CAN总线汽车
CAN概念CAN是控制器局域网(Controller Area Network,CAN)的缩写 。由以研究和生产汽车电子产品闻名的德国博世公司开发,最终成为国际标准(ISO11898) 。它是ISO国际标准化的串行通信协议 。它是世界上使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,它有J1939协议,是为大型卡车和重型机械车辆设计的,以CAN为底层协议 。近年来,其高可靠性和良好的检错能力受到人们的重视,广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强、振动大的工业环境中 。
CAN的两个ISO国际标准:
1)ISO11898:定义了通信速率为125 kbps~1Mbps的高速CAN通信标准 , 属于传输速率为1Mbps , 总线长度≤ 40米的闭环总线 。
2)ISO11519:定义了一种低速CAN通信标准 , 通信速率为10 ~ 125 kbps,属于开环总线 。当传输速率为40kbps时,总线长度可达1000米 。
罐头类型1)高速CAN:
A.根据电缆的长度,提供5Kbit/s到1Mbit/s的波特率 。
B.高速CAN网络在每个网络端点端接一个120欧姆的电阻 。
C.电平静音为2.5V,上下限为3.5V和1.5V 。
2)容错CAN:
A.提供5k比特/秒至125k比特/秒的波特率 。
B.主导时1V和4V 。
3)单线CAN:
A.提供5k比特/秒至125k比特/秒的波特率 。
B.单线CAN的波特率一般为33.3KHz 。
CAN网络CAN网络
CAN总线
罐头成分CAN总线的一帧主要由帧信息、帧ID和帧数据组成 。
1)帧信息:有四类:标准数据帧(汽油车和电机)、标准远程帧(稀有)、扩展数据帧(柴油车和部分汽油车)、扩展远程帧(稀有) 。
2)帧ID:是CAN的一种“地址” 。竞争机制是CAN的特征 。帧ID越小 , 就越有权利占用总线资源,越会先发送 。
CAN ID
DBC文件:在车辆行业,如果车辆CAN总线上的每一帧ID和每一帧数据都以标准方式解释,那么形成的文件就是DBC文件 。
3)帧数据:与串口相比,CAN的帧数据只有8个字节,即64位 , 所以不会多 。但是CAN FD作为一种新的总线,解决了只有8个字节的问题 。
4)终端电阻:CAN和RS485一样,要减少差分信号在终端的反射 。如果两端不加电阻,信号会反弹,影响通信 。CAN总线上应该有两个端子,电阻为120欧姆,并联连接,最远端子的两侧各有一个 。如果有多个节点,应适当增加终端电阻 。
5)波特率:常见的车载波特率有500K、250K、125K、100K 。
CAN总线标准国际标准组织
CAN标准可以分为两类:底层标准(物理层和数据链路层)和上层标准(应用层) 。
ISO 11898-1 – CAN协议ISO 11898-2 – CAN高速物理层ISO 11898-3 – CAN低速可容错物理层ISO 11898-4 – 时间触发CANISO 11898-5 – “低功率模式高速介质存取单元” – 目前处于起草阶段ISO 11519-2 – 已过时,被11898-3取代 。ISO 14230 – “关键字协议2000” – 定义非CAN串行线路诊断的若干部分 。ISO 15765 – CAN总线上定义诊断的标准 – 本质上是CAN总线上的关键字协议2000 。J1939 – 卡车和客车领域应用最广泛的基于CAN的高层协议,由SAE定义 。J1939分成几个部分 , 描述物理层、数据链路层、网络管理和大量预定义的报文 。ISO 11783 – 与J1939相似,但用于农业领域(诸如拖拉机)ISO 11992 – 定义卡车和拖车之间的接口NMEA 2000 – 基于J1939的协议,用于海事领域 。由NMEA委员会定义 。
如果没有详细说明讨论中使用的标准 , 默认情况下通常指ISO 11898-1定义的数据链路层协议和ISO 11898-2定义的物理层 。
最低标准:
CAN的底层标准基本一致,涵盖了OSI模型中的物理层和数据链路层,与ISO/OSI模型的对应关系如下图所示:
一致
ISO 11898-1:数据链路层协议,描述CAN总线的基本架构,定义不同CAN总线设备在数据链路层通信方式ISO 11898-2:高速CAN总线物理层协议,最高数据传输速率 1Mbps,应用为两线平衡式信号(CAN_H, CAN_L)ISO 11898-3:定义低速CAN总线(LS-CAN, Fault-Tolerant CAN)物理层标准,数据传输速率在 5Kbps ~ 125Kbps。Fault-Tolerant是指总线上一根传输信号失效时,依靠另外的单根信号也可以通信ISO 11898-4:定义CAN总线中的时间触发机制(Time-Triggered CAN, TTCAN),定义与ISO 11898-1 配合的帧同步实体,实现汽车ECU之间基于时间触发的通信方式 。
上限标准:
不同的应用领域或厂商做法不同,没有统一的国际标准 。
上层协议比较
CAN框架类型(四种框架类型)1)数据帧
发送单元用来向接收单元传输数据的帧 。
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