CAN-基础

恒润科技公司 www.hirain.com Confidential CAN基础 北京恒润科技有限公司 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 2 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 3 概述  CAN的起源  CAN—Controller Area Network—是20世纪 80年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中 众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交 换而开发的一种串行通信 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 4 概述  CAN的起源  传统的汽车线束连接 Powertrain Control Engine Control Active Suspension ABS/ASR Transmission Control Door Control Airbag Air Condition Seat Control Power Locks Light Control Body Control Dash board 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 5 Powertrain Control Engine Control Active Suspension ABS/ASR Transmission Control Door Control Airbag Air Condition Seat Control Power Locks Light Control Body Control Dash board 概述  CAN的起源  汽车的CAN网络 Powertrain Control Body Control Dash board Door Control Airbag Air Condition Seat Control Power Locks Light Control Engine Control Active Suspension ABS/ASR Transmission Control 高速CAN 低速CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 6 概述  CAN的历史  1983年，Bosch开始研究车上网络技术  1986年，Bosch在SAE大会公布CAN协议  1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器 芯片  1991年，Bosch颁布CAN 2.0技术规范， CAN2.0包括A和B两个部分  1991年，CAN总线最先在Benz S系列轿车上 实现 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 7 概述  CAN的历史  1993年，ISO颁布CAN国际标准 ISO-11898  1994年，SAE颁布基于CAN的J1939标准  2003年，Maybach发布带76个ECU的新车型 （CAN，LIN，MOST）  2003年，VW发布带35个ECU的新型Golf ……  未来，CAN总线将部分被FlexRay所取代， 但CAN总线将仍会被持续应用相当长的时间 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 8 概述  CAN的特性  采用双线差分信号  协议本身对节点的数量没有限制，总线上节 点的数量可以动态改变  广播发送报文， 报文可以被所有 节点同时接收 EMI 应用层 数据链路层 物理层 CAN_H CAN_L 节点A 报文 报文 比特流 差分电压 节点n … 40m@1Mbps … 隐性 显性 隐性 CAN_H CAN_L Udiff 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 9 概述  CAN的特性  多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID 确定  每个报文的内容通过标识符识别，标识符在 网络中是唯一的  标识符描述了数据的含义  某些特定的应用对标识符的分配进行了标准化  根据需要可进行相 关性报文过滤 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 ID Data CAN … 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 10 概述  CAN的特性  保证系统数据一致性  CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制， 比如CRC检测、接口的抗电磁干扰能力、错误报 文的自动重发、临时错误的恢复以及永久错误的 关闭 EMI 应用层 数据链路层 物理层 CAN_H CAN_L 节点A 报文 报文 比特流 差分电压 节点n … 40m@1Mbps … 错误检测 错误处理 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 11 概述  CAN的特性  使用双绞线作为总线介质，传输速率可达 1Mbps，总线长度<=40米,  采用NRZ和位填充 的位编码方式 0 10 40 100 200 1000 10000 总线长度/m5 10 20 50 100 200 500 1000 位速率/kbps 隐性 显性 填充位 位速率与总线长度的关系 NRZ和位填充 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 12 概述  CAN的特性  总线访问—非破坏性仲裁的载波侦听多路访 问/冲突避免CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)  载波侦听，网络上各个节点在发送数据前都要检 测总线上是否有数据传输  网络上有数据不发送数据，等待网络空闲  网络上无数据立即发送已经准备好的数据  多路访问，网络上所有节点收发数据共同使用同 一条总线，且发送数据是广播式的  冲突避免，节点在发送数据过程中要不停地检测 发送的数据，确定是否与其它节点数据发生冲突 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 13 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 14 CAN总线标准  OSI参考模型  底层标准  高层协议 3 网络层 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 OSI参考模型 2 数据链路层 1 物理层 CAN2.0 11898 CANopen DeviceNet J1939 …… CAN NMEA 2000 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 15 CAN总线标准  各层执行功能 Logic Link Control Acceptance filtering Overload notification Recovery management 2 数据链路层 Medium Access