被切断无法正常工作 “中间”计算机的内部介绍

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VAN通信协议

VAN通信协议是由标致-雪铁龙和雷诺联合开发的，1993年，VAN多路传输系统小批量的装备在车辆上。主要应用于车身系统，在通讯速率要求方面已经进一步优化。

I - 通讯总线：

在307轿车的VAN多路传输系统的数据传输介质总线(BUS）是：横截面积为0.6平方毫米相互绝缘的两条双绞线。 两条电线被定义为

它们传输相反的相位信号。

DATA（数据） DATAB（数据 B）

4,5VU Data Data电压 0,5V tU Data B 4,5V DataB电压 0,5V BSI006D t Bit à 0 字节为0 Bit à 1 字节为1

用两条双绞数据总线传输有利于： ? 有效的克服电磁信号的干扰 ? 补偿地线电位差

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? VAN多路传输双绞数据总线抗干扰原理（参见图片）

电压干扰信号 U Data 数据 A + S=A-B S U 数据 B 数据 B S BSI007D 时间 “过滤”后信号

VAN网络的优点是，当数据总线出现故障：DATA或DATAB 对地短路；DATA或DATAB对电源短路；DATA或DATAB断路，系统仍然可以用降级模式进行数据的接收和发送。

当一条数据总线出现故障时，智能控制盒（BSI）会将信号的电压值与一极限电压值相比，然后决定此信号为1或0，同时记录故障。

II - 信息的编码

NRZ编码

编码法采用时间分隔法

为0的二进制状态编码 字节被命名为显性

为1的二进制状态编码 字节被命名为隐性

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1时间空隙BSI008CD

R1时间空隙BSI009C

1时间空隙

B - 曼彻斯特编码

曼彻斯特编码采用2时间分隔法。第一个时间分隔用NRZ编码，而第二个与第一个相反。

为0的二进制状态编码

BSI010C2时间空隙

为1的二进制状态编码

BSI011C2时间空隙

信息被分解在4bits大小的包里，前三个用NRZ编码，第四个用曼彻斯特编码。

例如：需传输的数据；1001

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Data数据 BSI012D t

10010通过总线传输的数据

接收器所不知的字节 Data BSI013D t 3 bits NRZ 3 bits NRZ 1字节曼彻斯特

数据被编码成4bits，为了向总线发送，加入了第5个字节，且它与第4个倒置，这一字节不代表任何意义。

这一编码体系能够确切地找到4个字节的过渡，这个过渡被信息接收器采用来对其内部时钟进行重新同步调节。只有网络的主控制器装置拥有准确和稳定的时钟。

注意

在VAN通讯中，发送的速度以时间间隔(Ts/S)来表示，或一秒钟的时钟时间数.

鉴于所用的编码方法（4字节数据+1字节颠倒），实际信息流量约为发送速度的4/5。

例如：125KTS/s等同于100kb/s

我们已经看见，DATA与DATAB之间的电位差决定了逻辑状态的0或1（高电位或低电位）

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多路传输接口

传统计算机（非多路传输系统）可以很简单地被表述。它包括一个输入端，一个输出端和一个微处理器。

要将这种计算机应用于多路传输网络，要给计算机装入一个多路传输接口，这一接口连接多路传输总线和计算机的微处理器。 多路传输接口由两个元件组成，通信协议的控制器（或程序管理器）和线路接口。

输出 输入 电控单元 通信协议的控制器 输入 微处理器 输出 输入 微处理器 输出 多路传输接口 总线 计算机 多路传输接口 线路接口 多路传输总线

I - 线路接口

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它与总线相连，其功能是连接通讯协议控制器和总线，管理休眠和激活的状态，以及在DATA数据线或DATAB数据线出现故障时接收信息。它包括输入和输出端口。 II - 输出接口

