汽车CAN总线传输

汽车CAN总线传输（精选9篇）

汽车CAN总线传输 篇1

0引言

CAN总线是近年来非常流行的几种现场总线之一, 它规范了设备互联系统中的物理层和数据链路层是一种多主方式的串行通信总线, 可以组建多主对等的总线通信系统, 因其非破坏性总线仲裁技术和强大的错误检测机制, 其传输具有高可靠性, 广泛应用于汽车、航天等工业领域中。

在大型的CAN总线网络系统中, 许多的设备挂接在CAN总线上, 如图1。由于CAN总线的带载能力的限制, 不能让所有的设备均挂在同一根CAN总线上, 为此, 常把CAN总线分成几段, 每一段CAN总线上挂接的设备数量减少, 保证每段CAN总线能正常驱动设备, 并在每段CAN总线之间接入CAN连接器, 把分段CAN总线连成一个整体网络, 称为复合CAN总线。如图2。

目前, CAN总线连接技术有CAN中继器、CAN网桥和CAN网关。

网桥跨接在CAN总线上, 随时监控接收每一段CAN总线上的每一帧数据 (一帧数据常有几十位数据) , 并缓存在其存储器中, 然后再向另一段CAN总线上竞争发出此帧数据。这两段CAN总线上的数据不进行实时仲裁处理, 并且, 当某段CAN总线故障时, 不影响另一段CAN总线的运行。但是, 因其数据缓存, 使数据在复合CAN总线上的传输至少有一帧的延时。

1实时传输的CAN中继器的提出

在煤矿综采工作面液压支架电液控制系统中引入CAN总线技术, 电液控制系统由200多台支架控制器组成一个线性网络, 整个网络的长度达1000多米, 支架控制器的供电采用分布式供电, CAN总线作为支架控制器间的控制数据交换链路。因为CAN总线的驱动能力的限制和分布供电的特点, 常把200多台支架控制器分成多个组, 每个组内的支架控制器挂接在同一根CAN总线上, 组间采用CAN中继器把多个CAN总线段联接成一个复合CAN总线。

2实时传输的CAN中继器的内部框图

一种实时传输的CAN中继器, 其内部功能框图如图3, 它由CAN收发器模块、脉冲宽度限制模块、脉冲后沿延时模块、优先竞争模块、光耦隔离器组成。它跨接在CAN总线上, 把CAN总线分开为两段, 随时监控接收每一段CAN总线上的每一位数据, 并同时向另一段CAN总线上竞争发出此位数据。具有传输速度快、电气隔离、双向按位竞争实时传输、总线保护功能。

3实时传输的CAN中继器的传输模式

CAN总线上的位信号有两种状态, 分为显性位 (比如逻辑0) 和隐性位 (比如逻辑1) , 其运算 (竞争) 规则如下:显性状态位优于隐性状态位。当挂接在总线上的一个设备向总线发出显性位的同时, 另一个设备发出隐性位, 此时总线表现为显性位, CAN仲裁机制要求后一个设备停止发送数据。

CAN中继器跨接在CAN总线上, 有4种工作状态, 完成两段CAN总线上信号状态的同步竞争传输, 如下表所示。传输原则是:显性传输, 即把一边CAN总线上的显性状态传输到另一边CAN总线上。为了防止CAN总线上数据的循环死锁, 要求传输方式只能有为“分时单向传输”或“不传输”, 严禁“同时双向传输”。如果是“同时双向传输”, 则当S1为显性位时, 它传到S5, 使S5也为显性位, 此时, S5的显性位也反向传到S1, 使S1为显性位, 从而锁定S1为显性位。

CAN中继器内部有控制流和数据流。数据流是被传输的信息的通道, 数据流有:S1→S2→S3→S4→S5和S5→S6→S7→S8→S1。控制流完成数据传输与否的控制, 控制流有S2→S9, S7S→10, S11, S12。

4实时传输的CAN中继器的内部模块

4.1CAN收发器模块

“CAN收发器模块”完成CAN总线信号电平与TTL逻辑电平的竞争转换。比如“CAN收发器模块1”, S2随时跟踪S1的状态, 当S1为显性位时, S2为逻辑电平0, 当S1为隐性位时, S2为逻辑电平1;同时, 数据S8在S11的控制下输出并与S1进行竞争合并。

4.2光耦隔离器

“光耦隔离器”对信号进行隔离传输, 完成其两边电气的隔离。

4.3优先竞争模块

“优先竞争模块”完成传输方向的选择, 其选择方式如表2所示, 完成把一边CAN总线上的显性状态传输到另一边CAN总线上。

4.4脉冲宽度限制模块

“脉冲宽度限制模块”对输入的显性信号的宽度进行限制, 当输入的显性电平宽度过宽时, 则强行转换为隐性电平。比如, 当S2长时间为显性电平时, 经过“脉冲宽度限制模块2”后, S3不长时间为显性电平, 再经S4, 到达S5, 就不会长时间地引起S5为显性电平, 从而保证S5不受S1的长时间显性电平的锁死。

4.5脉冲后沿延时模块

脉冲后沿延时模块, 对控制信号的显性脉冲的后沿进行延时。

数据流在中继器内传输时有延时。比如, S1的显性状态脉冲向S5传输过程中, 当S1的显性状态脉冲后沿到达时, S1已经变为隐性态, 由于传输延时, 此时, S5仍然为前面的显性状态, S5的显性态就要回传到S1, 形成死锁。为了防止此时的回传, 处理方式有两种, 一种方式是此时段禁止传输, 另一种方式是此时段维持原来的从S1向S5的传输方向。本中继器采用第二种处理方式, 对显性脉冲的后沿进行一小段时间的延时, 用延时后的显性脉冲去进行传输方式的选择, 从而延长了传输控制时间。

5结论

实时传输的CAN中继器, 具有透明的传输功能, 它接入CAN总线上, 不影响CAN上设备原有的竞争传输功能, 适用于要求有实时控制的CAN总线控制系统中。

汽车CAN总线传输 篇2

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汽车CAN总线实验教学系统的设计

一 系统概述

CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网，是国际上应用最广泛的开放式现场总线之一，作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的网络通讯控制方式，CAN-bus在汽车也已经得到了广泛的应用。汽车电子车身网络系统是由多个ECU之间采用高速CAN总线网络通信实现车辆动力与操作系统信息快速交互，低速CAN总线网络通信实现车辆车身操作控制信息交互，以及低成本的LIN总线对CAN网络进行必要的扩充。通过总线的连接，将多个ECU组成控制网络，实现相互间的信息互联互通，使汽车变得更加安全、可靠、智能，功能扩展更加便捷，车身更加轻便。

该实验系统配置了汽车常见的基础ECU（ECU即电子控制单元Electronic Control Unit的缩写），可以通过ECU外置的输入输出硬件进行本地化操作，以达到了解单独一个ECU功能的目的。提供ECU仿真模型、二次开发所必须的原理图、源代码等，为以后独立开发汽车电子功能部件奠定基础。该系统也可组网构成一个基本车载网络的模型，了解车载网络的基本构成。通过可配套使用的PFautoCAN平台软件，可以完成对车载网络的设计、软件仿真、半实物仿真、硬件在环仿真等，以达到构建网络控制方案，验证网络模型，并通过对网络数据的采集、存储、分析、处理等对车载网络进行测量、评估、优化等目的。二 技术指标

1.双CAN通信网关单元

1.1 可实现低速CAN网络（如125Kbps）与高速CAN网络（如250Kbps）之间的数据选择性交互，完成汽车电子车身网络内不同通信速率CAN网络之间的信息互联互通。

1.2 支持CAN2.0A与CAN2.0B协议，支持CAN通信速度范围5Kbps ～ 1000Kbps。1.3 通过彩色液晶显示屏实时显示网络报文等相关信息。1.4 提供8路开关量信号输入和8路开关量信号输出。

