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1、汽车车载网络系统CAN - Antrieb 500 kBaudCAN Komfort 100 kBaudCAN Infotainment 100 kBaud一、汽车总线技术的产生与发展一、汽车总线技术的产生与发展1.1.传统的汽车线束连接方式传统的汽车线束连接方式2ppt课件2.2. 汽车汽车CANCAN总线连接方式总线连接方式优点：优点：减少线束，节省空间，降低成本，资源共享，增加减少线束，节省空间，降低成本，资源共享，增加 可靠可靠性和可维修性。性和可维修性。3ppt课件3.3. 汽车总线的分类汽车总线的分类（1）A类网络 面向传感器执行器控制的低速网络，数据传输速率通常只有110kbit
2、/s。适用于对实时性要求不高的场合。主要应用于车身控制，如电动门窗、中央锁、后视镜、座椅调节、灯光照明及早期的汽车故障诊断。汽车防盗报警A类网络系统4ppt课件3.3. 汽车总线的分类汽车总线的分类（2）B类网络 面向独立模块间数据共享的中速网络，传输速率一般为l0l00kbit/s。主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统，以减少冗余的传感器和其他电子部件。B类CAN总线5ppt课件3.3. 汽车总线的分类汽车总线的分类（3）C类网络 面向高速、实时闭环控制的多路传输，最高传输速率可达1Mbit/s，主要用于悬架控制、牵引控制、先进发动机控制、ABS等系统。CAN总线的
3、C类网络系统6ppt课件3.3. 汽车总线的分类汽车总线的分类（4）D类网络主要面向信息、多媒体系统等。D类网络协议的速率为250kbit/s400Mbit/s。面向乘员的安全系统，应用于车辆被动安全性领域，位速率一般为25kbit/s10Mbit/s。D类网络使用在信息多媒体系统中，多采用D2B、MOST光纤传输和IDB-Wireless无线通信技术。7ppt课件8ppt课件（一）（一） CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 9ppt课件节点节点1节点节点2节点节点nCAN-H CAN-L CAN-BUS可挂可挂110110个个节节点点（
4、一）（一） CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 10ppt课件1.1. CANCAN节点结构节点结构“大管家大管家”（1）数据采集、输出控制；）数据采集、输出控制；（2）初始化、读）初始化、读/写写CAN控制器控制器“智能邮箱（存储器）智能邮箱（存储器）”（1）供单片机）供单片机存、取存、取数据；数据；（2）验收滤波）验收滤波“转换器转换器”数字信号数字信号差分电压差分电压“高速公路高速公路”双向、串行双向、串行（一）（一） CAN总线硬件成总线硬件成二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 11ppt课件独立CAN控
5、制器SJA100012ppt课件MSCAN模块13ppt课件2.2. CANCAN数据总线数据总线（一）（一） CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 14ppt课件（一）（一） CAN总线硬件组成总线硬件组成二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 3.3. 数据传递终端数据传递终端 是一个电阻器，作用是防止数据在线端反射，并以回声的形式返回，产生反射波而使数据遭到破坏。15ppt课件3.3. CANCAN总线的特点总线的特点良好的容错能力 CAN总线采用“多元主控”的线性总线结构下，挂接多个相同优先级的ECU。可以避免