它用于提高总是相反的DATA和DATAB上的电压，它确定这些线路中的电流的极限。

50 mA显性字节（状态0） 1.2 mA隐性字节（状态1） 运行原理

DATA 滤波器 线路接口 R1 R0 R2 Tx

数据接收

总线 DATAB 数据传输

发送接口

Tx数据的传输 （通信协议管理器）protocole) U t +5V data 010011 U t +5V dataB U t 101100

Ⅲ -接收接口

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接收阶段完成模拟信号向逻辑信号的转换。它将信号过滤，去除可能的干扰以便协议管理器开始工作。

两种逻辑状态的编码由DATA 和dataB之间的电压差获得。

0.45V t 0.45V U data 4.33V t U data 4.33V data-data = +3.8V data-data = -3.35V

字节 1 字节 0

用于保证两条线路之间的电压差的元件是一电压比较器。

B A + SC=A>B - 如果A电压>B电压，SC=1 如果B电压>A电压，SC=0 SC——比较器输出 S 事实上接收接口由3个比较器（C1,C2,C3）组成，这样可确保在缓冲状态下的正常接收和损坏状态下的接收。

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Vréf = 2,5V Data = 4,5V Data B = 0,5V

data + 0,5V data + 4,5V

接收接口

Vref B - C1 SC1 = 1 C1 = Data>Vref = 4,5 > 2,5 = A > B = C0 SC0 = 1 C0 = Data>Data = 4,5 > 0,5 = A > B = C2 SC2 = 1 C2 = Vref>Data = 2,5 > 0,5 = A > B = SC1 =比较器输出1 1

A + + A B B SC0 =比较器输出1 0

- - Vref

Vréf = 2,5V Data = 0,5V Data B = 4,5V

Vref 2,5V data + 4,5V data + 0,5V

A + SC2 =比较器输出1 2

SC1 = SC2 = SC0 ?正常模式下的运行.

Vref 2,5V B - C1 SC1 = 0 C1 = Data < Vref = 0,5 < 2,5 = A < B = C0 SC0 = 0 C0 = Data < Data = 0,5 < 4,5 = A < B = C2 SC2 = 0 C2 = Vref < Data = 2,5 < 4,5 = A < B = A + + A B B - - A + SC1 = SC2 = SC0 ?正常模式下的运行

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IV-损坏模式下的运行

这种线路的连接可以检测并判别故障的类型。协议管理器只会处理经过确认的信号，以保证功能的正常运行。 可以检测出的故障：

? Data数据线或data B数据线接地

? data 数据线或data B数据线和+Bat（12伏）连接

? data 数据线或data B数据线断路

这一诊断能够发现哪一条线路处于故障、那一条线路处在运行状态。

+12V 接地错误 +BAT错误

线路断开错误

? 如果data 线路接地短路，SC1=SC0 并总是为0，在该损坏模式下仅通过SC2接收信

号。

? 如果data 线路+12V短路，SC1=SC0并总是为1，在该损坏模式下仅通过SC2接收信

号。

? 如果data B 线路接地短路，SC2=SC0并总是为1，在该损坏模式下仅通过SC1接收信

号。

? 如果data B 线路+12V短路，SC2=SC0并总是为0，在该损坏模式下仅通过SC1接收

信号。

? 如果data B线路断路，SC2=SC0并总是为1，在该损坏模式下仅通过SC1接收信号。 ? 如果data 线路接地短路，SC1=SC0并总是为0，在该损坏模式下仅通过SC2接收信号。