Control Data encapsulation / decapsulation Frame coding ( stuffing, destuffing) Medium access management Error detection Error signalling Acknowledgement Serialization /deserialization 1 物理层 Physical Signalling Bit encoding / decoding Bit timing Synchronization Physical Medium Attachment Driver/ receiver characterics Medium Dependent Interface Connectors 2 数据 链路层 1 物理层 PLS PMA MDI LLC MAC  LLC, Logical Link Control 逻辑链路控制  MAC, Medium Access Control 媒介访问控制  PLS, Physical Signaling Sublayer 物理信令子层  PMA, Physical Medium Attachment 物理介质连接  MDI, Medium Dependent Interface 介质相关接口 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 16 CAN总线标准  底层标准  ISO11898 2 数据 链路层 1 物理层 PLS PMA MDI LLC MAC OSI参考模型 CAN2.0 CAN物理层 ISO11898-1 ISO11898-2 ISO11898-3 CAN控制器 CAN收发器 CAN ISO11898 CAN实现 Road vehicles -- Controller area network (CAN) ISO 11898-1：2003 Part 1: Data link layer and physical signalling ISO 11898-2：2003 Part 2: High-speed medium access unit ISO 11898-3：2006 Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface ISO 11898-4：2004 Part 4: Time-triggered communication ISO 11898-5：2007 Part 5: High-speed medium access unit with low-power mode 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 17 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 18 节点A Controller 节点B Controller 节点C Controller Transceiver Transceiver Transceiver RxD TxD RxD TxD RxD TxD CAN_L CAN_H 通信机制  报文发送  节点发送报文时要检测总线状态  只有总线处于空闲，节点才能发送报文  在发送报文过程中进行“回读”，判断送出的位 与回读的位是否一致 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 19 通信机制  报文发送  “线与”机制  通过ID进行仲裁  显性位能够覆盖隐性位ID值越小，报文优先级 越高 S O F 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 R T R Control Data 隐性 显性 只听 只听 节点A 节点B 节点C 总线 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 20 通信机制  报文发送  非破坏性仲裁  退出仲裁后进入“只听”状态  等待总线再次空闲时进行报文重发 ITMITM 节点A ID＝75 Data 节点B ID＝250 Data 节点C ID＝1000 Data CAN ID＝75 Data节点A 节点C 节点B CAN总线 ID＝250 ID＝1000 ID＝75 Data ID＝250 ID＝1000 Data ID＝250 Data ID＝1000 ID＝1000 Data Data 仲裁阶段 t仲裁阶段 仲裁阶段 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 21 通信机制 如图所示，A、B、C、D四个节点在不同的时刻分别往总线上发送ID为5、 7、3、6的消息。请画出消息在总线上出现的顺序（假设每帧报文的传输 时间占3格）。 CAN node B CAN node A CAN node C CAN bus CAN node D 5 5 5 7 3 6 3 6 练习1：CAN总线访问仲裁机制 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 22 通信机制 CAN node B CAN node A CAN node C CAN bus CAN node D 5 5 3 6 3 5 6 7 7 3 6 3 5 6 练习1答案：CAN总线访问仲裁机制 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 23 M A S K 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 S E L E C T O R 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 I D E N T I F I E R 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 通信机制  报文接收过滤  通过滤波器，节点可以对接收的报文进行过滤 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 CAN节点 滤波器 ID Data CAN … 接收滤波器(Acceptance Filter) 报文的过滤过程 0 10 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 X X X X X 掩码(Mask) 选择器 (Selector or Code) 标识符(ID) 允许通过 的ID  接收规则：比较消息ID与选择器中和 接收过滤相关位是否相同  接收过滤相关位：由掩码定义  1 = 与消息过滤有关  0 = 与消息过滤无关 如果相关接收；如果不相关过滤 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 24 通信机制  NRZ编码与位填充  NRZ（非归零）编码  NRZ编码确保报文紧凑在相同带宽情况下， NRZ编码方式的信息量更大  NRZ不能保证有足够的跳变延用于同步，容易带 来节点间计时器误差的累积位填充保证有足 够的跳变沿用于同步 0 01011 0 NRZ编码 曼彻斯特 编码 NRZ编码与曼彻斯特编码比较 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 25 通信机制  同步概述 节点A （发） 节点B （收） 