汽车控制系统的CAN总线应用
can总线标准
can总线标准CAN总线标准。
CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，最初由Bosch公司在1986年提出，用于汽车内部的通信。
CAN总线标准已经成为工业控制和汽车领域中最常用的一种通信协议，它具有高可靠性、高抗干扰能力和灵活的拓扑结构等优点，被广泛应用于汽车、工业控制、航空航天等领域。
CAN总线标准的特点：1. 高可靠性，CAN总线采用了差分信号传输技术，能够有效抵抗电磁干扰，保证数据传输的可靠性。
此外，CAN总线还具有冗余性，即使某个节点发生故障，整个系统仍然可以正常工作。
2. 高速传输，CAN总线的通信速率可达到1Mbps，能够满足大部分实时性要求较高的应用场景。
3. 灵活的拓扑结构，CAN总线支持多主机系统，节点之间采用分布式控制，可以实现灵活的拓扑结构，适应不同的应用环境。
4. 标准化协议，CAN总线的通信协议严格标准化，各厂家生产的CAN设备可以相互兼容，便于系统集成和维护。
CAN总线标准的应用领域：1. 汽车电子控制系统，CAN总线最初是为了解决汽车内部各种传感器和执行器之间的通信而设计的，如发动机控制单元、防抱死制动系统、空调控制系统等。
2. 工业控制领域，CAN总线在工业领域的应用也非常广泛，例如工厂自动化生产线、机器人控制系统、智能仓储系统等。
3. 航空航天领域，由于CAN总线具有高可靠性和抗干扰能力，因此在航空航天领域也得到了广泛应用，如飞行控制系统、航空发动机控制系统等。
总的来说，CAN总线标准作为一种成熟的通信协议，已经在各个领域得到了广泛的应用。
随着物联网和智能制造的发展，CAN总线标准将继续发挥重要作用，为各种设备和系统之间的通信提供可靠的解决方案。
CAN总线原理与技术应用
CAN总线原理与技术应用CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）总线是一种常用于车辆电子系统的通讯协议。
由于CAN总线具有速度快、可靠性高、数据传输安全等优点，因此在汽车、工业自动化等领域得以广泛应用。
物理层：CAN总线使用双绞线作为传输介质，支持两种传输速率，即高速CAN和低速CAN。
高速CAN的传输速率可达1 Mbps，主要用于大部分车辆内部的通信；低速CAN的传输速率为100 kbps，主要用于外部设备和主机之间的通信。
数据链路层：数据链路层负责确保数据的正确传输。
CAN总线采用了一种基于确认应答的传输机制，发送端发送数据后，接收端需要返回一个确认应答，以确保数据的正确接收。
如果发送端没有收到应答，将重新发送数据，直到收到正确的应答位置。
网络层：网络层对发送的数据进行优先级处理，以确保重要数据的传输和处理。
CAN总线使用了CID（CAN Identifier，CAN标识符）来标识不同数据的优先级。
CID的长度为11位或29位，优先级高的CID具有更短的标识符，从而能够获得更高的发送优先级。
应用层：应用层是CAN总线与上层系统（如ECU，Electronic Control Unit）之间的接口。
ECU是车辆电子系统的核心部分，用于控制发动机、转向系统、车身电子系统等。
CAN总线通过与ECU的连接，实现了系统之间的数据共享和通信。
在汽车领域，CAN总线被用于连接车内各种控制单元，实现整车系统的数据共享和协调控制。
通过CAN总线，不同的控制单元可以相互通信，从而提高整车系统的可靠性和性能。
例如，发动机控制单元可以通过CAN总线与车速传感器和氧传感器等外部设备进行通信，实时控制发动机工作状态。
在工业自动化领域，CAN总线被用于连接各种工业设备，实现设备之间的数据传输和控制。
通过CAN总线，不同的设备可以实现数据共享和协同工作。
例如，生产线上的传感器和执行器可以通过CAN总线与PLC （Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）进行连接，实现自动化控制。
浅谈can总线在汽车上的应用
