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CAN
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§1 CAN总线的性能特点
CAN(Controllor work)总线技术,由于其高性能、高可靠性以及独特的设计,越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。已被列入ISO国际标准,称为ISO11898。
CAN最初是由BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制,如发动机的定时、注油控制,加速、刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些控制需检测及交换大量数据,采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵,而且难以解决问题,采用CAN总线上述问题便得到很好地解决。由于CAN总线本身的特点,其应用范围已不再局限于汽车工业,而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械等领域发展。
CAN总线是一种串行数据通信协议,其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
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CAN总线特点如下:
(1)可以多主方式工作,网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息,而不分主从,通信方式灵活。
(2)网络上的节点(信息)可分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求。 
(3)采用非破坏性位仲裁总线结构机制,当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。
(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。
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带有三个中央控制单元和总线系统的车
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汽车发展带来的问题
(1)汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来越多汽车的整体布置空间缩小
(2)传统电器设备多为点到点通信导致了庞大的线束
(3)大量的连接器导致可靠性降低。
粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐,电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题,而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍,汽车的制造和安装也变得非常困难。
(4)存在冗余的传感器。
Vo l v o 汽车近三十年来线束增长的情况
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车用网络:通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络,实现相互之间的信息共享,既减少了线束,又可更好地控制和协调汽车的各个系统,使汽车性能达到最佳。
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汽车网络化的优点
布线简单,设计简化,节约铜材,降低成本。
可靠性提高,可维护性大为提高
实现信息共享,提高汽车性能
满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求
总之,使用汽车网络不仅可以减少线束,而且能够提高各控制系统的运行可靠性,减少冗余的传感器及相应的软硬件配置,实现各子系统之间的资源共享,便于集中实现各子系统的在线故障诊断。
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基本术语
CAN的报文及结构
同步
CAN协议规范
CAN协议规范
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CAN协议规范
CAN为串行通讯协议,能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN的应用范围很广,从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN。在汽车电子行业里,使用CAN连接发动机控制单元、传感器、防刹车系统、等等,其传输速度可达1Mbit/s。同时,可以将CAN安装在卡车本体的电子控制系统里,诸如车灯组、电气车窗等等,用以代替接线配线装置。
技术规范的目的是为了在任何两个CAN仪器之间建立兼容性。可是,兼容性有不同的方面,比如电气特性和数据转换的解释。为了达到设计透明度以及实现灵活性,根据ISO/OSI参考模型,CAN :数据链路层和物理层(如图所示)。
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CAN协议规范
位编码/解码
位定时
同步
驱动器接收器特性
逻辑链路子层LLC
接收滤波
超载通知
恢复管理
介质访问控制子层MAC
数据包装/解包
帧编码
介质访问管理
错误监测
出错标定
应答
串并转换
数据链路层
物理层
故障界定
总线故障管理
监控器
图 CAN协议分层结构和功能
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