汽车总线基础
合集下载
项目二 汽车CAN总线技术基本原理( 任务一CAN总线概述)
图2-5高速CAN总线通信速率与总线长度的关系
本讲结束
谢谢！
总线电平分为显性电平和隐性电平两种。 总线必 须处于两种电平之一。 总线上执行逻辑上的线“与” 时，显性电平为“0”，隐性电平为“1”。物理层的特 征如图 2-3 所示。
图2-3 ISO11898、ISO11519-2 的物理层特征
【注】 *1 通信速度：通信速度根据系统设定。 *2 总线长度：总线的长度根据系统设定。通 信速率和最大总线长度的关系如图2-4所示。
CAN是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的 一种多主机局域网，由于它具有高性能、高可靠性、 实时性等优点，现已广泛应用于工业自动化、多种控 制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等 众多领域。控制器局域网将在我国迅速普及推广。
二、 CAN网络体系结构 图2-1 CAN网络的结构示意图
图2-2 标准化的CAN协议
项目二CAN的产生和发展
CAN 是 Controller Area Network（控制器局域 网）的缩写（以下称为 CAN），是 ISO国际标准化 组织(International Organization for Standardization) 标准化的串行通信协议。
本讲结束
谢谢！
总线电平分为显性电平和隐性电平两种。 总线必 须处于两种电平之一。 总线上执行逻辑上的线“与” 时，显性电平为“0”，隐性电平为“1”。物理层的特 征如图 2-3 所示。
图2-3 ISO11898、ISO11519-2 的物理层特征
【注】 *1 通信速度：通信速度根据系统设定。 *2 总线长度：总线的长度根据系统设定。通 信速率和最大总线长度的关系如图2-4所示。
CAN是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的 一种多主机局域网，由于它具有高性能、高可靠性、 实时性等优点，现已广泛应用于工业自动化、多种控 制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等 众多领域。控制器局域网将在我国迅速普及推广。
二、 CAN网络体系结构 图2-1 CAN网络的结构示意图
图2-2 标准化的CAN协议
项目二CAN的产生和发展
CAN 是 Controller Area Network（控制器局域 网）的缩写（以下称为 CAN），是 ISO国际标准化 组织(International Organization for Standardization) 标准化的串行通信协议。
CAN总线简介(2024版)
目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN， 一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500kb/s； 另一条用于车身系统的低速CAN，速率是100kb/s。
驱动系统的高速CAN
• 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器 （ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、 组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是 控制与汽车行驶直接相关的系统。
倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。CAN总线可有效减少线束，节省空间。
例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30 根，应用总线 CAN 则
只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各ECU进行关联控制，而这是传统
汽车控制方法难以完成的表1 汽车部分电控单元数据发送、接受情况
• （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。
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起 的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统 应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态 均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏 差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连 接的元件都会得到通知。 数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速 率必须很快，这样才能满足实时要求。
• （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。
驱动系统的高速CAN
• 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器 （ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、 组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是 控制与汽车行驶直接相关的系统。
倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。CAN总线可有效减少线束，节省空间。
例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30 根，应用总线 CAN 则
只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各ECU进行关联控制，而这是传统
汽车控制方法难以完成的表1 汽车部分电控单元数据发送、接受情况
• （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。
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起 的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统 应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态 均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏 差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连 接的元件都会得到通知。 数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速 率必须很快，这样才能满足实时要求。
• （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。
汽车总线
环形结构 环形结构由各节点首尾相连成一个闭合环 形线路。其信息是单向传送的，每个节点要安装中 继器来接受、放大、发送信号。优点是结构简单建 网容易，便于管理；缺点是当节点过多时，将影响 传输效率，不利于扩充，节点发生故障时，整个网 络就不能正常工作。 总线结构 总线拓补结构是一种共享通路的物理结构。 具有信息双向传输功能，普遍用于区域网的连接。 优点是：安装容易，扩充或删除一个节点很容易， 不需停止网络的正常工作，节点的故障不会殃及系 统。各个节点共用一条总线作为数据通路，信道的 利用率高；缺点是：由于信道共享连接的节点不宜 过多，并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。 汽车上的网络多采用这种结构。
CAN
注意 初学者接触CAN总线不容易确切明了总线的
含义，笔者认为CAN总线确切的说应该称作 CAN总线系统，做为一个总线系统包括总线 协议、控制器、执行器、数据线等部分组成， 单纯说CAN是其中的协议部分，另外的组成 还应该包括相应的控制器、执行器等，我们 下文提到的LIN，FlexRay等是不同的协议， 对应的控制器要有相应的变化。
图9 CAN-BUS系统组成
如图9所示是一个典型的CAN连接示意图，图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中有两个收发器用于接两个不同速率的总线 网络，每个RX为数据接收端，TX为发送端， 其控制器相连，下面提到的SJ1000是常用的 CAN控制器，每个控制器都外接一个CPU做 为控制运行。现阶段许多厂商都是将，CPU、 控制器、收发器做成一体，我们也可以将此 理解为一个节点，图3中ABS、SAS都可以理 解为独立的节点，其结构与上述一致，只是 当协议不同等情况下，选取的控制器和CPU 会相应有所不同。
图2 网关原理示意图
上文图1中有不同的传输协议，比如
汽车总线技术应用基础
汽车总线技术应用基础汽车总线技术是汽车电子控制系统中的一种通信方式，它通过在汽车电子系统内部建立一条数据通路，实现各个汽车部件之间的信息交换，为车辆提供更加高效、可靠的控制。
总线技术应用基础主要包括总线的种类、总线通信协议及通信方式。
下面我们来一一解析。
首先是总线的种类，常用的汽车总线类型有以下几种：1)CAN总线: 随着车辆电子化和电气化的迅速发展，CAN总线得到了广泛应用。
CAN总线是一种多点广播通信方式，能够实现高速数据传输和多重设备控制。
2)LIN总线: LIN总线业务范围比较窄，主要用于车内一些基础功能模块的控制，例如：车门控制、天窗控制等。
3)FlexRay总线: FlexRay总线是一种用于高端车型的通讯协议，主要用于高速数据传输和驾驶辅助系统。
4)MOST总线: MOST总线是一种音频总线，主要用于高档车辆的娱乐系统。
其次是总线通信协议。
总线通信协议是汽车总线技术中的一个重要部分，常用的总线通信协议包括：1)CAN总线协议: CAN协议定义了多种通信标准和协议，其中ISO15765-4协议是最常用的通信协议，也是汽车电子控制系统中的主流协议，其能够支持高速数据传输。
2)LIN总线协议: LIN协议是一种低速通讯协议，适用于单片机或者其他低计算能力的嵌入式系统，其能够提供精细控制和低功耗。
3)FlexRay总线协议: FlexRay协议是一种高速、高带宽的通讯协议，支持实时数据传输和多重设备控制，适用于高端车型。
最后是总线通信方式，总线通信方式会直接影响到总线通信效率和安全性。
通常总线通信方式有以下几种：1)基于CAN总线的广播通讯方式: 在广播通讯模式下，数据被发送到总线上的所有节点，其中需要的节点才对数据进行接收和处理。
