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1、湖南机电职业技术学院汽车单片机应用技术实训报告 题 目 汽车CCAN总总线系统统智能节节点的设设计 院 系 汽车工工程系 专 业 汽汽车电子子10004 学生姓名 向杰 指导教师 冉成科科 完成日期 220122年3月月23日 目录概述3实训要求4第一章 汽汽车车载载网络系系统的组组成和原原理 441.1汽车车网络技技术概述述 41.2 汽汽车网络络技术的的作用44第二章 CCAN总总线 42.1 CCAN简简介 52.2汽车车CANN总线网网络系统统结构图图66第三章CAAN总线线的维修修与检修修 73.1 故故障类型型及检测测诊断方方法7第四章 CCAN总总线在汽汽车领域域的应用用84.1
2、摘要要84.2 CCAN总总线技术术的应用用84.3汽车车CANN总线节节点ECCU的硬硬件设计计84.4CAAN总线线在国内内自主品品牌汽车车中的应应用9第五章实训训心得 100概述随着现代汽汽车中所所使用的的电子表表之间、系系统和汽汽车故障障诊断系系统之间间均需要要进行数数据交换换，如使使用普通通的线索索完成这这些数据据之间的的交换，线线索总长长可能超超过16600mm，实现现起来是是相当困困难的。为为解决这这一问题题控制系系统和通通讯系统统越来越越多，如如发动机机电控系系统、自自动变速速器控制制系统、防防抱死制制动系统统（ABBS）、自自动巡航航系统（ACC）和车载多媒体系统等，这些系统
3、之间、系统与显示仪，德国的博世（Bosch）公司及几个半导体生产商开发出一种新型的车用控制器CAN。 CAN 是是Conntroolleer AAreaa Neetwoork 的缩写写（以下下称为CCAN），是是ISOO国际标标准化的的串行通通信协议议。在当当前的汽汽车产业业中，出出于对安安全性、舒舒适性、方方便性、低低公害、低低成本的的要求，各各种各样样的电子子控制系系统被开开发了出出来。由由于这些些系统之之间通信信所用的的数据类类型及对对可靠性性的要求求不尽相相同，由由多条总总线构成成的情况况很多，线线束的数数量也随随之增加加。为适适应“减减少线束束的数量量”、“通通过多个个LANN，进行
4、行大量数数据的高高速通信信”的需需要，119866 年德德国电气气商博世世公司开开发出面面向汽车车的CAAN 通通信协议议。此后后，CAAN 通通过ISSO1118988 及IISO1115119 进进行了标标准化，现现在在欧欧洲已是是汽车网网络的标标准协议议。现在，CAAN 的的高性能能和可靠靠性已被被认同，并并被广泛泛地应用用于工业业自动化化、船舶舶、医疗疗设备、工工业设备备等方面面。现场场总线是是当今自自动化领领域技术术发展的的热点之之一,被被誉为自自动化领领域的计计算机局局域网。它它的出现现为分布布式控制制系统实实现各节节点之间间实时、可可靠的数数据通信信提供了了强有力力的技术术支持，
5、所所以它在在汽车领领域中运运用只会会越来越越广泛越越来越重重要。我我们作为为汽车电电子的学学习者有有必要学学好这方方面的技技术，这这样才能能顺应汽汽车高智智能化的的特点。为为自己提提升技能能。 实训要求求1、描述汽汽车网络络的分类类与基本本特征。2、完成汽汽车CAAN总线线系统的的维修与与检测。3、分析汽汽车CAAN控制制器与收收发器芯芯片的基基本原理理与功能能。4、完成汽汽车CAAN总线线系统智智能节点点的设计计。 汽车车载网网络系统统的组成成和原理理 1.1汽车车网络技技术概述述 电电子技术术的迅速速发展并并在汽车车上的广广泛应用用使得汽汽车电子子化的程程度越来来越来高高，特别别是微控控制
