CAN总线技术BT-Canbus课件.ppt
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1、熊碧虎熊碧虎页数:1CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:2CAN-总线总线基本内容基本内容简介简介基本构造基本构造功能功能驱动系统驱动系统传送安全性和故障处理传送安全性和故障处理数据传输数据传输舒适系统舒适系统熊碧虎熊碧虎页数:3CAN-总线总线通讯通讯通讯就是信息交换和处理电码摩尔斯编码二进制编码二进制编码技术是CAN-BUS信息交换的基础熊碧虎熊碧虎页数:4CAN-总线总线Grundlagen-Digitale Kommunikation信息单位信息单位Bit:是二进制数缩写字节状态数幂指数计算值位最小信息单位是1个字位(BIT)要实现无缺陷的通讯必须通过协议来规定数字信息单位1字节/Bit
2、=8字节/Byte=256种状态熊碧虎熊碧虎页数:5CAN-总线总线什么是协议:协议就是一个规则。比如大家都用一种语言沟通交流,这就是遵守了一种协议。对于一个电脑控制的系统来讲,不需要通讯,因为他没必要和其他的电脑进行沟通。熊碧虎熊碧虎页数:6CAN-总线总线 两个电脑需要有信息的传递通讯熊碧虎熊碧虎页数:7CAN-总线总线 如果需要传递信息继续增多,或者电脑也再继续增多呢?熊碧虎熊碧虎页数:8CAN-总线总线 这个时候不仅仅要求要有通讯,还要有通讯的方法。即怎样更合理的通讯熊碧虎熊碧虎页数:9CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:10CAN-总线总线 Canbus的由来 由于现代汽车的技术水平大
3、幅提高,要求能对更多的汽车运行参数进行控制,因而汽车控制器的数量在不断的上升,从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加,使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此德国BOSCH公司开发了一种设计先进的解决方案CAN数据总线,提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。熊碧虎熊碧虎页数:11CAN-总线总线为什么要采用数据总线系统?汽车运行数据传递经济、可靠、快捷、安全熊碧虎熊碧虎页数:12CAN-总线总线简介简介熊碧虎熊碧虎页数:13CAN-总线总线简介简介Canbus的发展历史(大众为例)大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5
4、Kbit/m的Canbus。98年在PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了Canbus,传送速率为500Kbit/m。2000年,大众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代Canbus。2001年,大众公司提高了Canbus的设计标准,将舒适系统Canbus提高到100Kbit/m,驱动系统提高到500Kbit/m。2002年,大众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代Canbus。2003年,大众集团在新PQ35平台上使用五重结构的Canbus系统,并且出现了单线的LIN-BUS。熊碧虎熊碧虎页数:14CAN-总线总线0510152025303540455019
5、96199719981999200020012002200320042005联网的控制器个数(CAN,SUB-CAN,LIN)Passat B5Golf A5Golf A4Golf A4,Polo A04Golf A4Passat B5GPTouaregPhaeton D1汽车数据总线系统的发展熊碧虎熊碧虎页数:15CAN-总线总线汽车数据总线系统的发展QUELLE:I/EE051015202530354045909498000204E-KlasseE-KlasseC-KlasseC512S-Klasse8 erW1088927 er3 er7 erS-Klasse7 erC6B6E-Klas
6、seC-Klasse965 er联网的控制器个数(CAN,SUB-CAN,LIN)熊碧虎熊碧虎页数:16CAN-总线总线总线速率总线速率 bit/sByteflightoptical busLINmaster-slavesingle wire busno quartzCAN-Bevent triggeredfault tolerantdual wireCAN-Cevent triggereddual wireTTx(in definition)time triggeredfault tol,dependable2x2 wire25.6M20K2M1M125K单节点提高的成本单节点提高的成本D2
7、B,MOSTtoken ringoptical bus124.510熊碧虎熊碧虎页数:17CAN-总线总线汽车数据总线系统的发展 线束总长:3860米 线束数量:2110 重量:64 kgq采用最新电子技术和工业现场总线技术q控制单元功能扩展q汽车局域网技术国际标准化熊碧虎熊碧虎页数:18CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:19CAN-总线总线 CAN-Bus是Controller Area Network的缩写,称为控制单元的局域网,它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。车上的布线空间有限,CAN-Bus系统的控制单元连接方式采用铜缆串行方式。由于控制器采用串行合用方式,因此不同控制器之间的
8、信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单元不指定接收者,把所有的信息都往外发送;由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息。熊碧虎熊碧虎CAN-总线技术总线技术Anzeigeeinheit imSchalttafeleinsatzJ285Diagnoseanschluss T16Trsteuergert,Fahrerseite J386Trsteuergert,Beifahrerseite J387Trsteuergert,hinten links J388Trsteuergert,hinten rechts J389SitzverstellungJ136Sitzverstellung,Be
9、ifahrer J521Multifunktions-lenkrad J453KomfortsystemJ393Alarmhorn H12Innenraum-berwachungG273Bordnetz 2J520Bordnetz J519WischermotorJ400Sensor fr Regen-/LichterkennungG397Reifendruck-berwachungJ502ClimatronicJ255FrischluftgeblseJ126Anhnger-erkennungJ345Energie-managementJ644EinparkhilfeJ446Zusatzhei
10、zungJ364Sendervorne linksG431Sendervorne rechtsG432Senderhinten linksG433Senderhinten rechtsG434AntennehintenR96Zugang-undStartberechtigungJ518Schalter frZugang-undStartberechtigungE415Antennen-Einlese-Einheitfr schlsselloseZugangsberechtigungJ723Elektrische Park-und HandbremseJ540AutomatischesGetri
11、ebeJ217Niveauregelung J197NOX SensorJ583Motorelektronik 1J623ABS mit EDSJ104Geber fr DrehrateG202Leuchtweiten-regelung J431LeistungsmodulScheinwerfer rechtsJ668LeistungsmodulScheinwerfer linksJ667Lenkwinkel-sensor G85Lenksulen-elektronik J527Airbag J234Sitzbelegungs-erkennungJ706CD-WechslerR41Anzeig
12、e-undBedieneinheit frInformation,vorn J523Verstrker DSPJ525NavigationJ401TV-TunerR78Sende-und Empfangsgertfr Telefon,R36Radiomodul RSpracheingabeJ507Telefon/Telematik J526Bedienhrerfr TelefonR37Diagnoseinterface fr Datenbus J533Abstands-regelung J428CAN KomfortCAN AbstandsregelungCAN KombiCAN Antrie
13、bCAN DiagnoseMOSTLINdiverse SubbussystemeGeber KltemitteldruckKltemitteltemperaturG395总线拓扑图总线拓扑图熊碧虎熊碧虎页数:21CAN-总线总线Diagnoseinterface fr Datenbus J533Trsteuergert Beifahrerseite J387Energiemanagement J644Trsteuergert,hinten rechts J389Sitzverstellung Beifahrer J521Anhnger-erkennung J345Einparkhilfe J
14、446Zugang und Start-berechtigung J518Zusatzheizung J364Bordnetz 2J520Trsteuergert Fahrerseite J386Trsteuergert,hinten links J388Sitzverstellung J136Alarmhorn H12Sensor fr Regen-und Lichterkennung G397Kltedruck und KltemitteltemperaturG395Sender hinten linksG433Sender vorne linksG 431WischermotorJ400
15、Innenraum-berwachung G273Multifunktionslenkrad J453Frischluftgeblse J126Sender hinten rechtsG434Sender vorne rechts G432Bordnetz J519Climatronic J255KomfortelektronikJ393Lenksulen-elektronik J527Reifendruck-berwachung J502Antenne hintenR96VernetzungCAN-Komfort mit LIN-Slaves熊碧虎熊碧虎页数:22CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎
16、页数:23CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:24CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:25CAN-总线总线基本构造基本构造熊碧虎熊碧虎页数:26CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:27CAN-总线总线 3.CAN-BUS系统组成:CAN收发器:安装在控制器内部,同时兼具接受和发送的功能,将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。数据传输终端:是一个电阻,防止数据在线端被反射,以回声的形式返回,影响数据的传输。数据传输线:双向数据线,由高低双绞线组成。熊碧虎熊碧虎页数:28CAN-总线总线CAN总线元件总线元件 中央程序器(CPU)控制单元主要计算器数据总线终端收发器(Tranceiver)发
17、送器(Transmitter)接收器(Receiver)控制器(Controller)CAN通讯的控制单元 过滤接收指令 形成要发送的指令控制单元控制单元熊碧虎熊碧虎页数:29CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:30CAN-总线总线基本构造基本构造熊碧虎熊碧虎页数:31CAN-总线总线4.Canbus采用双绞线自身校验的结构,既可以防止电磁干扰对传输信息的影响,也可以防止本身对外界的干扰。系统中采用高低电平两根数据线,控制器输出的信号同时向两根通讯线发送,高低电平互为镜像。并且每一个控制器都增加了终端电阻,已减少数据传送时的过调效应。Canbus双绞线的基本颜色:Can总线的基本颜色:橙色;Ca
18、n-Low总是棕色;Can-High:驱动系统(黑色);舒适系统(绿色);信息系统(紫色);熊碧虎熊碧虎页数:32CAN-总线总线数据传输线数据传输终端数据传输终端CAN收发器CAN收发器基本构造基本构造熊碧虎熊碧虎页数:33CAN-总线总线熊碧虎熊碧虎页数:34CAN-总线总线+1V-1V外界的干扰同时作用于两根导线外界的干扰同时作用于两根导线产生的电磁波辐射相互抵消产生的电磁波辐射相互抵消0 V熊碧虎熊碧虎页数:35CAN-总线总线CAN-总线总线在汽车上的干扰源就是:在工作中产生的电磁波干扰源干扰源为避免在数据总线上产生干扰电,人们采用双绞线(2条数据总线互相缠绕)的方法来实现抗干扰功能
19、在2条导线上电压变化量是相同的,但是相位相反因此受外界干扰之后,2条导线上的电压之差保持稳定两个电压的差值(逻辑内容)始终保持稳定,和电压大小无关低电平高电平熊碧虎熊碧虎页数:36CAN-总线总线数据总线控制单元 1控制单元 2控制单元 3控制单元 4数据处理数据处理数据准备数据检测数据接收数据检测数据检测数据接收数据接收发送数据数据总线系统 CAN总线数据传输过程1.数据准备数据准备CAN控制单元控制器为数据发送做准备2.数据发送数据发送CAN收发器从控制器得到数据,并将之转为电信号发送出去3.数据接收数据接收在网络上其他所有的控制单元做好接收数据的准备4.数据检测数据检测控制单元检测它所接
20、收到的数据对它的功能是否有必要5.数据接受数据接受如果数据是重要的,接收并处理,否则忽略熊碧虎熊碧虎页数:37CAN-总线总线5.由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同,因此最新版本的CAN总线系统人为设定为5个不同的区域,分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪表、诊断总线等5个局域网。其速率分别为(Kbit/m):驱动系统(由15号线激活):500;舒适系统(由30号线激活):100信息系统(由30号线激活):100;诊断系统(由30号线激活):500仪表系统(由15号线激活):100;Lin:20最大承载:1000CAN 仪表CAN 驱动CAN 信息CAN 舒适 CAN 诊断基
21、本构造基本构造熊碧虎熊碧虎页数:38CAN-总线总线BSGKlimaKomfortTr VRTr VLTr HRTr HLSMLSLWSEPSAirbagABS/ESPGetriebeMotorSensorClusterRadioTelefonWischer lWischer r诊断接口基本构造基本构造CAN-区域图网关熊碧虎熊碧虎页数:39CAN-总线总线基本构造基本构造6.网关由于不同区域Canbus总线的速率和识别代号不同,因此一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域,必须把它的识别信号和速率进行改变,能够让另一个系统接受,这个任务由网关(Gateway)来完成。另外,网关还具有改变信息
22、优先级的功能。如车辆发生相撞事故,气囊控制单元会发出负加速度传感器的信号,这个信号的优先级在驱动系统是非常高,但转到舒适系统后,网关调低了它的优先级,因为它在舒适系统功能只是打开门和灯。熊碧虎熊碧虎页数:40CAN-总线总线基本构造基本构造诊断总线网关仪表总线驱动总线舒适总线信息总线8.诊断总线诊断总线是用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换,它被用来代替原来的K线或者L线的功能(废气处理控制器除外)。诊断总线目前只能在VAS5051和VAS5052 下工作,而不能适用于原来的诊断工具,如1552等。诊断总线通过网关转接到相应的CANBUS上,然后再连接相应的控制器进行数据交换。随着诊断总线
23、的使用,大众集团将逐步淘汰控制器上的K线存储器,而采用CAN线作为诊断仪器和控制器之间的信息连接线,我们称之为虚拟K线。熊碧虎熊碧虎页数:41CAN-总线总线针脚号 对应的线束 1 15号线 4 接地 5 接地 6 CANBUS(高)7 k线 14 CANBUS(低)15 L线 16 30号线注:未标明的针脚号暂未使用。基本构造基本构造当车辆使用诊断CANBUS总线结构后,VAS5051等诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线(VAS5051/5A或VAS5051/6A),否则无法读出相应的诊断信息。另外,车上的诊断接口也作出了相应的改动,具体信息看如下图表:注:5051仪器的版本号必须大于3.0
24、以上 才能使用诊断CANBUS总线。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。熊碧虎熊碧虎页数:42CAN-总线总线功能功能1.Canbus上的信息Canbus上的信息是以二进制形式出现的。也就是说控制单元将信息转换成二进制,Canbus用电平来模拟二进制,接受控制单元将电平转换成二进制数据,再将二进制数据转换成正常数据。例如:控制单元B将发动机转速值信号先转换成二进制信号(00010101),然后由发送器转换成一串电平信号兵发送出去。控制单元A的接收器先读取电平信号,转换成二进制信号(00010101),然后再解码成发动机转速值。熊碧虎熊碧虎页数:43CAN-总线总线2.逻辑信号和差分放大器log.
25、0“log:1“差分放大器对应于逻辑电平差分放大器对应于逻辑电平功能功能熊碧虎熊碧虎页数:44CAN-总线总线3.Canbus的收发器Canbus上的控制器中发送信息的线路通过一个开路集电极和总线相连。Canbus的收发器如图所示,使用一个电路进行控制,这样也就是说控制单元在某一时间段只能进行发送或接受一项功能。逻辑“1”:所有控制器的开关断开;总线电平为5Vor3.5V;Canbus未通讯。逻辑“0”:某一控制器闭合;总线电平为0伏;Canbus进行通讯。功能功能熊碧虎熊碧虎页数:45CAN-总线总线典型收发器线路图(TJA 1050):功能功能熊碧虎熊碧虎页数:46CAN-总线总线2个以上
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