浅谈can总线在汽车上的应用
CAN总线是指控制器区域网络总线，是一种基于串行通信的短距离通信协议，通常应用于汽车电子系统中，使得车辆内部的各种设备可以进行互联，从而实现车辆的智能化控制。
在汽车上，CAN总线可以应用于如下几个方面：
1. 发动机控制：汽车的发动机是最核心的部分，通过CAN总线连接发动机控制模块，可以实现发动机的高效控制，比如更好的加速和燃油经济性。
2. 刹车控制：刹车是汽车行驶中重要的控制部分，通过CAN 总线，可以实现刹车的智能控制，比如自动制动和紧急制动等功能。
3. 灯光控制：汽车灯光是行驶中的重要信号，通过CAN总线连接灯光控制模块，可以实现灯光的自动控制和节能减排，比如自适应大灯等功能。
4. 仪表板控制：汽车仪表板是车辆状态的直观反馈，通过CAN总线连接仪表板控制模块，可以实现多种状态的显示，比如车速、油量、排气等级等。
5. 座椅和空调控制：汽车座椅和空调是车内舒适性的重要组成部分，通过CAN总线连接座椅和空调控制模块，可以实现个性化的控制，比如温度和座位调节等功能。
总的来说，CAN总线在汽车中的应用非常广泛，可以实现车辆内部设备之间的互联和智能控制，从而使得车辆更加安全、节能、环保和舒适。
CAN总线介绍
CAN总线介绍CAN总线，即控制器区域网络（Controller Area Network），是一种国际标准的串行通信协议，用于在汽车和工业领域中进行高速数据传输。
CAN总线的设计目标是提供一个可靠、高效、实时的通信方式，以满足复杂系统的需求。
下面将详细介绍CAN总线的特点、结构、工作原理以及应用领域。
一、CAN总线的特点：1.高可靠性：CAN总线采用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力，能够在恶劣的工作环境下保持稳定的通信质量。
2.高效性：CAN总线采用了固定格式的数据帧和强大的错误检测与修复机制，使得数据传输更加高效可靠。
3.实时性：CAN总线支持实时性要求较高的应用，可以实现微秒级的数据传输延迟。
4.灵活性：CAN总线可以连接多个节点，节点之间可以通过CAN总线进行双向通信，同时支持错误检测与错误恢复。
5.易于应用：CAN总线采用了开放式的标准协议，有着广泛的支持和应用经验，易于集成和开发。
二、CAN总线的结构：1. 主控器（Master）：负责总线管理，包括数据的发送和接收、帧结构的解析、错误处理等。
2. 从控器（Slave）：负责接收主控器发送的数据帧，并根据需要进行相应的处理和响应。
3.总线线缆：用于在各个节点之间传输数据和控制信息的物理介质。
4. 高速传输率：CAN总线通常有两种速率可选，分别是高速CAN（1Mbps）和低速CAN（125kbps）。
三、CAN总线的工作原理：1.数据帧格式：CAN总线的数据帧包括了4个主要部分：起始符、控制字段、数据字段和结束符。
其中，控制字段包括了帧类型、帧长度、帧优先级、帧标识符等信息。
2.帧结构与地址：CAN总线通过帧标识符来区分不同的数据帧，并根据优先级进行数据传输，同时可以通过标识符来实现多个不同类型的数据帧。
3.错误检测与修复：CAN总线采用循环冗余校验（CRC）方法进行错误检测和修复，可以检测到传输过程中的位错误、帧错误等，并进行相应的错误恢复措施。
can总线案例
can总线案例
CAN总线（Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
以下是一些CAN总线的应用案例：汽车控制系统：CAN总线最初就是为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的。
在现代汽车中，CAN总线已经成为一种标准配置，用于连接各种控制单元，如发动机控制单元、制动系统控制单元、车身控制单元等。
这些控制单元之间通过CAN总线进行实时数据交换，以实现协同工作和优化车辆性能。
工业自动化：在工业自动化领域，CAN总线被广泛应用于各种传感器、执行器、控制器等设备之间的通信。
