《CAN硬件设计》课件.pptVIP

**********************CAN总体介绍CAN协议是一种用于实时应用的串行通信协议，在汽车行业得到了广泛应用。CAN协议的特点是可靠性高、抗干扰能力强、实时性强，非常适合在恶劣环境下使用。CAN总线结构CAN总线是一种基于事件触发的广播式通信系统，采用多主节点结构，节点之间通过共享总线进行数据交换。CAN总线通信协议定义了网络中各节点之间的通信机制，包括数据帧格式、仲裁机制、错误检测和纠正等，确保网络中各节点能够高效、可靠地进行通信。CAN物理层CAN物理层概述CAN物理层定义了CAN总线上的电气特性，包括信号电压、信号电平、传输介质和连接器等。它负责将数据链路层发送的比特流转换为实际的电信号，并将其传输到接收方。CAN数据链路层1帧格式处理数据链路层负责对CAN帧进行封装和解析，确保数据在网络中传输的正确性。2错误检测和纠正通过校验和、CRC等机制检测错误，并采取相应的纠正措施，保证数据完整性。3仲裁机制采用优先级仲裁机制，保证多个节点同时发送数据时，优先级高的节点能够成功发送。4数据流控制通过数据流控制机制，协调网络中不同节点之间的通信，避免数据冲突。CAN时序分析1位时间每个位时间包含4个时间段2同步段接收器同步到发送器3采样点接收器判断位状态4回退段接收器重新同步CAN时序分析是CAN总线设计的关键，它影响着数据传输速率和可靠性。位时间包括同步段、采样点和回退段等时间段，并决定了数据传输速率。接收器通过同步段同步到发送器，在采样点判断位状态，回退段则用于接收器重新同步到发送器。合理设置时序参数可以保证数据传输的准确性和可靠性，提高CAN总线性能。CAN帧格式数据帧数据帧用于传输应用程序数据，包含标识符、数据长度、数据域和CRC校验码等信息。远程帧远程帧用于请求数据，包含标识符、数据长度等信息，用于从发送节点请求数据。错误帧错误帧用于指示总线上的错误，包含错误标志位，用于标识错误类型，例如位错误或帧错误。过载帧过载帧用于表示节点无法立即响应请求，包含标识符，用于表示发送节点需要时间处理请求。CAN仲裁机制优先级CAN总线上每个节点都有一个唯一的标识符（ID），ID较小的节点具有更高的优先级。竞争当多个节点同时发送数据时，拥有最高优先级的节点将获得总线的控制权。仲裁过程节点通过比较ID来确定优先级，优先级高的节点将发送数据。CAN错误检测和纠正CRC校验每个CAN帧包含一个循环冗余校验码（CRC），用于检测数据传输过程中发生的错误。错误帧当检测到错误时，接收节点会发送一个错误帧，通知其他节点发生错误，并可能触发重传。错误计数器节点会跟踪错误计数器，如果错误超过一定阈值，则会进入错误被动状态。错误恢复机制错误恢复机制允许节点在一定时间后恢复正常操作，但需要满足一定条件。CAN总线故障诊断故障指示灯CAN总线故障时，仪表盘上会出现故障指示灯，提示驾驶员检查车辆系统。诊断工具使用专门的诊断工具可以读取CAN总线上的错误代码，帮助诊断和解决故障。电路板检查检查CAN总线连接器、线缆和电路板是否存在物理损坏或短路。数据分析分析CAN总线数据，识别故障模式和原因，制定修复方案。CAN网络拓扑CAN网络拓扑是指CAN节点在网络中的连接方式，它决定了网络的性能和可靠性。常见拓扑结构包括总线型、星型、树型和混合型，设计时应根据实际应用需求选择合适的拓扑结构。总线型结构简单易实现，但抗干扰能力较差；星型结构抗干扰能力强，但成本较高；树型结构可扩展性好，但设计复杂；混合型结构可根据实际需求进行组合。CAN收发器选型通信速率选择与应用场景所需的通信速率相匹配的收发器。高性能收发器支持更高的通信速率。工作电压根据应用场景的工作电压选择合适的收发器。收发器的工作电压应与系统电压一致。工作温度考虑应用场景的工作温度，选择能够在目标温度范围内正常工作的收发器。引脚数量根据应用场景的引脚需求选择合适的收发器。例如，需要额外功能的收发器可能具有更多引脚。CAN隔离设计电气隔离隔离CAN总线，防止干扰信号进入主控系统。信号传输通过光耦、磁隔离等隔离方式实现信号传输。安全性隔离CAN总线，提高系统安全性，防止外部干扰影响主控系统。CAN总线终端电阻作用终端电阻位于总线两端，用于吸收信号反射，提高信号传输质量，防止信号失真和反射造成数据错误。阻值终端电阻阻值通常为120Ω，符合CAN协议标准，可以有效地匹配总线特性阻抗，降低信号反射。CA