第六章 CAN技术规范及其在汽车中的应用.ppt

第六章 CAN技术规范及其在汽车中的应用 第一节 CAN技术规范 第二节 CAN在汽车中的应用 第三节 CAN节点主要芯片的选择 第一节 CAN技术规范 一、简介 这本技术规范的目的是为了在任何两个CAN仪器之间建立兼容性。可是，兼容性有不同的方面，比如电气特性和数据转换的解释。为了达到设计透明度以及实现柔韧性，CAN被细分为以下不同的层次： （1）数据链路层。包括逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC。 （2）物理层。在CAN2.0规范中，数据链路层的LLC子层和MAC子层的服务及功能分别被解释为“对象层”和“传输层”（包括所有由ISO/OSI模型定义的数据链路层的服务和功能）。 第一节 CAN技术规范 CAN2.0规范主要是定义传输层，并定义CAN协议与周围各层当中所发挥的作用。但是没有规定媒体的连接单元以及其驻留媒体，也没有规定应用层。因此，用户可以直接建立基于CAN2.0规范的数据通信；不过，这种数据通信的传输内容一般不能灵活修改，适合于固定通讯方式。 由于CAN2.0规范没有规定信息标识符的分配，因此可以根据不同应用使用不同的方法。所以，在设计一个基于CAN的通讯系统时，确定CAN标识符的分配非常重要，标识符的分配和定位也是应用协议、高层协议的其中一个主要研究项目。 CAN2.0规范的目的是定义数据链路层中MAC子层和一小部分LLC子层，以及定义CAN协议于周围各层当中所发挥的作用。 第一节 CAN技术规范 二、基本概念 1.CAN的分层结构 根据ISO/OSI参考模型，CAN被细分为如图6-1所示的几个不同的层次。 （1）用户可以在应用层上定义协议或规范，如CANopen、DeviceNet、SAE J1939等。 （2）逻辑链路控制子层LLC设计报文滤波、过载通知以及恢复管理； （3）媒体访问控制子层MAC是CAN协议的核心。它把接收到的报文提供给LLC子层，并接收来自LLC子层的报文。MAC子层负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定。MAC子层也被称作“故障界定”的管理实体监管。此故障界定为自检机制，以便把永久故障和短时扰动区别开来。 第一节 CAN技术规范 （4）物理层定义信号是如何实际的传输的，因此涉及位时间、位编码、同步的解释。本技术规范没有定义物理层的驱动器/接收器特性，以便允许根据它们的应用，对发送媒体和信号电平进行优化。 2.报文 总线上的信息以及格不同的固定格式的报文发送，但长度受限。当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。 3.信息路由 在CAN系统里，CAN的节点不使用任何关于系统配置的报文。以下是几个重要的概念： 第一节 CAN技术规范 （1）系统灵活性：不需要应用层以及任何节点软件和硬件的任何改变，可以在CAN网络中直接添加节点。 （2）报文路由：报文的寻址内容由识别符指定。识别符不指出报文的目的地，但解释数据的含义。 （3）多播：由于引入了报文滤波的概念，任何节点都可以接收报文，并与此同时对此报文作出反应。 （4）数据连贯性：应确保报文在CAN网络里同时被所有的节点接收。 第一节 CAN技术规范 4.位速率 不同的系统，CAN的速度不同。可是，在一个给定的系统里，位速率是唯一的，并且是固定的。 5.优先权 在总线访问期间，识别符定义一个静态的报文优先权。 6.远程数据请求 通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧具有相同的识别符。 第一节 CAN技术规范 7.多主机 总线空闲时，任何单元都可以开始传送报文。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。这种特性特别适合于汽车各个电控系统。 多路总线技术的核心是采用串行总线。目前各种场合的串行总线种类很多，其中许多是单主站形式，如图6-2所示。 主站点向从站点1发出命令时，从站点2和从站点3也同时收到命令但并不回答，只有从站点1回答；主站点向从站点2发送命令时，从站点1和从站点3也收到命令不回答，只用从站点2回答。主站点和从站点之间的关系好像是上课时老师和学生的关系。 第一节 CAN技术规范 8.仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果两个或两个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问冲突。通过使用了识别符的逐位仲裁可以解决这个冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。 9.安全性 为了获得最安全的数据发送，CAN的每一个节点均采取了强有力的措施以便于错误检测、错误标定及错误自检。 10.错误标定和恢复时间 任何检测到错误的节点会标志出损坏的报文。此报文会失效并将自动地开始重新传送。如果不再出现错误的话，从检测到错误到下一报文的传送开始为止，恢复时间最多为31个位的时间。 第一节 CAN技术规范 11.故障界定 CAN节点能够把永久故障和短暂扰动区分开来。故障