CAN通信
關注創建者：匿名 創建時間：2022-03-30
CAN通信的視頻教程
CAN通信的實例教程
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汽車電子與軟件
什么是CAN通信矩陣
CAN通信矩陣（CAN Communication Matrix）通常由整車廠完成定義，車輛網絡中的各個節點需要遵循該通訊矩陣才能完成信息的交互和共享。
我們知道CAN總線是一種通信形式，ISO 11898協議僅僅規定了數據鏈路層和物理層，也就是說傳什么ID、傳什么數據是沒有定義的，這留給了大家很多遐想空間。對于乘用車來說，滿足UDS和尾氣排放協議之后，還剩余了絕大部分的ID段。這些ID段由主機廠自主來進行分配，分配好之后會形成一個.xls格式的表格。有了CAN通信矩陣，開發人員就知道他設計的零部件應該接收什么ID的數據，需要發出什么ID的數據。
如何閱讀CAN通信矩陣
下面我們詳細介紹下怎么閱讀一份通信矩陣。
信號名稱：一般是以發送節點的名字開頭，“_”后面是具體指代的內容。如BMS_GeneralStatus。
信號長度：該信號的長度，單位是bit，位。
精度/偏移量：描述信號值如何轉變成信號物理值。比如精度是2，偏移量是5，那么信號的真實物理值 = 信號值 * 2 + 5。
物理值范圍：經過物理值轉換后的最大最小值。
其他的一些矩陣中還會有這樣的表述。
起始字節：起始位所在的字節序號。Byte0-Byte7。
起始位：信號LSB（least significant bit）所在的位置。通常這個位置是按照下面這個圖來說明的。
CAN矩陣的核心圖
信號類型：Boolean 還是 Unsigned。
以上是CAN數據矩陣的基本內容。
展開 我們知道CAN總線是一種通信形式，ISO 11898協議僅僅規定了數據鏈路層和物理層，也就是說傳什么ID、傳什么數據是沒有定義的，這留給了大家很多遐想空間。對于乘用車來說，滿足UDS和尾氣排放協議之后，還剩余了絕大部分的ID段。這些ID段由主機廠自主來進行分配，分配好之后會形成一個.xls格式的表格。有了CAN通信矩陣，開發人員就知道他設計的零部件應該接收什么ID的數據，需要發出什么ID的數據。
如何閱讀CAN通信矩陣
下面我們詳細介紹下怎么閱讀一份通信矩陣。
信號名稱：一般是以發送節點的名字開頭，“_”后面是具體指代的內容。如BMS_GeneralStatus。
信號長度：該信號的長度，單位是bit，位。
精度/偏移量：描述信號值如何轉變成信號物理值。比如精度是2，偏移量是5，那么信號的真實物理值 = 信號值 * 2 + 5。
物理值范圍：經過物理值轉換后的最大最小值。
其他的一些矩陣中還會有這樣的表述。
起始字節：起始位所在的字節序號。Byte0-Byte7。
起始位：信號LSB（least significant bit）所在的位置。
展開 （4） 傳輸延遲時間tPTS
CAN報文在CAN總線上的傳輸時，物理延遲包含兩個部分：
在CAN-BUS上傳輸造成的延遲；
在節點上傳輸造成延遲；
按照CAN通信協議的規定，補償給傳播延遲的時間長度要至少等于實際實際傳播延遲時長的2倍，即：
需要注意的是：
Tips: 在CAN總線通信系統中是以時間量子Tq來度量時間的，所以如果延遲補償時間tPTS = 3.1Tq，那么這個時候要取：tPTS = 4Tq。
CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。
每一個設備既可做主設備也可做從設備。CAN總線的通信距離可達10千米（速率低于5Kbps），速度可達1Mbps（通信距離小于40M）。
CAN電平邏輯
CAN總線采用"線與"的規則進行總線沖裁，1&0為0，所以稱0為顯性，1為隱性。
從電位上看，因為規定高電位為0，低電位為1，同時發出信號時實際呈現為高電位，從現象上看就像0覆蓋了1，所以稱0為顯性，1為隱性。
USB通信串行總線
USB接口最少有四根線，其中有兩根是數據線，而所有的USB數據傳輸都是通過這兩根線完成。它的通信遠比串口復雜的多。
兩根數據線采用差分傳輸，即需要兩根數據線配合才能傳輸一個bit，因此是半雙工通信，同一時間只能發送或者接收。
USB 規定，如果電壓電平不變，代表邏輯1；如果電壓電平變化，則代表邏輯0。
USB轉TTL
一般USB轉串口都是用CH340G芯片。
用串口通信比USB簡單，因為串口通信沒有協議。
SD卡
SD卡是一種存儲卡，可用于手機作為內存卡使用。
嵌入式中，單片機與SD卡通信有兩種模式：
1. SPI總線通信模式；
2.
