汽车CAN总线通信矩阵设计
CAN总线数据通讯功能设计
CAN总线数据通讯功能设计摘要：近年来，社会进步迅速，我国的智能化建设的发展也有了改善。
CAN(ControllerAreaNtework)即控制器局域网络，最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。
现代汽车越来越多采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制、加速、刹车、自动泊车、倒车雷达及复杂的制动防抱死系统（ABS)等。
这些电子装置的控制需实时检测及交换大量的数据，仅使用传统点对点的连接方式来实现子系统之间的随机通信，不但繁琐、昂贵，且难以解决问题。
采用CAN总线上述问题就能得以很好的解决。
因为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，不分主次，通信灵活；采用短帧结构，数据传输时间短，最大传输数率可达1Mbps(通信距离小于40m)。
CAN总线技术由于高性能、高可靠性及其独特的设计备受人们的重视，经过十几年的发展，该技术已成为所有车载电子控制系统互联、互通的标准，广泛应用于汽车电子监测系统。
关键词：CAN总线；数据通讯；功能设计引言随着汽车的普及,人们对汽车舒适度要求越来越高,使得汽车电子技术发展迅速,越来越多的汽车电子控制单元(ElectronicControlUnit,ECU)被应用于汽车控制。
诊断功能的实现是ECU开发过程中的重要部分,对诊断功能进行集成测试是为了验证功能实现与设计规范的一致性。
1方案的实现电路主要由四个部分构成：微控制器、独立CAN通信控制器、CAN总线收发器、高速光耦。
微控制器负责CAN通信控制器的初始化。
CAN通信控制器有发送和接收两端，它能够同时读写总线，这个功能对于错误检测与总线仲裁都很重要，因此通过控制CAN通信控制器实现数据的接收和发送通讯任务。
CAN通信控制器要通过CAN总线收发器上的线驱动器和总线接口进行总线的读写，总线是通过典型的双绞线传输差分电压信号，处理CAN总线两端的节点应设置跨接在两根双绞线间的终端匹配电阻。
can通讯矩阵的理解
can通讯矩阵的理解【最新版】目录1.CAN 通讯矩阵的概述2.CAN 通讯矩阵的结构3.CAN 通讯矩阵的工作原理4.CAN 通讯矩阵的优缺点5.CAN 通讯矩阵在现代汽车电子系统中的应用正文一、CAN 通讯矩阵的概述CAN 通讯矩阵，全称控制器局域网络通讯矩阵，是一种常用于现代汽车电子系统中的通讯技术。
其主要特点是高可靠性、高实时性、低成本以及多主控制器的结构，使其在汽车电子系统中得到了广泛的应用。
二、CAN 通讯矩阵的结构CAN 通讯矩阵主要由 CAN 控制器、CAN 总线和 CAN 节点三部分组成。
CAN 控制器负责处理 CAN 总线上的数据，CAN 总线则是数据传输的物理媒介，而 CAN 节点则是 CAN 通讯矩阵的基本组成单元，可以是各种传感器、执行器或者其他电子设备。
三、CAN 通讯矩阵的工作原理CAN 通讯矩阵的工作原理主要基于 CAN 通讯协议。
CAN 通讯协议是一种基于位运算的通讯协议，其数据传输采用多主控制器的方式，任何一个节点都可以主动发送数据。
在数据传输过程中，CAN 通讯矩阵会通过位级别的错误检测和纠正机制，确保数据的正确传输。
四、CAN 通讯矩阵的优缺点CAN 通讯矩阵的主要优点有：高可靠性，即使在噪声干扰较大的环境下也能保证数据的正确传输；高实时性，可以满足汽车电子系统对实时性的要求；低成本，CAN 通讯矩阵的硬件成本较低，且节点数量不受限制。
其缺点主要是由于多主控制器的结构，可能会出现通讯冲突，需要通过特定的冲突解决机制进行解决。
五、CAN 通讯矩阵在现代汽车电子系统中的应用CAN 通讯矩阵在现代汽车电子系统中得到了广泛的应用，例如发动机控制、底盘控制、车身控制等各个系统，都可以看到 CAN 通讯矩阵的身影。
整车CAN通讯协议的基本拓扑结构详解
整车CAN通讯协议的基本拓扑结构详解电动汽车，以电池和（电机）系统取代了内燃机汽车的发动机系统，使得汽车上主要的结构和（电气）件发生了很大变化。
在传统汽车上已经比较成熟的（CAN）（总线技术），电动汽车仍然需要作出必要调整才能够使用。
1 电动汽车的CAN协议常用车辆CAN总线通讯协议，大多直接采用SAE-J1939的形式制定。
电动汽车首先遇到了电池系统、电机系统等新加入电器需要重新设定PGN码等问题。
CAN协议始终处在诸侯割据的状态。
在过去的几年中，国家及相关机构也一直在对电动汽车的CAN通讯协议进行研究，希望形成统一的协议体系。
统一的CAN协议，首先是零部件供应商的福音。