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V - VAN网内部结构

VAN 网可以为主伺或多主结构。

根据性质的不同（主服机构或伺服机构），内部结构也大不相同。 ? 主服机构必须具备“智能”以便执行内部程序指令。

? 伺服机构只负责理解主服机构的意图，并将意图转化为所执行的传送指令行为。它没有权力，也不可能发布任何反映自己意愿的信息。 A - 主服机构内部结构

微处理器 微处理器

该部件读取并执行程序指令。这些指令可以在输出输入端口对某些事件作出反应，执行延时功能，与外部进行联系，进行字位、字节操作。 协议管理器

协议管理器 该部件通过VAN协议传递接收信息。因此它可以根据要求作为信息起始，CRC，或者获取信息。协议管理器可以内置在一个特殊的微处理器里。

rx1 txd rx0 线接口 线接口

该部件是0或5V电压间的接口以及VAN高低电压和电流之间，休眠与激活，以及损坏模式下DATA与DATAB数据线之间的接口。

txd ? 数据传递 r x 0 r x 1

数据接收

data dataB

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B - 伺服机构内部结构

I/O 16 ? IN/OUT 16 (16位输入/输出)

伺服机构具有对已编制好的对外验证身份（地址）功能。

一旦某个伺服机构在身份鉴别器中标记了自己的地址，它就能得到与它相关的信息。

这个信息可以是:

? 某个主服机构发出的对某个开关状态的查询指令, ? 点亮指示灯或者某个灯光系统的行动指令。

该伺服机构具有“安全模式”。在出现或者整个通讯都缺失的情况下（线路断路），该伺服机构即转入降级模式, 可以出于安全考虑对某些部件进行操控（大灯或者雨刮器等）。

伺服机构内有时钟功能，与网络中的信息帧起始阶段同步。正是由于这个特点可以保证以62,5 KTS到125 KTS运转而不需要在外部专门再安装一个稳定但成本较高的时钟。

+5V 选择地址 data data txd rx0 线接口 rx1 输入输出部件 I/O 16

逻辑输入 (开关)

逻辑输出

继电器, 三极管 智能元件 (CPI) Smartpower

控制元件

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如果要控制的元件非常重要，就可以由被称之为\的智能元件来进行控制。这是一个三极管，除了提供电流以外，还可以随时修复工作状态（电流是否通过，是否过热等）。这样如果需要的话，可以随时了解诊断功能的输出状态。

切断负荷控制示意图

输入指令

1 0 切断负荷 负荷电流

1 0 1 0 时间 时间 时间 负荷 (控制元件)

输出状态

软件 控制 供电

输出状态线

超负荷控制示意图(短路)

输入指令

1 0 超负荷 1 超负荷

0 1 0 时间 时间 时间

输出状态线

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VI -信息传送模式(帧)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 一个帧由9个 区段构成:

1 -帧的起始识别区 2 - 信息识别仲裁区 3 -控制区 4 –信息区

5 - 信息有效性检测区 6 - 有效数据结束标识区 7 –签收区 8 –信息帧结束区 9 -帧分离区

A - 信息帧起始识别区

“帧”起始识别区由一个先导段和一个信息起始标记组成。先导段很容易识别，它标志着信息的开始，但它更重要的功能是使接受者的内部时钟与发送者的内部时钟保持同步。信息起始标记则表明了信息的有效部分。

先导段 信息起始标记 4 tops horloge 4 tops horloge 2 tops BSI014C

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B - 信息识别仲裁区

该区域由12比特（bit）组成，通过这个区域可以判别哪个控制单元通过总线传递信息，这个区域在总线上对4096条不同信息进行212 对甄别。同样这12个字位也可以当总线上两个元件同时“发言”时起到裁判的作用。该原理详见随后讲解。

信息开始 表示 信息识别区 1 top horloge 4 字位 0 0 1 0 4字位 1 1 1 1 4字位 1 1 1 1 次要比特 BSI015D 所传递的二进 制识别信息 优先比特

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C - 控制区

该区域用于识别信息性质的编码。它由以下4个比特（bit）构成： ? 一个用来保留或拓展的字节,以备将来使用 ? 一个字节将用要求收到者发出收到回执,

? 一个字节用于确认该信息是一个写信息或是一个读信息,

? 一个比特用于明确是否可能在该信号祯中直接回复。如果该比特为0，那么回复信息将直接位于信息祯内；如果不是0（比特为“1”）接收者将在收到该信息祯后向发送者发出一个信号祯以答复发送者。

