CAN总线系列讲座第三讲CAN控制器和收发器
CAN控制器与CAN收发器
动力分配系统〕、EMS〔发起机管理系统〕、多
功用数字化仪表、自动悬架、导航系统、电子防
盗系统、自动空谐和自动CD 机等。
1.3 典型运用系统构成
1. 汽车总线控制系统
图9-19 目前国产轿车上的网络衔接方式
汽车CAN总线节点ECU〔发起机控制器〕的设计
CRC界定符为一隐性位。
数据帧的规范格式和扩展格式
应对场为2位，包括应对间隙和应对界定符，不中
止位填充。
在应对间隙时间，发送器发隐位；一切正确接纳
到有效报文的接纳器发一个显位。
应对界定符为隐位(1)。
帧终了：由7个隐位组成，不中止位填充。
7.2.3.3 远程帧
需求数据的节点可以发送远程帧央求另一节点发
远程发送央求位RTR组成，其中ID高七位不可全为
1〔隐性〕。
仲裁场〔扩展格式〕由29位标识符ID28~ ID0、
SRR位、IDE位、RTR位组成
SRR是隐性位，它用于替代规范格式的RTR位。
IDE=1〔隐性〕代表扩展格式。IDE位在扩展格式
中位于仲裁场而在规范格式中位于控制场。
数据帧的规范格式和扩展格式
2.0B完全兼容2.0A。所以我们引见2.0B。
2.1 基本概念
位速率 在一个给定的CAN系统里，位速率是独一
且固定的
远程数据央求 经过发送远程帧，需求数据的节
点可以央求另一节点发送相应数据帧
仲裁 当总线开放时任何单元均可末尾发送报文
，运用非破坏性逐位仲裁规那么处置潜在抵触：
在标识符〔仲裁区〕发送时期，每个发送器都监
CAN控制器和CAN收发器区别
CAN控制器和CAN收发器区别
CAN控制器⽤于实现CAN总线的协议底层以及数据链路层，⽤于⽣成CAN帧并以⼆进制码流的⽅式发送，在此过程中进⾏位填充、添加CRC校验、应答检测等操作；将接收到的⼆进制码流进⾏解析并接收，在此过程中进⾏收发⽐对、去位填充、执⾏CRC校验等操作。
此外还需要进⾏冲突判断、错误处理等诸多任务。
CAN收发器（有时也称为驱动器）是CAN总线的物理层，⽤于将⼆进制码流转换为差分信号发送，将差分信号转换为⼆进制码流接收。
在CAN总线中⼆者都是必须的。
1.CAN协议只有两层：物理层和数据链路层。
CAN收发器（也就是协议控制器）的作⽤就是完成数据链路层组帧和⽣成物理层⽐特流，驱动器的作⽤是吧控制器输出的⾼低逻辑电平编程CAN总线的差分式电平。
协议相关的内容基本都由协议控制器完成，单⽚机软件上只要配置需要的通信速率、帧ID以及发送的数据内容，然后告知收发器，让它发送就OK。
不需要从软件上编写协议。
2.单⽚机内部的CAN控制器和外接CAN控制器功能相同，省去了再加外围硬件。
单⽚机对帧格式不⽤特别关⼼，但是发送之前⾄少需要告诉协议控制器你所要发送的数据内容以及帧的ID。
CAN总线通信详解
带有三个中央控制单元和总线系统的车
带有三个中央控制单元的CAN驱动网络
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
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
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。主要面向实时性要求较高的控制单 元，如发动机、电动机等
另一条用于车身系统的低速CAN，速率是 100kb/s。主要是针对车身控制的，如车灯、 车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征 是信号多但实时性要求低，因此实现成本要 求低。
带有中央控制单元的车带有三个中央控制单元的车带有三个中央控制单元和总线系统的车带有三个中央控制单元的can驱动网络电子技术发展线束增加线控系统xbywire计算机网络的广泛应用智能交通系统的应用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
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。
汽车网络化的优点
布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。 可靠性提高，可维护性大为提高 实现信息共享，提高汽车性能
