CAN总线技术及其在汽车中的应用-PPT精选文档
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随着科技的发展，CAN通信 将进一步提高传输速率，增 强系统的安全性和稳定性， 未来在更多领域得到应用。
谢谢大家
CAN通信的错误检测 与处理
CAN通信具有强大的错误检 测和处理能力，能够自动重 发错误帧，保证数据的完整 性和系统的稳定性。
03 CAN通信的主要特 点
CAN通信的主要特点
CAN通信的实时性
CAN通信具有出色的实时性 ，其传输速度快，延迟低， 可以满足实时控制系统的需 求。
CAN通信的容错性
CAN通信具有强大的容错能 力，即使在网络中出现错误 的数据帧，也能通过错误检 测机制进行自我修复。
在工业自动化领域，CAN通信被广泛应用于生产
适性。
线控制、设备监控等环节，提高了生产效率和设
备运行的稳定性。 3 CAN通信在医疗设备中的实践
在医疗设备中，CAN通信可以实现设备的远程监
控和数据共享，为医疗诊断和治疗提供了便利。
05 CAN通信的发展趋 势
CAN通信的发展趋势
CAN通信的技术进步
动机控制、刹车控制、空调控制等，实现各个系
统之工作原 理
CAN通信的工作原理
CAN通信的基本原理
CAN通信是一种串行双线制 通信协议，通过数据帧的形 式进行信息传递，具有高可 靠性、实时性和灵活性。
CAN通信的数据帧结 构
CAN通信的数据帧由起始位 、仲裁域、控制域、数据域 和校验域组成，各部分有其 特定的作用和格式，保证了 信息的准确传输。
CAN通信，全称Controller Area Network，是
CAN通信的特点
2
一种高效的车辆内部通信网络，主要应用于汽车
CAN通信具有实时性强、传输速度快、可靠性高
CAN总线术及其在现代汽车中的应用
CAN总线技术及其在现代汽车中的应用一.CAN总线的概念和应用领域简介CAN（control area network）--------控制局域网。
CAN总线是现场总线技术的一种。
1986年德国最大的工业企业之一ROBER BOSCH公司首次提出了为汽车监控及控制系统设计了CAN总线。
它是为了解决现代汽车中ECU之间的数据交换而开发的。
它可用来连接汽车和工业应用中的各种电子控制模块。
任何一个需要稳定、可靠的且低成本网络系统或设备，都有可能成为CAN节点。
迄今为止，全球的CAN节点已达1.5亿个。
现在世界上很多著名的汽车都使用CAN 总线来实现内部系统的控制与各检测和执行机构间的数据通信。
例如汽车防抱死制动系统，安全气蘘等。
实际上，机动车辆总线和工业也有许多的相似之处，即要求成本低，实时处理能力强，抗强电磁干扰，可靠性高等优点。
因此CAN总线也广泛应用于离散控制领域中的过程监测和控制，特别是工业自动化的底层监控，以完成控制与监测设备之间和实时可靠的信息交换。
二．CAN总线的特点CAN总线可有效支持分布式控制或实时控制，通信介质可以是双绞线，同轴电缆或光纤，其主要特点如下所列：(1) CAN总线采用三层模型：物理层，数据链路层和应用层。
拓扑结构为总线型。
（2）CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信灵活。
（3）CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，优先级高的节点优先传送数据，可满足实时性要求。
（4）CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能。
（5）CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其他校验措施，数据出错率极低。
（6）CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响。
（7）CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活。
（8）CAN总线最大传输速率可达1Mb/s（此时通信距离最长为40m），直接通信距离最远可达10km（速率5kbps以下）。
CAN总线在汽车计算机控制系统中的应用
CAN总线在汽车计算机控制系统中的应用CAN总线是一种广泛应用于汽车计算机控制系统的通信协议，它已经成为现代汽车电子系统中最为重要的一部分。
本文将探讨CAN总线在汽车计算机控制系统中的应用，并分析其在汽车行业中的重要性。