例如，在生产线上，可以通过CAN总线连接各种PLC、电机控制器、温度控制器等设备，实现自动化控制和监测。
船舶控制系统：在船舶控制系统中，CAN总线也被用于连接各种传感器、执行器和控制器。
由于船舶环境的特殊性，要求控制系统具有高度的可靠性和稳定性，而CAN总线的优秀性能和特点使其成为船舶控制系统的理想选择。
医疗设备：在医疗设备中，CAN总线也被用于连接各种传感器、执行器和控制器，如心电图机、呼吸机、输液泵等。
这些设备之间需要实时交换数据，以确保患者的安全和治疗效果。
以上案例仅供参考，如需更专业的信息，建议咨询CAN总线领域的专业人士或访问相关论坛。
同时，在使用CAN总线进行系统设计时，应充分考虑系统的实际需求和特点，选择合适的通信协议和硬件设备，以确保系统的稳定性和可靠性。
汽车CAN总线详细教程
03
和纠正等功能。
CAN总线的优缺点
CAN总线的优点包括
实时性强、可靠性强、灵活性强、成 本低等。
CAN总线的缺点包括
对噪声和干扰敏感、节点数量有限、 对总线长度有限制等。
02
CAN总线基础知识
位时间与位编码
位时间
在CAN总线中，每一位的传输时间称为位时间。位时间与波特率有关，因为波特率定义了每秒传输的位数。
电源故障
检查CAN总线电源是否正常，以及电源分配 是否合理。
CAN总线维修与保养建议
定期检查
定期检查CAN总线的连接和终端电 阻，确保连接牢固、电阻正确。
备份数据
备份CAN总线的配置和故障码数据 ，以便在需要时进行恢复。
更换元件
如果发现故障元件，及时更换以确保 CAN总线的正常运行。
软件升级
及时升级CAN总线的软件版本，以 提高系统的稳定性和可靠性。
VS
连接方式
CAN总线可以以不同的方式连接，例如 串联、并联或混合连接。串联连接是最常 见的连接方式，其中每个节点串联连接在 总线上。
03
CAN总线在汽车上的应用
车载网络架构
车载网络
车载网络是汽车内部各个电子控制单元（ECU） 之间进行数据传输和信息共享所构成的通信系统 。
LIN总线
LIN总线是一种低速的串行通信协议，主要用于汽 车中的低速网络，如车门控制、座椅控制等。
错误检测与处理
错误检测
CAN总线使用循环冗余校验（CRC）来检测错误。CRC码附加在数据帧的尾部，用于验证数据的完整 性。
错误处理
如果检测到错误，CAN总线可以采取不同的错误处理策略，例如重新发送数据或忽略错误数据。
通信接口与连接方式
CAN总线的介绍
CAN总线的介绍CAN总线是指控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，是一种被广泛应用于汽车电子系统的通信总线。
它最初由德国汽车制造商BOSCH于1983年开发，用于解决传统有线电缆在多个控制单元之间进行数据传输过程中所遇到的问题。
CAN总线的设计目标是提供高可靠性的实时通信，优化汽车电子系统的性能，并节省系统成本。
CAN总线的特点之一是在一个相对短的物理线路上能实现高速数据传输。
它的传输速率通常为1 Mbps，且可在特殊情况下扩展至10 Mbps。
CAN总线可以支持多达110个节点连接在同一总线上，并且在同一车辆或系统内部的多个子网之间提供通信。
CAN总线使用了一种全双工的通信方式，即任何节点都可以同时发送和接收数据。
这也意味着不同的节点可以通过总线实时地进行数据沟通。
此外，CAN总线还具备高度容错性和冗余性，即使在总线上存在故障或节点故障的情况下，仍能保持通信稳定和可靠。
CAN总线的传输机制采用了一种基于优先级的非中断方式。
当一个节点想要发送数据时，它会使用一个帧来尝试传输。
如果总线上没有其他节点正在发送数据，则该帧可以立即传输。
如果有多个节点同时发送数据，CAN总线会根据每个节点的优先级来确定哪个节点能够成功发送，从而实现数据的有序传输。
CAN总线还支持多种类型的帧结构，包括数据帧、远程帧和错误帧。
其中，数据帧用于发送实际数据，远程帧用于请求其他节点发送数据，而错误帧则用于报告数据传输过程中的错误情况。
这些帧结构使得CAN总线能够满足不同类型的通信需求。