控制区 BSI016C ExtRakR/WRTR 4 个比特

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D – 数据区

数据以字节的形式传递。重要字节首先传递，最后再传递次要字节。数据长度可以为1 到 28 个字节。若是一个数据申请则该区域为空(例如，向一个不能即时回复的设备发出信息申请)。

E - 信息有效检查区

该区域由15个比特的编码构成。编码由信息发送方根据信息内容计算得出: 信息接收方在收到的数据基础上进行同样的计算。如果出现一个或多个错误，则接收方忽略该信息，要求签收时不签收。那么在这种情况下，发送方重新发送信息。

F - 有效数据结束标识区

该区域表示有效信息的结束。标记为一个长度为两个时钟段的“0”（显态）。这个标记非常容易识别，因为它违反了第5个字节必须与第4个字节相反的规则。一旦违反该规定，该区段将使编码模式关闭。

数据结束区 数据有效检查区 确认收到区 BSI017C 3 个NRZ编码的字位 2个“显性”比特(0)

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G - 签收区

该帧内部区域可以帮助信息接收方在经过控制区的计算后确认信息的正确接收与否。信息接收方这个确认过程并不是默认必须的，需要发送方发出签收要求才会进行。如果有此要求，则根据信息接收质量该签收结果为肯定或否定。如果没有此要求，则获知区保持负状态。

签收区 信息结束 签收完毕 一个时钟间隔 未签收

H –信息帧结束区

该区域表明信息帧的结束。它由8个连续时钟段内一个高电位信号表示。

I - 帧分离区

信息帧的分离区由一个长度为4个时钟段的高电位信号表示。

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J - 优先权仲裁

当出现两个系统同时发送信息的情况时，仲裁区可以起到不需重新传递信息即不使信息丢失的作用。

当两个系统开始发送信息时，并没有冲突，因为信息起始区是相同的。然后系统1设定一个电势1 (约+ 5V) ，同时系统2设定一个电势0, (类似搭铁信号)。 因此出现了“短路”现象，但是并不破坏系统1的信号，它仍然可以在总线中优先传递。系统2 继续发送信息，在此过程中，既没有浪费时间，也没有丢失信息。当总线不再繁忙时，系统1开始发送新信息。

此判别过程贯穿整个数据帧。

开始 识别 状态1 滞后 状态 0 优先 暂停发送 系统 1 系统 2 状态1 滞后 在总线上 状态 0 优先 BSI019D t

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K - 完整的信息帧示意图

下图即为一个完整的帧。图中画出了DATA和DATAB他们是对称的。.

Bit manchester 帧始 数据开始 表示 识别 控制 数据 控制区 帧结束 EOD ACK d数据结表示 获知 帧分区r RTHP063D

VAN波形图

DATA ACK StartEOD 发送时刻 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 识别 控制 数据 先兆信息 Crc Fin de trame IFS Séparateur de trame DATA VAN002D

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VI I - 信息交流描述

为了能够达到让网络正常运行的目的，必须制订信息交流和传送规则。 信息发送方提供所需数据，信息要求方即是数据的指定接收方。

A - 数据传送过程

1 - 发散式传送方式

一个信息发送方就是数据帧的发出者，它将数据帧发送到网络上，接收对象为所有的需要该信息的单元。

信息被传递到整个网络。这种类型的帧就是发散式数据帧。原则上来讲，信息接收方不会对信息进行收到回复确认。

信息接收方 信息发送方 信息接收方 信息接收方

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2 - 点对点式传送方式

数据帧的发送方将帧发送到网络上，接收对象是某一个单独的单元。

信息只传递给一个单独的单元。这种点到点类型发送的数据帧需要确认。这类数据帧指的是由某个设备传递给另一个设备的数据。需要信息接收方对其所接收到的数据进行确认。 信息发送方设备 帧开始 控制 识别 信息发送方 信息接收方r