让我们来了解一下CAN总线的基本原理和特点。
CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，它可以实现多个节点之间的快速、可靠的数据交换。
CAN总线采用差分信号传输方式，具备抗干扰能力强、传输距离远、传输速率高等特点。
在汽车领域，CAN总线被广泛应用于汽车计算机控制系统、车载网络、车辆信息系统等方面，成为了汽车电子技术的重要支撑。
在汽车计算机控制系统中，CAN总线扮演着承上启下的重要角色。
它连接着车辆中的各种电子控制单元（ECU），如发动机控制单元、变速器控制单元、制动控制单元、空调控制单元等。
这些ECU通过CAN总线进行数据交换和通信，实现对车辆各个部件的实时监控和控制。
通过CAN总线，ECU可以相互之间快速传输各种传感器数据、执行器信号以及诊断信息，从而协调各部件工作，提高整车性能和安全性。
在汽车计算机控制系统中，CAN总线的应用涉及到的方方面面。
CAN总线实现了车辆各个部件之间的数据共享和协同控制。
在发动机控制系统中，发动机控制单元通过CAN总线接收来自各个传感器的数据，如节气门位置、发动机转速、水温、氧感应器信号等，然后根据这些数据进行实时计算和控制，调整点火时机、喷油量等参数，以优化发动机性能和燃油效率。
CAN总线还实现了车辆诊断和故障检测功能。
通过CAN总线，汽车技师可以查看和记录车辆的诊断故障码，以快速定位和排除故障。
CAN总线还能够实现车辆远程诊断和升级，为车辆维修和保养提供了便利。
CAN总线还被广泛应用于车载网络系统中。
现代汽车车载网络已经不仅仅是传统的车身电气系统，而是一个电子与控制系统的综合体。
通过CAN总线，一些高级驾驶辅助系统（ADAS）如自动驾驶、自适应巡航等可以实现实时的数据交换和协同控制。
CAN总线在汽车网络系统中的研究与应用
CAN总线在汽车网络系统中的研究与应用随着车用电气设备的增多, 汽车电气系统也逐渐复杂化, 对综合布线、信息共享和交互提出了更高的要求。
为了满足各子系统的实时性要求,有必要对汽车公共数据实行共享, 如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等, 但每个控制单元对实时性的要求是因数据的更新速率和控制周期不同而不同的。
这就要求其数据交换网是基于优先权竞争的模式, 且本身具有较高的通信速率。
一、CAN 总线的特点CAN 总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
CAN 为多主工作方式, 采用非破坏性总线仲裁技术, 将节点信息分成不同的优先级, 能满足不同的实时性要求; CAN 采用短帧结构, 每帧信息均有CRC 校验及其验错措施, 受干扰概率低, 数据出错率极低; CAN 的直接通信距离最远可达10km，通信速率可高达1Mbps; CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路, 目前可达110 个; CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤, 选择灵活; CAN 为多主方式工作, 网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息, 而不分主从; 在报文标志符上, CAN 上的节点分不同的优先级, 可满足不同的实时要求, 优先级高的数据最多可在134 内得到传输; CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能, 以使总线上其他节点的操作不受影响; 此外CAN 总线还具有较高的性价比, 开发技术容易掌握, 能充分利用现有的单片机开发工具。
二、智能汽车系统内涵所谓智能汽车其实质上指的是车辆具备自动驾驶的能力；智能汽车系统则是传感器、计算机、通信设备与信息处理软件等多种高端技术的整合。
首先需要明确的是智能汽车应用范围，其最常出现在野外环境中，根据事先设定好的指令，利用地图信息规划全局路径，并感知周围环境，保障车辆行驶安全。
除具备普通型汽车都具有的功能外，智能汽车还增添了很多新功能，诸如：灵活调整车辆自带天线的方向，保障与基地之间实时进行无障碍通信、测算车身位置、判断车头方向等。
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2 CAN总线的通信模式
一、CSMA/CD—载波监测，多主掌控/冲突避免