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 26 通信机制  NRZ编码与位填充  位填充  发送节点发送5个连续的相同极性位后，在位流 中自动插入一个极性相反的位位填充  接收节点对相同极性位的数量进行检测，从位流 中将填充位去掉清除填充 发送节点 位填充前的位流 CAN总线 位填充后的位流 接收节点 位填充清除后的位流 1 1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 3 4 5 1 11 1 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 27 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 28 数据帧 S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLCr I D E R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 3 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18  SOF, Start of Frame 帧起始  ACK, Acknowledgement 应答  RTR, Remote Transmission Request 远程发送请求  EOF, End of Frame 帧结束  IDE, Identifier Extension 标识符扩展  ITM, Intermission 间歇场  DLC, Data Length Code 数据长度代码  SRR, Substitute Remote Request 代替远程请求 标准帧 扩展帧 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 29 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  帧起始  标识一个数据帧的开始，用于同步  一个显性位  只有在总线空闲期间节点才能够发送SOF 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 30 数据帧  ID  唯一确定一条报文  表明报文的含义，可以包含报文的源地址和目标 地址  确定报文的仲裁优先级，ID数值越小，优先级越 高  标准帧11位；扩展帧29位 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 31 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  DLC  包含4位，表示数据场包含数据的字节数  DLC=0-8  DLC=9-15DLC=8 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 32 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  数据场  具有0-8个字节长度，由DLC确定  包含CAN数据帧发送的内容 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 33 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  CRC  用于进行CRC校验 S O F CRCData Field 发送节点 根据接收的序列，计算一个CRC 接收节点 根据发送的序列，计算一个CRC 接收到的CRC 判断数据帧是否有效 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 34 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  ACK  确定报文被至少一个节点正确接收 S O F EOF D E L A C K D E L 发送节点 在ACK发送隐性 接收节点 正确接收到报文用显性覆盖隐性 回读显性表示报文被正确接收 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 35 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  CRC界定符  界定CRC序列  固定格式，1个隐性位  CRC界定符之前进行位填充 S O F D E L CRC 位填充 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 36 数据帧  RTR位  用于区分数据帧和远程帧  数据帧，RTR=0；  远程帧，RTR=1； Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 R T R 远程帧的帧格式 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 37 数据帧  IDE位  用于区分标准帧和扩展帧  标准帧，IDE=0（11位ID）  扩展帧，IDE=1（29位ID） Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 标准数据帧的帧格式 I D E 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 38 数据帧  SRR位  表明在改位代替了标准帧中的RTR  该位无实际意义  SRR永远置1 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 39 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 数据帧  r0、r1位  两个保留位  当前置0 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 40 数据帧  EOF  表示数据帧结束  固定格式，7个连续的隐性位 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 41 数据帧  ITM  固定格式  3个连续的隐性位  ITM之后进入总线空闲状态，此时节点可以 发送报文 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 CAN帧CAN帧 I T M Bus Idle 3 0- 帧间空间 EOF I T M D E L 总线空闲 11个连续的隐性位 节点检测到11个连续隐性位 认为总线进入空闲阶段 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 42 位填充区域 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 1 11 1 1 1 4 15 1 1 1 70-64 仲裁场 控制场 帧结束ACK场CRC场数据场帧起始 31 1 18 位填充区域  SOF之前的总线空闲区域，不需要同步， 无需进行位填充  CRC之后的位域都是固定格式，不允许位 填充操作 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 43 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 44 错误检测  