6、器进进入汽车车领域后后，给汽汽车带来来了划时时代的变变化。同同时，汽汽车电子子设备的的应用和和不断增增多也导导致了汽汽车布线线越来越越复杂，电电气设备备运行可可靠性低低，故障障维修难难度增大大等问题题。为了了提高信信号的利利用率，大大批数据据信息能能在不同同的电子子控制单单元中共共享，汽汽车综合合控制系系统中大大量的控控制信号号能实时时交换，人人们选择择了网络络技术。汽汽车上使使用网络络，另一一个原因因是计算算机网络络在说中中的广泛泛运用和和智能交交通系统统的应用用。 1.2汽车车网络技技术的作作用 11、提高高控制系系统的可可靠性，采采用网络络技术后后，解决决了汽车车内部存存在的集集中控制制
7、与分散散控制的的矛盾。2、网络组组成灵活活方便，可可针对不不同需要要进行组组合无需需对整车车进行重重新设计计。3、降低生生产成本本，可以以最大程程度实现现硬件和和软件等等资源的的共享，节节省传感感器、线线束及连连接器，减减少工作作量。 44、扩充充功能方方便，在在不增加加硬件懂懂得条件件下，修修改软件件即可开开放新功功能、新新的子系系统。汽车网络拓拓扑结构构常见有有星形、总总线形、和和环形网网格形。 CAN总线线2.1 CCAN简简介CANN是控制制器局域域网络（CConttrolllerr Arrea Nettworrk）的的简称，是是一种串串行多主主站控制制器局域域网总线线。它具具有很高高
8、的网络络安全性性、通讯讯可靠性性和实时时性，而而且简单单实用，网网络成本本低。特特别适用用于汽车车计算机机控制系系统和环环境温度度恶劣、电电磁辐射射强和振振动大的的工业环环境。CANN总线是是一个多多路传输输系统，当当某一单单元出现现故障时时不会影影响其他他单元的的工作，CCAN总总线对不不同数据据的传输输速率不不一样，对对发动机机电控系系统和AABS等等实时控控制用数数据实施施高速传传输，速速率为1125KK波特-11M波特特，对车车身调节节系统(如空调调)的数数据实施施低速传传输，传传输速率率在1001225K波波特，其其他如多多媒体系系统和诊诊断系统统则为中中速传输输，速率率在两者者之间
9、，这这样的区区分提高高了总线线的传输输效率。CAN总线线的特点点CANN总线可可有效支支持分布布式控制制或实时时控制。该该总线的的通信介介质可以以是双绞绞线、同同轴电缆缆或光纤纤，其主主要特点点如下：CAAN总线线为多主主站总线线，各节节点可在在任意时时刻向网网络上的的其他节节点发送送信息，且且不分主主从；CCAN总总线采用用独特的的非破坏坏性总线线仲裁技技术，高高优先级级节点优优先传送送数据，故故实时性性好；CCAN总总线具有有点对点点、一点点对多点点及全局局广播传传送数据据的功能能；CAAN总线线采用短短帧结构构，每帧帧有效字字节数最最多为88个，数数据传输输时间短短，并有有CRCC及其它
10、它校验措措施，数数据出错错率极低低；CAAN总线线上某一一节点出出现严重重错误时时，可自自动脱离离总线，而而总线上上的其他他操作不不受影响响；CAAN总线线系统扩扩充时，可可直接将将新节点点挂在总总线上，因因而走线线少，系系统扩充充容易，改改型灵活活；CAAN总线线的最大大传输速速率可达达1Mbb/s，直直接通信信距离最最远可达达到100km（速速率在55kbpps以下下）；CCAN总总线上的的节点数数取决于于总线驱驱动电路路。在标标准帧（111位报报文标识识符）时时可达到到1100个，而而在扩展展帧（229位报报文标识识符）时时，个数数不受限限。CAN总线线在车控控制中的的应用现代汽汽车典刑
