【CAN】车载CAN网络介绍

发布时间:2024年01月03日

车载CAN网络介绍

车载CAN(Controller Area Network)网络是一种用于汽车中的、高度可靠的通信协议,它允许车辆内部的各种电子控制单元(ECUs)之间进行信息交换而无需复杂的线束。这个协议由德国公司博世(Bosch)在1980年代初期开发,并且随着时间的推移已经成为汽车工业中的一个标准。

CAN网络基础

设计目标

CAN网络的设计目标是提供一种简便、经济且可靠的通信方式,特别是在电磁干扰(EMI)多发的汽车环境里。

主要特点

  • 多主网络:CAN网络允许多个ECU同时使用总线,不存在传统意义上的主设备或从设备。
  • 消息优先级:当多个设备同时尝试发送消息时,CAN协议通过非破坏性仲裁的方式决定哪个消息拥有更高的优先级。
  • 差分信号传输:CAN网络使用两条电线进行差分信号传输(CAN-High和CAN-Low),增强了抗干扰能力。
  • 错误检测与恢复:内置了复杂的错误检测机制以及自动断开故障节点的功能,保证了系统的健壮性。
  • 低速到高速:CAN协议支持不同的通信速率,从较低的几十Kbps到1Mbps。

CAN网络结构

总线拓扑

一般而言,CAN网络采用线性总线拓扑,所有的ECU都通过一个共用的双绞线连接。在某些情况下,也可能采用星形或环形拓扑。

ECU和接口

每个ECU通过一个CAN接口与总线相连。该接口包括了用于处理CAN协议的硬件和软件部分,如收发器(transceiver)和控制器。

终端电阻

为了减小反射信号并保证信号质量,CAN网络的两端通常都需要安装120欧姆的终端电阻。

CAN数据帧

CAN协议定义了几种不同类型的数据帧,包括:

  • 数据帧:用于传输数据的标准帧。
  • 远程帧:用于请求数据的帧。
  • 错误帧:用于指示检测到错误的帧。
  • 过载帧:用于表示节点太忙而不能处理更多帧的情况。

每种帧都包含了用于确保数据完整性和正确通信的字段,如起始位、控制位、数据载荷、CRC校验码以及确认位等。

应用领域

  • 动力总成管理:引擎控制、变速箱管理等。
  • 底盘控制:防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制等。
  • 车身电子:空调控制、车门管理系统、安全气囊系统等。
  • 信息娱乐系统:导航、音频播放等。

CAN网络因其高可靠性和实时性,在汽车之外的其他工业应用中也广泛被采用,例如工业自动化、医疗设备以及其他需要严格数据通信的场合。

标准化和扩展

  • ISO 11898:定义了CAN网络的原始标准。
  • CAN 2.0A和CAN 2.0B:区分扩展了标识符长度的标准。
  • CAN FD(Flexible Data-rate):是对原来的CAN协议的扩展,提供了更高的数据传输速率和更大的数据载荷。

总体而言,车载CAN网络为现代汽车中复杂的电子系统提供了一个稳定、灵活、高效的通信基础设施。随着汽车电子化水平的不断提高,CAN网络及其相关技术将会继续演进,以满足未来汽车更高的技术要求。

文章来源:https://blog.csdn.net/blackshark_/article/details/135327941
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