可检测的错误 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 45 错误检测  错误检测  位检测位错误  节点检测到的位与自身送出的位数值不同  仲裁或ACK位期间送出“隐性”位，而检测到 “显性”位不导致位错误  填充检测填充错误  在使用位填充编码的帧场（帧起始至CRC序列） 中，不允许出现六个连续相同的电平位 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle 填充检测 位检测 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 46 错误检测  错误检测  CRC检测CRC错误  节点计算的CRC序列与接收到的CRC序列不同  格式检测格式错误  固定格式位场（如CRC界定符、ACK界定符、帧 结束等）含有一个或更多非法位  ACK检测ACK错误  发送节点在ACK位期间未检测到“显性”位 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle CRC检测 填充检测 位检测 格式检测 ACK检测 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 47 错误检测  错误检测  发送节点 位 错 误、格式错误、ACK错误  接收节点填充错误、格式错误、CRC错误  检测到错误后，发送错误标志  位错误、填充错误、格式错误或ACK错误产生后 错误标志在下一位发送  CRC错误错误标志在ACK界定符后发送 Extended ID I D E S R R S O F EOF I T M D E L A C K D E L CRCData FieldDLC r 0 r 1 R T R IDBus Idle Bus Idle CRC检测 填充检测 位检测 格式检测 ACK检测 2000小时/年，500kbps， 25%总线负载 每1000年才漏检一个错误 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 48 错误检测  错误界定  每个节点都含有REC和TEC  当接收错误产生时，REC增加； 正确接收到数据帧，REC减少  TEC类似  REC、TEC的数值会引发节点状态改变 REC： Receive Error Counter 接收错误计数器 TEC： Transmit Error Counter 发送错误计数器 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 49 错误检测  节点的三种状态  Error Active  正常的进行总线通信  错误产生时，发送主动错 误标志（6个连续显性位）  Error Passive  能够进行总线通信  限制（连续2次报文发送）  错误产生时，发送被动错 误标志（6个连续隐性位）  Bus Off  不能收发任何报文 主动错误 被动错误 总线关闭 REC>127 或TEC>127 REC<128 和TEC<128 TEC>255 用户请求或128次 11个连续的隐性位 初始化请求 或初始化 0=2×tdelay tCAN_Controller,1+tCAN_Transceiver, 1 tCAN_Controller,2+tCAN_Transceiver,2 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 75 位定时与同步  位定时  位定时参数确定  T(Bit) = 1/Baudrate  T(tq) = T(Bit) / NBT  T(Prop_Seg)= 2*(DelayTransceiver+DelayBus)  Prop_Seg = T(Prop_Seg) / T(tq)  If (NBT-1-Prop_Seg) /2 为偶数 Phase_Seg1 = Phase_Seg2 = (NBT-1-Prop_Seg) / 2 else Phase_Seg1 = (NBT-1-Prop_Seg)/2, Phase_Seg2 = (Phase_Seg1)+1  SJW = min ( Phase_Seg1 , 4 ) 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 76 位定时与同步  位定时  位定时确定的用例 给定，MCU晶振 8MHz，位速率1Mbps，总线长度20m，单位 总线延迟5ns/m，物理接口的发送接收延迟 150ns@85C (From Freescale AN1798)  1) 总线的物理延迟= 20X5= 100ns tProp = 2X (100+150) =500ns  2) 选择BRP = 1，tQ = 125ns，NBT = 8  3) PROP_SEG = 500/125=4  4) NBT - PROP_SEG - 1 = 3, PHASE_SEG1 = 1, PHASE_SEG2 = 2 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 77 位定时与同步  位定时  位定时确定的用例 给定，MCU晶振8MHz，位速率1Mbps，总 线长度20m，单位总线延迟5ns/m，物理接口 的发送接收延迟150ns@85C  5) RJW= min { 4, PHASE_SEG1 }=1 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 78 位定时与同步  同步  CAN的同步包括硬同步和重同步两种同步方 式  同步规则：  一个位时间内只允许一种同步方式  任何一个“隐性”到“显性”的跳变都可用于同 步  硬同步发生在SOF所有接收节点调整各自当前 位的同步段，使其位于发送的SOF位内  重同步发生在一个帧的其他位场内，当跳变沿落 在了同步段之外  在SOF到仲裁场有多个节点同时发送的情况下， 发送节点对跳变沿不进行重同步 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 79 位定时与同步  同步  硬同步 发生在SOF位所有接收节点调整各自当 前位的同步段，调整宽度不限 PES2PTS PES1 PES2PTS PES1 S S S S R R D D PES2PTS PES1 S S R D PES2PTS PES1 S S R D 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 80 位定时与同步  同步  重同步  相位误差为正，跳变沿沿位于采样点之前相位 缓冲段1 增长 PES2PTS S S PES1 PES2PTS S S PES1 S S S S R R D D PES2PTS S S PES1 S S R D PES2PTS PES1 S S R D S S 采样点 Faster Receiver Slower Transmitter 位延长 跳变沿误差 PES1 调节 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 81 位定时与同步  同步 重同步  相位误差为负，跳变沿位于前一个位的采样 点之后相位缓冲段2缩短 PES2PTS S S PES1 S S R D PES2PTS PES1 PES2PTS PES1 S S R D PTS PES1 S S R D PES2 S S PES2PTS PES1 采样点 采样点 Slower