CAN總線技術的案例
基于CAN 總線的汽車空調控制系統開發
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 技術 | CAN總線相關知識點歸納
物理層
CAN有三種接口器件
多個節點連接，只要有一個為低電平，總線就為低電平，只有所有節點輸出高電平時，才為高電平。所謂"線與"。
CAN總線有5個連續相同位后，就插入一個相反位，產生跳變沿，用于同步。從而消除累積誤差。
和485、232一樣，CAN的傳輸速度與距離成反比。
CAN總線，終端電阻的接法：
為什么是120Ω，因為電纜的特性阻抗為120Ω，為了模擬無限遠的傳輸線。
數據鏈路層
CAN總線傳輸的是CAN幀，CAN的通信幀分成五種，分別為數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔。
數據幀用來節點之間收發數據，是使用最多的幀類型；遠程幀用來接收節點向發送節點接收數據；錯誤幀是某節點發現幀錯誤時用來向其他節點通知的幀；過載幀是接收節點用來向發送節點告知自身接收能力的幀；用于將數據幀、遠程幀與前面幀隔離的幀。
數據幀根據仲裁段長度不同分為標準幀（2.0A）和擴展幀（2.0B）。
幀起始
幀起始由一個顯性位（低電平）組成，發送節點發送幀起始，其他節點同步于幀起始；
幀結束由7個隱形位（高電平）組成。
仲裁段
CAN總線是如何解決多點競爭的問題？
由仲裁段給出答案。
展開 CAN總線基礎入門總結
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 高手寫的CAN總線入門總結
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。
高手寫的CAN總線入門總結
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 初識CAN總線系統
初識CAN總線系統
初識CAN總線系統
初識CAN總線系統
談談CAN總線對線束設計的要求及內在機理
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 一文搞懂CAN總線的AUTOSAR網絡管理
以上就是CAN總線AUTOSAR網絡管理的內容分享。
CAN總線的終端電阻為什么常用120Ω？
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。知道終端電阻的作用，對于日常工作中波形不穩定等問題，也能更快的找到問題的原因。
終端電阻的作用
CAN總線終端電阻的作用有3個：
1、提高抗干擾能力，讓高頻低能量的信號迅速走掉
2、確保總線快速進入隱性狀態，讓寄生電容的能量更快走掉；
3、提高信號質量，放置在總線的兩端，讓反射能量降低。
一、提高抗干擾能力
CAN總線有“顯性”和“隱性”兩種狀態，“顯性”代表“0”，“隱性”代表“1”，由CAN收發器決定。下圖是一個CAN收發器的典型內部結構圖，CANH、CANL連接總線。
總線顯性時，收發器內部Q1、Q2導通，CANH、CANL之間產生壓差；隱性時，Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無源狀態，壓差為0。
總線若無負載，隱性時差分電阻阻值很大，內部的MOS管屬于高阻態，外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進入顯性（一般的收發器顯性門限最小電壓僅500mV）。這個時候如果有差模干擾過來，總線上就會有明顯的波動，而這些波動沒有地方能夠吸收掉他們，就會在總線上創造一個顯性位出來。所以為提升總線隱性時的抗干擾能力，可以增加一個差分負載電阻，且阻值盡可能小，以杜絕大部分噪聲能量的影響。
展開 Kvaser—靈活多變的CAN總線接口方案
然而在使用的過程中我們要考慮的不僅僅是功能，我們還要考慮：
? 易用性：是不是可以方便的應用在不同操作系統、不同的應用領域，windows 、linux、嵌入式linux
? 堅固性：是不是可以用在各種惡劣的環境之中，不會總是出現硬件故障
? 兼容性：是不是可以兼容不同的工具，還是說只能用在專用的工具上
? 靈活性：是不是可以實現自定義的功能，比如靈活的網關應用
? 性價比：是不是很容易接受，可以大規模的應用，kvaser及其合作伙伴有各種免費的、廉價的、專業的工具
? ……
我們并不是說在CAN總線應用領域建議應用Kvaser的方案，但是在大部分的功能開發、數據監控、產品測試領域，靈活堅固兼容多種軟件的kvaser是一個好的選擇。
Kvaser在CAN產品開發領域已經有近30年的經驗，并且和各個領域的技術服務提供商建立了一個廣泛的全球合作網絡，無論您來自哪個行業，Kvaser和他們的技術伙伴會向您提供Kvaser硬件產品以及想配套的軟件產品，為您提供整體解決方案。
不同于其他的一些類似產品，Kvaser的CAN總線分析產品在外形上與市場上的其它產品相差很大，這是因為在設計產品的時候把用戶「工程師」放在重要的位置。憑借基于人體工程學的設計、重量輕、以及超耐用性能，Kvaser總線分析儀和數據記錄儀在應用上更加的突出。
展開 
CAN總線的終端電阻一定要120Ω嗎？
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？
然后筆者就上知乎遨游了一下，半抄半寫地總結了下面的這些知識點。知道終端電阻的作用，對于日常工作中波形不穩定等問題，也能更快地找到問題的原因。
終端電阻的作用
CAN總線終端電阻的作用有3個：
提高抗干擾能力，讓高頻低能量的信號迅速走掉
確保總線快速進入隱性狀態，讓寄生電容的能量更快走掉；
提高信號質量，放置在總線的兩端，讓反射能量降低。
01
提高抗干擾能力
CAN總線有“顯性”和“隱性”兩種狀態，“顯性”代表“0”，“隱性”代表“1”，由CAN收發器決定。下圖是一個CAN收發器的典型內部結構圖，CANH、CANL連接總線。
展開 新能源汽車講解丨CAN總線介紹
【免責聲明】文章為作者個人觀點
CAN總線的終端電阻為什么常用120Ω
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？
然后我就上知乎遨游了一下，半抄半寫的總結了下面的這些知識點。知道終端電阻的作用，對于日常工作中波形不穩定等問題，也能更快的找到問題的原因。
終端電阻的作用
CAN總線終端電阻的作用有3個：
1、提高抗干擾能力，讓高頻低能量的信號迅速走掉
2、確保總線快速進入隱性狀態，讓寄生電容的能量更快走掉；
3、提高信號質量，放置在總線的兩端，讓反射能量降低。
一、提高抗干擾能力
CAN總線有“顯性”和“隱性”兩種狀態，“顯性”代表“0”，“隱性”代表“1”，由CAN收發器決定。下圖是一個CAN收發器的典型內部結構圖，CANH、CANL連接總線。
總線顯性時，收發器內部Q1、Q2導通，CANH、CANL之間產生壓差；隱性時，Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無源狀態，壓差為0。
總線若無負載，隱性時差分電阻阻值很大，內部的MOS管屬于高阻態，外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進入顯性（一般的收發器顯性門限最小電壓僅500mV）。
展開 干貨 | 多年經驗工程師總結CAN總線入門知識
01
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。
02
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。
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