11、刑的控制制单元有有发动机机控制模模块、变变速器控控制模块块、多媒媒体控制制模块、气气囊控制制模块、空空调控制制模块、巡巡航控制制模块、车车身控制制模块（包包括照明明指示和和车窗、刮刮雨器等等）、防防抱死制制动系统统（ABBS）防防滑控制制系统（AASR）等等。完善善的汽车车CANN总线网网络系统统架构。汽车CANN总线网网络系统统架构图图本系统统中，CCAN节节点采用用： EECU（AAT899C511）CCAN控控制器（SSJA110000）CCAN收收发器（PPCA882C2250）的的电路结结构。CAN总线线控制器器、总线线驱动器器和单片片机连接接基本方方法如图图2所示示。车身控制模模块
12、中的的CANN应用层层协议协议原则本协议议遵循CCAN22.0BB规范，根根据车身身控制模模块的特特点，采采用源目的方方法，每每个节点点都有自自己固定定的标识识地址，且且节点数数小于664，设设计时可可将中央央控制模模块设为为主节点点，而将将车门、电电动座椅椅子模块块及自检检子模块块设置为为从节点点。本协协议可完完成以下下功能：（1）特定定信息的的广播；（2）主主从节点点之间的的连接；（3）主主从节点点之间的的信息交交换（包包括故障障信息）。第三章 CCAN总总线的维维修与检检修3.1 故故障类型型及检测测诊断方方法1.1故障障类型：装有CANN-BUUS多路路信息传传输系统统的车辆辆出现故故
13、障，维维修人员员应首先先检测汽汽车多路路信息传传输系统统是否正正常。一一般引起起汽车多多路信息息传输系系统故障障的原因因有三种种：一是是汽车电电源系统统引起的的故障；二是汽汽车多路路信息传传输系统统的链路路故障；三是汽汽车多路路信息传传输系统统的节点点故障。2、诊断步步骤：1了解该车车型的汽汽车多路路传输系系统的特特点。2汽车多路路信息传传输系统统的功能能。3检查汽车车电源系系统是否否存在故故障。4检查汽车车多路信信息传输输系统的的链路是是否存在在故障，采采用替换换法或采采用跨线线法进行行检测。5如果是节节点故障障，只能能采用替替换法进进行检测测。 第第四章 CANN总线在在汽车领领域的应应用
14、4.1摘要要摘要 CAAN总线线技术因因具备独独特的设设计、较较高的可可靠性及及特性，适适合工业业过程监监控设备备的互连连。众多多知名品品牌汽车车也已采采用CAAN总线线技术。文文中分析析了CAAN总线线的发展展和汽车车CANN总线技技术的特特征，对对CANN总线在在汽车领领域的应应用进行行了深入入的探讨讨。关键键词 CCAN总总线；汽汽车电子子；智能能系统 CANN总线是是国际上上应用较较为广泛泛的现场场总线之之一，可可实现对对车辆本本身的控控制。对对于汽车车工业而而言，它它的实时时性、灵灵活性、可可靠性以以及低成成本，有有着较大大的市场场空间。如如发动机机管理系系统、变变速箱控控制器、仪仪
15、表装备备、电子子主干系系统中，均均嵌入CCAN总总线控制制装置。4.22 CAAN总线线技术的的应用 国外知知名汽车车基本都都已经采采用了CCAN总总线技术术，例如如沃尔沃沃、林肯肯、奥迪迪、宝马马等，而而国内汽汽车品牌牌，例如如奇瑞等等公司也也已经有有几款车车型应用用了总线线技术。CCAN总总线技术术就是通通过遍布布车身的的传感器器，将汽汽车的各各种行驶驶数据发发送到“总总线”上上，在这这个信息息共享平平台上，凡凡是需要要这些数数据的接接收端都都可以从从“总线线”上读读取需要要的信息息，从而而使汽车车的各个个系统协协调运作作、信息息共享、保保证车辆辆安全行行驶、舒舒适和可可靠。一一般来说说，
