第七章-电动汽车车载总线技术ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 电动汽车车载总线技术,电动车辆国家工程实验室,南金瑞 副教授,第七章 电动汽车车载总线技术,讲课内容,车用总线综述,奥运纯电动客车整车网络控制,SAEJ1939,分析,下线检测设备,CAN,总线知识（一）,CAN,总线知识（二）,仿真分析软件,讲课内容车用总线综述,教材及参考书,教材：待定,参考资料：,汽车单片机及车载总线技术,（南金瑞等 北京理工大学出版社）,CAN,总线原理和应用系统设计,（邬宽明 北京航空航天大学出版社）,网上有许多资源,教材及参考书教材：待定,学习目的,学习内容特点,内容较多，知识点相对零散,应用性,开放性和国际性,学习目的,对汽车总线技术有深刻理解,了解相关资料,分析和解决实际问题,学习目的学习内容特点,第一节,车用总线综述,第一节 车用总线综述,需要了解的内容,提出总线概念，为什么用总线连接各个,ECU,，有什么优点？,总线技术基本概念：总线型拓扑结构？,SAE,是如何分类总线？,CAN,总线通信协议,CAN,总线的特点,需要了解的内容提出总线概念，为什么用总线连接各个ECU，有什,一、汽车总线技术的产生,一、汽车总线技术的产生,一、汽车总线技术的产生,一、汽车总线技术的产生,一、汽车总线技术的产生,一、汽车总线技术的产生,二、总线技术基本概念,二、总线技术基本概念,二、总线技术基本概念,1,、物理层：,作用是在物理传输媒体上传输各种数据的比特流，而不管数据的类型和结构如何。,传输速率、信道容量、传输媒体、调制,/,解调、交换技术、网络拓扑和多路复用技术,二、总线技术基本概念1、物理层：作用是在物理传输媒体上传输各,二、总线技术基本概念,二、总线技术基本概念,二、总线技术基本概念,2,、数据链路层：,当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路（链路）外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输。把实现这些规程的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路层,。,数据链路层最重要的作用就是通过一系列数据链路层协议，在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。,通常将原始数据分割成一定长度的数据单元（帧），一帧内应包含同步信号、差错控制、流量控制、控制信息、数据信息、寻址。,二、总线技术基本概念2、数据链路层：当需要在一条线路上传送数,二、总线技术基本概念,3,、网络层：,向上面的传输层提供面向连接的网络服务和无连接的网络服务,。,网络层除了负责路由选择外，还要进行流量控制。,4,、,传输层：,在,OSI,参考模型中，物理层、数据链路层和网络层是面向网络通信的层次；会话层、表示层和应用层是面向信息处理的层次；而传输层（,Transport Layer,）位于低三层和高三层之间，无论从其所处的位置还是所起的作用来看，它都是整个协议层次的核心。传输层的任务是为高层从源端机到目的机提供可靠、经济的数据传输服务而与具体网络无关。为了保证数据传输的可靠性，传输层上必须实现差错控制、流量控制等功能；为了向用户提供经济有效的服务，传输层还提供多路复用和分流的功能。,二、总线技术基本概念3、网络层：向上面的传输层提供面向连接的,二、总线技术基本概念,5,、会话层：,会话层最主要的目的是在传输层的基础上增加一些协调对话的功能。,6,、表示层：,7,、应用层：,二、总线技术基本概念5、会话层：会话层最主要的目的是在传输层,三、,SAE,分类总线,1,、,A,类总线,三、SAE分类总线1、A类总线,三、,SAE,分类总线,2,、,B,类总线,三、SAE分类总线2、B类总线,三、,SAE,分类总线,3,、,C,类总线,三、SAE分类总线3、C类总线,三、,SAE,分类总线,4,、,D,类总线,三、SAE分类总线4、D类总线,四、新型专用总线,1,、故障诊断总线,四、新型专用总线1、故障诊断总线,四、新型专用总线,2,、安全总线,四、新型专用总线2、安全总线,四、新型专用总线,3,、,X-by-wire,四、新型专用总线3、X-by-wire,五、车用总线的市场前景,五、车用总线的市场前景,第二节奥运纯电动客车整车网络控制,第二节奥运纯电动客车整车网络控制,本章需要掌握和了解的内容,网络拓扑,通信协议数学模型,BCM,功能，特点,仪表开发流程,本章需要掌握和了解的内容,一、网络拓扑结构,蓄电池,管理系统,(SA=243),电机控制器,(SA=239,),整车控制器,(SA = 208),高速网络段,CAN1 Bus 250k,AMT,(SA=3),驾驶室显示系统,(SA = 40),车身中央控制模块,(SA=228),充电机控制系统,(SA=229),调度控制系统,(SA=230),高速网络段,CAN2 Bus 250k,.,低速网络段,CAN3Bus 100k,一、网络拓扑结构蓄电池电机控制器(SA=239)整车控制器,二、车身网络,实现车身电子的分布式控制 ；,实现减少线束、减少继电器、减少保险；,降低相关电气部件的复杂程度 ；,提高系统功能、降低车身电气系统成本,二、车身网络实现车身电子的分布式控制 ；,二、车身网络,传统客车电气连接示意图,开关,保险丝,负载,开关,继电器,负载,保险丝,开关,控制器,负载,保险丝,开关,开关,二、车身网络传统客车电气连接示意图 开关保险丝负载开关继电器,二、车身网络,网络系统所要求的电气连接示意图,开关,开关,开关,负载,负载,负载,控,制,器,控,制,器,CAN,网络,信息,二、车身网络网络系统所要求的电气连接示意图 开关开关开关负载,二、车身网络,设计原则：不改变原车开关和负载的基础上实现车身电器一体化设计,二、车身网络设计原则：不改变原车开关和负载的基础上实现车身电,二、车身网络,Master,后灯节点,RearLamp,左前灯,FrontLeftLamp,右前灯,FrontRightLamp,前顶部节点,FrontTop,低速,CAN,仪表指示,Meter,高速,CAN,网络,高速,CAN,后门节点,RearDoor,后顶部节点,RearTop,ECAS,控制节点,EcasControl,二、车身网络Master后灯节点RearLamp左前灯Fro,二、车身网络,二、车身网络,二、车身网络,二、车身网络,二、车身网络,车内、外灯光控制：实现车辆灯光控制及诊断，如远近光灯、转向灯、倒车灯、制动灯、前后雾灯、厢灯等的开闭控制及开路、短路故障诊断；,制动灯替代功能，在制动灯发生故障时，由后雾灯替代；,转向灯独立控制功能：某一个转向灯发生短路或开路故障时，不影响其它转向灯正常工作；其它转向灯闪烁频率加倍提示状态。,前后门控制：实现前后门开闭控制、控制回路诊断及状态反馈；,残疾人踏板控制：实现残疾人电源电路控制及诊断、状态反馈；,干燥器控制：实现干燥器启动、停止控制及控制回路诊断；,换气扇控制：实现换气扇启动、停止控制及诊断；,仪表显示消息采集传输：采集低压电压、电流和前后高桥气压模拟量信息，采集车身门行程开关、后备门开关等开关信息送仪表显示。,故障信息传送：将车身低压电气网络器件的状态、故障信息送高速,CAN,网络。,二、车身网络车内、外灯光控制：实现车辆灯光控制及诊断，如远近,三、,CAN,仪表,三、CAN仪表,三、,CAN,仪表,三、CAN仪表,三、,CAN,仪表,三、CAN仪表,三、,CAN,仪表,绿,前进挡时亮,红,后退挡时亮,白,强制空挡时亮,黄,1,挡时亮,黄,2,档时亮,黄,3,档时亮,红,手刹制动时亮,红,前门开时亮,红,后门开时亮,三、CAN仪表绿前进挡时亮红后退挡时亮白强制空挡时亮黄1挡时,三、,CAN,仪表,蓝,远光灯打开时亮,绿,左传指示灯打开时亮,绿,右转指示灯打开时亮,绿,前雾灯打开时亮,黄,后雾灯打开时亮,红,充电指示灯,充电时亮,黄,ABS,有故障时亮,红,绝缘报警（常亮）,漏电时亮,绝缘报警（闪烁）,漏电时亮,红,气压欠压时亮,三、CAN仪表蓝远光灯打开时亮绿左传指示灯打开时亮绿右转指示,三、,CAN,仪表,红,电池电压低时亮,电池电压高时亮,红,高压闸闭合时亮,绿,高压闸断开时亮,绿,前暖风打开时亮,绿,干燥器运行时亮,红,空气悬架存在故障时亮,红,电机故障时亮,红,蹄片磨损时亮,三、CAN仪表红电池电压低时亮电池电压高时亮红高压闸闭合时亮,四、常见故障及排除,故障分析,网络控制系统采用了智能化的控制技术，所有负载的故障都可以经过整车控制器处理后送仪表显示。