发布时间 : 星期三 文章帕萨特B5CAN总线系统与检修 - 图文更新完毕开始阅读694eeffe770bf78a65295475
1 绪论
20世纪80年代，随着汽车技术日新月异的发展，现代的汽车上使用了大量的电子控制装置，为了简化线路，提高各控制单元之间的通信速度，降低故障频率，一种新型的数据网络---车载控制器局域网CAN数据总线应运而生，CAN总线具有实时性强，结构简单，互操作性好，总线协议具有完善的错误处理机制，灵活性高和价格低廉等特点。
1.1 帕萨特B5 CAN总线系统简介
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
CAN总线是德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议,是交通运载工具电气系统中应用较广的总线。
传输速率： 可达到1Mbps（40米以内） 传输距离： 10千米（5kbps以下） 支持的介质：铜线，光纤
媒体访问控制方式：CSMA/冲突按优先权解决 可挂接的最大节点数：110
信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时，通常电压值为：CAN_H = 3.5V 和CAN_L = 1.5V。
CAN属于总线式串行通信网络
可实现点对点、一点对多点及全网广播几种方式发送接收数据 为多主方式工作，通信方式灵活 CAN网络按节点类型分成不同的优先级 CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术
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每帧信息都有循环冗余校验CRC及其它检错措施
CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能并且CAN总线以报文为单位进行数据传递，每个标准报文起始部分有一个11位的标志符ID，数据域为0-8个字节，每个字节8位。
利用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）访问总线，可对总线上信号进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才允许发送。利用这种方法，可以允许多个节点挂接到同一网络上。当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突时间过后，才开始发送。在总线超载的情况下，这种技术可能会造成发送信号经过许多延迟。为了避免发送时延，可利用CSMA/CD方式访问总线。当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。在CAN总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个11位或29位数字的ID。CAN总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，所以ID号越小，则该报文拥有越高的优先权。因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。可用另外的方法来解释：在消息冲突的位置，第一个节点发送0而另外的节点发送1，那么发送0的节点将取得总线的控制权，并且能够成功的发送出它的信息。
CAN协议定义了四种不同的帧。
1、数据帧，这个帧被用于当一个节点把信息传送给系统的任何其它节点。数据帧由7个不同的位域组成，即帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答域、帧结束。
2、远程帧，此帧是基于数据帧格式，只要把RTR位设置成远程发送请求（Remote Transmit Request），并且没有数据场。总线上发送此帧后，表示请求接收与该帧ID相符的数据帧。远程帧由6个不同的位场组成，即帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结束。
3、错误帧，任何单元监测到错误时就发送错误帧。错误帧由两个不同的域组成。第一个域是错误标志，用做为不同站提供错误标志的叠加；第二个域是错误界定符。
4、超载帧，节点需要增加时间来处理接收到的数据时便发送过载帧。超载帧包括两
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个位域：超载标志和超载界定符。
1.2 帕萨特B5 CAN总线系统基本概念
依据国际标准化组织／开放系统互连(International Standardi-zation Organization／Open SystemInterconnection，ISO／OSI)参考模型，CAN的ISO／OSI参考模型的层结构如图1-1所示。下面对CAN协议的媒体访问控制子层的一些概念和特征做如下说明：
图 1-1
(1)报文(Message) 总线上的报文以不同报文格式发送，但长度受到限制。当总线空闲时，任何一个网络上的节点都可以发送报文。
(2)信息路由(Information Routing) 在CAN中，节点不使用任何关于系统配置的报文，比如站地址，由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时，不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变，可以直接在CAN中增加节点。
(3)标识符(Identifier) 要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域)，它给出的不是目标节点地址，而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送，所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。
(4)数据一致性应确保报文在CAN里同时被所有节点接收或同时不接收，这是配合错误处理和再同步功能实现的。
(5)位传输速率不同的CAN系统速度不同，但在一个给定的系统里，位传输速率是唯一的，并且是固定的。
(6)优先权 由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小，优先权越高。
(7)远程数据请求(Remote Data Request) 通过发送远程帧，需要数据的节点请求另一节
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点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。
(8)仲裁(Arbitration) 只要总线空闲，任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文，就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，数据帧优先于远程帧。在仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送，如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平，那么这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。
(9)总线状态 总线有“显性”和“隐性”两个状态，“显性”对应逻辑“0”，“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态，所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时，总线上呈现“0”。CAN总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式，所以总线上不是“0”，就是“1”。但是CAN协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式，如图1-2所示。
图1-2
(10)故障界定(Confinement) CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故节点会被关闭。
(11)应答接收节点对正确接收的报文给出应答，对不一致报文进行标记。
1.3 发展现状
Can-Bus总线技术具有极强的抗干扰和纠错能力，最早被用于飞机、坦克等武器电子系统的通讯联络上。将这种技术用于民用汽车最早起源于欧洲，在汽车上，这种总线网络用于车上各种传感器数据的传递。
通过遍布车身的传感器，汽车的各种行驶数据会被发送到“总线”上，这些数据不会指定
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