can总线关闭会导致什么(一)
CAN总线的应用分析
Hefei University 集散控制与现场总线 题目名称： 姓 学 班 名： 号： 级： 0905075015 09 自动化(2)班 丁 健 2012.12.5 CAN 现场总线应用分析 指导教师： 完成日期： CAN 总线的应用分析 目 录 一、CAN 总线的简介....................................................................................................................... 2 1.1 CAN 总线发展.................................................................................................................... 2 1.2 CAN 总线的特点................................................................................................................ 3 二、CAN 总线的结构和原理............................................................................................................ 4 2.1CAN 总线结构...................................................................................................................... 4 2.1.1 CAN 系统组成 ........................................................................................................ 4 2.1.2 CAN 总线的物理接口 ............................................................................................ 4 2.2 CAN 总线的工作原理 ........................................................................................................ 4 三、CAN 总线技术在风行景逸车身电子控制上的应用分析 ........................................................ 5 3.1 必要性分析........................................................................................................................ 5 3.1.1 电气控制的现状 ................................................................................................... 5 3.1.2 实现 CAN 网络的便利性 ........................................................................................ 6 3.2 可行性分析........................................................................................................................ 7 3.2.1 CAN 控制器接口芯片现状分析 ............................................................................ 7 3.2.2 CAN 总线技术在汽车车身控制上应用现状分析 ................................................ 7 3.3 风行景逸车身电子控制 CAN 网络方案 ............................................................................ 7 3.3.1 CAN—BUS 系统设计大纲 ...................................................................................... 7 3.3.2 风行景逸 CAN 网络架构 ........................................................................................ 8 3.4 系统实现的功能................................................................................................................ 8 3.5 前景展望............................................................................................................................ 9 四、CAN 总线应用分析总结...........................................
