CAN总线技术及应用详细教程

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第4讲 CAN 数据总线(CAN BUS)

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CAN通信技术概述CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域 网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计， CAN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。 CAN最初是由德国的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。

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1993年CAN 成为国际标准ISO11898(高速应用) 和ISO11519(低速应用)。 CAN的规范从CAN 1.2 规范(标准格式)发展为兼 容CAN 1.2 规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格

式，CAN2.0B为扩展格式),目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。

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CAN总线特点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。 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。

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(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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CAN的发展背景及其应用情况

CAN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。

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汽车电子技术发展的特点： 汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到 综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控 制、排气再循环。 电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组 成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、 信息显示系统等。 从汽车本身到融入外部社会环境。

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现代汽车电子技术的分类： 单独控制系统：由一个电子控制单元(ECU)控制 一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控 制系统、自动变速器等。 集中控制系统：由一个电子控制单元(ECU)同时 控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车 底盘控制系统。 控制器局域网络系统(CAN总线系统):由多个电 子控制单元(ECU)同时控制多个工作装置或系统， 各控制单元(ECU)的共用信息通过总线互相传递。

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带有中央控制单元的车

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带有三个中央控制单元的车

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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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带有三个中央控制单元的CAN驱动网络

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车用网络发展原因 电子技术发展----线束增加 线控系统(X-BY-WIRE) 计算机网络的广泛应用 智能交通系统的应用

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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。

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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。