在汽车电子系统中，CAN总线被广泛应用于各种控制单元之间的通信，例如引擎控制单元、变速器控制单元、车身电子控制单元等。
它能够实现这些控制单元之间的实时数据交换，提高整车系统的性能和安全性。
此外，CAN总线还可以支持诊断和配置功能，让技术人员能够对车辆的电子系统进行故障排查和参数调整。
总之，CAN总线是一种可靠、高效的通信总线，被广泛应用于汽车电子系统。
CAN总线与车辆网络控制系统
CAN总线与车辆网络控制系统随着汽车科技的不断发展，车辆网络控制系统在现代汽车中扮演着越来越重要的角色。
而CAN（Controller Area Network）总线技术，则是车辆网络控制系统中至关重要的组成部分之一。
CAN总线作为一种先进的通信协议，为车辆内部各种控制单元之间的通信提供了高效、可靠的解决方案。
本文将探讨CAN总线技术在车辆网络控制系统中的应用，以及其在提高汽车性能、安全性和可靠性方面的重要作用。
一、CAN总线技术概述CAN总线技术是一种串行通信协议，最初由德国的Bosch公司在1980年代开发。
它采用了差分信号传输和CSMA/CA（载波监听多路访问/碰撞检测）的通信方式，能够在汽车等工业环境中提供可靠的数据传输。
CAN总线主要分为两种速率，即高速CAN（ISO 11898-2）和低速CAN（ISO 11898-3），分别适用于不同的汽车系统和传感器。
二、CAN总线在车辆网络中的应用1. 控制单元通信：CAN总线连接了车辆内部的各种控制单元，如发动机控制单元（ECU）、制动系统、空调控制等，实现它们之间的实时数据交换和通信。
这种分布式的控制架构使得车辆系统更加灵活高效。
2. 数据传输：CAN总线可靠地传输各种类型的数据，包括引擎参数、车速、转向角度等。
这些数据对于车辆的正常运行和驾驶员的驾驶体验至关重要。
3. 网络管理：CAN总线具有自动检测和纠正错误的能力，能够在通信过程中实时监测数据的完整性和准确性，提高了系统的可靠性和稳定性。
三、CAN总线在提升汽车性能和安全性方面的作用1. 实时性能：CAN总线的高速通信能力确保了车辆各个系统之间的实时数据传输，从而提高了车辆的响应速度和性能。
2. 故障诊断：CAN总线可以通过故障码诊断系统快速检测和定位车辆故障，提高了维修效率和成本效益。
3. 安全性：CAN总线具有高度的数据完整性和稳定性，能够有效防止数据的篡改和恶意攻击，保障了车辆系统的安全性。
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汽车控制系统的CAN总线应用
摘要
现代汽车上安装和使用了越来越多的电子控制单元(ECU),大大提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和操作的方便性,但随之增加的复杂电路使车线束增多、空间紧、布线复杂,导致车身重量明显增加,降低了车辆的可靠性,增加了维修难度。
另外,各电控单元之间也需要传递大量的信息,有些信息是多个电控单元共享的,传统的点对点的接线和布线方式不能实现信息共享。
由于现代汽车的电子控制器及仪表的数量越来越多,因此现代汽车一般采用CAN总线系统,将整个汽车控制系统联系起来统一管理,实现数据共享和相互之间协同工作。
把CAN总线技术应用于汽车的电气控制就可以解决这些问题,也是目前国外汽车制造商大力开发和正在使用的新技术。
CAN已被广泛应用到各个自动化控制系统中,从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN.例如,在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统和安防监控等领域,CAN都具有不可比拟的优越性。
现代汽车的结构复杂,传感器遍布全车,其类型多种多样,这使得数据变得复杂,大小不尽相同,因此速率也不相同,另外车身系统也需要获得驱动系统的信息,以供维修人员或者驾驶者参考。
因此有必要设计一个高效、可靠的网关与数据处理系统。
1.汽车CAN总线系统.