................................................................. 9 参考文献 .......................................................................................................................................... 9 1 CAN 总线的应用分析 CAN 总线的应用分析 摘 要：CAN 现场总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术，以其稳 定性好、可靠性高、抗干扰能力强、通讯速率高、维护成本低及其独特的设计越 来越受到人们的重视，并被公认为最有前途的现场总线之一。CAN 总线可以满足 很多产业监控系统的要求。本文先介绍了 CAN 总线的发展、特点、结构、工作原 理， 总线技术在风行景逸车身电子控制上的应用为例来阐述 CAN 总线在工业、 CAN 汽车行业的广泛用途。 关键字：CAN 总线 现场总线 报文 风行景逸 一、CAN 总线的简介 1.1 CAN 总线发展 1986年德国电气商 Bosch（博世）公司为解决汽车众多控制设备与仪器仪表 之间的数据交换提出了一种串行通信协议即 CAN（Control Area Network）总线。 CAN 总线采用双绞线、同轴电缆或光纤作为传输介质，通讯速率为1 Mb/s，当信 号传输距离达到10km 时， CAN 仍可提供高达50kbit/s 的数据传输速率。CAN 总线 具有低成本、高速度、高抗电磁干扰性、优越的检错、纠错能力等优点。由于 CAN 总线卓越的性能，在20世纪90年代的欧洲得到了广泛的重视，并成为研究的 热点。 CAN 协议的最初版本为1.0版，1990年升级到1.2版，1991年又推出2.0版。 CAN 2.0规范分为 CAN 2.0A 和 CAN 2.0B。CAN 2.0A 支持标准的11位标识符。CAN 2.0B 同时支持标准的11位标识符和扩展的29位标识符，CAN 2.0规范的目的是为 了在任何两个基于 CAN-bus 的仪器之间建立兼容性。CAN 协议规定的网络系统结 构包括：物理层、数据链路层和应用层，与 OSI 模型中七层结构的三层相对应。 1993年，CAN 已成为国际标准 IS011898（高速应用，通信速率小于等干1Mbps） 和 IS011519（低速应用，通信速率小于等于125 Kbps） ，现在在欧洲已是汽车网 络的标准协议。 2 CAN 总线的应用分析 1.2 CAN 总线的特点 （1）CAN 控制器工作于多主站方式，网络中的各节点都可根据总线访问优 先权 （取决于报文标识符） 采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据。 而利用 RS-485 只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进 行，系统的实时性、可靠性较差。 （2）CAN 协议废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据进行编码， 其优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制， 加入或减少设备都不影响系 统的工作。 同时可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得 CAN 总线 构成的网络各节点之间的
数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统 的可靠性和系统的灵活性。 （3）CAN 总线通过 CAN 控制器接口芯片的两个输出端 CANH 和 CANL 与物理 总线相连，而 CANH 端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL 端只能是低电平或 悬浮状态。这样就保证不会出现类似在 RS-485 网络中系统有错误时会导致出现 多节点同时向总线发送数据而导致总线呈现短路从而损坏某些节点的现象。 而且 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，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处 于“死锁”状态。 （4）CAN 具有的完善的通信协议可由 CAN 控制器芯片及其接口芯片来实现， 从而大大降低了用户系统开发的难度，缩短了开发周期，这些是仅仅有电气协议 的 RS-485 所无法比拟的。 （5）与其它现场总线比较而言，CAN 总线通信最高速率可达 1MBPS，传输速 率为 5KBPS 时，采用双绞线，传输距离可达 10KM，并且数据传输可靠性高;CAN 总线是具有通信速率高、 容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标 准的现场总线。这些也是目前 CAN 总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争 力的重要原因。 