,故障排除,发生故障的时候，针对不同情况进行不同处理。检测的基本依据是电气系统的网络结构图和各个控制器的接口图。,明确故障,通过仪表显示界面，确定故障部件，判断故障器件部位；,故障排除,根据上述故障信息，对故障进行排除,四、常见故障及排除故障分析网络控制系统采用了智能化的控制技术,四、常见故障及排除,故障排除方法,对于,开路故障,，主要检查相应的负载是否开路，接插件处的线束是否有脱落或者断开，需要更换负载或者检修线束，直到相应的故障消除为止；,对于,短路故障,，检查负载是否短路，接插件处线束是否短接，或者负载连接的线束是否有裸漏造成短路，需要更换负载或者检修线束，直到相应的故障消除为止；,注意：故障排除后，所对应的故障不一定会立即消除，需要重新启动一次相应负载后才能消除。,本产品部件控制带有诊断功能，若部件有故障，控制器会自动切断输出，所以不能用常规的模拟线束检查方法来判断。,使用中如出现故障,请找专职人员维修。,四、常见故障及排除故障排除方法对于开路故障，主要检查相应的负,四、常见故障及排除,常见故障分析,检查一个回路工作是否正常的顺序可以如下进行：先检查相应控制开关工作是否正常，开关的通断是否接入模块中；再检查开关接入模块（主节点,/,左右前灯节点）工作是否正常；最后检查功率控制模块工作是否正常，控制的负载是否开短路。,检查,CAN,总线：对于,CAN1,、,CAN2,首先检查,CAN_H(CAN,正线,),与,CAN_L(CAN,负线,),间的电阻是否约为,60,欧姆。如果约为,40,欧姆则总线中多接入一个终端电阻，如果约为,120,欧姆，则少接入一终端电阻。,四、常见故障及排除常见故障分析检查一个回路工作是否正常的顺序,四、常见故障及排除,常见故障分析,系统工作正常，但仪表不能正常显示所有的灯具状态信息；,对策：可能是与仪表的,CAN,通信线有问题或者仪表本身有故障，需要给系统断电，使用万用表测量连接仪表的,CAN,通讯线的两根线之间,CAN,线有没有接好；或者更换仪表试试。,控制器功能一切正常（包括灯光夜间照明功能，与仪表的通信功能等），但其它所有从节点控制器工作都不正常；,对策：检查控制网络的,CAN,通信线是否有短路或是断路故障发生，系统断电后直接用万用表测量,CAN,线是否短路或连通。,四、常见故障及排除常见故障分析系统工作正常，但仪表不能正,四、常见故障及排除,常见故障分析,某一个控制器上的所有电气都不能正常工作,对策：测量当前控制器是否正确的接到了网络上（检查,CAN,通信线），或是更换一个控制器进行比较判断。,对开关进行操作后，负载无动作，且没有故障信息,对策：检测相关电气的开关信号是否正常。可以根据开关的电气特性（接高有效还是接地有效），直接对控制器上的相关引脚进行开关接地测试，看是否能正常工作。,四、常见故障及排除常见故障分析某一个控制器上的所有电气都,第三节,SAEJ1939,分析,第三节 SAEJ1939分析,数据链路层,使用,CAN,扩展帧的,29,位标识符并进行了重新定义，以下为,29,标识符的分配表。,其中，优先级为,3,位，可以有,8,个优先级；,R,一般固定为,0,；,DP,现固定为,0,；,8,位的,PF,为报文的代码；,8,位的,PS,为目标地址或组扩展；,8,位的,SA,为发送此报文的源地址；,数据链路层使用CAN扩展帧的29位标识符并进行了重新定义，以,数据链路层,IDENTIFIER 11BITS,SRR,IDE,IDENTIFIER EXTENSION 18BITS,PRIORITY,R,DP,PDU FORMAT(PF),SRR,IDE,PF,PDU SPECIFIC(PS),SOURCE ADDRESS(SA),3,2,1,1,1,8,7,6,5,4,3,2,1,8,7,6,5,4,3,2,1,8,7,6,5,4,3,2,1,28,27,26,25,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,数据链路层IDENTIFIER 11BITSSRRIDEI,协议数据单元,PDU,协议数据单元PDU,协议数据单元,PDU,优先权（,P,）：由,3,位组成，优先级由高到低的顺序为,0,7,，共,8,级。缺省的面向控制信息的优先级为,3,，面向别的信息的为,6,，速度快的系统优先级高。