1.5 提供软件代码测试CAN各种波特率标准、通信帧的类型、通信帧的格式、总线滤波等功能。成都盘沣科技有限公司

http:// 1.6 可通过PFautoCAN平台软件对ECU进行CAN-BUS网络通信软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。

1.7 提供ECU实物原理图、实验源代码等教学资源。

1.8 能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

2.汽车组合仪表控制单元

汽车仪表是一个综合性汽车电器，采集并显示来自各个汽车模块的信息，如车灯、车门、油温、车速等；所以仪表是汽车所有信息的汇集处，仪表既要将这些状态信息显示出来，又要将相应的信息发送给相应控制模块，工作较为繁忙，在汽车电子车身网络中扮演着非常重要的角色。

2.1 仪表包括：里程表、发动机转速表、车速表、燃油表和温度表。

2.2 指示包括：燃油报警信号；关于发动机的信号：水温报警信号、充电指示信号、机油压力报警指示等；关于制动系统的信号：制动器液位故障报警指示、驻车制动指示、制动蹄片间隙警告指示；关于安全的信号：安全带未系警告指示、SRS故障指示、副驾驶安全气囊、防盗指示等；关于车灯的信号：近光灯、远光灯、防雾灯和转向灯等；除霜信号指示。2.3软件包括八类模块单元：

2.3.1燃油表控制模块：主要有油位采集模块和步进电机驱动模块； 2.3.2温度表控制模块：主要有温度采集模块和步进电机驱动模块； 2.3.3车速表控制模块：主要有车速采集模块和步进电机驱动模块； 2.3.4转速表控制模块：主要有转速采集模块和步进电机驱动模块； 2.3.5指示灯模块：主要有信号采集和控制信号输出模块；

2.3.6液晶显示模块：主要时间、日期调节和显示模块以及总里程显示模块； 2.3.7CAN通信模块：主要有数据处理模块、CAN接收和发送模块； 2.3.8声光报警模块：主要有信号采集模块和蜂鸣器驱动模块。2.4 实验信号输入：

实验设备自带信号输入；信号发生器信号输入；CAN网络报文输入。2.5 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。成都盘沣科技有限公司

http:// 2.6 提供ECU实物原理图、实验源代码等教学资源。

2.7 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

3.汽车车门控制单元

3.1 提供不少于6路的继电器信号输出，可以驱动控制车门、车窗、后视镜等汽车电器。

3.2 四门独立控制开关输入。

3.2实现CAN与Lin总线通信的综合应用。

3.3 通过本地控制可以实现本单元的ECU功能演示，并可通过CAN/lin总线网络进行实车的模拟控制，并通过网关、仪表等显示相关控制报文、指示信息等。3.4 综合应用CAN通信与LIN通信的组网与数据交互，以及车门开关控制策略； 3.5 提供ECU原理图及实验源代码等教学资源。

3.6 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。3.7 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

4.汽车车灯控制单元

4.1 七组以上灯光控制继电器输出。4.2 1七路以上独立逻辑信号输入。4.3实现CAN与Lin总线通信的综合应用。

4.4 通过本地控制可以实现本单元的ECU功能演示，并可通过CAN/lin总线网络进行实车的模拟控制，并通过网关、仪表等显示相关控制报文、指示信息等。4.5 提供ECU原理图及实验源代码等教学资源。

4.6 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。4.7 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

5.汽车防盗报警器单元 成都盘沣科技有限公司

http:// 5.1 六路以上继电器控制输出，五路以上报警信号输入。

5.2 综合应用CAN、LIN总线通信与无线通信的数据交互技术，以及汽车防盗原理。

5.3 提供ECU原理图及实验源代码等教学资源。5.4 多路LED工作指示灯控制电路。

5.5 电子防盗软件部分主要包括功能选择开关信号采集与处理、制动踏板等开关信号采集与处理、振动传感器信号采集与处理、RF信号采集与处理、继电器控制及控制策略。

5.6 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。5.7 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

6.汽车倒车雷达控制单元

6.1 通过对超声波探头控制，采集车身周围障碍物分布情况，将信息汇总后模糊推理，提供倒车建议。

6.2 提供ECU原理图及实验源代码等教学资源。

6.3 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。6.4 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

7.智能天窗控制单元

7.1 提供4路以上控制继电器输出，控制天窗滑移电机、斜升电机等。7.2 提供6路以上逻辑信号输入。

7.3 实现滑动开关有滑动打开、滑动关闭和断开（中间位置）3 个挡位。7.4 实现斜升开关也是有斜升、斜降和断开（中间位置）3个挡位。7.5 实现对天窗的自动控制。

7.6 综合应用CAN、LIN总线的通信技术，以及智能天窗控制原理。7.7 提供ECU原理图及实验源代码等教学资源。成都盘沣科技有限公司

http:// 7.8 通过PFautoCAN平台软件对ECU进行软仿真、半实物仿真及硬件在环仿真。7.9 通能够通过PFautoCAN平台软件对单个ECU的CAN-BUS通信功能进行诊断，并可做多个ECU联网后CAN-BUS通信的综合诊断。

8.PFautoCAN汽车CAN网络设计仿真平台软件

PFautoCAN平台软件是针对车载CAN-BUS网络及其相关ECU的开发、测试和分析的集成开发环境软件，涵盖了从系统规划到实现的完整开发流程，可提高开发基于CAN-BUS网络的ECU及车载网络的效率。支持ECU及车载CAN-BUS网络系统的开发、测量、仿真、诊断、测试、分析、数据记录、数据回放等，并实现了与Vector公司的dbc文件兼容等。

8.1 测量：以图形，图表等形式实时的反映车载网络的总线状态及相关信息 8.2仿真：用于车载网络仿真，包括软件仿真，半实物仿真，硬件在环仿真。8.3诊断：完成对单个ECU的CAN-BUS通信功能诊断，以及多个ECU联网后网络的综合诊断。

8.4测试：对开发过程中各个阶段的ECU进行CAN总线通信功能测试，检查测试模型，回归测试及一致性测试。

8.5 数据记录与回放：可记录总线数据，并进行记录数据的回放。

8.6符合ISO11898标准的两路独立CAN-bus通道，可以处理CAN2.0A和CAN2.0B格式的CAN报文信息；发送速度最高大于4000帧/秒，接收速度最高大于5000帧/秒。

8.7可实时显示总线负载和流量以及总线错误状态。8.8支持检测和显示错误帧。

8.9 可通过脚本配置以支持自定义协议。

8.10 可发送协议帧，进行模拟操作；具有键盘输入、时间等触发功能，并可设定接收到指定类型的协议帧时触发发送相应的协议帧。

9.汽车信号发生器

9.1 具有DDS单元（数字信号发生单元），可通过该单元模拟发动机转速、车速等信号。成都盘沣科技有限公司

汽车CAN总线传输 篇3

关键词：CAN总线；汽车网络；应用

中图分类号：TP393

关于CAN总线技术在汽车网络中的应用问题在国内已经有了广泛的研究，其主要原因是因为CAN总线技术具有的独特优势在汽车网络应用中体现的价值是其他总线技术无法比拟的。为了了解这一技术，我们首先了解什么是CAN总线技术。

1 CAN总线技术

CAN总线技术是一种在网络通信中控制端为了控制通信网络中的各个节点输出一种线路连接各个分节点的总线传输技术。网络传输中，各个节点的模拟信号以及数字信号的传输转换都可以在总线上完成。那么CAN技术就是一种这样为了连接控制端及各个网络节点的通信总线技术。