3 CAN 总线的应用分析 二、CAN 总线的结构和原理 2.1CAN 总线结构 2.1.1 CAN 系统组成 CAN 总线用户接口简单，编程方便。网络拓扑结构采用总线式结构。这种网 络结构简单、成本低，并且采用无源抽头连接，系统可靠性高。通过 CAN 总线连 接各个网络节点，形成多主机控制器局域网（CAN） 。信息的传输采用 CAN 通信协 议， 通过 CAN 控制器来完成。 各网络节点一般为带有微控制器的智能节点完成现 场的数据采集和基于 CAN 协议的数据传输， 节点可以使用带有在片 CAN 控制器的 微控制器， 或选用一般的微控制器加上独立的 CAN 控制器来完成节点功能。传输 介质可采用双绞线、同轴电缆或光纤。如果需要进一步提高系统的抗干扰能力， 还可以在控制器和传输介质之间加接光电隔离，电源采用 DC-DC 变换器等措施。 这样可方便构成实时分布式测控系统。 2.1.2 CAN 总线的物理接口 采用 CAN 收发器 PCA82C250 作为 CAN 控制器和物理总线之间的接口， 提供向 总线的差动发送能力和对 CAN 控制器的差动接收能力。 一般在驱动芯片和 CAN 控制器之间加入光电耦合器,增加抗干扰能力。CAN 总线的速度将由光电耦合器的速度决定。比如：用 4N27 光耦，因为它的响应速 度比较慢， CAN 网络的位速度只能达到几十 Kbit/s。如果采用 6N137 高速光电耦 合器，CAN 网络速度可以达到和电阻网络驱动时的速度一样。另外，物理
层的设 计要注意电缆的终端阻抗匹配，这直接影响了 CAN 总线能否正常工作和网络性 能，一般在 CAN 总线两端并联 120Ω 的电阻。 2.2 CAN 总线的工作原理 CAN总线使用串行数据传输方式,可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行,也 可以使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线 4 CAN 总线的应用分析【can总线关闭会导致什么】的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。 当 CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有 节点。 对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文 开头的 11 位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的 编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符 的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。 当一个站要向其它站发送数据时,该站的 CPU 将要发送的数据和自己的标识 符传送给本站的 CAN 芯片,并处于准备状态； 当它收到总线分配时,转为发送报文 状态。CAN 芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站 处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文 是否是发给自己的,以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系 统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬 件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要 求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测 量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。 三、CAN 总线技术在风行景逸车身电子控制上的应用分析 由于 CAN 总线具有低网络成本、高网络安全性、通信实时性和可靠性等特点 己广泛应用于工业控制、汽车工业、安全防护等领域。下面以 CAN 总线技术在风 行景逸车身电子控制上的应用分析为例来说明 CAN 的广泛用途。 3.1 必要性分析 3.1.1 电气控制的现状 随着汽车市场的壮大和汽车技术的发展，车主对车辆的舒适性、安全性及动 力性的要求越来越高。为了满足客户的需求，车辆的电器功能越来越多，各项控 制功能将逐步向自动化、 智能化方向发展，传统的技术和控制方式已越来越难适 应。电器功能的多样化和不断增加，以及控制功能的自动化、智能化，将给现在 5 CAN 总线的应用分析 的车辆电器系统架构带来以下四个主要问题： (1)线束系统越来越复杂： 目前风行景逸整车线束回路数达600多个，全车电 线长达800 m，端子用量达上千个，插接