CAN的全称是:Controller Area Network,即区域网络控制器。
CAN总线中数据在串联总线上可以一个接一个地传送,所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收。
CAN总线是一个多路传输系统,当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作,汽车CAN总线
对不同数据的传输速率是不一样的,对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施的是高速传输,速率为0.125M波特率～1M波特率;对车身调节系统(如空调)的数据实施的是低速传输,传输速率在10～125K波特率;其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输,速率在前两者之间,这样的区分提高了总线的传输效率。
图1为某种客车的CAN总线系统结构图。
图1 一种客车的CAN总线系统结构
车身系统CAN总线的主要连接对象为:中控、门控制器及其他一些组件。
车身系统的控制对象主要是4个门上的集控锁、车窗、行箱锁、后视镜及车顶灯。
在具备遥控功能的情况下,还包括对遥控信号的接收处理和其他防盗系统的控制等等。
现代汽车中所使用的电子通讯系统越来越多,如汽车自动诊断系统、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等。
系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换。
2.汽车车身整体控制系统设计.
整个系统主要由车仪表、照明及信号灯组、自动车窗电控节点组成。
本系统网络中包含1个车仪表板、4组照明、信号灯组和4个车门,共9个节点。
其中,
照明、信号灯组中包括远光灯、近光灯、转向灯、雾灯、刹车灯,且不同灯的安装位置不尽相同,如图2所示。
中央控制单元安装在汽车仪表板上,接收司机的操作指令,其余4个节点则分别安装在车头、尾部的左侧和右侧,与不同车灯相连,控制车灯状态。
图2 车灯总线控制结构图
门控单元不但通过CAN总线接收中央控制单元指令,还接收车门上的开关信号输入,根据指令和开关信号,门控单元做出相应的动作,然后把执行结果发往中央控制单元,门控单元功能如图3所示。
将所有节点连接起来,组成一个汽车部控制网络。
由于每个CAN节点与网络连接只用两根线CANH线和CANL线,从而大大减少了线束的使用量。
中央控制节点和其它节点之间通过CAN收发器及CAN控制器相连,单个节点包括一个单片机控制器、一个CAN收发器和一个CAN控制器。
中央控制节点接收各节点发送的现场数据,经过综合计算、判断做出相应的控制命令,这些命令将通过CAN总线传送至各节点,各节点由单片机作为控制器,它用于采集现场的各项参数,并执行中央控制节点发送的各项命令,这些命令将最终传送至各执行机构,如车门电机、车灯、车窗继电器等。
图3 门控单元功能图
3.汽车检测线控制系统的设计.
