CAN总线原理与技术应用

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1、CAN总线原理与技术应用主讲人：王畅第一章：绪论1、总线、现场总线和车用总线的关系2、CAN总线的起源3、CAN总线的特点及优势1、总线、现场总线和车用总线的关系什么是总线？什么是现场总线？什么是车载总线？所谓总线（BUS）是指利用分时复用的方式，将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目标部件的一组传输线。现场总线（FILEDBUS）适用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互联的通信网络，是现场控制网络与控制系统的集成。车用总线是指用于车载网络中底层的车用设备或仪表互联的通信网络，是车用网络与车载设备控制系统的集成，车用总线车用总线是指汽车内部导线采用总线控制的一种技

2、术，通常叫汽车总线或汽车总线技术。目前，绝大多数车用总线都被SAE（美国汽车工程师协会）下属的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D四类。车用总线A类总线：面向传感器或执行器管理的低速网络，它的位传输速率通常小于20KB/S。以LIN（LocalInterconnectNetwork本地互联网）规范最有前途。其由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi）等知名企业联手推出的一种新型低成本的开放式串行通讯协议，主要用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或执行器的数字化通讯场合。B类总线：面向独立控制模块间信息共享的中速网络，位速一般在10~125KB/S之间。以CAN（

3、ControllerAreaNetwork控制器局域网络）最为著名。CAN网络最初是BOSCH公司为欧洲汽车市场所开发的,只用于汽车内部测量和执行部件间的数据通讯,逐渐的发展完善技术和功能,1993年ISO正式颁布了道路交通运输工具一数字信息交换一高速通讯控制器局域网(CAN)国际标准(ISO11898-1)，近几年低速容错CAN的标准ISO11519-2也开始在欧洲的一些车型中得到广泛的应用。B类总线主要应用于车身电子的舒适型模块和显示仪表等设备中。车用总线C类总线：面向闭环实时控制的多路传输高速网络，位速率多在125KB/S~1MB/S之间。主要用于车上动力系统中对通讯的实时性要

4、求比较高的场合，主要服务于动力传递系统。在欧洲，汽车厂商大多使用“高速CAN”作为C类总线，它实际上就是ISO11898-1中位速率高于125KB/S的那部分标准。美国则在卡车极其拖车、课程、建筑机械和农业动力设备中大量使用专门的通讯协议SAEJ1939。D类总线：面向多媒体设备、高速数据流传输的高性能网络，位速率一般在2MB/S以上，主要用于CD等播放机和液晶显示设备。近期才被采纳入SAE对总线的分类范畴之中。其带宽范畴相当大，用到的传输介质也有好几种。车用总线2、CAN总线的起源现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便

5、捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等。CAN总线的起源汽车发展的同时也带来了诸多的问题：（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

6、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。CAN总线的起源Volvo汽车近三十年来线束增长的情况CAN总线的起源于是人们就想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。这样CAN总线就顺其自然产生了。CAN总线的起源3、CAN总线的特点及优势对比下面两张图，就能很清晰的明白采用CAN总线的优势。CAN总线的优势用线少、重量轻、空间小、接口简单、维修诊断方便等。1、实时性2、所传递的过程数据较简单（每个帧最多

7、含8个字节的数据）总线长度：40m至1km3、传输速率：最大1Mbd(总线长度为40m)，5Kbd(总线长度至1km)4、节点数：最多200个CAN节点，每个节点上可连有多个传感器和执行元件5、传输媒介：双绞线6、拓扑结构：总线型7、通过多种错误检测机制，保证较高的传输安全性8、总线访问方式：多主结构/CSMA/CA9、与别的网络不同，CAN-Bus上的工作站没有具体的地址，而是通过标识符确定各自的身份，同时标识符还决定了各工作站的优先级CAN总线的