当前主流主机厂，每家都有自己的整车通讯协议，各个供应商，需要根据整车厂的定义，修改零部件的CAN协议。
制定电动汽车的CAN协议，基本的思路是在SAE-J1939的基础上，根据自身电动汽车的需求，做出必要的调整。
1.1 原则常用的CAN总线协议标准SAE-J1939中，标准给OSI（开放系统互联参考模型）定义成七层：物理层，数据链路层，（网络）层，传输层，会话层，表示层，应用层。
其中物理层和数据链路层是最基础的两层，在标准ISO 11898中进行定义，并且不可变更。
而SAE-J1939定义了应用层的相关会话规则，所谓通讯协议。
因此我国的CAN （通信）协议的制定主要包括物理层和应用层协议两个方面，其中最主要的工作还是集中在应用层上。
1.2 物理层物理层对一系列（硬件）参数进行了规定，包含总线供电电压、接入系统设备数目、允许的连接器类型、线缆长度以及波特率等。
我们的物理层特性基本完全继承J1939物理层规范，相应的，参数基本与J1939保持一致。
比如CAN2.0B，接入系统的设备数目，最多30个；终端电阻阻值120欧姆，波特率250kbits，线束建议采用双绞线、同轴电缆等等。
1.3 应用层应用层主要规定的内容包括：标识符的分配，报文的发送和接收规则，系统内节点的优先级分配等等。
can通信矩阵计算
CAN通信矩阵计算：深入理解与应用CAN（Controller Area Network）通信矩阵是汽车工程领域中一个至关重要的概念，它涉及到了汽车内部各个电子控制单元（ECU）之间的信息交互。
CAN通信矩阵计算则是针对这一交互过程进行精细化管理和优化的关键环节，对于汽车的性能、安全和舒适性具有重要影响。
一、CAN通信矩阵的基本概念CAN通信矩阵是一个定义了各个ECU之间信息交互规则和格式的表格，它包含了消息ID、发送者、接收者、数据类型、数据长度等信息。
每一条CAN消息都被赋予了一个唯一的ID，用于在总线上进行识别。
发送者通过总线发送消息，接收者则根据自己的需要接收并处理消息。
二、CAN通信矩阵计算的重要性CAN通信矩阵计算的主要目的是对CAN网络进行优化，以确保各个ECU之间能够高效、准确地传递信息。
具体来说，CAN通信矩阵计算需要考虑以下几个方面：总线负载：CAN网络的总线负载是指单位时间内总线上传输的数据量。
如果总线负载过高，会导致消息传输延迟，甚至丢失。
因此，CAN通信矩阵计算需要合理分配各个ECU的发送频率和数据量，以减轻总线负载。
实时性：汽车中的许多系统都需要实时响应，例如刹车系统、发动机控制系统等。
CAN 通信矩阵计算需要确保这些系统的消息能够优先传输，以满足实时性要求。
可靠性：CAN网络中的消息传输需要具有高可靠性，以确保汽车的安全和性能。
CAN通信矩阵计算需要通过合理的错误检测和校正机制来提高消息传输的可靠性。
扩展性：随着汽车科技的发展，ECU的数量和功能都在不断增加。
CAN通信矩阵计算需要考虑如何方便地添加新的ECU和功能，同时保持与现有系统的兼容性。
三、CAN通信矩阵计算的实现方法CAN通信矩阵计算的实现方法可以分为以下几个步骤：收集需求：根据汽车的设计和功能需求，收集各个ECU之间的信息交互需求。
设计通信矩阵：根据收集到的需求，设计出一个初步的CAN通信矩阵，定义各个消息的ID、发送者、接收者等信息。
02 CAN网络开发流程-20160804
二、设计内容
5、信号列表各参数描述 5.10信号中的“各种”值
二、设计内容
5、信号列表各参数描述 5.6、无效值应用示例
情景一：传感器失效时
二、设计内容
5、信号列表各参数描述 5.6、无效值应用示例
情景二：源信号超时
二、设计内容
6、通信矩阵相关参数 ID 信号映射 发送方式
二、设计内容
CAN网络开发流程介绍
编制 姜传田 审核 批准
日期 2016.08.05 日期 日期
上海龙创汽车设计股份有限公司
主要内容
主要内容
一、设计流程 二、设计内容 三、优化准则
一、设计流程
[1] 硬件CANcardXL + CANcab 或者CANcaseXL + CANpiggy
分析和概念
Network Designer
仪表盘 Instrument Cluster
Moudle
BCAN 500 kbit/s
车身控制器 Body Control Unit
二、设计内容
2、制定CAN网络通讯需求规范
二、设计内容
3、信号列表整理
1、整车厂下发信号列表模板
2、信号列表反馈
3、整车厂整理信号列表 并制定通信矩阵初版
6、整车厂下发通信矩阵最 终版和dbc文件
5、整车厂根据反馈完成 通 信矩阵最终版并制定dbc
4、整车厂下发通信矩阵初 版 并与供应商讨论二、设计内容源自4、信号列表模板 发送信号
模板
接收信号
二、设计内容