数据 控制区 EOD EOF IFS

ACK

信息接收方设备

总线上的信息祯

帧开始 识别 控制

数据 控制区 EOD ACK EOF IFS

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B - 解读过程

1 - 解读和回复在同一个信息祯中

某个主服机构在总线中发出信息要求。响应该信息的设备在同一个数据帧中发出回复信息。 帧开始 控制 识别 RTR字位要求远程传送数据。

1

发送方“压缩”RTR 字位，将数据输送到总线上。 ACK EOF IFS

发送方设备

总线上的帧 帧开始 0 数据 控制区 EOD

控制 识别 数据 控制区 EOD ACK EOF IFS 主服机构 伺服机构 主服机构

位于控制区的RTR字节可以帮助发送方设备实现在总线中的同步开始发送，以达到满足接收方要求的目的。

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2 - 回答滞后

与前面的答案在同帧里的情况一样，主服机构发出信息要求，信息相关机构无法提供信息。在这种情况下，答案被编制成一个完整的数据帧。

缺失数据

帧开始 识别 控制 控制区 EOD EOIFS ? 信息消耗设备 ?

F

信息发送设备r ?

ACK

帧开始 识别 控制 数据 控制区 EOD ACK

ECIFS F

主服机构 主服机构 伺服机构 伺服机构

伺服机构 主服机构

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CAN网络协议

CAN 网络协议由Bosch GmbH从1983年开始开发。

1986年该协议根据标准规范通过ISO (International Standard Organisation)认证, 可以帮助生产厂商改进产品。1992年, 第一辆使用了总线技术的汽车走下了生产线，该车上网络内共涵盖5个系统。目前,标致汽车公司在所有车辆上装备了CAN网络通讯系统. I - 通讯媒介

CAN网络协议, 与VAN网络协议一样,对联系方式没有特殊要求。因此它可以运用线束连接方式。

这两根连接线束被命名为 CAN H (CAN HIGH) CAN L (CAN LOW)

构成总线的这两根横截面积为0.6平方毫米的双绞线，目的是为了防止电磁波干扰。

CAN_H CAN_L

双绞接线

这两根线之间的电位差可以形成两种明显不同的状态。: 如果 U CAN H -U CAN L ? 2 V 字节为0(优先)

如果 U CAN H -U CAN L = 0 V字节为1 (滞后)

字位为 字位为

3,5V U CAN H 2,5V 1,5V CAN L 时间

上面的运算过程在每一个信息接收方或者发送方内部完成。

II - 信息的编码

CAN协议采用NRZ 和MANCHESTER编码体系而非采用每四比特插入一个相逆比特

42 的VAN编码体系，CAN编码体系用的是比特(bit)填塞方法。

要使信息能顺利传送，必须保证：发送和接受设备的时钟系统必须同步。 要保证信息传达的安全，我们采用比特(bit)填塞方法（逆比特(bit)填塞）。 插入的比特(bit)使接收机的时钟达到同步，同时生成一个上行或下行的锋。 在五个同水平的比特之后，又一个逆比特(bit)毫无迹象地加入进来。

填塞前发送，图示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

填塞时发送，图示

1 2 3 4 5 6 7 S 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 S 20 21 22 23 24 接受清空填塞的，图示 1 2 3 4 5 6 7 S 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 S 20 21 22 23 24

III - 多路传输的接口程序

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和VAN协议相同，CAN的多路传输的接口与控制单元合在一起。

出口 入口 控制单元 多路传输的接口程序 设备电子控制部分 协议控制器 线路接口程序 CAN多路传输线路

IV -线路终端电阻

如果我们使电压信号在信息传送线路上传送，而不用线路终端电阻，信号将被线束末端反射，并造成一些干扰，从而有可能扰乱信息传送线路上信息的发送（正如声波遇到墙反射回来一样）。