“载波监测”的意思是指在总线上的每个节点在发送信息报 文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。
“多主掌控”的意思是一旦此一空闲状态被监测到，那么每个 节点都有均等的机会来发送报文。
“冲突避免”是指在两上节点同时发送信息时，节点本身首先 会检测到出现冲突，然后采取相应的措施来解决这一冲突情况。 此时优先级高的报文先发送，低优先级的报文发送会暂停。在 CAN总线协议中是通过一种非破坏性的仲裁方式来实现冲突检 测。这也就意味着当总线出现发送冲突时，通过仲裁后原发送信 息不会受到任何影响。所有的仲裁判别都不会破坏优先级高的报 文信息内容，也不会对其发送产生任何的时延。
汽车CAN总线基本原理及应用
1、CAN总线简介 2、CAN总线通信模式 3、CAN总线的性能特点 4、CAN总线应用实例
1、CAN总线简介
控制器局域网络（Controller Area Network 简称CAN） 主要用于各种过程（设备）监测及控制。CAN最初是由德国 的Bosch公司为汽车的监测与控制设计的，但由于CAN总线 本身的突出特点，其应用领域目前已不再局限于汽车行业， 而向过程工业、机械工业、机器人、数控机床、医疗器械及 传感器等领域发展。由于其高性能、高可靠性及独特的设计， CAN总线越来越受到人们的重视，国际上已经有很多大公司 的 产 品 采 用 了 这 一 技 术 。 CAN 已 经 形 成 国 际 标 准 （ISO11898），并已成为工业数据通信的主流技术之一。
CAN总线是一个基于报文而不是基于站点地址的协议。
可在不改变信息格式的前提下对报文进行不同配置； 2 CAN总线的通信模式
CAN的直线通信距离最长可达10km（速率5Kbps以下），通信速率最高可达1Mbps（此时通信距离最长为40m）
汽车级CAN总线详细教程看过了很好教学课件
CAN总线错误处理与故障界定
错误类型与检测：列举CAN 总线中可能出现的位错误、 填充错误、CRC错误、格式 错误和应答错误等，并解释 其检测原理。
错误处理机制：阐述CAN总 线的错误处理机制，包括错 误标志的设置、错误界限的 确定、错误帧的发送等。
故障界定与诊断：介绍如何 通过CAN总线的错误处理机 制，界定故障节点和故障类 型，以及相应的故障诊断方 法。
线通信错误案例，解释干扰的来源和影响，提供针对性的解决方案。
03
案例三
软件配置错误引发的CAN总线故障：分享一个由于软件配置错误导致的
CAN总线故障案例，强调正确配置软件参数的重要性，并给出修复方法。
总结与展望
汽车级CAN总线教程总结
本教程详细介绍了汽车级CAN 总线的原理、架构、通信协议和
应用等方面的知识。
软件配置故障
分析由于软件配置错误导致的CAN总线故障，如波特率设置错误、 节点地址冲突等，并给出相应的排查和修复建议。
实际应用中的CAN总线故障案例分析
01
案例一
某车型CAN总线通信中断故障：详细描述某车型CAN总线通信中断的
故障现象，分析故障原因，并给出具体的排查和修复步骤。
02
案例二
CAN总线信号干扰导致的通信错误：介绍由于信号干扰导致的CAN总
设计方案和电路图。
01
03
02 04
软件实现
阐述门窗控制系统的软件设计， 包括CAN总线通信、控制算法、 防夹手功能实现等，给出相应的 软件流程和代码片段。
系统测试与验证
展示门窗控制系统的测试环境和 测试结果，验证系统的可靠性、 实时性和准确性。
基于CAN总线的车身控制系统设计
车身控制需求分析
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完整版汽车总线技术及应用
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
汽车CAN总线详细教程课件
刹车系统的刹车力度、刹车踏板位置等信息 也可以通过CAN总线传输到制动控制单元， 以提高制动效果。
CAN总线的优势
节省线束
由于CAN总线是数字通讯，所以它能够将多个控制单 元连接在一起，减少了许多线束的使用。
高效通讯
CAN总线的通讯速率高，可以在短时间内传输大量的 数据。
稳定性好
CAN总线具有很高的抗干扰能力，并且具有自我检测 和修复功能，所以它的稳定性非常好。
分析CAN总线数据
对监测到的数据进行深入分析，包括 数据类型、字节顺序、校验和等，确 保数据的正确性和可靠性。
使用示波器进行调试和测试
连接示波器
调整示波器设置
将示波器与汽车CAN总线相连接，选择合 适的通道和触发条件。
根据CAN总线的波特率和数据格式，调整 示波器的采样速率、时基等参数。
观察信号波形
汽车底盘控制模块应用实例
总结词
汽车底盘控制模块是CAN总线在汽车上的另一个应用 ，用于实现底盘的智能化控制和监测。
详细描述
CAN总线在底盘控制模块中，主要负责传输底盘传感 器数据和控制指令，包括刹车状态、转向角度、悬挂 高度等，以及ECU对底盘的控制指令，如ABS防抱死 系统、ESP电子稳定系统等。通过CAN总线，底盘控 制模块可以实时与其他控制模块进行通信，实现底盘 的智能化控制和监测。
VS
错误恢复
当错误检测机制检测到错误时，CAN总 线采取以下措施进行错误恢复：发送错误 标志：发送节点在检测到错误时立即在总 线上发送一个错误标志，以通知其他节点 发生了错误。接收节点在接收到错误标志 后，将接收到的数据丢弃并向发送节点发 送一个否定应答。
03
汽车CAN总线协议分析
CAN协议标准及版本
大众汽车总线系统组成驱动系统CAN总线高速ppt
CAN总线软件测试方法
01
CAN总线软件测试概 述
包括功能测试、性能测试、可靠性和 安全性测试等。
02
CAN总线软件测试工 具
包括CANoe、CANalyzer和台架试验 设备等，用于测试CAN总线软件的性 能和功能。
03
CAN总线软件测试内 容
包括通信测试、数据链路层测试、应 用层测试和诊断功能测试等。
传输介质
CAN总线采用双绞线作为传输介质，具有较高 的可靠性和抗干扰能力。
3
接收器
CAN接收器用于接收总线上的数据并将其传输 到控制器或执行器。
CAN总线的拓扑结构
星型结构
CAN总线系统中的节点以星型结构连接，每个节点都可以通过总线与控制器 进行通信。
网状结构
多个星型结构相互连接形成网状结构，提高系统的可靠性和容错能力。
物理层
02
CAN总线物理层包括传输线、终端电阻、光电耦合器等，用
于实现信号的传输和接收。
驱动器
03
CAN总线驱动器用于将控制器输出的电平信号转化为能够在
总线上传输的信号。
CAN总线硬件协议
CAN协议规定了在CAN总线上传输数据的格 式和规则，包括数据帧、远程帧、位填充等。
CAN协议还定义了节地址和寄存器地址，用于 标识CAN节点和存储器地址。
05
CAN总线可靠性设计
CAN总线的可靠性问题
电磁干扰（EMI）
CAN总线受到周围电磁信号的干 扰，导致数据传输错误。
故障安全问题
CAN总线系统可能会出现故障， 导致车辆运行不安全。
数据传输延迟
随着车辆控制系统的复杂性和集 成性的增加，CAN总线的数据传 输延迟问题越来越突出。
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16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
完整版汽车总线技术及应用
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
ห้องสมุดไป่ตู้
END
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CRC场：
CRC 场 = 15 bit CRC 序列 + 1 位隐性界定符.
发送 节点从发送的以下场来计算 CRC 值：
• SOF
• Arbitration Field
• Control Field • Data Field (if present)
所有接收节点从接收到的以下场计算 CRC 值 :
• SOF
数据帧中为显性（0） 远程帧中为隐性（1）
标准帧中为显性（0） 扩展帧中为隐性（1）
替代远程请求位 隐性（1）
CAN Arbitration Field 2.0B (1)
The 11-bit Identifier is labeled ID28 to ID18 in CAN2.0B. The Identifier is transmitted most significant bit (MSB) first. The 7 most significant bits of the Identifier must not all be recessive, per the CAN Specification. RTR bit : Dominant for Data Frame, recessive for RTR Frame. IDE bit : Dominant for a Standard Identifier.