满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要 求
总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且 能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余 的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统 之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在 线故障诊断。
CAN总线系列讲座第三讲——CAN控制器和收发器
CAN总线系列讲座第三讲——CAN控制器和收发器一 CAN控制器官方定义：CAN控制器用于将欲收发的信息（报文），转换为符合CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器，在CAN-bus上交换信息。
举个便于理解的例子:就像您发快递一样,要根据快递公司提供的快递单填写具体的信息(发件人和收件人的地址、联系电话等),快递公司将之标准化（统一的快递单格式，并对每一件快递进行编号），随后才能传递信息（您快递的具体东西，如文件、衣服、手机等）。
（1）CAN控制器分类CAN控制器芯片分为两类：一类是独立的控制器芯片，如SJA1000；另一类是和微控制器做在一起，如NXP半导体公司的Cortex-M0内核LPC11Cxx系列微控制器、LPC2000系列32位ARM微控制器。
CAN控制器的大致分类及相应的产品可参见表1。
表1 CAN控制器分类及相应产品型号（2）CAN控制器的工作原理为了便于读者理解CAN控制器的工作原理，下面给出了一个SJA1000 CAN控制器的经过简化的结构框图如图1所示。
图1 CAN控制器结构示意接口管理逻辑接口管理逻辑如图1所示。
接口管理逻辑用于连接外部主控制器，解释来自主控制器的命令，控制CAN控制器寄存器的寻址，并向主控制器提供中断信息和状态信息。
CAN核心模块CAN核心模块如图1所示。
收到一个报文时，CAN核心模块根据CAN规范将串行位流转换成用于接收的并行数据，发送一个报文时则相反。
发送缓冲器发送缓冲器如图1所示。
发送缓冲器用于存储一个完整的报文，当CAN控制器发送初始化时，接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。
验收滤波器验收滤波器如图1所示，验收滤波器可以根据用户的编程设置，过滤掉无须接收的报文。
接收FIFO接收FIFO如图1所示。
接收FIFO是验收滤波器和主控制器之间的接口，用于存储从CAN 总线上接收的所有报文。
工作模式CAN控制器可以有两种工作模式（BasicCAN和PeliCAN）。
CAN收发器解析讲课教案
8
输出
功能
共模稳压 输出
低电平CA N电压输 入/输出
高电平CA N电压输 入/输出
待机模式 控制输入
授人以鱼不如授人以渔
2. CAN收发器TJA1040
(1)正常模式 收发器通过总线CAN-H和CAN-L 发送和接收数据。 (2)待机模式 发送器和接收器都关闭，只用低 功耗的差动收发器监控总线。 (3)分解网络 分解网络为0.5VCC的直流稳压源， 只在正常模式中接通。 (4)唤醒 在待机模式中，总线由低功耗的差动 比较器监控。
— —
CAN⁃H、CAN ⁃L端子直流电压 （）/V
差动总线电压 （ΔV）/V
差动输入电压 （隐性值）（）/ V
待机模式 0＜＜5．5V
V1=1V 非待机模式
— -8
1．5 -1．0
0．1 —
— —
授人以鱼不如授人以渔
最大值 5．5 70 14 0．17 18
3．0 0．4
(2)PCA82C250的结构
授人以鱼不如授人以渔
2. CAN收发器TJA1040
图3-53 TJA1040功能框图
授人以鱼不如授人以渔
符号 TXD
GND
2. CAN收发器TJA1040
表3-68 TJA1040端子功能
端子 1
2
功能
发送数据 输入
搭铁
符号 SPLIT
CAN⁃L
端子 5
6
3
电源电压 CΒιβλιοθήκη N⁃H 7RXD4
接收数据 STB
表3-64 PCA82C250基本性能参数
差动输入 非待机模式 1．0
—
电压（显性
值）（）/V
传播延迟 高速模式
