CAN總線系統
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-17
CAN總線系統的視頻教程
汽車電子系統的通訊基石-CAN總線
車載電子設備帶給我們方便的背后其實是一套龐大且復雜的網絡系統在接收、分析我們的操作指令，并通過電子信號傳達指令到終端的車載電子設備，反饋到我們眼前就是各種各樣的自動化動作。而這一網絡系統被我們統稱為車載網絡。這之中最常見的便是CAN-控制器區域網絡。
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汽車CAN總線技術基礎講解——物理層篇
汽車網絡架構與常用總線匯總 CAN總線在汽車網絡中的應用 CAN物理層如何保證汽車網絡安全 汽車CAN物理層常見故障與解析
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CAN總線系統的實例教程
在與控制器區域網絡 (CAN) 通信總線互連的汽車和工業系統中，使用的控制器數量正在不斷增加。對于設計人員來說，這意味著他們必須考慮寬頻率范圍內的電噪聲環境——從高頻輻射電磁干擾 (EMI) 到共模傳導干擾，以及電機、繼電器等各種負載的連接和斷開及交流發電機/發電機的啟停引起的電壓尖峰。雖然 CAN 總線適用于惡劣的電氣環境，但如果沒有適當的保護，它們很容易出現各種故障模式。
本文說明了 CAN 故障的潛在原因，并介紹了常見的隔離技術。然后文中介紹了來自 Texas Instruments、RECOM Power、NXP Semiconductors 和 Analog Devices 等供應商的解決方案（設計人員可使用這些解決方案保護 CAN 設備），以及如何有效實施這些解決方案（包括使用評估板）的指導。所提供的解決方案包括分立實施方案（即基于單個 CAN 收發器）以及基于單芯片和雙芯片隔離 CAN 總線設計的集成解決方案。
故障的原因和隔離的必要性
CAN 總線故障可能由多種原因引起：子系統之間的接地電勢差；共模能量和輻射能量等一般噪聲源；以及配電總線上的高壓噪聲和尖峰。為確保汽車和工業系統中 CAN 總線互連器件的穩健運行，需要兩種隔離類型：
與電源總線隔離
連接各子系統的通信總線的隔離
與集成解決方案相比，電源和信號路徑單獨隔離的解決方案通常成本更低，效率更高。這些解決方案還使設計人員能夠獨立優化兩條路徑的隔離電平。設計人員可自由選擇最適合具體應用的隔離技術類型。選擇包括磁隔離、光隔離和電容隔離。
展開 初識CAN總線系統
初識CAN總線系統
摘 要:本文首先對汽車空調控制系統的網絡化進行了研究,參照SAE J1939 協議制定了系統的整套通信協議,并
結合CAN 總線技術要求,設計出了基于CAN 控制器SJA1000 和CAN 收發器PCA82C250 的分布式的汽車空調
控制系統。
1 引 言
隨著汽車工業的高速發展,傳統的手動機械式空調難以滿足乘坐舒適性的需求和提升整車技術含量的要求。本文首先對汽車空調控制系統的網絡化進行研究,結合CAN 總線技術,采用CAN 控制器SJA1000 和收發器PCA82C250 設計了汽車空調系統的各節點,并參照汽車領域中廣泛應用的SAEJ 1939 協議制定了系統通訊協議,在此基礎上完成了基于CAN 總線的汽車空調控制系統的構建。
2 系統總體設計
2.1 汽車空調控制系統網絡化
傳統的汽車空調控制方法是直接控制:簡單功能通過控制開關直接實現,復雜功能由控制器完成。實現汽車空調控制系統的網絡化,就是從根本上改變控制對象和被控信號間的直接控制關系。模塊之間通過總線網絡建立連接并交互數據。在總線網絡
