汽车单片机与车载网络技术 教学课件 ppt 作者 刘鸿健 主编第四章 常用车载网络系统.ppt

第一节 CAN数据总线系统 第二节 LIN总线系统 第三节 MOST总线系统 第四节 车载蓝牙系统 第五节 VAN总线系统 第六节 LAN总线系统 学习要求： 掌握CAN总线系统的组成和数据传输方式，熟悉CAN总线的数据类型，熟悉高速和低速CAN总线。掌握LIN总线的组成和数据传输方式。熟悉MOST总线的组成，了解MOST总线在汽车上的应用。熟悉蓝牙技术的特点和车载蓝牙系统的组成与原理，了解蓝牙技术在汽车上的应用。熟悉VAN总线系统的组成和特点以及其在汽车上的应用。熟悉LAN总线的特点和结构。了解LAN总线的传输介质、网络控制协议和在汽车上的应用。 第一节 CAN数据总线系统 一、CAN总线概述 CAN是控制器局域网（Controller Area Network）的简称。 最初是德国博士（Bosch）公司为汽车的监测、控制系统而设计的一种串行数据通信协议。这种串行数据通信协议在应用上由于可采用双绞线、同轴电缆和光导纤维作为通讯介质，因此又称“控制器局域网总线”，常用CAN-BUS（Controller Area Network-BUS），即CAN总线表示。 CAN是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络，技术比较成熟，控制的芯片已经商品化，性价比高，特别适用于分布式测控系统之间的数据通讯。 CAN总线的概念和特征 　 （1）多主工作方式：网络上任一节点（电控单元）均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需节点地址等节点信息。 （2）数据的标识符和优先权：标识符是各节点发送不同报文中的特定信息，标明所发数据的“身份”和优先权，标识符的二进制数越小，优先权越高。如发动机转速信号和车速信号的标识符是不同的，发动机转速信号的二进制数小，优先权高。 高优先级的数据优先发送，低优先级的数据后发送。高优先级的数据最多可在134us内得到发送。 （3）CAN采用非破坏性总线性仲裁技术：当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况。 （4）报文：CAN总线上的报文以不同报文帧格式发送，但长度受到限制。当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文。 （5）信息路由：各节点发送数据信息是以广播形式在CAN总线上发布，数据信息中不含站地址，由接收节点根据报文的标识符判断是否接收这帧信息，有用接受，无用不处理。因此CAN系统扩展时，不用对任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在CAN总线上增加节点。 　　（6）远程数据请求：需要数据的节点可以通过发送远程帧，请求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧有相同的标识符命名。 （7）仲裁：只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。 在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。 （8）总线状态：总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。总线上不是“0”，就是“1”。 （9）故障界定： CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故障节点会被关闭。 　（10）应答：接收节点对正确接收的报文给出正确应答，对错误的报文进行错误应答，使发送节点重新发送。 　（11）通信距离：CAN在低速率5Kbps时，通信距离可达10公里；在高速率1Mbps时通信距离可达40米。 　（12）节点数：CAN总线是同时可以连按许多单元的网络。从理论上讲，可以连接的节点数是无限的；但实际可以连接的单元数将受总线延迟时间与电负荷的限制。当降低通信速度时，可以连接较多的单元；当提高通信速度时，可以连接的单元数量将减少。CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。　 （13）通信介质：CAN的通信介质可为双铰线、同轴电缆或光纤，选择灵活。??? （14）CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。 （15）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；每帧信息都有CRC效验及其他检错措施，保证数据出错率极低。 二、 CAN总线系统的组成 CAN数据