5、信号列表各参数描述 5.1、接收/发送节点 5.2、信号名称 ABS_FrontLeftWheelSpeed 嵌入式软件中的变量名
can通讯矩阵的理解
CAN（Controller Area Network）是一种常用于车辆和工业领域的通信协议，它支持多个设备之间的实时通信。
CAN通信中的矩阵是指用于管理多个CAN节点之间的通信的硬件和软件结构。
CAN通信矩阵有助于定义不同节点之间的消息传递和通信规则，以确保数据的可靠传输和处理。
以下是CAN通讯矩阵的基本理解：节点：在CAN网络中，存在多个节点，每个节点代表一个设备或控制单元，如传感器、执行器、控制器等。
CAN通讯矩阵：CAN通信矩阵是一个描述多个CAN节点之间通信规则和关系的数据结构。
它定义了哪些节点可以向哪些节点发送消息，以及这些消息的优先级和数据格式等。
消息传递规则：CAN通信矩阵规定了每个节点可以发送的消息ID、数据帧、消息优先级等。
这有助于确保在网络上的多个节点之间进行数据传递时，消息不会发生冲突。
节点关系：通信矩阵也可以定义节点之间的关系，例如，哪些节点可以相互通信，哪些节点只能与特定节点通信等。
消息优先级：通信矩阵可以定义消息的优先级，这对于高优先级的消息（如安全性消息）和低优先级的消息（如信息性消息）之间的区分很重要。
带宽分配：通信矩阵有助于在CAN总线上进行带宽分配，以确保通信不会超出总线的能力范围。
冲突避免：通过定义消息的发送规则和优先级，通信矩阵有助于避免在总线上发生消息冲突，从而提高通信的可靠性。
错误检测和处理：通信矩阵可以帮助定义错误处理和容错机制，以处理在通信过程中可能出现的错误情况。
CAN通信矩阵在复杂的CAN网络中起着至关重要的作用，它确保了各个节点之间的协调和可靠的数据传输。
通信矩阵的设计需要考虑网络拓扑、消息优先级、节点关系和错误处理等多个因素，以满足特定应用的通信需求。
can通讯矩阵的理解
can通讯矩阵的理解摘要：1.CAN 通讯矩阵的定义和作用2.CAN 通讯矩阵的结构和组成3.CAN 通讯矩阵的理解和应用正文：CAN 通讯矩阵的理解CAN 通讯矩阵，全称为控制器局域网（Controller Area Network），是一种用于实现车辆电子系统中各个控制器之间通讯的技术。
在现代汽车中，电子系统的数量和复杂性不断增加，这就要求各个控制器之间能够高效、稳定地进行信息交流。
CAN 通讯矩阵正是为了满足这一需求而设计的。
一、CAN 通讯矩阵的定义和作用CAN 通讯矩阵是一种多主控制器的串行通讯网络，主要用于实现车辆电子系统中各个控制器之间的信息通讯。
其主要作用有以下几点：1.降低线束数量：通过CAN 通讯矩阵，可以减少车辆中大量的线束，从而简化布线、降低成本。
2.提高通讯效率：CAN 通讯矩阵采用多主控制器结构，可以实现多个节点同时发送和接收信息，提高通讯效率。
3.增强系统稳定性：CAN 通讯矩阵具有较高的容错能力，当某个节点出现故障时，不会影响整个通讯网络的运行。
二、CAN 通讯矩阵的结构和组成CAN 通讯矩阵主要由以下几个部分组成：1.CAN 控制器：CAN 控制器是通讯矩阵的核心部分，负责处理各个节点之间的通讯任务。
它包括了CAN 发送/接收模块、CAN 总线接口、存储器等组件。
2.CAN 总线：CAN 总线是通讯矩阵中用于连接各个节点的物理媒介，通常为双绞线或屏蔽线。
3.CAN 节点：CAN 节点是指通讯矩阵中的各个控制器，它们通过CAN 总线与CAN 控制器进行通讯。
每个节点都具有独立的CAN ID，用于区分不同的信息传输。
三、CAN 通讯矩阵的理解和应用理解CAN 通讯矩阵的关键在于了解其通讯原理和结构。
在实际应用中，CAN 通讯矩阵广泛应用于汽车电子系统、工业自动化、医疗设备等领域。
以汽车电子系统为例，CAN 通讯矩阵可以用于实现发动机控制、底盘控制、车身控制等多个子系统的信息通讯。
基于CAN总线的车载智能终端硬件设计
基于CAN总线的车载智能终端硬件设计随着智能汽车技术的不断发展，车载智能终端在汽车中的应用越来越广泛。
CAN总线作为车载通信网络的核心，是车载智能终端必不可少的硬件设计之一、本文将介绍基于CAN总线的车载智能终端硬件设计。
1.硬件架构设计车载智能终端硬件设计的基本架构包括主控制单元、CAN总线模块、外围接口模块和电源管理模块。
主控制单元通常选择高性能的ARM处理器，具有丰富的外设接口和强大的计算能力。
主控制单元负责处理各种传感器数据和外部通信，控制车载智能终端的各项功能。
CAN总线模块是连接主控制单元与车载CAN总线网络的桥梁，负责CAN总线数据的收发和解析。
CAN总线模块通常由CAN控制器和CAN收发器组成，能够实现高速稳定的数据传输。
外围接口模块包括各种传感器接口、视频输入输出接口、音频输入输出接口等，可以实现车载智能终端与外部设备的连接和数据传输。
