CAN-總線基礎(chǔ).ppt
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1、CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)Peng YangPeng Yang-CAN總線的起源隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統(tǒng)不斷地發(fā)展。CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線的起源這些電子控制系統(tǒng)之間簡(jiǎn)單的線控連接,又影響了汽車工業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)通訊方式 CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線的起源CAN總線技術(shù)的應(yīng)用,可以很好地解決這些問(wèn)題,并推動(dòng)著汽車電子的進(jìn)一步發(fā)展。CAN總線通訊方式 CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN的應(yīng)用示例CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-什么是CAN?CAN 是
2、Controller Area Network 的縮寫(以下稱為CAN),是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測(cè)試儀器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議。CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線拓?fù)鋱DCANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線的特點(diǎn)多主控制多主控制多主控制多主控制在總線空閑時(shí),所有的單元都可開(kāi)始發(fā)送消息(多主控制)。最先訪問(wèn)總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)(采用CSMA/CA方式)。多個(gè)單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送時(shí),發(fā)送高優(yōu)先級(jí)ID 消息的單元可獲得發(fā)送權(quán)。CSMA/CA:Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance 多路徑
3、載波偵聽(tīng)/沖突處理消息的發(fā)送消息的發(fā)送消息的發(fā)送消息的發(fā)送在CAN協(xié)議中,所有的消息都以固定的格式發(fā)送??偩€空閑時(shí),所有與總線相連的單元都可以開(kāi)始發(fā)送新消息。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí),根據(jù)標(biāo)識(shí)符(Identifier 以下稱為 ID)決定優(yōu)先級(jí)。ID 并不是表示發(fā)送的目的地址,而是表示訪問(wèn)總線的消息的優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開(kāi)始發(fā)送消息時(shí),對(duì)各消息ID 的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較。仲裁獲勝(被判定為優(yōu)先級(jí)最高)的單元可繼續(xù)發(fā)送消息,仲裁失利的單元?jiǎng)t立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。ID值越小的優(yōu)先級(jí)別就越高。有廣播/多點(diǎn)傳播能力。CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線的特點(diǎn)系統(tǒng)的柔軟性系統(tǒng)
4、的柔軟性系統(tǒng)的柔軟性系統(tǒng)的柔軟性與總線相連的單元沒(méi)有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時(shí),連接在總線上的其它單元的軟硬件及應(yīng)用層都不需要改變。節(jié)點(diǎn)數(shù)量不受協(xié)議限制,節(jié)點(diǎn)容易連接或斷開(kāi)。通信速度通信速度通信速度通信速度根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,可設(shè)定適合的通信速度。在同一網(wǎng)絡(luò)中,所有單元必須設(shè)定成統(tǒng)一的通信速度。即使有一個(gè)單元的通信速度與其它的不一樣,此單元也會(huì)輸出錯(cuò)誤信號(hào),妨礙整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。不同網(wǎng)絡(luò)間則可以有不同的通信速度。不同通信速度的子網(wǎng)之間的通信可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)切換。CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤檢測(cè)功能
5、/錯(cuò)誤通知功能/錯(cuò)誤恢復(fù)功能。所有的單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤(錯(cuò)誤檢測(cè)功能)。檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元(錯(cuò)誤通知功能)。正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤,會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止(錯(cuò)誤恢復(fù)功能)。-CAN總線的特點(diǎn)CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)可通過(guò)發(fā)送“遙控幀”請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。診斷功能就屬遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。故障封閉故障封閉故障封閉故障封閉CAN 可以判斷出錯(cuò)誤的類型是總線上暫時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(如外部噪聲等)還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動(dòng)器故障、斷線等)。由此功能,當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí),可將引起此故障的單元從總線上隔
