汽车总线CAN以及应用 --2

什么是CAN？

什么是CAN？CAN全称是Controller Area Network(控制器局域网)。是ISO国际标准化的串口通信协议。是一种多主总线，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线通常采用双绞线或光纤总线传输介质。

CAN数据总线的数据传输终端

1.数据传输信号终端需要电阻隔离。高速can是120Ω电阻隔离，实际应用中采用两个62欧的电阻和电容。电阻作用是防止差分信号在CAN_H与CAN_L的回路之间产生影响。电容和电阻的组合的滤波电路作用是滤除汽车强电磁干扰。
2. 结构：一个CAN节点即一个CAN设备都有一个CAN控制器和一个CAN收发器。控制器接收MCU数据并发送给CAN。
3. CAN信号：是由收发器将数字信号高低电平转换为差分CAN信号的逻辑0和1进行传送：逻辑1（隐形）：CANH=CAN_L=2.5V左右 ；逻辑0（显性）：CAN_H比CAN_L高，CAN_H=3.5V ,CAN_L=1.5V 。

4. 线与机制。当总线挂着多个设备节点且同时发送时，总线会是什么状况呢？多个节点都发隐形电平（1）时，总线状况是1，只要其中一个节点发送显性电平（0），总线状态是0。

CAN数据传输系统基本特点

1. 基于标识符优先权的多主方式
   在网络中，标识符ID唯一的。标识符越小，优先级越高。ID并不是地址，而是优先级。网络上任一节点均可再任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需地址等节点信息。

2. 非破环性的仲裁机制
   当两个节点同时发送数据冲突时，优先级高的节点报文先发，低的会被主动退出发送。

3. 载波监测。总线上的节点发送信息报文前要先检测总线是空闲状态，接收信息只需要通过对报文的标识符滤波既可实现点对点、一对多及全局广播传送接收数据。

4. NRZ不归零编码
   数据位按照CAN_H与CAN_L的逻辑关系，CAN_H=CAN_L=2.5V 为隐形1.当CAN_H大于CAN_L为显性0,CAN_H=3.5V CAN_L=1.5V . 显性为0，隐形为1。采用NRZ不归零编码，利用NRZ的电压差判断0和1，而不是靠有无电平判断0和1的RZ编码。这样有利于减少因为导线的增长的电阻值增大导致的电压衰减。R=ρ* L/S。

5. 理论上通信距离无限长。
   

6. 消息以固定格式发送

7. 接收滤波 节点的接收器是通过一种帧接收滤波的处理方法判断CAN总线上CAN帧是否与自己有关。

8. 支持远程请求 CAN帧中有远程帧。

9. 配置灵活。与总线相连的节点没有类型“地址”的信息，在总线增加设备时，所以在软硬件及应用层不需要改变。

10. 可配置通信速度即比特率（差分信号不太准确) 在同一网络所以节点的通信速度一致。若通信速度不一致就会报错，妨碍同一网络的通信。不同CAN网络间可有不同通信速度。

11. 差错管理机制 能自动检测错误信息并由出错计数器记录次数。 当出错严重时，节点会与总线隔离。这种根据监测故障节点是短期还是永久故障，并采取“故障界定隔离”。

12. CAN总线速率可高达1Mbit/S。

以速率分类汽车网络

美国汽车工程师协会SAE根据网络速率的不同，将汽车网络分为A、B、C三类。车载多媒体网络加入被不少文献称为D类汽车网络。

类别	对象	位速率/kbps	应用	代表
A(UART代替）	面向传感器/执行器控制的低速网络	1-10	电动门窗、座椅调节灯光照明等控制	LIN
B	面向独立模块间数据共享的中速网络	10-125	故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统	轿车：ISO11898 ，卡、客车：J1939
C	面向高速、实时闭环闭环控制的多路传输网	125-1000	悬架控制、牵引控制、发动机控制、ABS等系统	轿车：ISO11898 ，卡、客车：J1939

基于CAN协议的汽车网络

汽车网络是用某种通信媒介，将汽车上的各种电子单元连接起来，每一个电子单元都是一个系统，并允许电子单元共享信息，实现复杂的汽车控制操作。
现在汽车典型的汽车系统有：

1. 电控燃油喷射系统
2. 电控传动系统
3. 防抱死制动系统
4. 防滑控制系统
5. 废气再循环控制系统
6. 巡航控制系统和音响
7. 防盗系统

汽车的电子控制单元多达上百个，各个系统在工作时，许多信号需要同时采集数据。为了满足系统对数据的实时要求，减少数据布线，实现数据共享，汽车网络的需求就显而易见。

汽车网络

以应用系统功能分化汽车网络

1. 车身系统
2. 动力传动系统
3. 安全系统
4. 信息网络系统