为了避免信号在电缆末端反射的现象，我们在线路端点放置一个与电缆相同的电阻。因此，在线路的每个端点都有两个120欧姆的电阻。线路末端的电阻根据拓扑学和网络构造成对地整合于CAN网络结构中。

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BSI ECM

无论你的网络中有两个、三个、四个或五个计算机，例如BSI – SUSP （悬架计算机）– ESP/ABS – BVA（自动变速箱计算机） 和ECM（发动机喷射计算机），为了适应线路阻抗需要，必须装入两个线路末端电阻。

在我们的网络结构中，线路末端点位于 BSI 和ECM中。. （这是在我们的汽车中最小的网络结构）

我们通过检测CAN-H 和CAN-L之间的电阻值能够快速的判断CAN网络的连接是否正常（在发动机关闭和断开蓄电池时测量并且测量点在所有分支计算机之外）。

BSI

60? CAN L 60? R 60? CAN H 60? ECM

BSI T ECM T SUSP ABS ESP BVA

测量CAN-H 和CAN-L之间的电阻值为120欧姆：四个电阻每个电阻值为60欧姆。如果测量得出其它的数值是不正常的。

电阻值 > 60 欧姆?线路中断

电阻值 <60 欧姆?线路短路，或网络中有多于两个的末端电阻。

V - 线路接口

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和VAN通讯协议相同，它通过信息祯接收和传送信息。由于接口的相对简单，在损坏模式下无法正常运行。

发生短路或CAN H （或 CAN L）中一条线接地会使网络传输中断。然而，根据网络拓扑和线路中断的位置（CAN H 或 CAN L的线路），开路并不意味着网络停滞。最好的情况下，信息传输大概能正常运行，计算机也查不出什么错误。最坏的情况下，网络不能正常运行，计算机记录了若干故障。

Can_L 总线 Can_H Tx 发送

过滤器 R0 接收

通讯界面

当收到一个信息祯时，CAN H 和CAN L边界的电压为2.5伏。比较器测量出CAN H 和CAN L 之间的电压差

B A + S = A ? B - S

如果 UA > UB ? S = 0 如果 UA ? UB ? S = 1

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UCAN-H

B R CAN-L CAN-H R A + S = A ? B - S 4V 2,5V 1V 0 UCAN-L t 4V 2,5V 1V 0 S 1V 0 t t VI-故障管理

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故障，+12伏

故障，接地

故障，断路

+

当只有一条线路(CAN H 或 CAN L)中断时，信息能够继续传输，网络在最好情况下能保持正常运行状态。在这种情况下，电子计算机检测不出任何的错误。

在线路中断和网络拓扑时，在最坏的情况下，总线上的优先线路处于开路状态，这时总线无法工作。

在其他的情况下：（包括：）无线路末段的控制单元，在CAN H 和 CAN L之间的短路，线路的电源或地线的短路，或两条线路开路导致CAN总线的信息传输停止。（损坏模式，总线不工作）

当出现故障是CAN网络上的各控制单元存储器记录的错误都是相同的：

? 所有控制模块都宣布总线停止运行

? 每个计算机都宣布所有其他模块缺失。 ? 所有计算机都保持沉默

VII．传送信息的格式（帧）

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1 一个信息帧由9段组成： 1-帧起始识别区 2-识别仲裁区 3-命令段 4-数据段

5-信息有效确认段 6-签收段

7-信息帧结束段 8-帧分离段

2 3 4 5 6 7 8

49

TRAVAUX PRATIQUES CAN

练习 PP2000 BSI, 0004, 0049 0004 0049 接线脚 ________ 接线脚________ Ubat 接线脚________

50

TRAVAUX PRATIQUES CAN

练习 PP2000 BSI, 0004, 0049 0004 0049 接线脚 ________ U Bat 接线脚________ CC

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