16、越高高档的车车配备的的CANN_BUUS数量量越多，价价格也越越高，如如途安、帕帕萨特等等车型当当中都配配备了多多个CAAN总线线。4.3汽车车CANN总线节节点ECCU的硬硬件设计计 汽车车CANN总线研研发的核核心技术术就是对对带有CCAN接接口的EECU进进行设计计，其中中ECUU的CAAN总线线模块由由CANN控制器器和CAAN收发发器构成成。CAAN控制制器执行行完整的的CANN协议，完完成通讯讯功能，包包括信息息缓冲和和接收滤滤波。CCAN控控制器与与物理总总线之间间需CAAN收发发器作为为接口，它它实现CCAN控控制器与与总线之之间逻辑辑电平信信号的转转换。4.4CAAN总线线在
17、国内内自主品品牌汽车车中的应应用 由由于受成成本控制制、技术术实力等等因素的的限制，CCAN_BUSS总线技技术一般般都出现现在国外外高端汽汽车，在在A级及及以下级级别车型型当中，该该项技术术大多出出现在合合资品牌牌当中，如如POLLO、新新宝来等等。在自自主品牌牌中，采采用CAAN总线线技术的的车型中中很少，风风云2则则是其中中的代表表车型。风风云2 CANN总线技技术，可可以实现现发动机机、变速速箱、AABS、车车身、仪仪表及其其他控制制器的通通讯，做做到全车车信息及及时共享享。在风风云2的的组合仪仪表盘当当中，阶阶段里程程、未关关车门精精确显示示、安全全带未系系提醒等等20多多项信息息全
18、部可可以显示示，比同同级产品品增加一一倍，这这样增加加了驾驶驶过程中中的安全全度。 另外，在在CANN总线技技术的帮帮助下，内内部各种种传感器器实现信信息共享享后，大大大减少少了车体体内线束束和控制制器的接接口数量量，避免免了过多多线束存存在的互互相干涉涉、磨损损等隐患患，降低低了汽车车电气系系统的故故障发生生率。打打开发动动机舱盖盖，看到到的是清清晰简洁洁的舱内内布局。维维修方面面，CAAN总线线技术的的应用也也使得故故障排查查得到最最便利的的保证。CCAN总总线智能能管家系系统符合合欧美OOBDIII标准准法规，实实现了在在线诊断断的功能能。在车车辆发生生故障后后，各个个控制器器通过CCA
19、N总总线智能能管家系系统存储储故障代代码，由由专业人人员，通通过诊断断仪为车车辆诊断断出各种种故障状状态，快快速准确确地查找找到故障障点，第第一时间间排除故故障。利利用CAAN总线线技术实实现系统统集成的的信息传传输，大大大提高高了各部部件的响响应速度度，减少少了配件件磨损发发生率，也也相应的的降低了了维修成成本；而而且，先先进集成成技术的的应用，也也大幅提提高了车车辆自身身的科技技含量，增增强了产产品竞争争力。第五章实训训心得时光飞逝，又又是一个个星期的的单片机机学习过去去了，本次汽汽车单片片机应用用技术的的实训也也拉下了了帷幕。这这次的实实训使我我对单片片机的认认识有了了很深的的理解，知知
20、道了它它在今后后汽车领领域的发发展的重重要性。这周里我着重对汽车CAN总线系统智能节点设计进行认真的学习和了解了，并且对前两周学习的汽车信号灯的循环点亮控制、汽车直流电动机正反转控制知识进行了巩固。在这周的学中主要学习了汽车单片机网络的基本概念和参考模型，逻辑链路控制子层、介质控制子层的结构、功能和工作原理。还学习了CAN-BUS总线的维修与检测的步骤与方法等。在这次难得得的课程程学习过过程中我我锻炼了了自己的的思考能能力和动动手能力力。通过过本次的的实训，加加强了我我思考问问题的完完整性，和和认识到到了学习习单片机机的重要要性。总总的里说说这周的的实训我我收获非非常大。在在今后的的实训中中我会更更加努力力。