展開 CAN總線網絡主要掛在CAN_H和CAN_L，各個節點通過這兩條線實現信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻。
每一個設備既可做主設備也可做從設備。CAN總線的通信距離可達10千米（速率低于5Kbps），速度可達1Mbps（通信距離小于40M）。
CAN電平邏輯
CAN總線采用"線與"的規則進行總線沖裁，1&0為0，所以稱0為顯性，1為隱性。
從電位上看，因為規定高電位為0，低電位為1，同時發出信號時實際呈現為高電位，從現象上看就像0覆蓋了1，所以稱0為顯性，1為隱性。
USB通信串行總線
USB接口最少有四根線，其中有兩根是數據線，而所有的USB數據傳輸都是通過這兩根線完成。它的通信遠比串口復雜的多。
兩根數據線采用差分傳輸，即需要兩根數據線配合才能傳輸一個bit，因此是半雙工通信，同一時間只能發送或者接收。
USB 規定，如果電壓電平不變，代表邏輯1；如果電壓電平變化，則代表邏輯0。
USB轉TTL
一般USB轉串口都是用CH340G芯片。
用串口通信比USB簡單，因為串口通信沒有協議。
SD卡
SD卡是一種存儲卡，可用于手機作為內存卡使用。
嵌入式中，單片機與SD卡通信有兩種模式：
1. SPI總線通信模式；
2.
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支持CAN/RS485通信，可將充電狀態、電池健康度、故障代碼實時上傳至巡檢管理平臺。當機器人返艙充電時，系統自動記錄充電數據，為運維人員提供電池壽命預測和故障預警。
四、典型應用場景
場景一：煤礦井下吊軌巡檢機器人
某大型煤礦在輸煤廊道部署了吊軌式巡檢機器人，用于監測皮帶機運行狀態。原采用拖纜供電，電纜磨損頻繁、故障率高。
魯渝能源分體式產品提供485和CAN兩種通信接口，支持受控啟動模式，可以無縫接入上層調度系統。
這意味著，機器人調度平臺可以實時掌握充電狀態，根據任務優先級和電量情況，動態安排充電計劃。當多臺設備共用同一充電區域時，系統可以通過通信協議實現有序調度，避免資源爭搶。
這種“對話”能力，讓無線充電從單一的能源補給設備，升級為自動化系統中的一個智能節點。
通信模塊進行測試
傳統方法需搭建完整的CANoe仿真環境，耗時2周
WinAMS直接基于目標機代碼運行，3天內完成95%覆蓋率測試
成功捕捉DMA控制器競爭條件引發的隱蔽錯誤
?工業控制領域?：
某歐洲Tier 1供應商使用WinAMS測試PLC控制軟件
發現仿真環境下遺漏的硬件相關時序錯誤
避免量產ECU偶發性故障，節省數百萬歐元召回成本
?
某車企的電池管理模塊就因此暴露了低溫下CAN通信丟包的隱患。
?關卡3：時光機（時序驗證）?
自動駕駛的決策就像接力賽，每個環節都要精準卡點。某車型的自動泊車功能曾出現0.5秒延遲，調查發現是路徑規劃模塊在同時處理超聲波雷達和攝像頭數據時，發生了千分之一的優先級錯亂。
?
實際案例：某日本車企在ADAS控制器開發中，利用winAMS對CAN通信模塊進行測試。傳統方法需搭建完整的CANoe仿真環境，耗時2周；而winAMS直接基于目標機代碼運行，3天內即完成覆蓋率達95%的測試，且成功捕捉到一個由DMA控制器競爭條件引發的隱蔽錯誤。
紅外通訊方案
紅外通訊方案通過紅外通信技術，將CAN通信轉換成紅外通信，實現充電機與電池（AGV）之間的雙向數據通信。這種方案不僅能夠替代傳統的光電IO通信，還能夠在其基礎上實現更強的數據通信能力，提高了系統的抗干擾能力。特別是在復雜的工業環境中，紅外通訊的高可靠性和抗干擾性更為突出。
抗干擾性強：紅外通信技術在復雜環境下表現穩定，不易受到電磁干擾。
二、ADTF：支持全面的CAN通信協議
ADTF（AUTOMOTIVE DATA & TIME-TRIGGERED FRAMEWORK）是一款汽車數據與時間觸發框架，可用于開發車輛駕駛輔助系統。提供一系列功能和工具來支持車輛自動化和駕駛輔助系統的開發和測試。ADTF能用于快速原型設計、仿真、數據記錄和驗證（后處理）。
域控制器整合功能的豐富也意味著其測試系統變得極其復雜，金螞蟻國創通過研發域控自動化測試平臺，提供對2/3/4/5G通信、WIFI通信、藍牙通信、GNSS導航、USB通信、語音交互、攝像頭上傳信號解析、視頻數據上傳、車載以太網1000Base-T1和100Base-T1通信、傳統的IO控制、CAN FD通信、LIN總線控制等多功能的域控測試方案，助力新能源汽車智能化的進一步發展。
從LIN總線的簡單通信到CAN總線的高效數據交換，再到FlexRay、MOST等高速傳輸技術的應用，汽車通信技術不斷突破。然而，隨著智能駕駛、車聯網等技術的快速發展，車載網絡面臨的挑戰也日益嚴峻。數據量的激增、傳輸速率的需求以及對實時性的更高要求，都對車載網絡提出了新的挑戰。
2、車載以太網的新篇章
為了應對這些挑戰，10GBase-T1標準于2017年立項，并于2020年正式發布。
邏輯拓展模塊：以CAN總線通信的方式對外拓展火災報警控制器的輸入與輸出，可執行報警控制器的命令對外輸入/輸出信號。安裝位置：靠近控制/反饋設備附近安裝。
放氣指示燈：安裝在儲能艙外部疏散通道處（艙門上方），當全氟己酮滅火劑釋放后，火災報警控制器將啟動放氣指示燈發出燈光指示，提醒人員注意并采取相應措施。
