CAN總線
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-30
CAN總線的視頻教程
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總線的實例教程
今天我們脫離開具體的應用場景，回到基礎的CAN總線上面來，無論我們從事的是智能駕駛相關的工作還是空調系統的開發，還是在實驗室內進行的各種功能模塊開發，CAN總線是在行業內不可避免的通信模式。
為什么要講講CAN總線？
自從上世紀80年代提出CAN總線以來，CAN總線歷經了將近40年的發展，已經進入了工業領域的方方面面。在開發應用基于CAN總線的產品時，不可避免的要用到CAN總線與計算機的接口。
回想一下，從學校的實驗室到現在的企業公司，作為汽車行業的一員，我們是多么頻繁的接觸CAN總線，很多時候我們的應用場景僅僅是要在CAN總線上收發數據，畢竟，專業做CAN總線的網絡設計和測試，只是一小部分相關的工作。而又有多少次，你發現你的電腦上面遍布的各種接口，并沒有一個叫做CAN接口。
情況好的時候，你會發現周圍的同事剛好有合適的設備，而且他剛好沒有在用。情況不好的時候，你會發現他也和你一樣在四下里尋找。
于是作為工程師的你，向老板申請要買一個設備，只有這樣你才能工作；而作為老板的你，卻發現要為每一位工程師花費成本才能實現他需要的功能。但是，為什么不能讓工程師和老板開心呢？
所以，今天我們就在這里給大家介紹在CAN接口領域的解決方案-Kvaser。
Why Kvaser
看到今天我們只會介紹CAN接口卡相關的產品，很多在用其他的接口工具的工程師們應該會問，為什么要用kvaser呢？我們現在在用這個產品、那個產品感覺挺好的呀。
是的，簡單從功能上講Kvaser的產品主要實現的是總線和計算機的接口。
展開 總線短路保護和熱關斷保護
總線短路保護是指總線與電源或地短路后，CAN收發器不會損壞，短路故障解除后，CAN收發器能繼續工作。這個特性可以在總線極性反接、電纜絕緣層失效、意外短路到高壓源時對收發器提供保護。
熱關斷電路用于幫助CAN收發器防御因短路產生破壞性電流和高溫。一旦激活熱關斷電路，設備會進入關斷模式。當設備冷卻到正常操作溫度時，設備自動恢復運行。
本公司使用的PCA82C251收發器具有短路保護和熱關斷保護。短路保護允許總線與24V電源短接。
21. 電流隔離
遠距離數據傳輸可能會有較大的地電勢差、地環流等問題，會在CAN總線上形成高共模電壓。如果共模電壓超出CAN收發器容忍的最大限度，數據鏈路就會不正常。
解決這些問題的一個方法是使用電流隔離：隔離變壓器為系統提供電源，光耦或數字隔離器件提供數據隔離。電流隔離可以去除地環流，抑制噪聲電壓。采用電流隔離的電路如圖21-1所示，本公司CAN接口電路也采用了電流隔離處理。
圖21-1：遠距離通訊電流隔離電路示意圖
22. CAN接口電路與RS485接口電路
CAN總線和RS485總線都是采用差分信號傳輸數據，它們在總線拓撲、終端匹配、信號衰減、隔離與接地、波特率與通訊距離關系等方面都是相似的。但是CAN有自己的一些特性，在接口設計中，不能照抄RS485接口電路。
CAN總線對信號延遲敏感，因此信號隔離必須使用高速光耦或者磁耦合器件，以減少信號延遲。公司大量使用的TLP521光耦因為延遲時間過大（微秒級）不可以用于CAN接口電路。
CAN總線對電容敏感，在設計CAN接口電路時，需要使用CAN專用共模電感、專業ESD器件；需要根據應用的最大波特率和通訊距離，來決定是否在CAN總線上增加濾波電容以及濾波電容的大小。
展開 簡介
CAN總線由德國BOSCH公司開發，最高速率可達到1Mbps。CAN的容錯能力特別強，CAN控制器內建了強大的檢錯和處理機制。另外不同于傳統的網絡（比如USB或者以太網），CAN節點與節點之間不會傳輸大數據塊，一幀CAN消息最多傳輸8字節用戶數據，采用短數據包也可以使得系統獲得更好的穩定性。CAN總線具有總線仲裁機制，可以組建多主系統。
2. CAN標準
CAN是一個由國際化標準組織定義的串行通訊總線。最初是用于汽車工業，使用兩根信號總線代替汽車內復雜的走線。CAN總線具有高抗干擾性、自診斷和數據偵錯功能，這些特性使得CAN總線在各種工業場合廣泛使用，包括樓宇自動化、醫療和制造業。
CAN通訊協議ISO-11898：2003標準介紹網絡上的設備間信息是如何傳遞的，以及符合開放系統互聯參考模型（OSI）的哪些分層項。實際通訊是在連接設備的物理介質中進行，物理介質的特性由模型中的物理層定義。ISO11898體系結構定義七層，OSI模型中的最低兩層作為數據鏈路層和物理層，見圖2-1。