6、離出去。連接連接連接連接CAN總線是可同時(shí)連接多個(gè)單元的總線。可連接的單元總數(shù)理論上是沒(méi)有限制的,但實(shí)際上可連接的單元數(shù)受總線上的時(shí)間延遲及電氣負(fù)載的限制。降低通信速度可連接的單元數(shù)增加提高通信速度則可連接的單元數(shù)減少。-CAN總線的特點(diǎn)CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)-CAN總線的特點(diǎn)CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)魯棒性魯棒性魯棒性魯棒性 CANCAN可以工作在非常惡劣的環(huán)境下,它的強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制可以保證可以工作在非常惡劣的環(huán)境下,它的強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制可以保證 檢測(cè)到任何傳輸錯(cuò)誤。檢測(cè)到任何傳輸錯(cuò)誤。ISO11898 ISO11898標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)“建議建議”接口芯片應(yīng)設(shè)計(jì)成即使在下述條件仍然能夠
7、通訊:接口芯片應(yīng)設(shè)計(jì)成即使在下述條件仍然能夠通訊:兩條線中的一條被切斷兩條線中的一條被切斷 其中一條線對(duì)電源短路其中一條線對(duì)電源短路 其中一條線對(duì)地短路其中一條線對(duì)地短路 !BoschBosch曾計(jì)算過(guò)以曾計(jì)算過(guò)以曾計(jì)算過(guò)以曾計(jì)算過(guò)以2000200020002000小時(shí)小時(shí)小時(shí)小時(shí)/年使用時(shí)間、年使用時(shí)間、年使用時(shí)間、年使用時(shí)間、500kbps500kbps500kbps500kbps速率、速率、速率、速率、25%25%25%25%的總線負(fù)載率的總線負(fù)載率的總線負(fù)載率的總線負(fù)載率每每每每1000100010001000年才漏檢一個(gè)錯(cuò)誤。年才漏檢一個(gè)錯(cuò)誤。年才漏檢一個(gè)錯(cuò)誤。年才漏檢一個(gè)錯(cuò)誤。-C
8、AN總線的特點(diǎn)CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)CAN差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于電磁干擾(EMI)是不敏感的-CAN總線的應(yīng)用CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)CAN收發(fā)器和控制IC典型的應(yīng)用硬件電路架構(gòu):幀格式幀格式幀格式幀格式幀起始:它標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始,由一個(gè)單獨(dú)的“顯性”位組成。只在總線空閑時(shí),才允許站開(kāi)始發(fā)送(信號(hào))。所有的節(jié)點(diǎn)必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送信息的站的幀起始前沿。實(shí)際應(yīng)用使用的為仲裁場(chǎng)和數(shù)據(jù)場(chǎng)。仲裁場(chǎng)中包含了消息的ID和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度,數(shù)據(jù)場(chǎng)為需要傳輸?shù)母餍盘?hào)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。差分信號(hào)驅(qū)動(dòng) 差分信號(hào)驅(qū)動(dòng) 差分信號(hào)驅(qū)動(dòng) 差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)-CAN總線的應(yīng)用CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)CAN工作原理工作原理
9、在CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)文包含發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)的部分信息。每個(gè)報(bào)文的內(nèi)容通過(guò)標(biāo)識(shí)符識(shí)別,標(biāo)識(shí)符在網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。標(biāo)識(shí)符描述了數(shù)據(jù)的含義。某些特定的應(yīng)用對(duì)標(biāo)識(shí)符功能分配進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。報(bào)文可以被所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收。可以進(jìn)行相關(guān)性報(bào)文過(guò)濾,如果相關(guān),就進(jìn)行報(bào)文處理。-CAN總線的應(yīng)用CANCAN總線基礎(chǔ)總線基礎(chǔ)主要窗口介紹仿真設(shè)置窗口測(cè)量設(shè)置窗口跟蹤窗口圖形窗口寫窗口數(shù)據(jù)窗口統(tǒng)計(jì)窗口總線統(tǒng)計(jì)窗口-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹仿真設(shè)置窗口-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹仿真設(shè)置窗口仿真設(shè)置的配置 配置CAN卡 增加節(jié)點(diǎn) 總線切換 刪除節(jié)點(diǎn)-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介
10、紹仿真設(shè)置窗口仿真設(shè)置窗口的布局-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹仿真設(shè)置窗口仿真的操作模式:-Real Bus-Simulated Bus 動(dòng)畫(huà)因子 和 CAPL調(diào)試-Slave mode-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹測(cè)量設(shè)置窗口作用:顯示數(shù)據(jù)流圖配置評(píng)估模塊增加分析功能模塊控制數(shù)據(jù)流-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹測(cè)量設(shè)置窗口配置功能:插入模塊配置模塊復(fù)制或移動(dòng)模塊改變顯示模式-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹測(cè)量設(shè)置窗口配置功能:插入模塊配置模塊復(fù)制或移動(dòng)模塊改變顯示模式-CANoe窗口