电源管理模块负责为车载智能终端提供稳定的电源输入和管理电源开关，确保车载智能终端的正常工作。
2.硬件设计要点在设计基于CAN总线的车载智能终端硬件时，需要考虑以下要点：（1）稳定性与可靠性：在车载环境下，硬件设备需要经受严格的振动、温度、湿度等不利条件，因此硬件设计必须具有出色的稳定性和可靠性。
（2）电源管理：车载智能终端需要长时间工作，因此电源管理模块的设计至关重要，要能有效管理电源供应，确保终端的稳定工作。
（3）通信接口：CAN总线是车载通信网络的核心，因此CAN总线模块的设计必须考虑数据传输速度、稳定性、抗干扰能力等因素，确保数据的可靠传输。
（4）外围接口设计：要考虑到车载智能终端需要与多种外部设备进行连接和数据交换，因此外围接口模块的设计要充分满足各种接口需求。
3.硬件设计实例一种基于CAN总线的车载智能终端硬件设计实例如下：主控制单元采用Cortex-A53架构的ARM处理器，集成CAN控制器；CAN总线模块采用高速CAN收发器，支持CAN2.0B协议；外围接口模块包括数字摄像头接口、USB接口、HDMI接口等；电源管理模块采用高效稳定的DC-DC变换器，支持宽电压输入。
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CAN ID
ID layout
0-7 bit 不同的消息组有不同的含义
应用报文：次级优先级或者次级消息组+用于报文过滤的寻址 信息或者简单的序列号； 网络管理和诊断：ECU地址； 开发：次级消息组（ECU特有/标定）+序列号
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1 1
1 0
0 1
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0 1
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信号映射
示例：CAN帧，Byte顺序：Motorola模式
Signal 0: 1 , 起始位置：4 Signal 1: 0 , 起始位置：5 Signal 2: 10 , 起始位置：6 Signal 3: 101000111101 , 起始位置：8
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目录
设计流程 CAN通信矩阵设计
信号列表 通信矩阵
ID 信号映射 发送方式
信号可靠性 优化准则
网关报文和路由设计
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信号映射
信号在报文中的位置取决于以下几个因素：
7
信号列表
信号列表模板
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8
信号列表
信号描述
信号名称：一般以发送节点的名称开头；
例如：ABS_FrontLeftWheelSpeed
信号长度：描述信号的长度，单位bit；
信号列表 通信矩阵
ID 信号映射 发送方式
信号可靠性 优化准则
网关报文和路由设计
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10
信号列表
信号描述
默认值：
根据通信需求规范，接收节点在某些时候将信号默认值传递给应 用程序；
例如：发送节点超时未发送、发送节点发送无效值等
无效值：
根据通信需求规范 发送节点在某些时候发送无效值 根据通信需求规范，发送节点在某些时候发送无效值；
例如:传感器失效时
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17
CAN ID
CAN ID
与优先级相关
CRC ACK
1 Bus Idle S O F
11 ID
1 1 1
4
0 64 0-64 Data Field
15 CRC
1 1 1 D A D E C E L K L
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4
设计流程
信号列表整理 通信矩阵设计（xls/dbc/ldf）
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19
CAN ID
CAN ID 范围示例：
ID (Min) ID (Max) 消息组 0x000 0x0FF 应用报文- On event 0 100 0 1FF 0x1FF 应用报文- Periodic P i di and d on event t 0x100 应用报文 - If active or Periodic and if active 应用报文 - Periodic 网络管理报文 - Network N t k Management 应用报文 - 保留 开发 诊断报文