CAN总线技术在我国的发展可谓是十分迅速，目前的主要应用领域是在汽车的局域网络中承担总线传输工作。在汽车电子技术的发展过程中，全自动智能汽车已经是汽车电子行业发展的主要研究方向。而连接各个控制节点的正是CAN总线技术。在汽车电子通信网络中，CAN总线主要连接的各个节点有控制汽车机械运动节点，控制汽车舒适度节点，以及汽车微电子控制节点。

CAN总线技术的主要特点是传输速度快，信號抗干扰能力强、具有较好的实时性传输以及其特独特的错误识别及控制技术，在局域网络中的具体应用具有较好的传输性能。

2 汽车的控制局域网络

在汽车行业发展的过程中，各个公司都在以客户体验为基本操作理念进行开发各项应用技术，其主要原因是在于符合客户需求的技术才是最好的技术价值体现。而对于CAN总线技术来说，其产生与发展的过程也是符合这一标准的。

工控机就是局域网络中的控制端，在汽车局域网当中，主要负责的是控制各个节点指令的中央控制处理器。事实上，在汽车电子行业的发展中，是离不开电子通信行业，网络通信行业，以及机械控制业的发展的，在汽车电子控制系统出现的时候，汽车的这个小型局域网络就已经形成。而我们都知道局域网络形成的过程中，中央服务器是最为重要的一个总控制端。工控机就是汽车局域网络控制的中央控制服务器，其主要作用就是控制处理汽车各个分节点的信息指令。

在下属分节点中，有传感器控制系统，发动机及变速系统，电通控制系统，起重力矩限制系统，车身控制系统，执行控制器等。这些分节点都是汽车局域网络的组成部分。在传感器控制系统中，主要是针对汽车传感器的控制。我们日常开车的过程中，传感系统在汽车机械控制应用各领域中具有十分重要的地位。其主要控制的是当温度，重力，以及速度等传感变量出现变化时在传感控制系统中就会有相应的处理指令，如果变量的变化超出了正常极限范围，那么传感控制系统就会通过总线对工控机发出指令，再由工控机进行调节控制其他汽车控制部分。例如当汽车温度传感器发现汽车内部温度上升到极限温度时，就会对传感控制系统发出指令，再由传感控制系统将指令进行处理后，通过总线将信息迅速传递到工控机，当工控机接收到该指令时，处理系统就会通过分析指令，发出对汽车内部温度调节系统开启的指令，直至将温度降到可以正常行驶的标准位置。出于对汽车行驶安全的考虑，对于速度控制系统来说，最典型的装置就是汽车内部的限速控制系统。当速度达到一定极限值时，就可以通过限速控制系统对汽车的速度进行控制，而这些指令的传输，无一例外都必须要通过网络控制总线的传输才能完成。

3 CAN总线技术在汽车控制网络中的应用

CAN总线技术在汽车控制网络中的应用可以说是较为广泛。由于汽车系统中需要迅速的反映系统中所发出的任一指令，而传统的信号通信传输又无法达到这样的要求，所以需要CAN总线技术来拟补这一空缺。对于CAN总线技术来说，传递信号速度快是他的一个重要特点，在信号传输过程中，可以通过CAN总线进行传递处理。CAN总线模块中就有错误识别以及控制的功能，在这一功能中，对于错误的信号，就可以被及时的侦查出来，然后将错误的类型传递给信号控制端，由终极处理控制系统做出相应的反应。

对于CAN总线技术在汽车领域的应用来说，其主要控制的是有两个组成部分。第一是舒适系统网络，第二是机械系统网络。其中，各个控制点都是由CAN总线进行连接控制。车门控制单元，空调控制单元，仪表，中央锁控制单元，天窗控制单元以及电动座椅控制单元，这些控制单元都是为了驾驶员和乘客可以有一个更好的乘车环境而设置的电子控制系统。空调控制单元通过总线对空调机械控制进行调节车内空气环境，调节车内温度，保持车厢内部的空气清新，使车内人员对车内的空气感觉舒适即可。对于天窗控制单元来说也是一样的道理。不得不提到的是中央锁控制单元，这个控制单元是保证车内人员人身安全的重要组成部分。由于汽车的安全系统最外层的就是中央锁控制，如果一旦出现信号传输崩溃问题，中央锁无法完成其应有的功能，那么对于驾驶室内的人来说，安全问题就成为了一个巨大的事故隐患。

总线技术在整个车内的网络系统中所起到的作用是不容忽视的，一旦出现网络传输中断，其后果是不可想象的。假设一个系统中的总线传输出现问题，那么首先出现问题的就是网络控制终端发出的指令无法传递到各个分节点中去，那么很容易就会造成汽车形式故障，而且很有可能引发交通安全事故。

CAN总线既然在汽车控制网络承担如此多的重要作用，那么选择CAN总线技术的原因有以下几点：

第一，CAN总线技术可以承载多个主机，多个从机进行同时工作，如此工作，可以避免一条总线出现问题，其他线路处于瘫痪的状态。一旦发现CAN总线中出现信号中断情况，可以发出相应的故障指令，命令其他主机或从机停止工作。

第二，CAN总线技术可以将数据远距离高速传输。这个特点可以说是当前汽车网络控制领域中最为重要的一点，尤其是对于数据传输速度快这个问题来说，高速传输数据可以及时传递相应的信息，也可以避免一些不必要的损失。

第三，CAN总线技术可以在传递出现问题的自动重启指令。在总线传输过程中，如果出现错误指令，或者指令终端情况，CAN总线控制端可以重新启动该指令的传输。这样就可以避免传输过程中的传递信息中断而无法完成该指令的执行。

第四，CAN总线技术成本较低。在汽车电子网络发达的时代，降低汽车制造成本本身就是一件利民工程。而CAN总线成本较低而获得广泛的应用，也是不少汽车制造商选择其在汽车控制网络中应用的原因之一。

4 结束语

综上所述，本文通过对CAN总线技术，汽车网络的构成，以及CAN总线技术在汽车电子网络中的应用的论述，说明CAN总线技术能够在汽车网络中应用是具有其独特的优势的。相信在未来的汽车电子网络行业发展中，CAN总线技术凭借低成本，高性能的特点一定会在该领域中获得更多的应用和发展。

参考文献：

[1]杨建军.CAN总线技术在汽车中的应用[J].上海汽车.2007（06）：32-34

[2]王磊，闫厉，田丽媛.CAN总线技术在汽车网络中的研究与实现[J].长春工业大学学报（自然科学版）.2007（04）：402-406

[3]童卫东.CAN总线技术在汽车中的应用研究[D].东南大学.2005

作者简介：魏翔（1983.01-），男，湖北黄陂人，本科，讲师，主要研究方向：计算机。

汽车CAN总线传输 篇4

目前,现场总线已经发展成为集计算机网络、现场控制、生产管理等内容于一体的现场总线控制系统FCS(Field-bus Control System)。CAN总线由于具有结构简单、连接方便、数据可靠性高、通信实时性强、节点设置不受限制、通信介质无特殊要求以及易实现多主结构等优点,已广泛应用于工业生产的各个环节[1,2]。

排队论(queuing theory) 主要应用于计算机网络、生产、运输、库存等各项资源共享的随机服务系统。它研究的内容有3个方面 :系统的性态 ,即与排队有关的数量指标的概率规律性;系统的优化问题 ;统计推断,根据资料合理建立模型。其目的是正确设计和有效运行各个服务系统,使之发挥最佳效益[3]。