6、在环型结构或星型结构中出现的某一个单元的失效而导致整个系统功能的崩溃的现象。 CAN总线上的信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134微秒内实现快速传输。可靠的数据通讯质量 CAN总线的通讯速度可调，采用15位的循环冗余校验码确保数据传输质量，对数据帧结构和总线裁决均有严格的定义。方便的线束安装 CAN总线线束只有四根，两根电源线，两根数据线，因此线束连接很方便，并大量减少了导线数量。16ppt课件3.3. CANCAN总线的特点总线的特点17ppt课件（二）（二） CAN总线数据传输总线数据传输二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 1.1
7、. 传输数据的组成及功用传输数据的组成及功用18ppt课件开始域：开始域：标志数据开始传递，带有大于5V电压（由系统决定）的1位编码，被选人CAN高位传输线，带有大约0v电压的1位编码被送入CAN低位传输线。状态域：状态域：状态域用于判断数据中的优先权。在状态域中，有11位数字组成的编码，其数据的组合形式决定了其优先权优先权数据报告状态域形式1ABS/EDL控制单元001 1010 00002发动机控制单元010 1000 00003变速器控制单元100 0100 0000检查域：检查域：显示在数据中所包含的信息项目数。数据域：数据域：信息被传递到其他控制单元。安全域：安全域：检测传递数据中的
8、错误。确认域：确认域：在确认域中，接收器接收信号并通知发送器，其所发信号已被正确接收；如果检查到错误，接收器立刻通知发送器，发送器会再发送一次数据。结束域：结束域：标志着数据报告结束，在这里是显示错误并重复发送数据的最后一次机会。19ppt课件（二）（二） CAN总线数据传输总线数据传输二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 2.2. 数据传递原理数据传递原理20ppt课件1、 信号特征信号特征驱动系统的Canbus信号和逻辑信号：Can-High的高电平为：3.5伏Can-High的低电平为：2.5伏Can-Low 的高电平为: 2.5伏Can-low 的低电平为：1.
9、5伏逻辑“1”：Can-high(3.5) Can-low=(1.5)逻辑“0”：Can-high(2.5) Can-low(2.5)（二）（二） CAN总线数据传输原理总线数据传输原理二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 21ppt课件2、 数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术CAN驱动数据总线的差动信号放大器22ppt课件2、 数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术 CAN驱动数据总线差动信号放大器内的信号处理23ppt课件2、 数据总线的差动传递技术数据总线的差动传递技术CAN驱动数据总线差动信号放大器内的干扰过滤24ppt课件CANCAN总线电压与
10、数字信号之间的关系总线电压与数字信号之间的关系CANCAN收发器收发器25ppt课件3.3. 数据传送过程数据传送过程节点节点1 1节点节点n？对方对方IDID号号+ +相关数据相关数据26ppt课件4.4. 节点的节点的IDID号号实时性要求越高：实时性要求越高：IDID号越小，优先级越高。号越小，优先级越高。原理原理 ：多个节点同时向总线发送数据时，总线上的结果多个节点同时向总线发送数据时，总线上的结果是多个数据的是多个数据的“逻辑与逻辑与”值。值。节点节点A A发送数据发送数据: 0: 0节点节点B B发送数据：发送数据： 1 1 00显性位显性位11隐性位隐性位0 0优先级高！优先级高
11、！ 如如: : 节点节点A A发送发送0 0，节点，节点B B发送发送1 1，总线上结果是，总线上结果是0&1=00&1=0。总线上显示数据：总线上显示数据： 0 027ppt课件5.5. 优先级竞争（仲裁）优先级竞争（仲裁）动力动力CANCAN总线总线 自动变速器控制单元发送了自动变速器控制单元发送了1 1个低电位而检测到个低电位而检测到1 1个高电位，个高电位，那么它将失去优先权而转为接收器。那么它将失去优先权而转为接收器。28ppt课件6.6. 验收滤波验收滤波点对点、一点对多点点对点、一点对多点 通过设置通过设置CANCAN控制器内的验收代码寄存器（控制器内的验收代码寄存器（ACRAC