values of :
• SOF
• Arbitration Field
• Control Field
• Data Field (if present)
All receiving nodes calculate the CRC from received bit values
of :
• SOF
• Arbitration Field
CAN如何工作
CAN如何工作
CAN如何工作
CAN数据传输采用包含位填 充的NRZ编码技术
例子：
CAN如何工作
消息优先级概念
每一个消息都有一个ID，此ID用于选择性接收CAN总线上的数 据，以及访问不同消息的优先级。
CAN如何工作
CAN仲裁机制：
CAN协议和帧类型
CAN信息格式：
CAN协议和帧类型
CAN硬件平台
独立的CAN 控制器
低端集成的 CAN控制器
应用
中央控制器
CAN控制器 CAN收发器 CAN总线
高端独立的 CAN控制器
CAN如何工作
ISO/OSI七层结构
CAN如何工作
CAN与ISO/OSI七层结构对比
CAN如何工作
CAN中“层”的作用
CAN如何工作
物理传输
CSMA/CD机制 显性位竞争获胜
Arbitration Field 2.0B (2)
The 11-bit Base Identifier is labeled ID28 to ID18. The 18-bit Extended Identifier is labeled ID17 to ID0. The Identifier is transmitted most significant bit (MSB) first. The 7 most significant bits of the Identifier must not all be recessive. SRR bit : Recessive for an Extended Identifier IDE bit : Recessive for an Extended Identifier. RTR bit : Dominant for Data Frame, recessive for RTR Frame.
CAN总线技术及其在汽车中的应用
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雨刮控制
无钥匙登入
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CAN Terminology Revealed .CAN 2.0 - Robert Bosch CAN Specification, Revision 2.0 .CAN 2.0 A - Formerly CAN 1.2, limited to 11-bit identifiers .CAN 2.0 B - Usually means complete protocol standard
标准帧：11位ID
CAN协议和帧类型
扩展帧：29位IDCAN协议帧类型☞数据帧（RTR＝0） ☞错误帧（连续6位电平相同） ☞远程帧（RTR＝1） ☞过载帧
Example:
CAN协议和帧类型
远程帧和数据帧：
CAN协议和帧类型
CAN控制场：
CAN协议和帧类型
CAN数据场：
CAN协议和帧类型
• Bus Idle (arbitrary number of recessive bits) – The bus is free and any node may start a transmission.
CAN Error Detection
Bit Error - Detected by a transmitter if the bit value received is different from the bit value transmitted. Exceptions:- sending a recessive bit and receiving a dominant bit during the Arbitration Field or the Ack Slot, or during a Passive Error flag.
♦ 主动错误 ♦ 被动错误 ♦ 总线断开
差错管理单元
CAN节点的错误类型：
♦ 位错误：发送和接收位不一致 ♦ 填充错误：一帧中出现多于5位同样极性的电平 ♦ CRC错误： ♦ ACK错误： ♦ 格式错误
差错管理单元
差错管理单元
差错管理单元
CAN实现
CAN实现
CAN收发器
CAN收发器
CAN Data Frame
• Intermission (3 recessive bits) – No node is allowed to start transmitting a Data Frame or a RTR Frame during Intermission. – BUT a dominant bit received during the 3rd bit time of Intermission will be interpreted as SOF. – ( Any error active node waiting to transmit which samples this dominant bit will synchronize to this edge and send the first bit of the Identifier at the next bit time. )
CAN: Control Field
First bit is called r1 in CAN2.0A, r1/IDE in CAN2.0B. First and second bits are always sent dominant. Data Length Code - number of data bytes for Data Frames (0-8 bytes). Data Length Code - no meaning for RTR Frames
received a valid message (no errors detected). Transmitter that does not receive dominant bit during ACK Slot
recognizes this as Acknowledge Error and will retransmit.
• Arbitration Field
• Control Field • Data Field (if present)
… 比较两个CRC值.
CAN协议和帧类型
应答场：
差错管理单元
CAN节点的差错服务：
差错检测：CAN节点校验CAN总线上的信息是否满足CAN标准； 差错通知：每一个检测到差错的CAN节点以错误帧形式将差错信息 传送给所有其他节点。 差错处理：错误记录，并转变为以下3种状态之一：