圖2-1：ISO 11898標準架構分層
在圖2-1中，應用程序層建立了上層應用特定協議，如CANopenTM協議的通訊鏈路。這個協議由全世界的用戶和廠商組織、CiA維護，詳情可訪問CiA網站：can-cia.de。許多協議是專用的，比如工業自動化、柴油發動機或航空。
展開 CAN接口電路與RS485接口電路
CAN總線和RS485總線都是采用差分信號傳輸數據，它們在總線拓撲、終端匹配、信號衰減、隔離與接地、波特率與通訊距離關系等方面都是相似的。但是CAN有自己的一些特性，在接口設計中，不能照抄RS485接口電路。
CAN總線對信號延遲敏感，因此信號隔離必須使用高速光耦或者磁耦合器件，以減少信號延遲。公司大量使用的TLP521光耦因為延遲時間過大（微秒級）不可以用于CAN接口電路。
CAN總線對電容敏感，在設計CAN接口電路時，需要使用CAN專用共模電感、專業ESD器件；需要根據應用的最大波特率和通訊距離，來決定是否在CAN總線上增加濾波電容以及濾波電容的大小。
展開 CAN總線對信號延遲敏感，因此信號隔離必須使用高速光耦或者磁耦合器件，以減少信號延遲。公司大量使用的TLP521光耦因為延遲時間過大（微秒級）不可以用于CAN接口電路。
CAN總線對電容敏感，在設計CAN接口電路時，需要使用CAN專用共模電感、專業ESD器件；需要根據應用的最大波特率和通訊距離，來決定是否在CAN總線上增加濾波電容以及濾波電容的大小。
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車載網絡：車載以太網、CAN總線、車載無線通信(5G/V2X)、數據安全與網關。
5. 線束、連接器與測試技術 (Components & Testing)
連接技術：汽車線束、連接器、電子電路板、傳感器組件。
測試測量：自動駕駛仿真測試、EMC測試(電磁兼容)、芯片可靠性測試、軟件功能安全測試(ISO 26262)。
6.
控制信號線:(如CAN/485總線、EtherCAT等):采用屏蔽雙絞線,屏蔽層接地(接控制器側)。
iii. PE接地線:接地線截面積≥2.5mm2,接地電限<2Ω(實測值需記錄于維護日志)。多設備組網時,采用星型接地拓撲,禁止串聯接地。
b.線纜長度盡量縮短,若超過3米需增加磁環抑制高頻噪聲。
下文將結合行業實踐，系統拆解多總線（CAN/LIN/100BASE-T1等）數據采集方案的核心痛點、架構設計、同步策略與系統搭建，為從事智能汽車數據閉環開發的工程師提供一套可落地的技術參考。
二、關鍵技術挑戰
多總線數據采集常被簡化為硬件連接問題，但在工程化落地時，需系統應對四重挑戰，這直接決定了數據能否真正用于算法迭代。
例如，GigE Vision相機、CAN總線雷達、GMSL相機等設備即便同一時刻下發觸發，數據流入主機時刻仍然錯位。</p><h3><strong>2.3 滯后的時間戳</strong></h3><p>若在數據進入操作系統內核或應用層后才為其打上時間戳，那么這個時間戳已經疊加前述所有的觸發和傳輸延遲的影響。用這個“被污染”的時間戳進行數據對齊，會導致后續的融合與算法都建立在錯誤的前提之上。
功能與兼容性測試
系統交互測試： 測試屏幕與車機系統、CAN/LIN總線、各類傳感器（如光線傳感器）的通信與協同工作是否正常。
電磁兼容性測試： 確保屏幕工作時不會產生過量的電磁干擾，同時也能抵御來自車輛其他部件的電磁干擾。
（二）樁函數模擬的局限性
樁函數模擬通過替代硬件接口（如CAN總線）進行測試，但存在以下問題：
精度不足：樁函數無法完全模擬硬件行為，導致測試結果與真實環境存在偏差。
維護成本高：隨著硬件接口的更新，樁函數需頻繁修改，增加維護成本。
系統的復雜性與集成度：現代車機集成了車載導航、多媒體娛樂、車輛控制、遠程服務、OTA升級等數十個功能模塊，并與CAN/LIN總線、各類傳感器深度融合。測試需要確保這些復雜功能在并發、壓力、邊界場景下依然穩定可靠。
兼容性與一致性：車機需要連接各類手機（CarPlay/Android Auto/CarLife），適配不同型號的藍牙設備，并確保在不同國家、語言、網絡環境下的表現一致。
總線的EMC輻射發射仿真與測試擬合
閔爭
酷睿程（北京）科技有限公司 SI/PI/EMC工程師
演講主題
演講人及公司
歡迎致辭
劉乃毅
Ansys
總線的EMC輻射發射仿真與測試擬合
閔爭
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