CAN介绍.ppt

* CAN总线技术基础 CAN总线的优势及应用 ? 数据传输速度高（相对），1Mbit/s ? 抗干扰能力强（差分数据线） ? 具有自我诊断能力（错误侦测） CAN总线的作用 CAN（“Controller Area Network”，控制器局域网） 总线的作用就是将整车中各种不同的控制器连接起来，实 现信息的可靠共享，并减少整车线束数量。可以设想一种 极端情况，如下图所示： 如果整车上所有的用电设备都 是一个独立的CAN总线节点，并且 每一个节点都向外发送自己当前的 状态，并且接受来自外部的信息， 那么整车的控制只需要一条CAN总 线控制线和电源线就可以了！ 组合开关 组合灯具 电磁阀 雨刷电机 仪表 传感器 仲裁 参会人员发言顺序 裁定 报文 会议议题 ID 参会人员身份 节点 参会人员 局域网 会议 CAN总线的基本工作原理 跟其他总线一样，CAN总线的通信也是通过一种类似于“会议” 的机制实现的，只不过会议的过程并不是由一方（节点）主导，而 是，每一个会议参加人员都可以自由的提出会议议题（多主通信模 式），二者对应关系如下： CAN总线工作原理 请求发言 发言优先权 开始发言 发言 参会人员 信息反馈 反馈 结束发言 帧起始 仲裁 开始发送 0/1 接收成功 应答 错误检测 帧结尾 一帧报文 CAN总线网络结构 Data Link Layer Physical Layer Application Layer S A E J 1 9 3 9 信号传输、抗干扰 位定时、同步 位编解码 如何将29ID分类 j1939组织架构 协议查找 总线仲裁机制 位填充机制机制 can报文帧结构 报文打包 can总线容错 网络负载率 信号电平 单片机 总线控制器 总线收发器 CAN总线网络节点结构 j1939本质 何为CAN收发器？ 按照BOSCH CAN总线标准将0或1逻辑信号转换为 标准中规定的电平，同时有反馈功能 CAN总线上的电平 CAN2.0A/B标准规定：总线空闲时，CAN_H和CAN_L上的电压为2.5V 在数据传输时，显性电平（逻辑 0）：CAN_H 3.5V 隐性电平（逻辑 1）：CAN_H 2.5V CAN_L 1.5V CAN_L 2.5V 显性电平 隐性电平 总线支持的最大节点数目 由上表可以看出，常用的两款CAN驱动芯片 支持的总线节点数目都可以满足整车CAN节点需 求，这不是问题。 总线支持的最大节点数目 总线长度的思考 影响总线长度的主要因素： （1）CAN总线通信的应答机制，即成功接收到一帧报文的节点必须在 应答场的”应答间隙“期间发送一位“显性位”表示成功接收到一帧数据 如：通信速率为250Kbit/s，传送一个bit所需时间为：1/250×1000 = 4μ 那么，该信号在总线上的延时时间必须小于（2μ？）才能保证发送节点成 功的在应答间隙期间接收到该“显性电平”。 任何一根导线都可以简化为左图所示 的电路模型，可以看到，其中既有电感又 有电容，因此，电流在其中传输并不是光 速，而是需要一定的时间。 对于双绞线而言，信号在其中的传播 延时时间约为，5ns/m（典型值）。当通 信速率达到1Mbit/s时，40m的总线长度， 延时时间就达到200ns，而允许延时时间 为600ns左右，还是不能不考虑的！ 注意后面同步的概念 总线长度的思考 由上面的分析可知： 总线通信速率越高，通信距离越短，对物理传输线的要求就越高，在双绞 线、屏蔽线还是其他的传输线选择上，通信速率是一个很关键的参数。 影响总线长度的其他因素： （1）信号在节点ECU内部的延时时间 （2）振荡器的容差（各个节点ECU内部晶振频率的差别） 这些因素加起来就形成了CAN总线通信中总的信号延时。 CAN总线的硬件抗干扰（1） 共模电感作用：共模电压有较大的感 抗，差模电压感抗为零，相当于电感滤波。 对共模电流有较大的阻碍作用。 CAN总线的硬件抗干扰（2） 1 终端电阻 终 端 电 阻 120 欧姆 并非固定不 变，这跟使 用的导线有 关！ ISO11898的推荐值 何为CAN控制器？ CAN控制器主要实现了两部分的功能，1：数据链路层 的全部功能；2：物理层的位定时功能 也就是BOSCH CAN 2.0A/B中规定的部分 总线长度的限制——位定时、同步 CAN总线控制器按照时间片的概念将每一个bit的时间划分成了n个时间片。 这样做的目的就是为了实现CAN总线的同步、保证不同节点间时间的一致性。 如：晶振和CAN CLOCK 频率均为4