系統中,負責控制信號采集的模塊把采集到的控制信號發送到網絡上;負責執行控制功能的模塊則偵聽總線消息并接收與本模塊相關的數據,最后完成對相關器件的控制功能[1 ] 。
2.1 空調控制系統網絡
圖1 是汽車空調的混合式配氣系統的風道結構，圖[2 ] ,其工作過程如下:車外新鮮空氣+ 車內循環空氣→進入鼓風機→空氣進入蒸發器冷卻→由風門調節部分空氣進入加熱器加熱→進入各風口。
圖1 空調系統結構圖
根據系統結構圖抽象出基于CAN 總線的分布式網絡模型,在此基礎上添加主控節點、顯示節點和溫度采集節點。圖2 為抽象出來的分布式總線網絡模型。
展開 上圖中顏色相同的控制單元間采用一種特定速率的總線系統，這種根據各自需求來使用不同CAN總線的方式可以較好的優化資源，降低整車的成本。除此之外，還有一種子總線系統，其主要連接電器開關與控制單元，或者傳感器與控制單元之間。比如電動車窗的按鍵與相應控制單元間則采用的是子總線系統。這種子總線系統主要是傳遞系統內相對數據量較少的數據，當然它的數據傳輸速率更低，而且采用的是單線制。
總線系統又稱作CAN-BUS，其實也是因為它的工作原理與運行中的公共汽車很類似。其中每個站點相當于一個控制單元，而行駛路線則是CAN總線，CAN總線上傳遞的是數據，而公共汽車上承載的是乘客。某個控制單元接收到負責向它發送數據的傳感器的信息后，經過分析處理會采取相應措施，并將此信息發送到總線系統上。這樣此信息會在總線系統上進行傳遞，每個與總線系統連接的控制單元都會接收到此信息，如果此信息對自己有用則會存儲下來，如果對其無用，則會進行忽略。
整個原理很類似于一個電話會議進行的方式，一個電話用戶（控制單元）將數據“講”入網絡中，其他用戶通過網絡“接聽”這個數據，對這個數據感興趣的用戶則會利用，其他用戶則會選擇忽略。
前面講到不同的總線系統會有不同的傳輸速率，這就給不同總線系統間的通訊造成了一定的麻煩。它就相當于聯合國開大會，每個成員國都講自己的本國語言，如果要想互相聽懂，就必須有位能精通所有語言的翻譯來進行信息的傳遞。車載網絡系統中很重要的一個控制單元就是“網關”，它同時連接多種不同的CAN數據總線，并在傳遞數據時起翻譯作用。
在這里可以給大家舉一個例子，比如從屬于驅動總線系統的室外溫度傳感器將檢測到的溫度信號發送給儀表盤控制單元，然后儀表板控制單元會將此信號發送到驅動總線系統上，該信號會被發動機控制單元采集到，同時會經過網關的“翻譯”繼續傳遞到車身總線系統上。
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電子液壓制動系統示意圖
當駕駛員踩下制動踏板時，制動(電子)踏板配有踏板感覺模擬器和電子傳感器，集成在制動踏板上的傳感器將制動踏板的行程及駕駛人踩下控制踏板時的速度，轉換為電信號傳遞給制動控制單元（ECU），ECU通過CAN 總線與外部系統交流，綜合其它電信號判斷車輛的運行工況，ECU可以通過傳感器信號判斷駕駛員的制動意圖，計算出每個車輪的最佳制動力，并通過智能接口輸出控制信號到液壓系統，液壓系統中包含由電動油泵和高壓蓄能器組成的液壓供給部分和車輪制動壓力模塊
如上圖所示，整車控制系統以電控VCU為核心，通過CAN總線指揮儲能系統、電機系統等關鍵的總成部件執行相應的上下電動作以及扭矩指令，最終完成整車的行駛運行。