本文基于排队论对CAN总线协议建立了M/M/1队列模型,仿真分析了语音与数据混合传输的性能指标,同时使用硬件通信系统进行实验测试,实现了语音与数据的混合传输。

1 系统性能仿真分析

1.1 系统模型的建立

系统负荷对语音通信质量的影响主要表现为当系统的负荷增加时,系统的传输时延增加。下面从CAN的数据链路层的传输协议入手,分析系统负荷对传输时延的影响。

CAN的通信介质访问协议为载波监听多路获取/冲突避免(CSMA/CA)[1],采用多主竞争方式结构:网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息,而不分主从,即当发现总线空闲时,各个节点都有权使用网络。在发生冲突时,采用非破坏性总线优先仲裁技术:当几个节点同时向网络发送消息时,运用逐位仲裁原则,借助帧中开始部分的表示符,优先级低的节点主动停止发送数据,而优先级高的节点可以不受影响地继续发送信息,从而有效地避免了总线冲突,使信息和时间均无损失。

因此,从CAN的通信介质访问协议来看,CAN处理报文的过程可以看作为M/M/1队列模型。M/M/1是最简单的排队系统模型[3]。在该排队系统中,第一个M代表顾客的到达时间间隔,第二个M代表服务时间,二者均为指数分布,1为服务台数。在该队列模型中,将顾客的平均服务率看作为帧的传送率μ,即为CAN总线的带宽B,也是单个帧传输时间τ的倒数,即μ=B=1/τ。将顾客的平均到达率看作为网络的帧产生率,可由式(1)求得。

设网络中各节点的数据帧产生率为λi,网络的节点数为M,则网络的帧产生率λ:

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所以,网络的负载率ρ=λ/μ。

很明显,在任何随机排队系统中,若ρ>1,则队列会无限地增长。这是一种不稳定的现象,不是研究对象。在CAN网络中要求ρ=λ/μ≤1。

由M/M/1模型所满足的微分方程可以得到本模型的状态微分方程:

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式中:pk为在t时刻服务队列长度为k的概率,k=0,1,2,…;p′k(t)为pk(t)的导函数。

当系统达到平衡状态时,由数学期望可求得网络中的平均帧数undefined。

设t→∞时,pk(t)趋向稳定,即p′k(t)=0。

则pk(t)与t无关,可简记为pk。由式(2)可知:

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利用递推法得到方程的通解为pk=ρkp0,利用undefined,可得:

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由服务队列的概率生成函数undefinedpkzk可得出平均帧数undefined。

根据DC Little的理论,当一个帧被传送到对方节点且刚好离开系统时,系统中的平均帧数应正好等于该帧在系统中平均等待(延迟)时间T内到达的帧数,即undefined。由此可得帧的平均延迟时间:

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1.2 模型的仿真结果及分析

模型分析采用的参数:CAN总线的数据传输速率为5 kbps、10 kbps、20 kbps、50 kbps、100 kbps,传输数据的字节数为8 B,系统负载率ρ在区间[0,1]间取值。对式(3)利用Matlab仿真,结果如图1所示。

在本系统中,对语音的通信要求是语音的压缩编码帧在20 ms内得到传输。从图1可看出,在帧传输平均时延为20 ms时,CAN总线的传输速率越大,系统的负载率越大,频带利用率越高;另一方面,传输速率越大,能传输的距离就越小。其中,传输速率为10 kbps时,负载率为0.68。不同的环境可选择不同的传输速率。

2 通信系统实验结果及分析

2.1 实验系统简述

本实验系统使用RS232BCAN智能转换器将现有的硬件系统构成一个小的实验通信网络,硬件系统主要包括:微控制器PIC18F258、语音处理模块AMBE-2000、A/D-D/A 转换器PCM3500以及一些外围电路,系统结构如图2所示。

2.2 实验测试结果

在硬件通信系统测试时,CAN总线传输速率设定为10 kbps,分别测试以下3种情况:

(1) 在CAN总线中只传输语音信号时,设定语音信号的发包率为500帧/s。

测试结果:在接收端判断语音有极小的延迟,几乎不能分辨,语音质量清晰、自然。

(2) 在CAN总线中只传输数据时,分别测试了数据包发送间隔时间为10 ms、20 ms、50 ms、100 ms、500 ms、1 000 ms情况下的数据发送和接收情况。

测试结果:数据包发送间隔为10 ms时,接收端收到的数据少于发送的数据,数据传输出现丢包;发送间隔分别为20 ms、50 ms、100 ms、500 ms、1 000 ms时,收到的数据和发送的数据相等,数据传输无丢包现象,20 ms为一极限值。

(3) 在CAN总线中混合传输语音信号和数据时,分别测试了数据发送间隔为1 ms、10 ms、20 ms、50 ms、100 ms、500 ms、1 000 ms情况下的数据发送和接收情况及语音传输情况,测试结果如表1所示。

CAN总线上语音和数据混合传输的情况下,数据发送间隔为20 ms和100 ms时的时序图如图3所示。

2.3 实验结果分析

在只传输语音的情况下,传输速率为500帧/s时,CAN总线负载率约为40%;在只传输数据的情况下,传输速率为500帧/s时,CAN总线负载率约为70%。语音和数据混合传输时,语音和数据的传输速率均为500帧/s时,CAN总线已超负载,通过RS232BCAN转换器可以测出数据有丢包现象,根据数据的传输优先级高于语音的传输优先级,理论上语音信号应该有丢包现象,但实验测试中,接收端语音仍较为清晰。原因分析如下:

(1) 当串口设置为1 ms发送1次数据时, RS232BCAN转换器并不能准确地按照要求及时发送数据。

(2) 设计电路板时,已从硬件和软件2个方面考虑到了允许丢包1/3。

(3) 实验仅用了2个CAN节点,同时发送的几率小,干扰也较小。

(4) 实验中对语音信号采用人耳倾听辨别主观评定法,在丢包较少的情况下,人耳无法辨别差别,并且人耳允许的声音延迟较大。

总之,实验测评的结果和理论分析的结果基本吻合,当CAN总线传输速率为10 kbps、负载率小于70%时,对语音信号的传输几乎无影响。

3 结语

本文通过理论分析和实验系统测试,证明可以在CAN总线上以极低的语音通信速率(3.2 kbps)进行语音与控制数据混合传输,并找到了比较合理的传输信息量匹配。整个系统结构简单、能耗低、具有极高的性价比,适用于工业生产监控系统中的语音通信和数据传输。

参考文献

[1]丁恩杰,马方清.监控系统与现场总线[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.

[2]雷煌.基于CAN总线的矿井分布式SCADA监控与数据采集系统[D].太原:太原理工大学,2002.

基于CAN总线的汽车电气系统 篇5

关键词：汽车电子,CAN总线,智能节点

0 引言

实际当中汽车功能的完善,电气系统的传输需求提高,控制性的提高等等需求,使得线束越来越复杂,致使汽车的设计、生产、装配、维修和使用环节中就出现了很多现存的问题,降低了安全可靠性。按照传统的点到点间的布线方式,汽车线束重量约几十公斤甚至更多,使汽车自身总重量增加了很大一部分,这不仅使不安全因素增加了,而且增加了汽车油耗,造成能源的浪费。而目前解决这样的信息传输的有效规范就是控制器局域网(CAN)。CAN是汽车内部网络互联的一个重要标准,本文将对汽车局域网CAN总线应用于汽车电气控制当中进行研究[1,2]。

1 总体设计方案概述

系统从功能上由控制及显示、前部数据采集和处理、后部数据采集和处理部分组成,CAN节点系统架构如图1所示。在结构上,分别设置前、后、中控台三个CAN节点组成一个CAN总线网络,充分利用总线传输的优势,距离相对比较远的节点由CAN总线相连接,各个节点处的相关器件相连用尽量短的支线相连,减少不必要的多余线束。中控台处设置一个主节点,可以实现控制和状态显示的功能,而前后两处根据车的前后电气控制的需要分别设置两个CAN系统子节点,这样,系统内各节点负责各部分的功能实现,通过总线传输数据和交互信息。

