第四章 备课 现场总线.ppt

CAN的发展背景及其应用情况 CAN的起源 现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：ABS（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。 CAN的起源 这些系统由多个电控单元相互连接而成，可分为控制器、传感器、执行器等。同时各个系统之间也互相连接，进行着越来越多的数据交换。这样就需要使用大量的线束和插接器来实现互连，进行它们之间的数据交换。随着汽车电子技术的不断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。 CAN的起源 由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系统的复杂程度愈来愈高，其可靠性将难以保证，故障率会提高，维修会更加困难。 为了满足汽车内部信息交换量急剧增加的要求，有必要使用一种实现多路传输方式的车载网络系统。这种网络系统采用串行总线结构，通过总线信道共享，减少线束的数量。 车载网络除了要求采用总线拓扑结构方式外，必须具有极好的抗干扰能力；极强的差错检测和处理能力；满足信息传输实时性要求；同时具备故障的诊断和处理能力等。另外考虑到成本因素，要求其控制接口结构简单，易于配置。 CAN的发展概况 20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、Intel公司，还有德国两所大学的教授。 1986年， Bosch在SAE（汽车工程人员协会）大会上提出了CAN 1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片—82526；随后Philips半导体推出了82C200。 1993年，CAN的国际标准ISO11898公布 到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客车上有两套CAN，通过网关互联；1999年一年就有近6千万个CAN控制器投入使用；2000年销售1亿多CAN的芯片；2001年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个 。 但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。 7．错误检测 (1)要进行检测错误，必须采取以下措施： ? 监视（发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较） ? 循环冗余检查 ? 位填充 ? 报文格式检查 由7个不同的场组成。数据场长度可为0 CAN2.0B存在标准和扩展两种帧格式 为了设计简单，可以对标准格式执行部分扩展，不一定要完全扩展 可以用整个标识符进行报文滤波，也可以把标识符屏蔽一部分进行报文滤波 数据帧的标准格式和扩展格式 控制场由6个位组成 数据长度码DLC3~DLC0指示数据场的字节数，0~8，其他数值不允许使用。 保留位r1和r0必须为0，IDE(标准格式)=0 数据场：0~8个字节，8位/字节，最高有效位先发 CRC场由15位CRC序列和1位CRC界定符组成。CRC界定符为一隐性位。 应答场为2位，包括应答间隙和应答界定符，不进行位填充。 在应答间隙时间，发送器发隐位；所有正确接收到有效报文的接收器发一个显位。 应答界定符为隐位(1)。 帧结束：由7个隐位组成，不进行位填充。 检测到错误条件的“错误主动”站发送主动错误标志，这样一来所有其他站都会检测到错误条件并开始发送错误标志。叠加在一起最多12个显性位 检测到错误条件的“错误被动”站发送被动错误标志。从那时开始，等待6个相同极性的位，一旦等到，被动错误标志就算完成 错误界定符包括8个隐性位。一个站发送错误标志以后，就发送一个隐性位，并一直监视总线，直到发现一个隐性位，就发送其余7个隐性位。 超载帧包括两个场：超载标志（6个显位及其叠加）和超载界定符（8个隐位） 导致发送超载标志的条件：①接收器内部要求延迟下一个数据帧或远程帧，②在间歇场第一或第二位检测到一个显性位 超载标志的形式与主动错误标志一样 一个站发出超载标志，其他站都将检测到超载条件并发出超载标志。 超载界定符的形式与错误界定符一样。超载标志发送后，站就监视总线直到发现从显位到隐位的跳变，然后发送其余7个隐性位。 CAN控制器的作用 完成CAN规范所规定的物理层和数据链路层大部分功能 有微处理器接口，易于连接单片机 结构分两种类型，独立IC或与单片机集成在一起，SJA1000属于前者 属于后者的有：PHILIPS的87C591、LPC2119，西门子的C167C，INTEL的80C196CA等