件数量达到160余个，整车线束复杂程度 已偏高。 不断增加的功能将会使电子器件增加， 智能化系统将带来大量的传感器， 各类器件之间的连接将大大增加线束系统的复杂程度， 一方面线束的成本将会大 幅提升， 另一方面复杂的线束系统使得线柬布置难度加大，可能的干涉和磨损隐 患增加，同时线束系统故障的几率也会随之提升。 (2)电器系统故障发生率不断增加：功能增加带来的电器件数量增加，会带 来新的故障点；传统的车身线路系统，所有的信号线都通过线柬硬线连接，电路 回路及环境干扰影响发生率会增加， 同时同一个信号供给不同的电器件所产生的 干扰和可能的隐患将增加。 (3)故障诊断和检测难度增加：电器零部件的增加、线束的复杂化、故障点 的增多不可避免会带来故障诊断和检测难度的增加。 (4)信号传输瓶颈出现。电器功能自动化和智能化的发展，带来大量的信号 交换需求， 某些信号对传输时间及电磁屏蔽要求较高，传统线路无法完全解决这 些问题。同时，1．8T 车型的动力系统是 CAN 网络架构，而车身电器系统则是传 统架构，造成双方之间信号交换需要通过新增的网关控制器来实现。 3.1.2 实现 CAN 网络的便利性 汽车总线技术在汽车车身方面的应用大大提高了汽车的人性化和智能化程 度，风行景逸作为一个新推出的平台，应该顺应这种趋势，开发属于自己的网络 平台，适应我国汽车工业的发展趋势、技术水平和市场需求。至少它可以为我们 提供以下方便。 (1)简化整车的电路系统，方便电气布线； (2)性能安全可靠； (3)智能化控制： (4)很强的可扩展性； (5)简化生产工艺，减少生产成本； (6)较低的维护、维修费用。 6 CAN 总线的应用分析 3.2 可行性分析 3.2.1 CAN 控制器接口芯片现状分析 CAN 总线技术被提出后， 1987 年 Inter 和 Philipa 便先后推出了 CAN 控制芯 片。之后，由于 CAN 具有众多优越的特性，以及应用的广泛性，包括 Inter、 Motorola、Siemens、Philips 和 Renesaa 在内的许多芯片生产厂家都推出了一 系列的带 CAN 控制器的微处理芯片、独立的 CAN 控制器和 CAN 总线接口芯片。这 些芯片供应商均可以提供完整的微处理芯片和各类接口芯片及完整的软、硬件， 并提供相应的技术支持。随着 CAN 总线技术的成熟及应用的推广，CAN 控制器芯 片的种类已相当丰富，同时价格也在迅速的下降，CAN 控制器芯片在种类和价格 方面已经完全满足在车辆上大量使用的条件。 3.2.2 CAN 总线技术在汽车车身控制上应用现状分析 国际汽车厂商和零部件开发商大投入 CAN 总线技术的研究及应用，CAN 总线 技术在汽车上的应用也越来越广泛。2
can总线关闭会导致什么(二)
CAN总线技术相关概述
一CAN总线使用总结
CAN总线是由德国BOSCH公司提出，目的是为了解决汽车内部硬件信号线的复杂走线。CAN总线的特点:与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN为多主方式工作，网络上任一节均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息，不分主从。CAN节节点只需通过对报文的标志符进行滤波就可以方便的实现点对点，点对多点及全局广播等几种传送接收方式。CAN总线采用非破坏总线仲裁技术。当发生冲突时，优先级低的节点自动退出发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在负载很重的情况下，也不会出现瘫痪情况（以太网则可能）。在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134us内得到传输；CAN的直接通信距离最远可达10Km（速率在5kbps以下），通信速率最高可达1Mbps， （此时通信距离最长为40m）；CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低；CAN的每帧信息都在CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果；CAN的通信介质为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活；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；CAN总线具有较高的性价比。
CAN总线的系统构成及数据传输原理
CAN控制器：接收来自微控制器的数据，并处理发送给收发器，同时，也接收来自收发器的数据，处理传给微控制器。
CAN总线的的通信协议
（一），网络层次结构
可分为三个层：目标层，传送层，物理层，如下图所示
物理层：规定了信号的传输过程中的电气特性（如传输方式及传输介质）及信号特性；
传送层：帧组织，总线仲裁，错误检测等；
目标层：信息识别，为应用层提供接口；
其上述分层按iso/osi也可以分为两层：物理层，数据链路层（即目标层和传送层）。
（二），位表达
CAN协议中有两种逻辑位表达方式
1. 当总线线上发送的都是弱位时，总线的状态就是弱位（逻辑1）；
2.当总线上有强位出现时，弱位信号让位于强位信号，即总线上显示强位信号（逻辑0）；
（三），帧类型
1. 数据帧：传送数据，携带数据从一个节点到另一个节点或多个节点，结构如下图(标准格式)所示。
数据帧由7种不同的位域组成：起始域，仲裁域，控制域，数据据域，CRC域，应答域，帧结束域。
起始域：表示数据帧或远程帧的开始，它由一个强位组成，主要用于接收状态下的CAN控制器的硬同步。 仲裁域：由信息标志符及RTR位组成，当多个【can总线关闭会导致什么】