,保留位（,R,）：,1,位，不可与,CAN,的保留位相混淆，发送信息此位应清零。用于留待,SAE,将来使用，扩展,PDU,域，定义新的,PDU,格式，扩展优先权或是增加地址空间。,协议数据单元PDU优先权（P）：由3位组成，优先级由高到低的,协议数据单元,PDU,数据页（,DP,）：,1,位，即,0,和,1,页。用于扩展得参数组，目前定义的参数组数都填充在,0,页。,PDU,格式（,PF,）：由,8,位组成，决定,PDU,的格式和决定分配到数据域的参数组数（,PGN,）。,PGN,用于标识命令、数据、请求和确认等信息。有两种特定的标识不同参数的,PDU,格式，即,PDU1,和,PDU2,。,PDU1,格式可用于传递数据帧到特定或全局的目标地址（,DA,），也即某个,ECU,；,PDU2,格式仅仅用于全局信息传送到扩展的参数组（,GE,）。,协议数据单元PDU数据页（DP）：1位，即0和1页。用于扩展,协议数据单元,PDU,特定,PDU,（,PS,）：由,8,位组成，它的定义取决于,PDU,格式（,PF,）：如果,PF,的值小于,240,，则,PS,定义为目标地址（,DA,），为,PDU1,格式；如果,PF,的值在,240,255,之间，则,PS,包含一个扩展组（,GE,），即为,PDU2,格式。因此在实际应用中,PS,要根据,PF,的定义情况只能定义为,DA,和,GE,之一。,源地址（,SA,）：由,8,位组成，在网络中每个设备对应唯一的源地址，确保,CAN,辨识码的唯一性。,协议数据单元PDU特定PDU（PS）：由8位组成，它的定义取,协议数据单元,PDU,上述的保留位（,R,）、数据页（,DP,）、,PDU,格式,PF,和特定,PDU,（,PS,）构成了参数组数,PGN,。,PGN,用来识别或标识命令、数据、某些请求、应答和负应答等。用来定义传输的命令、信息、格式以及编码，例如转速控制参数和控制器信息等。,PGN,有时需要一个以上的信息帧来传送，它由,24,位来表示。由于保留位,R,一般定义为,0,，数据页一般定义为第,0,页，所以,PGN,一般由,PF,、,PS,组合，可以用公式表示为：,PGN=PF256+PS,。当,PF,的值小于,240,时，,PS,取,DA,，,PS=0,。当,PF,的值在,240255,之间时，,PS,取,GE,，,PS,GE,。,协议数据单元PDU上述的保留位（R）、数据页（DP）、PDU,第四节 下线检测设备,第四节 下线检测设备,本章需要掌握和了解的内容,下线检测设备的概念,目前国内外应用情况,下线检测设备开发流程,本章需要掌握和了解的内容,一、主要功能和使用环境,奥运电动车电器检测设备主要用于网络总成与传统线束两款车型，对整车进行车内线束、元器件与网络的检测，最终检测 内所有线束与元器件的连接有无短路、开路、其它故障 ，并将测试结果保存并传输到 返修工位。返修工人根据测试结果对 进行检修。,一、主要功能和使用环境 奥运电动车电器检测设备主要用于网,一、主要功能和使用环境,一、主要功能和使用环境,二、系统组成,奥运电动车电器检测设备分为四大部分，分别为,1,、手持设备，,2,、电检仪。,二、系统组成奥运电动车电器检测设备分为四大部分，分别为1、手,二、系统组成,二、系统组成,三、软件安装使用,工控机软件安装,手持设备软件安装,手持设备无线网络设置,工控机无线网络设置,有线网络设置,三、软件安装使用工控机软件安装,四、电检设备使用,四、电检设备使用,四、电检设备使用,上位机软件,用户管理：,“,添加用户,”,：添加新用户，但当前用户必须为管理员才能添加新用户。,“,删除用户,”,：删除本登陆用户。,“,修改用户,”,：修改当前用户密码。,“,用户登陆,”,：软件启动时，为新用户登陆。,四、电检设备使用上位机软件用户管理：,四、电检设备使用,上位机软件,数据管理：,“,数据操作,”,：主要是对测试数据管理，查找，添加，删除。数据有车型整车测试结果和车型所有测试项结果。,“,备份数据库,”,：对当前数据库做备份来保存。,“,还原数据库,”,：将以前备份的某一个数据库转成当前使用数据库。,“,清空数据库,”,：清空当前数据库的测试相关内容，清空前会提示备份当前使用数据库。,四、电检设备使用上位机软件数据管理：,四、电检设备使用,上位机软件,(3),测试管理：,“,系统自检,”,：进行监测仪系统本身故障检测。