12、R）和验收）和验收屏蔽寄存器（屏蔽寄存器（AMRAMR）来实现。）来实现。ACR（ID）：）：1 0 0 1 0 1 1 0 2 AMR： 有关有关 有关有关 有关有关发送：发送：101+传感器信号传感器信号？接收接收 放弃放弃接收接收 接收接收放弃放弃 接收接收发送：发送：102+传感器信号传感器信号发送：发送：*+传感器信号传感器信号 AMR： 有关有关 无关无关 无关无关例：三个节点及例：三个节点及IDID号：号：A A（ 100100）、）、B B（101101）、）、C C（102102） 节点节点A A 节点节点B B 节点节点C CCAN-BUS29ppt课件（三）（三） CAN
13、总线数据波形分析及检测总线数据波形分析及检测二、二、 CAN总线系统的结构原理分析总线系统的结构原理分析 3127546830ppt课件15423Dominant Rezessiv 31ppt课件 CAN-High 与 CAN-Low短路32ppt课件CAN-high对正极短路：CAN-high线的电压电位被置于12V。CAN-Low线的隐性电压被置于大约12V。这是由于在控制单元的收发器内的CAN-high 和CAN-Low 的内部错接引起 33ppt课件CAN-high 对地短路：CAN-High的电压位于0V. CAN-Low的电压也位于0V。可是在CAN-Low线上还能够看到一小部分的
14、电压变化。 34ppt课件CAN-Low对地短路：CAN-Low的电压大约为0V.CAN-High线的隐性电压也被降至0V 35ppt课件CAN-Low 对正极短路：两条总线电压都大约为12V。36ppt课件CAN-High断路37ppt课件CAN-Low断路38ppt课件三、三、 LIN总线网络系统总线网络系统 LIN（Local Interconnect Network）即局部连接网络，）即局部连接网络，也被称为也被称为“局域网子系统局域网子系统”，即，即LIN总线是总线是CAN总线网络下的总线网络下的子系统，车上各个子系统，车上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元总线系统之间的数
15、据交换是由控制单元通过通过CAN总线实现的总线实现的。 LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要总线是一种辅助的串行通信总线网络，多用于不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，总线的带宽和多功能的场合，LIN的目标是为现有汽车的目标是为现有汽车网络（例如网络（例如CAN总线）提供辅助功能。总线）提供辅助功能。 LIN典型的应用是车上传感器和执行器的联网，属于汽车典型的应用是车上传感器和执行器的联网，属于汽车上的上的A级网络。级网络。（一）（一）LINLIN总线概况总线概况39ppt课件LINLIN总线的特点（与总线的特点（与CANCAN总线区别）总线区别）（1）工作方式：）工作方式：
16、LIN总线为总线为单主单主/多从多从方式；方式；CAN总线为总线为多主或主多主或主/从从方式。方式。（2）数据传输线：）数据传输线：LIN为为单线单线传输；传输；CAN为为双线双线传输。传输。（3）工作电压：）工作电压：LIN总线为总线为12V；CAN总线为总线为5V。（4）传输速率：）传输速率：LIN最高为最高为20kb/s，属于属于低速总线（低速总线（A类）类）；CAN最高为最高为1Mb/s，应用于汽车上的属于，应用于汽车上的属于中速（中速（B类）、类）、高速（高速（C类）类）。（5）传输距离：）传输距离：LIN最长为最长为40m；CAN最长为最长为10km。40ppt课件（6）仲裁：）仲
17、裁：LIN无需无需仲裁仲裁；CAN采用采用非破坏性仲裁技术非破坏性仲裁技术。（7）传输的数据长度：）传输的数据长度：LIN一帧信息中数据长度为一帧信息中数据长度为2、4或或8B；CAN一帧信息中数据长度为一帧信息中数据长度为08B。（8）标识符的位数：）标识符的位数：LIN有有6位位标识符；标识符；CAN有有11位或位或29位位标识符。标识符。（9）节点数：）节点数：LIN一般不超过一般不超过16个个；CAN最多最多110个个。（10）传输线的颜色：）传输线的颜色：LIN主色为主色为紫色紫色；CAN主色为主色为橙色橙色。41ppt课件LINLIN总线的优点总线的优点（1）在在LIN系统中，加入