CAN控制器同时发送数据时，在仲裁域要进行面向位的冲突仲裁。对于标准格式里，标志符由11位组成，用于提供信息地址和优先级，其发送的顺序为ID28~ID18（注：高7位不允许均为弱的现象）；对于扩展格式，仲裁域由１１位的基本ID（ID28~ID18）和18位的扩展ID（ID17~ID0）组成，格式与标准格式略有不同。RTR为：远地请求发送位，数据帧里为显性，远程帧里为隐性。当CAN总线上接收节点想请求某节点发送数据时，就向网络上发送一远程帧，用标志符指出节点地址，同时置RTR位为高。如果寻址节点立即发送数据，则使用相同的标志符，总线不会产生冲突，因为此时数据帧的RTR位为低（数据强位）。在扩展帧里SRR位取代了RTR位。控制域：由6个位组成，包括2个保留位（IDE，ro）用于CAN协议扩展，4位数据长度码，允许数据的长度值为0~8。数据域：发送缓冲区按照长度码指示的数据长度进行发送，接收的数据同样如此，第一个字节的最高有效位第一个被发送/接收。循环冗余校验域（CRC）：由CRC序列位（15位）和一个CRC边界符（1个弱位）组成。CRC的范围包括起始域、仲裁域、控制域、数据域、CRC序列。之所以选用这种帧校验方式，因为：这种CRC码对于少于127位的帧最佳。应答域：应答域由发送方发送的两位弱位组成（应答空隙和应答分界位），当接收器正确地接收到有效的报文时，接收器就会在应答间隙期间（发送ＡＣＫ信号）向发送器发送一显性位以示应答。因此发送节点一直监测总线信号以确认网络中至少有一个节点正确接收到发信息。应答分界位是应答域中的第二个弱位，有此可见，应答空隙两边有两个弱位：CRC分界位和应答分界位。帧结束域：每一个数据帧或远程帧一串7位的弱位帧结束域结束。
2. 远程帧：请求数据
远程帧由6个域组成：起始域、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结束域。远程帧与数据帧不同之处在于：RTR位为高，无数据域。
3. 错误指示帧：用于指示传送过程中的错误信息
错误指示帧由两个不同的域组成：第一个域反映来自控制器的错误标志，第二个域为错误分界符。
错误标志：有两种，一个由6个强位组成的主动错误标志；另一个由6个弱位组成的被动错误标志，它是被其他CAN控制器强位改写。 处于主动错误状态的CAN节点检测到错误发出主动错误标志，该错误标志不满足位填充规则，或者是破坏应答域或结束域固定格式，所有其他节点都检测到错误状态，并发出该错误标志。因此，这些从总线上监测到的强位串是不同节点发出错误标志的结果，这一标志最短为6个，最长为12个。
错误分界：它由8个弱位组成，与过载分界有相同的格式，当错误标志发生后，每一个CAN节点监测总线，直到检测到一个强位出现，这表明所有CAN节点已经完成错误标志的发送，并开始发送8个弱位的分界符，之后网络上的主动错误节点便可同时开始其他的发送。如果数据帧或远程帧在发送过程中发现错后，当前的信息作废，并启动重新发送。如果CAN节点发现错误指示帧错误，则重
发，当连续多次出现此错误时，则相应的节点变为被动错误节点。为正确结束错误标志，被动态节点需要至少3个位周期。
4. 过载帧：用于后续帧的延时
过载帧由两个域组成：过载标志和过载分界。
以下情况可以导致过载帧发送：
1）. 接收未准备好即接收方需要过多的时间处理当前的数据；
2）.在帧间空隙的第一位或第二位发现显性位信号；
过载帧发送条件：
1）.在帧间空隙域的第一个位周期；
2）.在帧间空隙域中检测到强位信号一个位周期后，方可启动过载帧发送。过载标志：由6个显性位组成，与错误标志格式相同，当超载标志发生后，每个节点监测总线状态，当发现线上有弱位后，此时所有节点已完成超载标志的发送，并开始发8个弱位串；过载分界符：由8个隐性位组成，与错误分界符格式相同； 二CAN内部硬件结构，如下图所示【can总线关闭会导致什么】
1，CAN处理机制
发送：根据报文缓存中的报文对象，由位流处理器产生的通过CAN总线发送的数据帧和过程帧，即从报文缓存中取出的报文对象，位流处理器给它加上起始域，结束域和CRC校验数据，组成一个完整的数据帧和远程帧，此时位流控制器还在对总线进行监测，当发现总线空闲时，就启动数据的传送，传送过程中监测总线的信息，当发现与传送的信息不相符时，就会产生一个“最近错误”中断请求。接收：数据帧或远程帧通过总结接口，到CAN节点，位流控制器对其进行CRC域进行检测，验证数据的一致性，当检测到错误时，产生一个“最近错误”中断请求，并产生一个错误帧，发送到总线上。对一个无错误的帧，位流处理器将它分解成数据部分和标识符部分，列表控制器将其以链表的形式存储于报文缓存中，执行远程帧或数据帧处理。在上述数据传送和处理过程中，会出现一些状态字，指示操作完成或出现错误，这些状态字或引发中断，进行中断处理。 2，从上述结构框图可以看出，主要包括：CAN节点，报文控制器，中断处理单元
（一）CAN节点
（1）位流控制器 主要任务：处理数据帧，远程帧，错误帧和过载帧，同时还进行串行数据流与输入/输出寄存器之间转换工作详述：位流控制器：对于发送：根据报文缓存中的报文对象，由位流处理器产生通过CAN总线的数据帧和远程帧。该的控制器控制CRC产生器，且给新的远程帧和数据帧加上校验和信息。在加入“帧起始位”和“帧结束域”之后，位流处理器开始CAN总线仲裁过程，且当发现总线空闲时连续进行帧发送。进行数据发送的同时，位流控制器连续地监测I/O线的的电平和发送移位寄存器当前送出位的逻辑状态之间检测到失配，
can总线关闭会导致什么(三)
CAN总线应用例子
一种 CAN 息线光纤传输接口设计 [日期： 2008-3-14 ] 来源： 单片机及嵌入式系统应用 作者： 北京 [字体：大 中 航空航天大学 习亮 夏继强 小] 摘要 在分析 CAN 总线双绞线和光纤传输特点的基础上，提出一种基于光 纤收发一体模块及 CAN 总线控制器 SJAl000 的光纤传输接口设计方案； 详细介 绍光纤收发器的选取及传输接口
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo355191/
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