,(4),关于：,显示软件版本及相关信息。,(5),退出,关闭本软件。,四、电检设备使用上位机软件(3)测试管理：(4)关于：(,四、电检设备使用,手持设备软件,四、电检设备使用手持设备软件,四、电检设备使用,（,1,）连接功能,（,2,）登陆功能,手持设备软件,四、电检设备使用（1）连接功能手持设备软件,四、电检设备使用,（,2,）登陆功能,“,浏览全体用户,”,手持设备软件,四、电检设备使用（2）登陆功能 “浏览全体用户”,四、电检设备使用,（,2,）登陆功能,“,用户设置,”,“,添加用户,”,手持设备软件,四、电检设备使用（2）登陆功能 “用户设置” “,四、电检设备使用,（,2,）登陆功能,“,修改密码,”,“,用户登陆,”,手持设备软件,四、电检设备使用（2）登陆功能 “修改密码” “,四、电检设备使用,（,3,）测试功能 手动测试,手持设备软件,四、电检设备使用（3）测试功能 手动测试手持,四、电检设备使用,（,3,）测试功能,测试顺序 新建测试顺序,手持设备软件,四、电检设备使用（3）测试功能 手持设备软件,四、电检设备使用,（,4,）查询功能 按日期查询,手持设备软件,四、电检设备使用（4）查询功能 按日期查询手持设备软件,四、电检设备使用,（,4,）查询功能,按车型查询 按测试项查询,手持设备软件,四、电检设备使用（4）查询功能 手持设备软件,五、测试流程,（,1,）默认操作：操作者默认将 内所有开关操作一遍,（,2,）条件操作：,（,3,）人工检查：,车辆线束连接,测试序列选择,扫描信息,开始测试,测试过程,五、测试流程（1）默认操作：操作者默认将 内所有开关操作一遍,五、测试流程,当操作者点击,“,停止,”,，则停止测试，结果不会被保存，不进行打印。,当操作者点击,“,打印结果,”,，则停止测试，保存结果，打印故障项。,当操作者点击,“,保存结果,”,，则停止测试，保存结果，不打印故障项。,当测试时间超过,5,分钟时，系统自动停止测试，结果不保存，不打印。,测试结束,五、测试流程当操作者点击“停止”，则停止测试，结果不会被保存,第五节,CAN,总线知识,第五节 CAN总线知识,本章需要掌握和了解的内容,CAN,的基本概念和层结构,CAN,的帧类型,CAN,的数据帧结构,C,AN,的数据帧由哪几部分组成？画出数据帧的结构图。,CAN,规范使用目前还存在那些缺陷？有什么解决办法？,本章需要掌握和了解的内容,一、简介,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。,逻辑链路控制子层,(LLC),的作用,：,MAC,子层的作用,：,物理层的作用,：,CAN2.0,规范主要是定义传输层，并定义,CAN,协议于周围各层当中所发挥的作用,。,一、简介技术规范的目的：是为了在任何两个CAN 仪器之间建立,一、简介,一、简介,一、简介,协议版本,V2.0A,（标准）,11,位消息,ID,最多,2048,种消息,ID,号,V2.0B,（扩展）,29,位消息,ID,超过,536x106,种消息,ID,号,一、简介协议版本,一、简介,协议版本,可用的CAN模块有三种不同类型（均可处理11位ID）：,2.0A,将29位ID视为错误,2.0B 被动,忽略29位ID的消息,2.0B 主动,可处理11位与29位两种ID的消息。,一、简介协议版本,一、简介,协议版本,当多个版本的协议混合使用时，必须千万小心！,一、简介协议版本,二、基本概念,1,、,CAN,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。,二、基本概念1、CAN的属性,二、基本概念,多主站结构,节点数量不受协议限制,无节点地址，由消息标识符指定消息内容与优先级,节点容易连接或断开,广播,/,多点传播能力,二、基本概念多主站结构,二、基本概念,二、基本概念,二、基本概念,复杂的错误监测与处理,便于同步的,NRZ,编码方式与位填充,通过,CSMA/CDw/AMP,方式进行总线访问,二、基本概念复杂的错误监测与处理,二、基本概念,2,、,CAN,的,层结构,二、基本概念2、CAN的,二、基本概念,3,、报文：,总线上的信息以几个不同的固定格式的报文发送，但长度受限,4,、,报文路由：,报文的寻址内容由识别符指定。