置于车身前部的CAN节点负责采集前部车灯的故障监测信息和传感器信号,并且通过CAN总线实现与中控节点的信息交互。放置于车身后部的CAN节点,用于监测尾部车灯的故障信息和通过继电器控制前、后两部分车灯的开关。用后部节点控制所有车灯,这样有助于检测车灯故障和车灯更换。同时车灯的故障信息也是通过后部节点传送给中控节点的,并且接收来自中控节点的控制命令。中控节点置于车辆的中控台处,负责对来自前、后两个节点的数据进行处理,其液晶模块可显示来自各个车灯的监测信息和传感器信息。同时通过该节点的键盘可给出前后各车灯的开关控制命令。

2 车载CAN网络系统的软硬件设计

2.1 硬件设计

系统中CAN节点的MCU采用了ATMEL公司的AT90CAN128解决方案[3]。在子功能模块中设计了电源电路模块、节点系统复位(RESET)模块、CAN通信模块、串口通信模块、LCD液晶显示模块、A/D模块、ISP下载模块和继电器控制模块等。

本系统PCB设计布局主要使用交互式布局方法,以AT90CAN128芯片为核心,外围电路以功能为划分单元。系统的器件选型上大部分都选用了SMD型(表面安装器件)元件,它们减小了PCB的面积,同时也加强了系统的稳定性,但是增加了一定的焊接难度。焊接好的电路板如图2所示。

2.2 软件设计

本系统要实现CAN节点通信,主要对电气控制信号的传输以及电气故障检测信息的传输,其CAN系统功能流程图如图3所示。由于要涉及到多个CAN节点通信,系统比较复杂。所以采用C语言作为高效的嵌入式开发的编程语言,同时还要选择优秀的嵌入式工程C编译器。在这里选用的是AVR Studio与Win AVR的组合作为CAN节点系统的开发平台[4]。

系统软件的编写是依据各个节点的职能不同而有所区分:位于车身中部的中控节点要实现人机交互的设计(包括命令的下达,LCD显示,指

示灯的控制等);车身的前部节点要实现对车灯的监测以及通过CAN总线实现与中控节点的信息交互;后部节点主要实现了对车灯的控制。系统的核心就是对三个节点的CAN接口进行有效的控制,图4给出中控CAN节点接收数据流程图,其他节点的设计思路与其是一致的。

最后需要通过编写测试软件对系统进行测试分析,完成对系统各功能的测试,来验证硬件的正确性,从而达到整个系统能够实现预定的功能。

3 车载CAN网络系统抗干扰设计

干扰的产生必须具备三个基本因素,即干扰源、耦合通道、对干扰信号敏感的电路。本文以后两个方面为主,从硬件方向上进行抗干扰设计。其中包括电源线设计、地线设计、电磁兼容性设计和抑制反射干扰等[5]。

在电源线设计中根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。同时,使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。地线设计中采用一点接地和加粗接地线的方式,并且将电路板上的模拟电路和数字电路分开都有助于增强系统的抗干扰性。电磁兼容性设计中应注意:尽量减少不连续印制导线的出现。例如导线宽度不要突变,导线拐角应不小于90度,不能出现环状布线;由于时钟信号引线非常容易导致电磁辐射干扰的产生,布线时应尽可能地靠近地线回路,驱动器也应与连接器紧邻。对于那些离开印制电路板的引线,驱动器应紧紧挨着连接器;在数据总线布线时,应使信号地线夹在每两根信号线之间。为了抑制出现在印制线条终端的反射干扰,应该采用慢速电路,并且尽可能地将印制线的长度减短。必要的时候可以在电源端和传输线的末端对地各接一个阻值相同的匹配电阻。

4 结论

本文介绍了CAN总线解决方案,完成了对其的硬件和软件的设计。此方案代替了以往汽车电气系统的点对点的线束传输方式,大大减少了车身线束,从而减小车辆的自重,节约能源,并且防止以往由于繁多线束而引起的车辆自燃。并且对系统进行了抗干扰性设计,保证了其工作的稳定性。

参考文献

[1]程宇.汽车电子特刊[J].电子技术应用,2006(8):81-112.

[2]李爽,孙克怡.汽车网络的分类及发展趋向[J].单片机与嵌入式系统应用,2006(2).

[3]ATMEL.AT90CAN128DataSheet.ATMEL,2004.

对汽车仪表CAN总线的研究 篇6

关键词：汽车仪表,CAN总线,研究

随着我国电子科技以及汽车行业的快速发展, 对于汽车的功能的方案设计和装备配置, 可供选择的电子器械越来越复杂, 性能愈来愈高, 目前汽车仪表已经由最初的基于机械作用力工作的机械式仪表发展到全数字形式。其中以CAN总线的发展应用最为广泛, 对于现代汽车而言, 汽车仪表是必不可少的装备, 它已经成为驾驶员不可缺少的获取信息的主要平台, 并且它还保障着汽车的安全行驶, CAN总线凭借着自身的快速性、安全可靠性、稳定性和数据精准性成为对汽车行业发展必不可少的关键性因素。

1 CAN总线的含义

CAN是控制器局域网络 (Controller Area Network, CAN) 的简称, 又称为CAN-BUS总线。最早的车载CAN总线是由德国BOSCH公司在20世纪80年代初开发, 它不仅是一种串行数据通信协议, 而且是一种多主总线, 通信的介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1 Mb/s。并最终成为国际标准 (ISO11898) , 是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧, CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线, 并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议[1]。

2 汽车仪表CAN总线的优点

2.1 信息共享并且速度快。

信息共享主要就是指信息在不同部门、不同人群中的交流和共用, 在互联网时代主要指人们利用科学技术手段或者网络设备, 来利用信息资源并与他人共享, 从而合理的利用信息资源, 提高了信息资源的利用效率。CAN总线在汽车仪表上的广泛应用, 不仅为驾驶员及时准确的提供了速度、耗油量、里程等方面的信息, 还是这些信息资源通过其他的设备接口被分享到其他的部门, 以供其使用和分析数据、进行研究。另外, 由于CAN总线采用短帧结构, 每一帧的有效字节数为8个, 数据传输时间短, 受干扰的概率低, 重新发送的时间短, 并且, 在节点错误严重的情况下, CAN总线可以自动关闭总线, 切断其自身与总线的联系, 从而不会影响总线上的其他操作, 大大提高了CAN总线提供数据信息的速度, 另外, CAN总线的信息共享会减少导线的数量, 减少数据的重复, 进而提高信息交流的速度。

2.2 降低成本。

CAN总线主要包括线型拓扑结构、环型网络拓扑结构、星型网络拓扑结构三种拓补结构。无论是线型拓扑结构还是星型网络拓扑结构, 其成本都是比较低廉的。其中线型拓扑网络结构简单, 所需要的电缆长度也是最短的, 并且造价低廉且便于维护, 星型拓扑网络的结构安装一般都是使用双绞线, 价格较低, 站点接入灵活, 如果某个站点失效不会影响其它站点的工作, 不会影响整个网络[2]。CAN总线的使用可以汽车仪表安装时所需要的线路, 在信息传递的时候仅仅需要两条信号线, 不仅可以优化了车身的线路布局, 使之更加的美化、整齐, 而且还会大大节省了线路上花费的多余的成本, 另外, CAN总线实现的信息共享使耗油量及其速度、时速、水温、油温、水压、油压等数据的与其他线路的传递交流次数减少, 其重复处理的成本降低, 从而进一步的使整个汽车仪表的制造成本在一定程度减少。