11、與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹跟蹤窗口圖形窗口寫窗口數(shù)據(jù)窗口統(tǒng)計(jì)窗口總線統(tǒng)計(jì)窗口評(píng)估窗口基于消息基于信號(hào)系統(tǒng)信息-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹跟蹤窗口-以文本方式顯示消息-按列來(lái)顯示不同內(nèi)容-多種顯示介面-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹跟蹤窗口-跟蹤窗口的標(biāo)準(zhǔn)配置按時(shí)間順序輸出按時(shí)間順序輸出,周期更新固定位置輸出,周期更新固定位置輸出,周期更新-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹跟蹤窗口-跟蹤窗口的列配置自由配置跟蹤窗口的列自定義列并非所有的列都會(huì)有信息顯示-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹跟蹤窗口-跟蹤窗口的工具條選項(xiàng)-CANo
12、e窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹圖形窗口-CANoe窗口與功能模塊介紹主要窗口介紹圖形窗口-選擇信號(hào)-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹圖形窗口-信號(hào)響應(yīng)曲線的類型LineStepsHorDots-測(cè)量點(diǎn)信號(hào)的輸出模式PixelFull-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹圖形窗口-測(cè)量過(guò)程中信號(hào)曲線顯示設(shè)置測(cè)量開(kāi)始 Dont change axis Set time axis to:xxx second Set time axis to:xxx second and get stored scalings測(cè)量結(jié)束Fit
13、 time axis-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹寫窗口-系統(tǒng)信息的輸出-CAPL輸出窗口-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹數(shù)據(jù)窗口-以數(shù)據(jù)形式顯示信號(hào)按原始值顯示按物理量顯示Bar圖顯示-信號(hào)顯示位置可以任意拖曳、組合-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹數(shù)據(jù)窗口-數(shù)據(jù)窗口的信號(hào)配置增加/刪除信號(hào)定義新的信號(hào)描述修改已有的信號(hào)描述-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹數(shù)據(jù)窗口-設(shè)置數(shù)據(jù)窗口中信號(hào)值的顯示格式PhysicalDecimalH
14、exadecimalBinaryBarC-Style-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹統(tǒng)計(jì)窗口-分析消息頻率-統(tǒng)計(jì)報(bào)告-直方條功能-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹統(tǒng)計(jì)窗口顯示設(shè)置-統(tǒng)計(jì)方式消息時(shí)間間隔消息發(fā)生頻率-顏色標(biāo)識(shí)-窗口視圖StandardTab View-圖形縮放-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹統(tǒng)計(jì)窗口統(tǒng)計(jì)報(bào)告的輸出-統(tǒng)計(jì)報(bào)告在寫窗口輸出,包括:消息數(shù)量平均時(shí)間間隔標(biāo)準(zhǔn)偏差最大/最小間隔-激活報(bào)告輸出自動(dòng)輸出命令輸出-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCAN
15、oe的應(yīng)用的應(yīng)用主要窗口介紹總線統(tǒng)計(jì)窗口-顯示硬件統(tǒng)計(jì)信息:總線負(fù)載峰值負(fù)載總線速率數(shù)據(jù)幀數(shù)量遠(yuǎn)程幀數(shù)量錯(cuò)誤幀數(shù)量過(guò)載幀數(shù)量CAN控制器狀態(tài)-總線統(tǒng)計(jì)的激活-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器發(fā)生器模塊-可指定發(fā)送列表-可指定觸發(fā)條件-配置可保存為文件-可單次或周期性觸發(fā)-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器發(fā)生器模塊-觸發(fā)條件,可組合指定按鍵觸發(fā)時(shí)間周期觸發(fā)指定消息ID觸發(fā)-觸發(fā)方式單次觸發(fā)周期性觸發(fā)-CANoe窗口與功能
16、模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器發(fā)生器模塊-配置發(fā)送列表消息IDDLC數(shù)據(jù)字節(jié)CAN控制器通道-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器發(fā)生器模塊物理信號(hào)值的輸入-可使用消息符號(hào)名來(lái)定義發(fā)送列表-消息中的數(shù)據(jù)字節(jié)也可以通過(guò)物理信號(hào)值來(lái)指定-信號(hào)值是離散的,所指定的物理信號(hào)值會(huì)自動(dòng)園整倒最接近的離散值-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用的應(yīng)用附加功能模塊與過(guò)濾器發(fā)生器模塊使用函數(shù)發(fā)生器生成發(fā)送列表-按照信號(hào)響應(yīng)曲線自動(dòng)生成發(fā)送列表梯形方形三角形鋸齒形常數(shù)-CANoe窗口與功能模塊介紹CANoeCANoe的應(yīng)用
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