can控制器原理
can控制器原理
CAN控制器原理
CAN（Controller Area Network）是一种高速串行通信协议，主要用于汽车、工业控制、医疗设备等领域。
CAN控制器是CAN总线的核心组件，它负责实现CAN协议的各种功能，如帧的发送、接收、错误检测和纠正等。
CAN控制器的工作原理可以分为三个部分：物理层、数据链路层和应用层。
物理层：CAN总线采用双绞线传输，传输速率可达到1Mbps。
CAN 控制器通过收发器将CAN总线与主机连接起来，收发器负责将CAN 控制器的数字信号转换成CAN总线上的模拟信号，以及将CAN总线上的模拟信号转换成CAN控制器的数字信号。
数据链路层：CAN协议采用帧的形式进行数据传输，每个帧包含了标识符、数据、控制位和CRC校验码等信息。
CAN控制器负责将数据转换成CAN帧，并将其发送到CAN总线上。
同时，CAN控制器还负责接收CAN总线上的帧，并将其转换成数据，供主机使用。
应用层：CAN协议的应用层是由用户定义的，用户可以根据自己的需求定义CAN帧的格式和内容。
CAN控制器只负责将CAN帧转换成数据，并将数据转换成CAN帧发送到总线上，具体的数据处理和应用层协议由主机完成。
总之，CAN控制器是CAN总线的核心组件，它负责实现CAN协议的各种功能，如帧的发送、接收、错误检测和纠正等。
CAN控制器的工作原理主要包括物理层、数据链路层和应用层三个部分，通过这三个部分的协同工作，实现了CAN总线的高效、可靠和安全的数据传输。
电动车CAN总线培训ppt课件
• 读取标识符，执行过滤 • 读取数据长度代码字段 • 读取数据字段（如果不是远程帧的话） • 读取时间戳（如果启动了时间链路） • 释放接收缓冲器
42
MSCAN接收流程
43
标识符寄存器
PF高3位
SRR：替代远程请求，扩展帧中置1 IDE：扩展帧标志，扩展帧置1 RTR：远程发送请求
CAN总线示意图
1
CAN总线原理
CAN总线的通信是通过一种类似于“会 议”
的机制实现的
2
CAN总线原理
3
CAN基本概念
4
CAN基本概念
报文：在总线上传输的信息 信息路由： CAN不对通信单元分配地址
，报文的寻址内容由报文的标识符指定 。所有CAN节点通过报文滤波来判断是 否接收报文
5
CAN扩展格式数据帧
18
J1939信息解译
通过CAN分析仪得到如下信息
序号 时间
帧ID 帧格式 帧类型 DLC 帧数据
1 0811 29 609 0CF003x 数据帧 扩展帧 0x8 7D C3 C0 FF FF FF
解译C3
1 将C3转换成十进制=195
2 乘以转换系数0.4=195*0.4=78
3加上偏置0=76.8+0=78(实际参数值=分辨率*参数值+偏移量 ）
44
数据寄存器
45
CAN收发器PCA82C251
46
4 得出加速踏板位置在78%处。
2D FF
19
CAN模块装置
20
收发器
CAN驱动总线的差动信号放大器
21
CAN收发器
状态1： 截止状态，晶体管截止（ 开关未接合）
CAN基础知识ppt课件
数据传输线
数据传输终端
分支线的长度不能太长，一般要去不要超过6M
14
CAN 总线组成-硬件（通信 节点）
通信节点
通信节点
数据传输终端
数据传输线
数据传输终端
通信节点：总线上数据通信的发起者和接受者。
在楼宇自动化系统中CAN总线的通信节点一般是各种电脑， 传感器，控制器，执行器等。
7
CAN总线特点(2)
(5)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， 具有较强的抗干扰能力。 (6)采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低， 具有极好的检错效果。 (7)每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保 证了数据出错率极低 (8)节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个；
8
CAN 总线系统-基础概念
数据总线:各个节点间进行数据通信的
通道，即所谓的信息高速公路。
9
CAN 总线系统-基础概念
多路传输:在同一个通道上或线路上同
时进行多条信息的传输。
CAN总线使用的“时分多路传输”
10
CAN 总线组成