3 汽车仪表CAN总线的发展方向

3.1 汽车仪表CAN总线逐渐电子化。

传统的汽车仪表仅仅只能够为驾驶员提供非常小的一部分的车辆行驶的信息数据, 而且传统的汽车仪表还是机电式的模拟电子表。然而, 随着我国科学技术的快速发展, 电子产品大量出现, 琳琅满目。人们对汽车也逐渐的提出了电子化的要求, 但是这种传统的机电式的汽车仪表已经不能满足人们的这种需要了。所以汽车仪表研发人员已经开始逐渐的考虑汽车仪表的电子化的设计研发方案, 而对CAN总线的再进一步的完善和推广是显而易见的选择。CAN总线在开发使用之初主要是用来对汽车行业的工作过程、内部测量、数据通信等的监测和控制的, 是汽车行业用来解决汽车内部的复杂硬件信号接线的低成本通信总线, 而现今CAN总线已经作为一种安全可靠网络总线, 逐渐的电子化, 网络化。被汽车行业和公众所认可, 并且在汽车仪表上得到了广泛的应用。汽车仪表CAN总线的高精确度、高灵敏度以及数据读取和图像显示的清晰直观性、电子化, 都得到了汽车行业的欢迎, 并且还赢得了广大车主的喜爱, CAN总线的电子化逐渐的得到了发展。近年来CAN总线已发展成为汽车电子系统的主流总线, 已形成国际标准的现场总线, 并由ISO正式颁布了ISO11898CAN高速应用标准和ISO11519CAN低速应用标准, 这为CAN总线的电子化、标准化、规范化铺平了道路。未来的汽车仪表的发展趋势将会是充分应用光技术与机电一体化技术, 并将信息技术与网络技术充分凸显的计算机终端显示器。

3.2 汽车仪表CAN总线逐渐智能化。

“智能化”是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用。显而易见, 汽车仪表CAN总线的智能化是指信息技术、网络技术能技术手段在汽车仪表方面的应用。随着信息时代的到来, 特别是计算机、微电子、电子制造业和各种现场总线通信技术的广泛应用, 人们对其所使用的工具的要求也在逐渐的的简便化、电子化、智能化。汽车仪表也是不可避免的。然而传统的机械指针式汽车组合仪表仅仅只能够向驾驶员提供一些比较简单、实用性较低数据, 并且还需要驾驶员分神去看, 影响驾驶的质量和安全, 不能够为驾驶员提供舒适的服务, 逐渐被以微处理器为核心的智能化数字式仪表将是汽车仪表所取代。在对汽车仪表CAN总线的进行智能化的设计的时候不仅要考虑其应该包括的传感器、终端显示以及可以用于外围设备扩展的和数据下载的端口等设备以及智能仪表系统总体框架结构包括的中央处理器采集模块、、Flash存储模块等10个模块, 还应该考虑如何才能在汽车仪表CAN总线智能化的基础上更好地为驾驶员提供舒适、简便、安全的服务。可以利用数据的自主传输、处理、存储, 以及LED屏幕显示, 语言播报信息、提示警告等多种功能, 从而更好的为驾驶员提供包括车速、耗油速度以及耗油量、行驶里程等数据信息, 使汽车仪表更加的人性化、智能化。

4 结论

本文主要从CAN总线的概念, 特有的安全可靠性、数据信息的共享性以及成本较低的特点, 以及电子化、智能化的发展趋势三个方面来进行论述。CAN总线以其独有的特点和优势取代了传统的机械指针式汽车组合仪表, 成为了汽车行业制作汽车仪表时候的首要选择和必不可少的选择。并且还在汽车仪表方面不断地改进和完善, 逐渐向电子化、智能化方向发展。随着人们生活水平的提高, 人们对生活质量的追求也在不断地完善, 相对于汽车来说, 人们希望汽车驾驶更加的舒适、方便, 因此汽车仪表CAN总线的电子智能化成为当前广受关注的焦点, 并且成为未来的发展趋势。

参考文献

[1]来振华.车载CAN总线的技术特点及发展方向[A].北京奔驰-戴姆勒·克莱斯勒汽车有限公司, 北京100176.2013

汽车CAN总线传输 篇7

1 故障现象

一台北京汽车E150 1.5L AT轿车, 装载4A9S发动机。已行驶约4万公里。据驾驶员反映, 起动机转动正常, 但发动机不能启动, 同时发动机防盗指示灯常亮。

2 故障分析

2.1 故障验证。根据电子控制发动机故障检修的常规程序, 首先验证故障现象。实车验证时发现发动机不能启动, 组合仪表显示发动机防盗指示灯常亮。2.2基本诊断。连接北汽专用诊断仪, 读取发动机的故障代码, 发现无法与发动机控制单元进行通信。于是利用诊断仪进入车身模块和仪表, 读取各单元故障码如下:车身模块故障码为:U1501组合仪表冗余数据出错;U0100发动机控制单元网络节点丢失;U1707没有检测到发动机控制单元的防盗请求。组合仪表故障码为:U151187-与发动机控制器失去通信;U151387-与变速器控制器失去通信。2.3故障分析。E150采用基于CAN/LIN技术的新一代智能双总线架构和基于UDS的诊断体系, 有效实现了整车功能的集成控制, 大大简化了电气系统的售后维护。CAN总线系统实现整车数据共享, 交联电子设备的任务协作, 提高综合的整车安全冗余, 提供复杂的“multi-system”功能, 优化服务和产品诊断, 改善体系可维护性, CAN数据总线传送速率为500Kbit/s。发动机防盗指示灯为何会常亮?本车的防盗系统由车身控制器及电控单元进行控制, 通过防盗线圈感应识别, 以防止非正常点火钥匙启动发动机。如果非正常钥匙插入点火开关, 防盗线圈会感应到不正确的钥匙密码, 同时发送信号给车身控制器、电控单元 (ECM) , 禁止起动发动机, 达到防盗的目的。根据故障现象和故障码, 我们可以确定:发动机控制单元和变速器控制单元同时无法通信, 导致发动机防盗指示灯常亮。仪表报故障为与发动机控制器和变速器控制器失去通信, 导致不多个控制器失去通讯, 且车身模块与发动机控制单元网络节点丢失, 不能通过防盗认证。结合以上信息, 分析故障原因如下:a.CAN总线短路或断路;b.发动机控制单元线束和变速器控制单元线束故障;c.发动机控制单元和变速器控制单元故障。

3 系统检测

如果CAN总线系统出现通信中断, 并且输出多个故障码, 可以通过诊断仪连接到DLC来读取系统故障码。DLC端子中设有CAN-H和CAN-L端子, 用来诊断CAN系统。其中6号端子为CAN-H, 14号端子为CAN-L。CAN总线通过双绞线传输数据, 两根线分别为CAN-H和CAN-L。CAN-H的电压在2.5V-3.5V之间切换, CAN_L的电压在2.5-1.5 V之间切换, 这样, 在两股线束之间产生电压差, 使它们分别在0V (逻辑1) 与2V (逻辑0) 之间切换, 以产生数字信号。通过测量CAN-H和CAN-L端子的电压, 来判断通信线路是否对电源短路或者是对地短路。CAN有数据发送和接收两端, 两端都接一个120W的电阻器, 连接在双绞线的两端, 数据传输终端上的电阻器可防止数据在传输线终端被反射并以回声的形式返回, 影响数据的正确传送。通过测量CAN-H和CAN-L端子之间的电阻, 来判断通信线路是否短路或断路。根据故障现象和对故障代码分析, 进行以下测量:

3.1 测量CAN总线电压。在DLC处测量CAN-H端为2.64V, CAN-L端电压为2.44V, 符合标准值, 可排除通信线路对电源短路或者是对地短路故障。3.2测量终端电阻。E150车型CAN总线在发动机控制器和车身控制器分别装有120Ω的终端电阻, 在CAN总线上的终端电阻可以用万用表测量。终端电阻测量步骤如下:a.将蓄电池的负极线拆除;b.等待大约5min, 直到所有电容器都充分放电;c.用万用表在DLC处测量CANH和CANL之间的电阻;d.将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下;e.检测总电阻是否发生变化。带有终端电阻的两个控制单元是连接相通的, 测量的结果是每个终端电阻大约为120Ω, 总的电阻值为60Ω。在测出总电阻值后, 将一个带有终端电阻的控制单元的插头拔下, 若所显示的阻值发生变化, 则可判断这是一个控制单元的电阻。若测出的阻值没有发生变化, 则说明系统中存在问题, 故障可能是被拔取的控制单元的终端电阻损坏或者是CAN总线出现断路。若显示的电阻值变为无穷大, 则说明连接中的控制单元终端电阻损坏, 或者是该控制单元的CAN总线出现故障。经测量, 此车的终端电阻为120欧姆, 在断开发动机控制单元后测量电阻, 其阻值不变。由此可以判断CAN通信线路有断路故障。

4 故障排除

因诊断仪无法与发动机控制模块和自动变速器控制模块进行通信, 进一步测量各模块CAN-H和CAN-L之间的导通情况, 发现发动机控制单元和自动变速器控制单元的CAN-H与DLC不导通。根据CAN系统电路图 (如图1所示) , 以CAN线转接插接器为中心进行排查, 确定故障点。在E150CAN数据总线上有2个转接插接器。其中T26b/11为ABS模块、发动机控制单元和自动变速器控制单元CAN-H线连接器;T2bu/1为发动机控制单元和自动变速器控制单元的CAN-H线连接器。因诊断仪同时无法和发动机控制单元和自动变速器控制单元进行通信, 所以重点检查T2bu/1线束连接器。检查CAN线转接连接器时, 发现T2bu/1插头的针脚接触不良导致CAN网络断路, 修复后故障排除。

结束语

通过排除CAN总线故障的实践, 说明故障产生的原因是多方面的。针对车载网络系统出现故障时, 造成接收信息的电控单元将无法正常工作, 从而为汽车故障诊断带来困难等特点。通过对CAN总线系统组成、CAN总线的特点及对CAN总线故障现象特征分析, 其故障类型主要有三种:一是电源系统引起的故障;二是信息传输系统线路故障;三是信息传输系统节点故障。根据故障现象, 逐步检查分析, 才能找到故障的根源。

摘要：通过对一台北京汽车E150车型, 由于CAN数据总线原因, 所引起的发动机不能启动的故障, 进而对该发动机进行检查分析、修复验证, 最终排除故障。

关键词：北汽E150,CAN总线,故障排除

参考文献

[1]李东江, 张大成.汽车车载网络系统 (CAN-Bus) 原理与检修[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]杨玮, 李民赞, 刘卉.基于PC/IIM系统的CAN总线[J].农业机械学报, 2006, 137 (6) :113-115.

[3]李伟, 洪运富, 盛翊智.CAN总线技术及其在汽车仪表中的应用[J].计算机与信息技术, 2005 (10) :35-36.

[4]杨庆彪.现代轿车全车网络系统原理与维修[M].北京:国防工业出版社, 2007.

汽车CAN总线传输 篇8

1 CAN总线的特点

(1) 通信方式灵活。利用CAN总线技术能够实现的工作方式有着许多种, 并且可以在CAN总线上面的任意一个节点里朝着总线进行信息的传递。而且借助于CAN技术, 在进行总线节点变更的过程中也不会对该检测系统的正常运行造成不良影响。而且在进行信息传输的过程中CAN总线技术一般会用光纤以及双绞线等传输介质, 这样也就很大的提升了信息传输过程中的可靠性。 (2) 具有很强的抗干扰能力。CAN总线有着非常强的抗干扰能力, 这也就使得该技术可以在强磁的干扰环境下对远距离的汽车进行检测, 并可以进行数据的实时传输。一半借助于CAN总线技术进行数据的传输工作时。50m之内的传输其传输速率能够达到1mps。这样也就有效的提升了汽车的检测效率。 (3) 安全性高。在利用CAN总线进行汽车的检测时, 一般会采用CRC校验中的相关措施。而且CAN总线技术中还有着能够进行错误识别以及自动重发的系统, 这样就能够在进行检测工作的过程中在一定程度上保证该检测数据的安全性与完整性。从而进一步的加强了该检测数据的正确性。 (4) 操作简单, 实时性强。现阶段中大多数的CAN控制芯片都采用数据链路层与物理层的分工, 这也就使得使用者只需要执行CAN控制器中的初始化就能够对该总线上的所有检测数据进行有效的接受与发送。而且在CAN总线上面采用的多是一些非破坏性的仲裁机制, 并能够在发现了优先级更高的设备情况下进行数据的实时发送, 并能够在自己通信受到限制的情况下, 及时的停止数据的传输。因此在CAN总线的运行过程中, 能够使得一些高优先级的数据在最短的时间内得到有效的传输, 从而增加了整个CAN总线技术的实时性。

2 基于CAN总线的汽车检测技术分析

2.1 概要体系的设计

在进行汽车综合性能的测定过程中, 一般有着数据处理、总体控制配件以及四重工位体系等架构。并且将主控体系以及所搭配的工位体系统称为现场框架内的网络体系。在进行数值处理的过程中需要依托着这些总控体系来进行, 并串联着NT等系统检测过程中的必备服务器。这种数值处理的模式将CAN特有的总线作为中心, 并在此基础上设置了总线的拓扑。在进行网络处理的过程中, 车体的实际运行信息也能够得到及时的共享。而在工位机上面还设定了特有的打印报表, 并进行汽车运行数值的统计。在进行总线测定的过程中, 各类零配件还需要衔接这CAN总线系统中的接口卡, 这样就能够使得各个工位可以进行传感器中各种收集数据的查看, 并且能够对其进行后续处理。在DSP之中还衔接着一些配套的工位或是单片机, 并共同的构建了一套嵌入式的控制系统。这类新颖的控制系统能够很好的替代传统中的工控机来进行汽车的检测, 并能够借助于并联的方式来连接到总线上面。在CAN路径中有许多设备不需要去连接下位机以及细化的工控机, 这样就能够省掉大量的成本投入。

2.2 进行自带接口的合理设定

CAN能够关联多种接口模板, 并且里面含有这8位布设的微处理器。以及进行独立架构下的通信控制配件。而这种接口模板能够有效衔接总线框架中的收发器, 并且可以建立一个实时特性的嵌入体系。借助于该自带接口, 也能够进行总线必备的根本通信协议的设定, 并能够进行其关联性能的设定。而且该接口卡中还有着其独特的流程, 来进行汽车运行状况的实时监测。一般情况下, 下位机代表的是测定用的仪表, 微处理器则能够及时的辨识传感器之中的一些实时数值, 并对其进行初始化处理。这也就使得下位机能够进行数据的实时接纳, 并能够及时的进行信息的发送。其总线所衔接的接口一般能够分为总线串联的控制器以及配套的收发设备这两种。而且这种控制模板其体系之内的一切总线都是相同的, 并能够在汽车检测的过程中将单机片分为多种类别, 从而在不同的工作情况下采用不同的执行机构来进行工作。而且这些控制模块也能够被串联成一个完善的有机体系, 并衔接到外围的微控制器等设备上面。