2)基于CAN总线的点对点通讯方式: 在点对点通讯模式下，只有预定的节点才会接收和处理数据，属于一种防止信息泄露的机制。
3)基于CAN总线的混合通讯方式: 混合接入模式包含广播模式和点对点模式两种通讯模式，其中广播模式是在车体总线内的所有模块都接受这些信息，而点对点模式则是确定性和可预测性都非常强，可以用于控制和信号传输。
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
第1章 汽车总线系统基础知识
• 5.比特率
• 比特率是指每秒传输的比特（bit）数。单位为bit/s，也可表示为bps （bit per second），比特率越高，单位时间传送的数据量越大。计 算机中的信息都用二进制的0和1来表示，其中每个0或1被称为一个 位，即bit（位）。大写B表示Byte即字节，1个字节= 8个位，即 1B=8bit。表示文件大小的单位，一般都使用千字节（KB）来表示文 件的大小。
• 接着，美国汽车工程师协会提出了J1850。
上一页 下一页 返回
1.1 汽车总线系统概述
• 此后，日本也提出了各种各样的总线系统方案，并且丰田、日产、三 菱、本田及马自达公司都已经处于批量生产阶段，但没有统一为以车 身系统为主的控制方式。
• 而在其他国家，特别是欧洲的厂家则采用CAN，同时发表文章介绍 采用大型CAN网络的车型。由于他们在控制系统上都可以采用CAN ，从而充分地证明了CAN在此领域内的先进性。
• 1. 链路（传输媒体）
• 链路指网络信息输出的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上 使用的大多数都是有线网络，通常用于局域网的传输媒体有双绞线、 同轴电缆和光纤。
• 1986 年2 月，Robert Bosch 公司在美国汽车工程师协会（SAE） 汽车工程协会大会上介绍了一种新型的串行总线——CAN 控制器局 域网，那是汽车总线系统CAN 诞生的时刻。CAN 全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线 之一。
• 如图1-4（a）所示，在传统控制电路中，各种控制信号都属于平行关 系，相互之间并没有关联，每个信号都有专属的信号线。因此，如果 需要传输多个信号，就需要多根线进行传输。而在总线系统中采取基 于串行数据总线体系结构，能将各种信号按照内部程序转换为各种数 据后，通过一条线或两条线将信号一个一个通过串行通信方式进行传 输，在其通信线上传送的是“0”和“1”数字信号，如图1-4（b）所 示。A电脑读取4个开关信号状态，将其转换为“0110”的数据传送给 B电脑，B电脑收到后将其解读，即知现在1、4开关断开，2、3开关 接通。
• 比特率是指每秒传输的比特（bit）数。单位为bit/s，也可表示为bps （bit per second），比特率越高，单位时间传送的数据量越大。计 算机中的信息都用二进制的0和1来表示，其中每个0或1被称为一个 位，即bit（位）。大写B表示Byte即字节，1个字节= 8个位，即 1B=8bit。表示文件大小的单位，一般都使用千字节（KB）来表示文 件的大小。
• 接着，美国汽车工程师协会提出了J1850。
上一页 下一页 返回
1.1 汽车总线系统概述
• 此后，日本也提出了各种各样的总线系统方案，并且丰田、日产、三 菱、本田及马自达公司都已经处于批量生产阶段，但没有统一为以车 身系统为主的控制方式。
• 而在其他国家，特别是欧洲的厂家则采用CAN，同时发表文章介绍 采用大型CAN网络的车型。由于他们在控制系统上都可以采用CAN ，从而充分地证明了CAN在此领域内的先进性。
• 1. 链路（传输媒体）
• 链路指网络信息输出的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上 使用的大多数都是有线网络，通常用于局域网的传输媒体有双绞线、 同轴电缆和光纤。
• 1986 年2 月，Robert Bosch 公司在美国汽车工程师协会（SAE） 汽车工程协会大会上介绍了一种新型的串行总线——CAN 控制器局 域网，那是汽车总线系统CAN 诞生的时刻。CAN 全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线 之一。
• 如图1-4（a）所示，在传统控制电路中，各种控制信号都属于平行关 系，相互之间并没有关联，每个信号都有专属的信号线。因此，如果 需要传输多个信号，就需要多根线进行传输。而在总线系统中采取基 于串行数据总线体系结构，能将各种信号按照内部程序转换为各种数 据后，通过一条线或两条线将信号一个一个通过串行通信方式进行传 输，在其通信线上传送的是“0”和“1”数字信号，如图1-4（b）所 示。A电脑读取4个开关信号状态，将其转换为“0110”的数据传送给 B电脑，B电脑收到后将其解读，即知现在1、4开关断开，2、3开关 接通。
汽车总线电路基础识图
识读原理图的要点是： 1.识读各电器设备的各接线
柱分别和哪些电路设备的哪个 接线柱相连；
2.识读电路设备所处的分线 路走向；
3.识读分线路上的开关、保 险装置、继电器结构和作用。
3、线束图的特点： 线束图是汽车制造厂，把汽车上实际线路排列好后，并将有关导线汇合在
一起扎成线束以后画成的树枝图。 线束图的特点是：在图面上着重标明各导线的序号和连接的电器名称及接
线柱的名称、各插接器插头和插座的序号。安装操作人员只要将导线或插接器 按图上标明的序号，连接到相应的电器接线柱或插接器上，便完成了全车线路 的装接，该图有利于安装与维修，但不能说明线路的走向，线路简单。