Receiver Faster Transmitter 位缩短 跳变沿误差 调节 PES2 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 82 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 83 Rt/2 Rt/2 CgCg Rt/2 Rt/2 CAN_H CAN_L Rt/2=62Ω Cg=10...100nF 物理层  应用领域  高速CAN： Powertrain, Chasis, Diagnositcs, Infotainment CPU CAN Controller RxD TxD CAN_H CAN_L TxD RxD CAN_H CAN_L TxD RxD EMS ABS AT … Seat Control Door Control … RTH RTL Rt=120Ω Rt=120Ω 终端电阻 的 替代形式 高速 CAN 低速、容错 CAN 82C250 TJA1054 （低速）容错CAN： Comfort,Diagnostics 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 84 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 85 高速CAN  总线电压 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 00 隐性 显性 2.5 电压 V 1.5 3.5 显性隐性 隐性 时间 隐性表示1，显性表示0 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 86 CAN_L CAN_H ~ 2.5 V ~ 3.5 V ~ 1.5 V 电压(V) CAN message 逻辑“0” (dominant) 逻辑“1” (recessive) CAN标准  高速CAN报文波形 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 87 高速CAN  拓扑结构  CAN线长度  终端电阻R ECU 1 ECU 2 终端 电阻 ECU n 终端 电阻 L D l 参数 符号 单位 数值 最小 名义 最大 总线长度 L m 0 40 支线长度 l m 0 0.3 节点距离 D m 0.1 40 终端电阻 RL m 100 120 130 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 88 高速CAN  电路设计 MCU CAN Controller CAN Transceiver SJA1000 PCA82C250 CAN_H CAN_L MCU CAN Controller CAN Transceiver PCA82C250 CAN_H CAN_L 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 89 高速CAN CAN 收发器MCU TxDC RxDC CANH CANL CAN 控制器 ADD DATA ALE EN 信号接入 EMC电路 CH CL 差分信号电位信号 C51 S12 SJA1000 82C250 TJA1040 CAN 收发器 MCU内置 CAN控制器 物 理 总 线 TxDC RxDC CANH CANL 光 耦 隔 离 TxD RxD 信号接入 EMC电路 CH CL 5V电源 DC-DC隔离 差分信号电位信号 6N137 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 90 高速CAN  CAN线故障的容错性能  (1) CAN_H开路  (2) CAN_L开路  (3) CAN_H对VBAT短路  (4) CAN_L对GND短路  (5) CAN_H对GND短路  (6) CAN_L对VBAT短路  (7) CAN_H对CAN_L短路  (8) CAN_H和CAN_L开路  (9) 终端电阻开路 CAN 节点1 RL RL CAN 节点n-1 CAN 节点n case8 case9 CAN_H CAN_L case1 case2 Vbat case3 case4 GND case7 case5 GND Vbat case6 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 91 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 92 低速容错CAN  总线电压 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 00 隐性 显性 2.5 电压 V 0 5 显性隐性 隐性 时间 3.5 1.5 隐性表示1，显性表示0 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 93 [2] 低速容错CAN  拓扑结构  CAN线总长度<40m ECU 1 ECU 2 终端 电阻 ECU n ECU 3 ECU 2 终端 电阻 ECU n-1 ECU 1 ECU n 总线型 星型  4.7K欧>R>500欧  Rall>100欧  可采用星型连接 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 94 低速容错CAN  电路设计 MCU CAN Controller CAN Transceiver SJA1000 TJA1054 CAN_H CAN_L MCU CAN Controller CAN Transceiver TJA1054 CAN_H CAN_L 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 95 低速容错CAN CAN 收发器MCU TxDC RxDC CANH CANL CAN 控制器 ADD DATA ALE EN 信号接入 EMC电路 CH CL 差分信号电位信号 C51 S12 SJA1000 TJA1054 CAN 收发器 MCU内置 CAN控制器 物 理 总 线 TxDC RxDC CANH CANL 光 耦 隔 离 TxD RxD 信号接入 EMC电路 CH CL 5V电源 DC-DC隔离 差分信号电位信号 6N137 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 96 低速容错CAN  CAN线故障的容错性能  (1) CAN_H开路  (2) CAN_L开路  (3) CAN_H对VBAT短路  (4) CAN_L对GND短路  (5) CAN_H对GND短路  (6) CAN_L对VBAT短路  (7) CAN_H对CAN_L短路  (8) CAN_H和CAN_L开路 CAN 节点1 RL RL CAN 节点n-1 CAN 节点n case8 CAN_H CAN_L case1 case2 Vbat case3 case4 GND case7 case5 GND Vbat case6 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 97 CAN总线连接器 北京经纬恒润科技有限公司 http://www.hirain.com 98 主要内容  概述  CAN总线标准  数据链路层 通信机制 数据帧 错误检测 帧格式 位定时与同步  物理层 高速CAN 低速容错CAN