CAN总线详细教程,精心编制,不可错过

第4讲 CAN 数据总线(CAN BUS)

CAN通信技术概述CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域 网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计， CAN越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的 产品采用了这一技术。 CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、 控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装 置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控 制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些 控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式 不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线 上述问题便得到很好地解决。

1993年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用) 和ISO11519(低速应用)。 CAN的规范从CAN 1.2 规范(标准格式)发展为兼 容CAN 1.2 规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格

式，CAN2.0B为扩展格式),目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。

CAN总线特点CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协 议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包 括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。 CAN总线特点如下： (1)可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻 主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。 (2)网络上的节点(信息)可分成不同的优先级,可以满足不同的 实时要求。 (3)采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络 上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的 节点可不受影响地继续传输数据。

(4)可以点对点、一点对多点(成组)及全局广播几种传送方式 接收数据。 (5)直接通信距离最远可达10km(速率5Kbps以下)。 (6)通信速率最高可达1MB/s(此时距离最长40m)。 (7)节点数实际可达110个。

(8)采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。(9)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。 (10)通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用 廉价的双绞线即可，无特殊要求。 (11) 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切 断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。

CAN的发展背景及其应用情况

CAN的起源现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极 高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使 用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些 要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些 系统有：ABS(防抱系统)、EBD(制动力分配系统)、 EMS

(发动机管理系统)、多功能数字化仪表、主动悬架、 导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。

汽车电子技术发展的特点： 汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到 综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控 制、排气再循环。 电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组 成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、 信息显示系统等。 从汽车本身到融入外部社会环境。

现代汽车电子技术的分类： 单独控制系统：由一个电子控制单元(ECU)控制 一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控 制系统、自动变速器等。 集中控制系统：由一个电子控制单元(ECU)同时 控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车 底盘控制系统。 控制器局域网络系统(CAN总线系统):由多个电 子控制单元(ECU)同时控制多个工作装置或系统， 各控制单元(ECU)的共用信息通过总线互相传递。

带有中央控制单元的车

带有三个中央控制单元的车

带有三个中央控制单元和总线系统的车

带有三个中央控制单元的CAN驱动网络

车用网络发展原因 电子技术发展----线束增加 线控系统(X-BY-WIRE) 计算机网络的广泛应用 智能交通系统的应用

汽车发展带来的问题 (1)汽车电子技术的发展 汽车上电子装置越来 越多 汽车的整体布置空间缩小 (2)传统电器设备多为点到点通信 导致了庞大 的线束 (3)大量的连接器导致可靠性降低。 粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛 盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越 来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步 电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常 困难。 (4)存在冗余的传感器。

Vo l v o 汽车近三十年来线束增长的情况

车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设 备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减 少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统， 使汽车性能达到最佳。

汽车网络化的优点 布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。 可靠性提高，可维护性大为提高 实现信息共享，提高汽车性能 满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要 求 总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且 能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余 的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统 之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在 线故障诊断。

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