线束图的识读要点是： 1.认清整车共有几组线束、各线
束名称以及各线束在汽车上的实际安 装位置。
2.认清每一线束上的枝叉通向车 上哪个电器设备、每一分枝叉有几根 导线、它们的颜色与标号以及它们各 连接到电器的哪个接线柱上；
2、标准画法的电路图， 开关的触点位于零位或 静态即开关处于断开状 态或继电器线圈处于不 通电状态，晶体管、晶 闸管等具有开关特性的 元件的导通与截止视具 体情况而定。 3、双电源、单线制、 各电器相互并联、继 电器和开关串联。
4、大部分用电设 备都经过熔断器， 受熔断器的保护
5 .按功能及工作原理划分若干独立电路系统,可以解决整车电路庞大复 杂、分析困难的问题一般分为:：电源系、起动系、点火系、照明系、信 号系。
(5)电路接续号 在图的最下方，这
2.通过识读认清该车所有电器设 备的名称、数量以及它们在汽车上的 实际安装位置；
3.通过识读认清该车每一种电器 设备的接线柱的数量、名称，了解每 一接线柱的实际意义。
2、原理图的特点 原理图是用国家统一规定的图形符号，把仪器及各种电器设备，按电路原
柱分别和哪些电路设备的哪个 接线柱相连；
2.识读电路设备所处的分线 路走向；
3.识读分线路上的开关、保 险装置、继电器结构和作用。
3、线束图的特点： 线束图是汽车制造厂，把汽车上实际线路排列好后，并将有关导线汇合在
一起扎成线束以后画成的树枝图。 线束图的特点是：在图面上着重标明各导线的序号和连接的电器名称及接
线柱的名称、各插接器插头和插座的序号。安装操作人员只要将导线或插接器 按图上标明的序号，连接到相应的电器接线柱或插接器上，便完成了全车线路 的装接，该图有利于安装与维修，但不能说明线路的走向，线路简单。
线束图的识读要点是： 1.认清整车共有几组线束、各线
束名称以及各线束在汽车上的实际安 装位置。
2.认清每一线束上的枝叉通向车 上哪个电器设备、每一分枝叉有几根 导线、它们的颜色与标号以及它们各 连接到电器的哪个接线柱上；
2、标准画法的电路图， 开关的触点位于零位或 静态即开关处于断开状 态或继电器线圈处于不 通电状态，晶体管、晶 闸管等具有开关特性的 元件的导通与截止视具 体情况而定。 3、双电源、单线制、 各电器相互并联、继 电器和开关串联。
4、大部分用电设 备都经过熔断器， 受熔断器的保护
5 .按功能及工作原理划分若干独立电路系统,可以解决整车电路庞大复 杂、分析困难的问题一般分为:：电源系、起动系、点火系、照明系、信 号系。
(5)电路接续号 在图的最下方，这
2.通过识读认清该车所有电器设 备的名称、数量以及它们在汽车上的 实际安装位置；
3.通过识读认清该车每一种电器 设备的接线柱的数量、名称，了解每 一接线柱的实际意义。
2、原理图的特点 原理图是用国家统一规定的图形符号，把仪器及各种电器设备，按电路原
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结束
第3页
重庆川仪
刘裴
总线网络由来
总线系统
复杂线束系统 单独线束越来越难实现复杂的功能
简单线束系统
首页
上页
下页
结束
第4页
重庆川仪
刘裴
总线的好处
信息交互的标准接口 总线平台,容易增加的智能化零部件 节省电线
首页
上页
下页
结束
第5页
重庆川仪
刘裴
总线分类（SAE、速度）
Class Class A 通信速度 ~10kbps (车身系统) 用途
最大传输 率 费用 使用性
车上使用
1Mbps
中等
10Mbps
贵
很好
1991
首页
很好
2001
上页 下页
好
2000
结束
2005年产 品化芯片 2010
第9页
重庆川仪
刘裴
初识网络
FlexRay
首页
上页
下页
结束
第10页
重庆川仪
刘裴
总线使用范围
首页
上页
下页
结束
第11页
汽车总线基础
重庆川仪
刘 裴
重庆川仪
刘裴
汽车总线基础
Hale Waihona Puke 培训目标1了解总线的由来
2
了解汽车总线的分类 了解常用总线的成本 掌握常用汽车总线的应用范围
3
4
首页
上页
下页
结束
第2页
重庆川仪
刘裴
汽车总线基础
● 重点
1.了解常用总线 ； 2.了解总线的成本 。 3.掌握常用总线的应用分为
● 难点
首页
上页
下页
首页
上页
下页
结束
第7页
重庆川仪
刘裴
总线成本
速率bps
25M 10M 1M 125k CAN-C CAN-B 20k LIN 0.5
首页
MOST FlexRay Bluetooth
1.0
上页 下页
2.5
结束
5.0
成本
第8页
重庆川仪
刘裴
总线比较
CAN 应用领域 动力、车 身 LIN 速度慢， 安全性要 求不高 20kbps 低 MOST 信息娱乐 系统、多 媒体系统 25Mbps 非常贵 FlexRay 安全相关 、线控
MS_CAN
HS_CAN、 FlexRay MOST IEEE 1394
视频、音频
首页
上页
下页
结束
第6页
重庆川仪
刘裴
总线分类（领域）
应用领域 线控(X-by-Wire) 动力/底盘系统 车身/舒适系统 信息娱乐系统 总线 CAN、FlexRay CAN CAN、LIN MOST、IEEE1394、
灯光类、电动窗、门 锁、电动椅、遥控门 锁 电子仪表、驾驶信息 、自动空调、故障诊 断 发动机控制、变速器 、控制、刹车控制、 悬挂控制、ABS
协议 LS_CAN、 LIN
Class B
Class C Class D
10kbps~125kbps (状态信息系统)
125kbps-1Mbps (实时控制系统) 5Mbps~ (多媒体)