第四章 CAN总线 现场总线技术及其应用 教学课件.ppt

第4章 CAN总线;第4章 CAN 总 线;;4.1 概述;4.1概述 ;; ;2． CAN总线特点 ;（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。;4.1.2 CAN的发展背景及其应用情况;这些系统由多个电控单元相互连接而成，可分为控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间也互相连接，进行着越来越多的数据交换。这样就需要使用大量的线束和插接器来实现互连，进行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。;由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系统的复杂程度愈来愈高，其可靠性将难以保证，故障率会提高，维修会更加困难。 为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求，有必要使用一种实现多路传输方式的车载网络系统。这种网络系统采用串行总线结构，通过总线信道共享，减少线束的数量。 车载网络除了要求采用总线拓扑结构方式外，必须具有极好的抗干扰能力；极强的差错检测和处理能力；满足信息传输实时性要求；同时具备故障的诊断和处理能力等。另外考虑到成本因素，要求其控制接口结构简单，易于配置。 ;CAN的发展概况;CAN的发展概况;基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNet（适合于工厂底层自动化） 和 CANopen（适合于机械控制的嵌入式应用）。 任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA）获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开发DeviceNet产品的授权。 DviceNet自2002年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。;;接发电机 底盘网络 ? ; CAN总线连接了传动装置控制中央单元、灯控单元、门控单元、座椅控制单元、空调单元以及仪表盘控制单元等等。 由LIN总线构成的LIN网络作为CAN网络的辅助网络，连接了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备 LIN网络（Local Interconnect Network），由汽车厂商为汽车开发，作为CAN网络的辅助网络，目标应用在低端系统，不需要CAN的性能、带宽以及复杂性。 LIN的工作方式是一主多从，单线双向低速传送数据（最高20K位/秒），与CAN相比具有更低的成本，且基于UART接口，无需硬件协议控制器，使系统成本更低。 CAN数据传输舒适系统网络与动力传动系统网络通过网桥相互通信。;4.2 CAN的物理层 ;;4.2.1 CAN的网络拓扑 ;4.2.2 CAN的物理媒体连接 ;隐性状态;4.3 CAN协议规范;; 位编码/解码 位定时 同步 驱动器接收器特性; 在以前版本的CAN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”。 逻辑链路控制子层(LLC)的作用范围如下： ?为远程数据请求以及数据传输提供服务。 ?确定由实际要使用的LLC子层接收哪一个报文。 ?为恢复管理和过载通知提供手段。 MAC子层的作用主要是传送规则，也就是控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定、故障界定。位定时的一些普通功能也可以看作是MAC子层的一部分。 物理层的作用是在不同节点之间根据所有的电气属性进行位的实际传输。;2．基本概念 CAN具有以下的属性： ? 报文的优先权 ? 保证延迟时间 ? 设置灵活 ? 时间同步的多点接收 ? 系统内数据的连贯性 ? 多主机 ? 错误检测和错误标定 ? 只要总线一处于空闲，就自动将破坏的报文重新传输 ? 将节点的暂时性错误和永久性错误区分开来，并且可以自动关闭由OSI参考模型分层CAN结构的错误的节点。;依据ISO/OSI参考模型的层结构具有以下功能: ? 物理层定义信号是如何实际地传输的，因此涉及到位时间、位编码、同步的解释。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。 ? MAC