18、新节点时，不需要其它从节点作任系统中，加入新节点时，不需要其它从节点作任何软件或硬件的改动何软件或硬件的改动。（2）整个网络的配置信息只包含在主节点中，从节点可以自由整个网络的配置信息只包含在主节点中，从节点可以自由地接入或脱离网络而不会影响地接入或脱离网络而不会影响LIN的网络的网络通信。通信。（3）从节点不需振荡器就能实现同步，节省了从控制器部件从节点不需振荡器就能实现同步，节省了从控制器部件的硬件成本的硬件成本。（4）基于通用基于通用UART接口，几乎所有微控制器都具备接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需必需的硬件，价格低廉、结构简单的硬件，价格低廉、结构简单。42ppt课件（二）（二
19、） LIN总线的结构原理总线的结构原理一个一个主节点主节点，主节点可以执行主任务，主节点可以执行主任务（引起（引起LIN网络网络通信）通信）也可以执行从任务，总线上的信息传送由主节也可以执行从任务，总线上的信息传送由主节点控制。主节点连接在点控制。主节点连接在CAN总线上总线上。多个多个从节点从节点，从节点只能执行从任务，从节点只能执行从任务43ppt课件用于空调控制用于空调控制用于前部用于前部车顶模块车顶模块（1）主主节点（节点（主主控制单元）控制单元）奥迪奥迪A6 LIN总线总线主控单元示意图主控单元示意图（二）（二） LIN总线的结构原理总线的结构原理44ppt课件（1）主主节点（节点（
20、主主控制单元）控制单元）主控单元主控单元监控数据传递及其速率监控数据传递及其速率，发送信息标题发送信息标题（报文头）报文头）。主控制单元的软件内已设定了一个周期，这个周期用于主控制单元的软件内已设定了一个周期，这个周期用于决定何时将哪些信息发送到决定何时将哪些信息发送到LIN数据总线上多少次数据总线上多少次。主控主控单元在单元在LIN总线与总线与CAN总线之间起沟通作用总线之间起沟通作用(“翻译翻译”)，它是它是LIN总线系统中唯一与总线系统中唯一与CAN数据总线相连的控制单元数据总线相连的控制单元。通过通过LIN主控制单元主控制单元进行进行与之相连的与之相连的LIN从控制单元的从控制单元的自
21、诊断自诊断。（二）（二） LIN总线的结构原理总线的结构原理45ppt课件 奥迪奥迪A6LA6L轿车轿车CANCAN、LINLIN总线与总线与从从控制器示意控制器示意图图（2）从从节点（节点（从从控制单元）控制单元）（二）（二） LIN总线的结构原理总线的结构原理46ppt课件传感器传感器执行器执行器LIN从控制单元从控制单元ECU（2）从从节点（节点（从从控制单元）控制单元）（二）（二） LIN总线的结构原理总线的结构原理47ppt课件（2）从从节点（节点（从从控制单元）控制单元）接收、传递或忽略来自主节点的主任务（起始报文接收、传递或忽略来自主节点的主任务（起始报文/信息信息标题）相关的数
22、据标题）相关的数据。可以通过一个可以通过一个“叫醒叫醒”信号，唤醒主节点。信号，唤醒主节点。检查所接收数据总量和所发送数据的总量。检查所接收数据总量和所发送数据的总量。同主节点的同步字节保持一致。同主节点的同步字节保持一致。只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换。只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换。 注意：注意：只有当只有当LIN主节点发送出主任务（起始报文或信息标主节点发送出主任务（起始报文或信息标题）后，从节点才会反应。题）后，从节点才会反应。（二）（二） LIN总线的结构原理总线的结构原理48ppt课件四、四、 MOST总线网络系统总线网络系统卫星接收器、数字 A/V 播放器、数字存储设备、车用通信系统、CD以及DVD播放机、调谐器、LCD显示设备以及GPS导航系统之间的光 学互连Media Oriented System Transport （面向多媒体的系统传输）49ppt课件谢谢！50ppt课件