识别符不指出报文的目的地，但解释数据的含义。,5,、位速率,6,、优先权,7,、远程请求,二、基本概念3、报文：总线上的信息以几个不同的固定格式的报文,二、基本概念,8,、多主机,9,、仲裁,10,、安全性,11,、故障界定,12,、连接,13,、总线值,二、基本概念8、多主机,二、基本概念,14,、应答,15,、睡眠模式、唤醒,16,、振荡器容差,17,、发送器和接收器：,产生报文的单元被称之为报文的,“,发送器,”,。此单元保持作为报文发送器直到总线出现空闲或此单元失去仲裁（,ARBITRATION,）为止。如果有一单元不作为报文的发送器并且总线也不空闲，则这一单元就被称之为报文的,“,接收器,”,。,二、基本概念14、应答,二、基本概念,线与,二、基本概念线与,二、基本概念,线与,二、基本概念线与,二、基本概念,线与,二、基本概念线与,二、基本概念,线与,二、基本概念线与,二、基本概念,总线访问与仲裁：,CSMA/CD w/ AMP,二、基本概念总线访问与仲裁：CSMA/CD w/ AMP,三、,CAN,报文传输,1,、,帧格式,三、CAN报文传输1、帧格式,三、,CAN,报文传输,2,、帧类型,数据帧：数据帧将数据从发送器传输到接收器。,远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符的数据帧。,错误帧：任何单元检测到总线错误就发出错误帧。,过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。,数据帧和远程帧可以使用标准帧及扩展帧两种格式。它们用一个帧间空间与前面的帧分隔。,三、CAN报文传输2、帧类型,三、,CAN,报文传输,3,、数据帧,三、CAN报文传输3、数据帧,三、,CAN,报文传输,仲裁场,V2.0A,（标准）,11,位消息,ID,最多,2048,种消息,ID,号,V2.0B,（扩展）,29,位消息,ID,超过,536x106,种消息,ID,号,三、CAN报文传输仲裁场,三、,CAN,报文传输,控制场,三、CAN报文传输控制场,三、,CAN,报文传输,CRC,场,三、CAN报文传输CRC场,三、,CAN,报文传输,应答场,三、CAN报文传输应答场,三、,CAN,报文传输,4,、远程帧,三、CAN报文传输4、远程帧,三、,CAN,报文传输,4,、远程帧,三、CAN报文传输4、远程帧,三、,CAN,报文传输,5,、激活错误帧：用于错误的信号传输,三、CAN报文传输5、激活错误帧：用于错误的信号传输,三、,CAN,报文传输,6,、过载帧,:,用于延迟下一条,CAN,消息,三、CAN报文传输6、过载帧:用于延迟下一条CAN消息,三、,CAN,报文传输,7,、帧间空间：,作为任何消息帧与下一个数据帧或远程帧的分隔,三、CAN报文传输7、帧间空间：作为任何消息帧与下一个数据帧,四、报文滤波,报文滤波取决于整个识别符。允许在报文滤波中将任何的识别符位设置为“不考虑”的可选屏蔽寄存器，可以选择多组的识别符，使之被映射到隶属的接收缓冲器里。,如果使用屏蔽寄存器，它的每一个位必须是可编程的，即，他们能够被允许或禁止报文滤波。屏蔽寄存器的长度可以包含整个识别符，也可以包含部分的识别符。,四、报文滤波 报文滤波取决于整个识别符。允许在报文滤波中将任,五、报文校验,发送器,如果直到帧的末尾位均没有错误，则此报文对于发送器有效。如果报文破损，则报文会根据优先权自动重发。为了能够和其他报文竞争总线，重新传输必须在总线空闲时启动。,接收器,如果直到一最后的位（除了帧末尾位）均没有错误，则报文对于接收器有效。帧末尾最后的位被置于,“,不重要,”,状态，如果是一个,“,显性,”,电平也不会引起格式错误,五、报文校验 发送器,六、编码,编码即位流编码（,Bit Stream Coding,），它的规定是帧的部分，诸如帧起始、仲裁场、控制场、数据场以及,CRC,序列，均通过位填充的方法编码。无论何时，发送器只要检测到位流里有,5,个连续相同值的位，便自动在位流里插入一补充位。数据帧或远程帧（,CRC,界定符、应答场和帧结尾）的剩余位场形式固定，不填充。错误帧和过载帧的形式也固定，但并不通过位填充的方法进行编码。