《清华大学CAN总线》课件.pptVIP

**********************清华大学CAN总线清华大学CAN总线是汽车电子领域的基础课程，介绍了控制器局域网络（CAN）的基本原理、架构和应用。什么是CAN总线11.汽车电子通信协议控制器局域网络（CAN）总线是一种广泛应用于汽车电子系统中的串行通信协议。22.数据传输与控制CAN总线用于在车辆中的不同电子控制单元（ECU）之间传输数据和控制信号。33.实时性与可靠性CAN总线提供实时可靠的通信，以确保车辆的正常运行和安全性能。44.标准化与兼容性CAN总线标准由国际标准化组织（ISO）制定，并广泛应用于汽车行业。CAN总线的特点多节点通信CAN总线支持多个节点同时通信，每个节点都可以发送和接收消息。可靠性高CAN总线具有错误检测和恢复机制，可以确保数据的可靠传输。实时性强CAN总线采用优先级仲裁机制，可以保证重要消息优先传输。灵活扩展CAN总线支持多种协议，可以满足不同应用的需求。CAN总线的优势高可靠性CAN总线具有错误检测和纠正机制，即使在恶劣环境下也能确保数据传输的可靠性。CAN总线支持多节点通信，即使部分节点出现故障，也不会影响整个系统运行。高实时性CAN总线采用广播通信方式，每个节点都能同时接收到所有信息，提高了数据传输的实时性。CAN总线支持多级优先级仲裁，确保重要数据优先传输，满足实时控制系统的要求。高灵活性CAN总线支持热插拔，可以方便地添加或删除节点，满足系统扩展的需求。CAN总线支持多种通信协议，可以与其他总线系统进行互联互通。低成本CAN总线采用低成本的硬件和软件，降低了系统开发和维护成本。CAN总线已广泛应用于汽车、工业自动化等领域，具有成熟的产业链，易于获取相关的产品和技术支持。CAN总线的应用领域汽车行业汽车电子控制系统，包括发动机管理、安全气囊、车身控制等。工业自动化工业控制系统，例如机器人控制、过程控制、机器视觉等。医疗设备医疗设备控制，例如医疗影像设备、生命体征监测仪等。航空航天航空航天设备控制，例如飞机控制系统、卫星数据传输等。CAN总线的框架结构CAN总线是一种基于消息的串行通信协议，由控制器区域网络（ControllerAreaNetwork）组成。它采用多主方式，允许多个节点同时发送数据。CAN总线根据层次结构，可以分为物理层、数据链路层和应用层。物理层负责信号的传输，数据链路层负责数据帧的发送和接收，应用层负责具体的应用实现。CAN总线的物理层CAN总线的物理层定义了信号的电气特性、传输介质和连接器等。它负责将数据信号转换为电信号，并通过物理线路传输到其他节点。物理层主要包括总线介质、连接器、信号编码和传输速率等方面。总线介质通常采用双绞线，连接器则采用标准的D型连接器。信号编码采用差分信号方式，传输速率可以达到1Mbps。CAN总线的数据链路层帧格式和协议CAN数据链路层定义了数据帧的格式，包括数据字段、控制字段和校验字段，以及数据传输协议，保证数据在网络中的可靠传输。协议栈数据链路层位于物理层之上，负责数据帧的封装和解析，实现节点之间的通信。错误处理数据链路层包含错误检测和处理机制，如CRC校验、错误帧识别和重传，确保数据传输的完整性和可靠性。CAN总线的传输机制1报文发送节点发送数据报文，包含数据和标识符。标识符用于区分不同节点和消息类型。2仲裁过程多个节点同时发送报文时，会进行仲裁，优先级高的节点获得发送权，优先级低的节点延迟发送。3报文接收接收节点根据报文标识符识别数据内容，并进行相应的处理，例如更新数据或触发控制指令。CAN总线的仲裁机制1优先级高优先级节点优先发送2竞争多个节点同时发送数据3仲裁优先级高的节点获胜CAN总线采用了一种独特的仲裁机制，用于解决多个节点同时发送数据的冲突问题。每个节点都具有一个唯一的标识符，用来表示其优先级。当多个节点同时发送数据时，它们会互相竞争，优先级高的节点会获得发送数据的权利。仲裁过程通过逐位比较节点标识符来完成，优先级高的节点会保持其数据位不变，而优先级低的节点会将数据位设置为显性状态，从而让优先级高的节点获胜。CAN控制器的功能1接收和发送CAN消息CAN控制器负责接收来自外部设备的CAN消息，并根据用户程序指令发送CAN消息到总线。2消息过滤和优先级处理CAN控制器根据预先设定的过滤器，选择接收哪些CAN消息，并根据消息的优先级排序，避免消息丢失。3错误检测和处理CAN控制器负责检测总线上的错误，并采取相应的措施，如重发错误消息，使系统保持可靠运行。4通信状态管理CAN控