国的汽车检测线大多采用2级分布式计算机控制方式, 其系统结构如图4所示。
第1级为工位控制级,由分布在各工位上的工位机完成测控工作,主要担负检测设备运行控制、数据采集和通信等任务。
第2级为监督管理级,由主控机完成测控工作,具有安排检测程序、担负全线调度、综合判定检测结果、存储并集中打印检测结果报告单和管理数据库等功能。
图4 CAN 总线计算机控制系统结构
4.CAN 总线计算机控制系统
本文设计了基于CAN 总线,以嵌入式系统为工位机的汽车检测线计算机控制系统,其系统结构如图所示。
该系统以CAN 总线技术为核心,采用总线型网络拓扑结构。
3个工位由ARM 微控制器组成的嵌入式系统代替工业控制计算机连接到CAN 总线上,主控机和登录机采用普通计算机,它们通过CAN 卡与3个
CAN总线工位节点进行信息交换。
CAN总线工位节点把采集到的现场信号经过调理变换后,送到ARM微控制器中,最后变成数字信号。
数字信号经ARM微控制器中的CAN控制器处理后,由CAN收发器通过总线与主控机进行CAN协议的数据交换。
主控机对传感器检测到的现场信号进一步分析、处理和存储,完成了系统的在线检测和计算机控制。
本设计有如下特点:1.采用基于32位高性能ARM微控制器的嵌入式系统作为工位机,代替传统的工业控制计算机。
以ARM为核心的嵌入式系统具有体积小、功耗低及程序固化在闪存芯片上等特点,可有效节约系统成本,简化系统安装及调试,增加系统稳定性和可靠性。
2.采用CAN总线代替以太网来完成各工位机之间的通信。
以太网节点的硬件成本、软件开发费用很高。
而CAN总线使用普通双绞线作为传输介质, 采用总线型网络拓扑结构、基于优先权的仲裁方式,由CAN控制器实现硬件纠错,利用CAN构成检测通信网络,不仅组网自由、扩展性强及实时性好,还具有自诊断和监控能力。
因此使用CAN总线替代以太网应用于汽车检测线可以提高系统的可靠性、稳定性,降低系统开发及后期维护的成本。
3.采用隔离CAN收发器代在以往的设计方案中需要高速光耦，电源隔离模块及CAN收发器等分立元件才能实现的带隔离的CAN收发电路。
CTM1050T接口芯片可以实现带隔离的CAN收发电路,并且隔离电压可以达到DC2500V,不但提高了CAN总线节点的抗干扰能力,保证各节点之间在电气上是完全隔离和独立的,而且简化了CAN智能节点硬件电路设计。
5.工位机软件设计.
工位机软件主要由数据采集程序、CAN总线通信程序组成。
本文主要介绍CAN总线通信程序的软件设计,包括CAN控制器的初始化、数据接收与数据发
送。
（1）.CAN控制器的初始化。
CAN控制器的初始化只有在复位模式下才可以进行。
初始化工作主要通过对CAN控制器相关寄存器写入相应的控制字来确定CAN控制器的工作模式,它主要包括: 硬件使能和配置引脚连接、软件复位、设定通信波特率、配置CAN工作模式、配置发送优先级模式、配置验收滤波器、设置中断使能寄存器、设置错误警告等。
（2）.数据接收。
接收程序流程如图5所示。
图5 接收程序流程
至此数据从CAN总线到CAN接收缓冲区是由CAN控制器自动完成的。
接收程序只要从接收缓冲区读取要接收的信息即可。
接收程序可以采用查询方式或中断方式。
在某一段时间,CAN总线并不总是在活动,为了提高效率,可采用中断方式。
在初始化程序中必须使能接收中断。
在中断服务子程序中,读取CANICR寄存器,判断是否有接收中断标志,有则读取接收缓冲区数据。
为了防止接收缓冲区数据溢出,可开辟一个循环接收数据队列来暂时存储数据,主程序可通过查询该队列来获得总线数据。
（3）.数据发送。
发送程序负责把按照CAN协议格式转换的数据发送到
CAN总线上。
发送时只要将待发送的数据按CAN协议的帧格式组合成一帧报文,然后判断是否有空闲的发送缓冲区。
CAN控制器为了提高大量数据的发送效率,每个CAN控制器配有3个独立的发送缓冲区,发送时要根据缓冲区的实际情况有选择性地把数据写入3个发送缓冲区之一。
它们的状态可以通过查询寄存器得知,只
有当其中有空闲的发送缓冲区时才可将数据写入。
在启动发送数据的命令后,CAN控制器要将缓冲区的数据发送完毕后,才会将该帧数据是否发送成功的状态返回,可以通过查询寄存器的TCS位或配合发送成功中断来判断数据是否发送成功。
6.总结.
本文设计的计算机控制系统把CAN总线技术和嵌入式系统应用在汽车检测线上,不仅提高了汽车综合性能检测的速度,而且在汽车检测线的安装、调试、运行和维护等环节上节约成本,可广泛应用于汽车检测行业,满足经济实用的要求,具有良好的实用价值和应用前景。