硬件
CAN 总线组成
通信节点 数据传输终端
通信节点
4
CAN 总线-优点
5 个控制器 10 个连接线
40-60 个控制器... 780-1000 个连接线
通过CANBUS-技术找到了 解决办法和可能性
只是为了必要的数据交换 还能以此来实现必要的 数据交换吗？ 原始网络
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CAN总线系列讲座第三讲——CAN控制器和收发器
一 CAN控制器
官方定义：CAN控制器用于将欲收发的信息（报文），转换为符合CAN规范的CAN帧，通过CAN收发器，在CAN-bus上交换信息。
举个便于理解的例子:就像您发快递一样,要根据快递公司提供的快递单填写具体的信息(发件人和收件人的地址、联系电话等),快递公司将之标准化（统一的快递单格式，并对每一件快递进行编号），随后才能传递信息（您快递的具体东西，如文件、衣服、手机等）。
（1）CAN控制器分类
CAN控制器芯片分为两类：一类是独立的控制器芯片，如SJA1000；另一类是和微控制器做在一起，如NXP半导体公司的Cortex-M0内核LPC11Cxx系列微控制器、LPC2000系列32位ARM微控制器。
CAN控制器的大致分类及相应的产品可参见表1。
表1 CAN控制器分类及相应产品型号
（2）CAN控制器的工作原理
为了便于读者理解CAN控制器的工作原理，下面给出了一个SJA1000 CAN控制器的经过简化的结构框图如图1所示。
图1 CAN控制器结构示意
接口管理逻辑
接口管理逻辑如图1所示。
接口管理逻辑用于连接外部主控制器，解释来自主控制器的命令，控制CAN控制器寄存器的寻址，并向主控制器提供中断信息和状态信息。
CAN核心模块
CAN核心模块如图1所示。
收到一个报文时，CAN核心模块根据CAN规范将串行位流转换成用于接收的并行数据，发送一个报文时则相反。
发送缓冲器
发送缓冲器如图1所示。
发送缓冲器用于存储一个完整的报文，当CAN控制器发送初始化时，接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。
验收滤波器
验收滤波器如图1所示，验收滤波器可以根据用户的编程设置，过滤掉无须接收的报文。
接收FIFO
接收FIFO如图1所示。
接收FIFO是验收滤波器和主控制器之间的接口，用于存储从CAN 总线上接收的所有报文。
工作模式
CAN控制器可以有两种工作模式（BasicCAN和PeliCAN）。
BasicCAN仅支持标准模式，PeliCAN支持CAN2.0B的标准模式和扩展模式。
二 CAN收发器
官方定义：CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口，将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，在两条有差分电压的总线电缆上传输数据。
举个便于理解的例子:这类似于快递员，负责收发快递的工作。
目前市面上常见CAN收发器的分类及相应产品参见表2。
表2 CAN收发器分类及相应产品
三 CAN-bus接口电路保护器件
在汽车电子中，CAN-bus系统往往用于对安全至关重要的功能，比如引擎控制、ABS系统以及气囊等，如果受到干扰导致工作失常将出现严重事故；此外，在不受到干扰的的同时，CAN-bus系统也不能干扰其它电子元件；所以CAN-bus系统必须满足电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）标准的严格要求。
此外，在许多场合CAN-bus接口有可能会遭到雷电、大电流浪涌的冲击（例如许多户外安装的设备），所以还需要使用保护器件以防浪涌。
（1）共模扼流圈。
如：EPCOS B8793。
（2）ESD防护。
常见的CAN-bus专用ESD保护元件型号有NXP PESD1CAN或Onsemi NUP2105L等ESD元件。
推荐CAN总线学习书籍及学习板：
1、《CAN总线嵌入式开发——从入门到实战》, 牛跃听周立功等编著，
北京航空航天大学出版社，2012-1-1，ＩＳＢＮ9787512406919
2、《CAN总线应用层协议实例解析》, 牛跃听周立功等编著，北京航空航天大学出版社，2014，ＩＳＢＮ9787512415652。