整個控制系統也分為低壓部分和高壓部分，并由HV-LV DC/DC變換器完成高壓到低壓的轉換。低壓部分完成車輛控制器供電和信號采集通訊任務；高壓部分通過高壓線束將動力電池的電能傳輸到空調系統、電機等高壓供電設備，實現動力電能的傳輸。
例如，MCU的功能控制與外部看門狗不能構成安全分解的關系，因為外部看門狗并不能取代MCU單獨的完成所有安全診斷和控制任務；而對于CAN通訊的E2E安全機制可以與CAN總線協議的診斷功能構成安全分解，因為E2E機制可以通過CRC和Rolling Counter覆蓋信號傳輸過程中的信號安全診斷要求，并且獨立于CAN總線協議使系統進入安全狀態。
散漫說，我們線束工程師在日常工作中經常與CAN打交道。較為常見的問題是CAN線中的線束長度該如何規劃，雙絞線，SP點該如何定義等。分享某大神為公司寫的CAN的入門文章，讀完必有收獲，以下為正文。
CAN協議是串行協議，能夠有效地支持具有高安全等級的分布實時系統。CAN多年來作為車身控制的主干網已經形成了從IC設計到軟件開發和測試驗證的完整產業鏈。
1. 簡介
CAN總線由德國BOSCH公司開發
1、低壓電氣系統采用 12 V 供電系統，除了為燈光照明系統、娛樂系統及雨刷器等常規低壓用電器供電外，還為整車控制器、電池管理系統、電機控制器、DC/DC 轉換器及電動空調等高壓附件設備控制回路供電；
2、高壓電氣系統主要包括動力電池組、電驅動系統、DC/DC 電壓轉換器、電動空調、電暖風、車載充電系統、非車載充電系統及高壓電安全管理系統等；
3、CAN 總線網絡系統用來實現整車控制器和電機控制器
1、低壓電氣系統采用 12 V 供電系統，除了為燈光照明系統、娛樂系統及雨刷器等常規低壓用電器供電外，還為整車控制器、電池管理系統、電機控制器、DC/DC 轉換器及電動空調等高壓附件設備控制回路供電；
2、高壓電氣系統主要包括動力電池組、電驅動系統、DC/DC 電壓轉換器、電動空調、電暖風、車載充電系統、非車載充電系統及高壓電安全管理系統等；
3、CAN 總線網絡系統用來實現整車控制器和電機控制器
CAN總線終端電阻，一般來說都是120歐姆，實際上在設計的時候，也是兩個60歐姆的電阻串起來，而總線上一般有兩個120Ω的節點，基本上稍微知道點CAN總線的人都知道這個道理。
但是作為學渣的筆者，知道這個是在各種標準以及各種數據手冊和應用筆記里面常用的電阻值，但是這兩個終端電阻的具體作用是什么呢？之前就知道阻抗匹配，但是究竟匹配的是什么呢
CAN總線終端電阻，一般來說都是120歐姆，實際上在設計的時候，也是兩個60歐姆的電阻串起來，而總線上一般有兩個120Ω的節點，基本上稍微知道點CAN總線的人都知道這個道理。
但是作為學渣的我，知道這個是在各種標準以及各種數據手冊和應用筆記里面常用的電阻值，但是這兩個終端電阻的具體作用是什么呢？之前就知道阻抗匹配
CAN總線終端電阻，一般來說都是120歐姆，實際上在設計的時候，也是兩個60歐姆的電阻串起來，而總線上一般有兩個120Ω的節點，基本上稍微知道點CAN總線的人都知道這個道理。
但是作為學渣的我，知道這個是在各種標準以及各種數據手冊和應用筆記里面常用的電阻值，但是這兩個終端電阻的具體作用是什么呢？之前就知道阻抗匹配，但是究竟匹配的是什么呢？
然后我在網上找了一些資料，半寫半整理的總結了下面的這些知識點
傳統的CAN總線無法為線控系統提供所需要的容錯功能和帶寬：一方面是因為，線控系統的實時性和可靠性要求都很高，必須要采用時間觸發的通信協議；另一方面，線控系統要求通信網絡協議具有容錯的功能，容錯的功能就意味著即使系統的不同部分出現了故障，系統仍然可以按設計繼續運行。