2.3 CAN总线检测系统的应用成效

在CAN总线上所搭配的检测系统必须含有四重的必备工位。在检测网络中也需要添加具有屏蔽特性的双绞线或者光纤等线路作为数据的传输介质。其线路的总长度一般被拟定为100m, 线路所表现出来的传输速率也被测定为120kb。经过相关的实践测定:CAN总线检测技术在日常的汽车检测过程中, 具有很强的可靠特性, 而这种检测技术也不需要进行频繁的更换, 这也就使得其具有着诸多的优势。在汽车的检测过程中, 其总线带有凸显的开放性, 并能够在总线上面进行工位的随意添加, 这就使得该检测系统有着很好的扩展性能。而且利用带有屏蔽特性的双绞线来链接独立配件, 也能够利用嵌入式的控制系统来代替传统的控制装置。而在总线检测的过程中, 即便某一个部件出现了故障, 也不会导致该总线出现瘫痪等现象。其他的配件依旧能够进行正常的运作。而在对其进行修理的过程中, 也只需要将出现故障的配件进行及时的更换, 就能够很好的解决问题。而且CAN总线能够将其传感器特有的节点探头作为感官节点, 并借助于这些节点来进行汽车中各种运行数据的测量, 从而形成一个完善的探测网络。而在获取参数的过程中, 也只需要识别某一个节点的编号就能够顺利进行。

3 实际的应用情况

(1) 系统维修方面。在总线上面的某一个设备出现问题时, 并不会直接导致该系统无法正常工作。而借助于CAN总线技术进行检测时, 在总线上面的设备出现故障这一情况出现时, 其他的检测设备依旧能够正常工作, 而在进行总线的检修过程中, 也只需要对出现故障的设备进行维修或者更换, 就能够确保该总线系统的正常运行。 (2) 通信方面。在CAN总线汽车检测技术中, 能够有效的实现远距离的高速通信。借助于该总线技术, 能够使得传输的距离在50m时, 其数据的具体传输速率达到1mps。这样就能够使得汽车检测的效率得到进一步的增加。 (3) 扩展性方面。总线技术具有非常良好的扩展性, 因此也能够进行相关检测设备的任意添加。而经过检测表明, 在CAN总线上面, 能够同时的挂接32个检测设备, 这样就使得该系统具有了良好的开放性。 (4) 成本方面。借助于CAN总线检测技术来进行汽车的检测工作, 能够有效的提升经济效益。在总线系统中, 利用双绞线能够对独立设备进行连接。而且嵌入式的控制系统能够代替传统的工控机来进行工作, 这样也能够节约整个检测项目的开支, 并提升整体的经济效益。

4 结束语

基于CAN总线的汽车检测技术能够有效的改善传统的检测系统中功能单一这一问题, 并且能够综合汽车的各类参数来进行其使用性能的检测。而在这一过程中借助于PLC技术, 也能够使得其控制程序的编写变得更加的容易, 因此CAN总线检测技术在整个汽车检测行业中有着非常大的发展潜力。

参考文献

[1]于赫.网联汽车信息安全问题及CAN总线异常检测技术研究[D].吉林大学, 2016 (6) .

汽车CAN总线传输 篇9

1 CAN概述

CAN总线(Control Area Network,控制局域网络)最早是由德国Bosch公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,CAN协议是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上,但只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤,通信速率可达1Mbps(通信距离最长为40m),直接通信距离最长可达10km(通信速率5kbps以下),最多可挂接设备110个。

CAN信号传输抗干扰能力强,可靠性高。CAN支持多种方式工作,网络上任何节点均可在任意时刻主动向其他节点发送信息,支持点对点,一点对多点的全局广播方式接受/发送数据。它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可继续传输数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。因此,CAN被作为专用车载总线加以广泛应用。

2 CAN2.0B技术规范的基础上应用层通讯协议

在CAN规范标准中,只规定了ISO参考模型的物理层和数据链路层,没有规定媒体的连接单元以及驻留媒体,也没有规定应用层,除了基本的两层服务之外,还要求或希望有更多功能,如发送更长字节的字符串、响应或确定数据传送、标识符分配、网络启动或监控节点等。

由于这些附加的功能直接支持应用过程,所以它可以被认作“应用层”。如果正确执行,则应用层以及相应的应用层接口(子协议)为通讯和应用过程提供了一个清晰定义的分界以便把它们区分开来。在一些利用简单的通信协议就可以满足要求的情况下,采用复杂的协议会造成资源的浪费,而且,使用起来也很不方便,反而限制了CAN的灵活性。所以在一些情况下制定适合要求的通信协议,对CAN的开发和使用至关重要。根据实际系统设计的需要,在CAN2.0B技术规范的基础上编写了汽车车身控制模块的应用层协议。

制定CAN应用层协议考虑的几个方面:

(1)通讯内容的确定;

(2)标识符分配;

(3)消息编码方式;

(4)消息调度策略;

(5)数据格式定义。

在制定CAN协议时,首先要根据总线系统各个节点及其所要实现的功能,确定相互之间共享的数据,也就是确定CAN总线通讯的内容。其次就是要给制定出的CAN网络传输消息分配标识符。因为在CAN协议里规定,标识符ID越小的优先权越高,因此在确定ID时,要先分析该消息帧需求的紧急性。

3 基于CAN的汽车车灯控制系统硬件设计

车灯控制包括:大灯、小灯、牌照灯、前后雾灯、转向灯、倒车灯、制动灯、驾驶室顶灯(渐变型)、前后顶灯以及左右门灯。

车灯驱动控制模块:

图1为汽车灯光控制模块总体设计框图。该灯光控制模块采用的功率器件(负责对车灯进行接通与关断)是英飞凌公司的BTS系列功率开关(BTS724、BTS7l6、BTS443以及BTSl34),其中BTS724和BTS716是电源MOSFET高位开关(漏极与电源相连),带电荷泵以及诊断反馈,而BTS443和BTS134是单通道FET功率管,也称为低位开关(源极与电源相连),高位开关和低位开关都嵌入了保护功能。以下是对高位开关和低位开关的具体描述。

3.1 应用环境。可用于控制12V或24V的搭铁负载,而负载可以是阻性负载、感性负载或是容性负载,最适用于带高涌入电流的负载,如灯负载等,从而取代了采用传统的继电器、熔断器和分立电路的控制方法。

3.2 基本功能。待机电流小,输入电平与CMOS电平兼容,电磁兼容性好,感性负载下可快速退磁,性能保持稳定,工作电压范围大,逻辑搭铁与负载搭铁独立。

3.3 保护功能可提供短路保护,过载保护,过电流保护,过温关断,过压保护,电源反接保护,失地与失压保护,静电保护。

BTS724和BTS716带四通道输入输出,且每一对输入输出相互独立,可输出数字量诊断反馈信号。在OFF状态(指车灯在未接通的状态下)可检测开路故障:在ON状态(指车灯在接通的状态下)可反馈过热关断。

BTS443和BTSl34带单通道输入输出,实现对负载电流的模拟量诊断反馈。因此在本控制模块中,根据功率器件的诊断类型的不同分为两组:数字量诊断输出组和模拟电流传感器诊断输出组。同时又把同一个功率器件控制的车灯分为一组,于是可把数字量诊断输出组和模拟电流传感器诊断输出组再分别细分成若干个小组,诊断和设置输出时对这些组顺序扫描。

4 基于CAN的汽车车灯控制系统软件设计

采用模块化程序设计思想设计基于CAN的汽车车灯控制系统软件,按照功能分成不同的程序模块,各模块间相对独立,以完成特定的功能。模块与模块之间可以相互调用,数据共享,以达到重复利用代码和简化代码的目的。

汽车灯光控制模块的控制实际上是根据车灯的状态信息及驾驶员对车灯状态要求来实现的。车灯的状态信息主要是故障信息的反馈,而驾驶员对车灯状态的要求通过键盘的车灯按钮来传递。具体控制思想如下:在系统启动并进行初始化以后,定时器被启动并周期地对数字量诊断输出的车灯和模拟电流传感器诊断输出的车灯进行检测,同时亦周期地对键盘的车灯按钮进行扫描,结合诊断结果及键盘的扫描结果,决定是否打开车灯或关闭车灯。

具体流程如图2所示: