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1、3.3.1 系统构成,3.3 CAN应用系统,3.3.2 各部件的功能,1 CAN控制器：集成有CAN协议控制模块的微控制器，它所有的处理器资源全都用于实现并管理CAN的协议规范所制定的通讯功能。如：SJA10002 CAN微控制器：这是一种不仅嵌有CAN协议控制模块，还能完成其它控制任务的通用型微控制器，如ST的ST7/9、MC68HC908AZ,3 CAN收发器：CAN的物理层接口芯片。由于绝大多数微控制器都无法直接识别或处理CAN的总线信号，所以必须用收发器来在CMOS电平与差分电压之间实现信号形式的转换。4 数据传输终端：电阻器，避免数据传输终了反射回来，产生反射波而是数据遭到破坏。,
2、5 CAN数据总线：用以传输数据的双向数据线，CAN-H和CAN-L。避免电磁干扰和向外辐射，采用双绞线。总线电平是根据两线电位差来判断，有显性电平0和隐性电平1。,3.3.3 信息处理过程,1.发送过程,2.接收过程,3.多缓存结构的作用,避免失去总线,避免丢失信息,4.外部优先级倒置,发送连续的信息时，应尽量缩短内部处理时间连续发送的信息存放在连续的缓存器单元中,5.过滤,判断接收的信息是否为本节点所需的信息。这个功能由过滤器（硬件）完成。,3.3.4 CAN协议的特点,（1）信息：CAN总线上的信息以一定的格式发送，当总线空闲时，任何一个网上节点都可开始发送信息。（2）信息的路由：CAN
3、网络中，节点不使用任何站点地址信息，由接收节点根据信息的特征判断是否接收这帧信息。因此，CAN网络具有基于这个传输方式的特点。,（3）标识符：要传送的信息有特征标识符（Identifier，是数据帧的一个域），它给出的不是目标节点地址，而是这个信息（数据帧）的特征。信息以广播方式向网上发送，所有节点可以接收。节点接收到一帧信息后，通过标识域判定是否接受这帧信息的数据。（4）数据一致性：由于通过标识域识别数据，所以网络上同时可以有任意多个节点接收应用传送的数据。配合错误处理和再同步功能，这也保证了系统数据的一致性。,（5）信息传输率：不同的CAN系统可以有不同的数据传输率，同一网络上的节点传输速
4、度必须是兼容的。（6）优先级：由发送数据的标识域判定数据占用总线的优先权级别。启动发送后，先发送标识符，由标识符决定信息优先权，标识符小优先权高（7）远程数据请求：一个节点通过向网络上发送一个远程帧请求需要的数据；能提供数据的节点接收到远程帧后发送远程帧请求的数据，返回的数据帧与远程帧拥有相同的标识域。,（8）仲裁：当总线空闲时，任何节点都可以发送信息。出现竞争时，具有最高优先权的信息获得总线的使用权。（9）仲裁过程：发送时，节点不断监听总线状态，判别是否与发送的位一致，如果一致，继续发送；否则（发送“隐性”位，总线为“显性”）丢失仲裁，从下一位开始停止发送。,（10）错误检测与可靠性：为了保
5、证可靠性，CAN采用了发送监听的位错误检测、帧数据的CRC校验、位填充技术（每5位相同极性的连续位，插入一个补位）、帧格式检验等故障检测方法。这些措施使CAN具有识别全局错误、发送端的局部错误、一帧信息中5个以内的随机错误、一帧信息中15个以内的突发性错误以及一帧中任何个奇数错误的能力，使 CAN错误漏报率很小。,（11）错误信令与恢复时间：当节点检测出错误时，错误信息被标记并向网上发送，发送过程自动中止并重发。如果没有新的错误，从检出错误到开始重发的最大延时为29个位时段。（12）故障界定（Confinement）：CAN节点能区分瞬时扰动引发的故障与永久性故障。坏节点将被关闭。（13）CA
6、N网络节点数量：理论上CAN网络上的节点没有数量限制，而实际应用中受限于总线上的信号传输延时和电气负载能力。,（14）同步：CAN节点间采用单串行线连接，数据和同步信号都由这个通道承担。信息发送时有起始同步信号，传输过程中接收节点进行再同步。（15）总线状态：总线有“显性”和“隐性”两个状态。总线上有一个或多个节点发送“显性”位时，总线处于“显性”状态。例如，采用线与逻辑，“显性”状态为逻辑“0”电平，“隐性”状态为逻辑“l”电平。但CAN协议并没有具体定义这两种状态的实现规范。,（16）应答：所有接收节点对正确接收的信息给出应答，对不一致的信息进行标记。（17）休眠态与唤醒：为了降低功耗，C
7、AN设备可以被置于休眠状态，这时它没有任何内部活动并与总线驱动断开。休眠态的设备可以被内部或总线事件唤醒。一旦被唤醒，内部功能启动，传输层要直到与总线同步（检测到11个连续的隐性位）后才参与总线活动。,（18）发送端与接收端：当一个节点启动一个信息的发送过程，它称为发送端，这个状态直到总线空闲或这个节点丧失仲裁为止；当一个节点不是发送端，而且总线不是空闲状态，则为接收端。（19）信息有效性：对于发送端，如果直到发送完一帧数据的终止域都没有出错，这帧数据就是有效的；对于接收端，在一帧数据最后一位之前没有错误，则认为这帧数据有效。,（20）位流编码：一个帧中，起始域、仲裁域、控制域、数据域和CRC
8、域的二进制位流通过位填充方式编码，每当发送端检测到连续的5个相同位时，自动插入一个补位；而一帧中其他的域不使用填充位，故障帧和超载帧也不使用填充位。二进制位采用非归零（NRZ）编码，所以位电平不是“显性”就是“隐性”。,3.3.5 CAN网络的优点,1 将传感器信号减到最少，使更多的传感器信号进行高速传输。2 电控单元及其插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。3 组网自由，扩展性强，对复杂的汽车网络具有强大的优势。4 总线利用率高，数据传输距离长，数据传输速率高。5 CAN总线为ISO标准，各OEM可提供兼容的设备，降低开发和生产成本。,3.3.6 CAN网络实例,1 车身CAN网络,（1）
9、传输介质采用双绞线。（2）数据传输速度为62.5Kbps。（3）每个网络节点发送信息的时间间隔为20ms。（4）优先级顺序依次为：中央控制单元；驾驶员侧前门控制单元；乘客侧前门控制单元；驾驶员侧后门控制单元；乘客侧后门控制单元。,特点,驾驶员侧车门单元信息,2.动力传动系CAN网络,特点,（1）传输介质为双绞线。（2）总线数据传输速度为500Kbps。（3）一帧数据的传输大约为0.25ms。（4）各控制单元大约每隔720ms发送一次数据。（5）优先级顺序为：ABSEDL控制单元；发动机控制单元；自动变速器控制单元。,传输的信息,思考题,1 在汽车网络中，哪些数据信息要具有较高的优先权？2 搭建一个车载网络系统所需的元器件包括哪些？,