,六、编码编码即位流编码（Bit Stream Coding）,六、编码,消息编码格式：,NRZ-Code,六、编码消息编码格式：NRZ-Code,六、编码,位填充：是为了保证有足够的隐性到显性的跳变沿,填充位出现在,5,个连续的相同极性的位之后,填充位与其前面的位极性相反,六、编码位填充：是为了保证有足够的隐性到显性的跳变沿,七、错误处理,错误检测：,可检测的错误,七、错误处理错误检测：可检测的错误,七、错误处理,错误标志,检测到错误条件的站通过发送,“,错误标志,”,指示错误。对于,“,错误激活,”,的节点，错误信息为,“,激活错误,”,标志，对于,“,错误认可,”,的节点，错误信息为,“,认可错误,”,标志。,七、错误处理错误标志,七、错误处理,错误检测,循环冗余码校验（,CRC,）,计算出的校验值与接收到的校验值必须一致,七、错误处理错误检测 循环冗余码校验（CRC）,七、错误处理,错误检测,循环冗余码校验（,CRC,）,否则，消息帧没有被正确接收（,CRC Error,）,七、错误处理错误检测 循环冗余码校验（CRC）,七、错误处理,错误检测,应答,一个帧必须被一个或几个节点应答，否则会出现应答错误。,七、错误处理错误检测 应答,七、错误处理,错误检测,帧检测,在,CRC,分隔符、,ACK,分隔符、帧结束、帧间隔中不允许出现显性位。否则出现形式错误（,Form Error,）。,七、错误处理错误检测 帧检测,七、错误处理,错误检测,位检测,所发送的位必须从总线上正确回读,在仲裁域和应答间隙，隐性位可以被显性位重写,七、错误处理错误检测 位检测,七、错误处理,错误检测,位填充检查,在帧起始位与,CRC,分隔符之间不允许存在,6,个连续的相同极性的位出现。,七、错误处理错误检测 位填充检查,七、错误处理,错误处理,七、错误处理错误处理,七、错误处理,错误处理,七、错误处理错误处理,八、故障界定,“,错误激活”的单元可以正常地参与总线通讯并在错误被检测到时发出主动错误标志。,“错误认可”的单元不允许发送激活错误标志。“错误认可”的单元参与总线通讯，在错误被检测到时只发出认可错误标志。而且，发送以后，“错误认可”单元将在初始化下一个发送之前处于等待状态。,“,总线关闭,”,的单元不允许在总线上有任何的影响（比如，关闭输出驱动器）。,八、故障界定“错误激活”的单元可以正常地参与总线通讯并在错误,九、总线同步,硬同步发生在帧的起始位,重新同步发生在每一个隐性到显性的跳变沿,九、总线同步硬同步发生在帧的起始位,十、位构建,每个位时间分为,4,个时间段，包括,825,个时间份额,（,Time Quantum,）。,时间份额来源于对晶振频率可编程的分频。,CAN,波特率可通过编程设置合适的时间份额长度与数量来确定。,十、位构建每个位时间分为4个时间段，包括825个时间份额,十、位构建,同步段（,Synchronization Segment,）,一位的输出从同步段的开头启动（对于发送节点）,如总线状态要被改变，接收节点应在这个时间段内进行改变,固定长度，,1,个时间份额。,十、位构建同步段（Synchronization Segme,十、位构建,传播段（,Propagation Segment,）,补偿信号传播延时（通过网络与节点）,长度可编程（,1,8,个时间份额）,十、位构建传播段（Propagation Segment）,十、位构建,相位缓冲段,1,（,Phase Buffer Segment 1,）,允许通过重新同步对该段时间加长,在这个时间段的末端进行总线状态的采样,长度可编程（,1,8,个时间份额）,十、位构建相位缓冲段1（Phase Buffer Segme,十、位构建,相位缓冲段,2,（,Phase Buffer Segment 2,）,允许通过重新同步对该段时间缩短,长度可编程（,1,8,个时间份额）,十、位构建相位缓冲段2（Phase Buffer Segme,十、位构建,位延长,十、位构建位延长,十、位构建,位延长（续）,十、位构建位延长（续）,十、位构建,位缩短,十、位构建位缩短,十、位构建,位缩短,（续）,十、位构建位缩短（续）,十、位构建,同步跳转宽度,在重新同步中，位长度可调整的时间份额数量定义为同步跳转宽度（,Synchronization Jump Width,）,相位缓冲段,1,可以被延长的时间份额数量,相位缓冲段,2,可以被缩短的时间份额数量,同步跳转宽度是强制设置的：,最短为,1,个时间份额，最长为,4,个时间份额,十、位构建同步跳转宽度,十、位构建,位定时,为了方便编程，许多,CAN,模块常常将传播时间段与相位缓冲段,1,合并为一个时间段（即，只有,3,个时间段）,十、位构建位定时,十、位构建,为什么要对采样位置编程？,提前采样可以减小振荡器误差的敏感性,便于使用价格低廉的振荡器（如陶瓷振荡器）,十、位构建为什么要对采样位置编程？,十、位构建,为什么要对采样位置编程？,（续）,延迟采样可以获取更多的信号传播时间,便于处理更长的总线,/,不合理的总线拓扑结构,十、位构建为什么要对采样位置编程？（续）,九、,CAN,总线的位数值表示与通信距离,九、CAN总线的位数值表示与通信距离,九、,CAN,总线的位数值表示与通信距离,位速率,/kbps,1000,500,250,125,100,50,20,10,5,最大距离,/m,40,130,270,530,620,1300,3300,6700,10000,九、CAN总线的位数值表示与通信距离位速率/kbps1000,九、,CAN,总线的位数值表示与通信距离,高达,1Mbit/sec 40,米（,130,英尺）,九、CAN总线的位数值表示与通信距离高达1Mbit/sec,十、,ISO物理层,常用的,ISO,物理层：,双绞线，两端连接终端电阻，典型阻值为,120,欧姆,两线使用差分信号驱动（,CAN_H,，,CAN_L,）,十、ISO物理层常用的ISO物理层：,十、,ISO物理层,CiA-DS 102-1,规定的,CAN,总线连接器,十、ISO物理层CiA-DS 102-1规定的CAN总线连接,十一、,CAN,与,EMI,CAN,对于电磁干扰（,EMI,）不敏感：,十一、CAN与EMICAN对于电磁干扰（EMI）不敏感：,十二、,CAN,的标准化,十二、CAN的标准化,十二、,CAN,的标准化,ISO-IS 11898,规定的物理层,十二、CAN的标准化ISO-IS 11898规定的物理层,十二、,CAN,的标准化,ISO-IS 11898规定的总线电平,十二、CAN的标准化ISO-IS 11898规定的总线电平,十三、,CAN,在汽车中的应用,应用状况：,局部成网，区域互联,”,十三、CAN在汽车中的应用应用状况：局部成网，区域互联”,十三、,CAN,在汽车中的应用,CAN,存在的问题,1,、,CAN,的每个节点都能自主通讯。因此，节点较多的,CAN,一旦用于实时控制，目前,CAN,微控制器只能以事件触发方式工作，根本无法应付网络事件源源不断送来的中断处理请求。,2,、,汽车内联网所涉及的节点众多，通讯任务繁重。以现阶段,CAN,微控制器的处理能力，势必需要容量非常大的存储器来缓存和保留数据。仅仅这一项，就会使汽车内联网的硬件成本非常高。,十三、CAN在汽车中的应用CAN存在的问题,十三、,CAN,在汽车中的应用,解决方法,1,、,把要进行的网络划分得小一些,十三、CAN在汽车中的应用解决方法,十三、,CAN,在汽车中的应用,解决方法,2,、,采用低端网络，把系统底层的,ECU,、传感器和执行器先组织管理起来，再在上层用,CAN,构建主干网。,十三、CAN在汽车中的应用解决方法,十四、,CAN,主要芯片选择,构成,CAN,节点硬件的半导体器件主要有以下几类：,1,、独立,CAN,控制器,SJA1000,2,、,CAN,微控制器,3,、,CAN,收发器,CAN,的物理层接口芯片。高速,CAN,通常使用,PHILIPS,的,PCA82V250,低速容错,CAN,则可以使用摩托罗拉的,MC33388,十四、CAN主要芯片选择构成CAN节点硬件的半导体器件主要有,十五、,CAN,基本硬件结构,十五、CAN基本硬件结构,十五、,CAN,基本硬件结构,十五、CAN基本硬件结构,十六、,CAN,控制器,Basic-CAN,控制器,一般只用于速率很低或消息量很少的,CAN,节点中,十六、CAN控制器Basic-CAN 控制器,十六、,CAN,控制器,Full-CAN 控制器,十六、CAN控制器Full-CAN 控制器,小节,基础知识,CAN的起源,概述,基本概念,数据链路层,总线访问仲裁,帧格式,错误检测,错误处理,协议版本,(,标准,/,扩展,),小节基础知识,小节,物理层,消息编码,同步,位定时/位构建,CAN 总线电缆,CAN控制器,小节物理层,