高速信号置于低速报文中，影响实时性 低速信号置于高速报文中，浪费总线带宽 ¾ 如果高速报文中未填满，可放置低速信号 同一报文中的信号应用场景尽量一致（避免跨网段）
小于或等于8位的信号不应跨越字节（Byte）边界 小于或等于 等 16位的信号不应跨越字（ 的信 应跨越字 Word）边界 边 信号从每个字节的起始位开始排列 信号排列应紧凑
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CAN ID
CAN ID layout
8-10 bit 消息组
应用报文+发送类型(Application + Transmission Types) 网络管理(NM) 诊断(Diagnostic) 开发(Development) (De elopment)
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13
信号列表
默认值和无效值
情景二：报文超时未发送
默认值：0x0
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2
目录
设计流程 CAN通信矩阵设计 网关报文和路由设计
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3
设计流程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V模式开发流程
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24
信号映射
Byte顺序
对于长度超过一个字节的信号，需要考虑在报文中的 对于 度超 个字节的信号 需要考虑在报文中的 顺序； Intel (小端模式)
LSB … … … MSB
Motorola (大端模式)
MSB … … … LSB
注：MSB: most significant byte; LSB: least significant byte
5
设计流程
整车厂下发信号列表模板 信号列表反馈 整车厂整理信号列表 并制定通信矩阵初版
整车厂下发通信矩阵 最终版和dbc文件
dbc/ ldf
整车厂根据反馈完成 通信矩阵最终版并制定dbc
dbc/ ldf
整车厂下发通信矩阵初版 并与供应商讨论
dbc/ ldf
dbc/ ldf
dbc/ ldf
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9
信号列表
信号描述
精度/偏移量: 共同描述信号物理值的计算方法；
信号物理值 = x*精度+偏移量 例如：ABS_FrontLeftWheelSpeed _ p 物理值计算：
14
目录
设计流程 CAN通信矩阵设计
信号列表 通信矩阵 信号可靠性 优化准则
LIN通信矩阵设计 网关报文和路由设计
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15
通信矩阵设计
通信矩阵相关参数
Sig1 无效值： ：0x3 0xFF
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12
信号列表
默认值和无效值
情景二：报文超时未发送
Sig1：0x3
默认值： Sig1：0x3 0x0
Sig1：0x3
Sig1：0x3
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bit顺序； Byte顺序；
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23
信号映射
bit顺序
在一个Byte y 中，bit可以升序或者降序排列，即最高有 效位（most significant bit）处于Byte的最左边还是 最右边； bit降序排列（CAN或者FlexRay）
通信矩阵设计 信矩阵设计
北京经纬恒润科技有限公司 汽车电子事业部 2012年9月20日
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目录
设计流程 CAN通信矩阵设计 网关报文和路由设计
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28
信号映射
报文封装原则?
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