《CAN总线通信技术》教学课件

总线通信技术CAN本课程介绍了总线通信技术的基本原理、应用和发展趋势CAN课程介绍目标内容了解总线通信技术的原理、特点和应用涵盖总线概述、帧格式、传输原理、硬件实现、软件实现CAN CAN等总线概述CAN定义特点控制器局域网络（支持多主节点通信、实时性高、Controller），是一种串行可靠性强、成本低Area Network通信协议，用于汽车电子系统应用广泛应用于汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域总线历史发展CAN19831991博世公司提出总线概念协议标准化CAN CAN123419862000第一款控制器发布总线广泛应用于汽车工业CAN CAN总线特点CAN高可靠性实时性高采用差分信号传输、校验支持实时通信，满足实时控制CRC和错误检测机制要求灵活扩展成本低支持多节点连接，可扩展性强控制器和收发器价格低廉总线帧格式CAN起始符仲裁字段控制字段数据字段标识数据帧的开始用于节点之间仲裁，确定数包含帧类型、数据长度等信包含实际传输的数据据帧的优先级息总线传输原理CAN发送接收节点将数据封装成帧格式，通过收发节点通过收发器接收总线上的数据帧器发送到总线上，并进行解析总线数据链路层CAN帧格式定义数据帧的结构和格式仲裁确定数据帧的优先级，避免冲突错误检测检测数据帧传输过程中的错误总线物理层CAN信号传输1电气特性2定义总线上的信号电压和电流连接方式3定义节点之间的连接方式收发器4负责信号的接收和发送总线收发器CAN12信号转换信号放大将逻辑信号转换为物理信号增强信号强度，提高传输距离3隔离保护隔离节点和总线之间的电压，避免损坏总线连接方式CAN连接器电缆用于节点之间的物理连接用于传输信号总线拓扑结构CAN总线型1星型2树型3总线接地要求CAN总线终端电阻CAN作用位置阻值匹配信号阻抗，避免信号反射安装在总线两端通常为欧姆120总线负载计算CAN因素方法节点数量、电缆长度、收发器类根据总线负载计算公式进行计算型目标保证总线信号质量，避免信号衰减总线波特率选择CAN定义数据传输速率，单位为bps影响因素节点数量、电缆长度、应用需求选择原则根据应用需求选择合适的波特率，兼顾实时性和可靠性总线可靠性分析CAN错误检测1校验、错误帧识别CRC错误处理2错误标志、错误计数、错误恢复可靠性指标

3、MTBF MTTR总线时序分析CAN12位时间时序参数数据传输的基本时间单位包括位时间段、同步段、传播延迟等3时序分析工具用于分析和优化时序参数总线仲裁机制CAN原理过程通过仲裁字段的比较，确定数据帧的优先级节点同时发送数据帧，优先级高的节点获得总线控制权总线错误检测CAN错误帧识别错误计数12识别错误帧，例如校验失记录错误帧的数量CRC败错误标志3设置错误标志，提醒其他节点总线错误处理CAN错误恢复错误隔离错误管理通过重传数据帧来恢复通信隔离故障节点，避免影响其他节点监控错误状态，进行故障诊断总线诊断技术CAN诊断功能故障代码数据记录用于检测和诊断总线系统故障记录系统故障信息，方便排查问题记录系统运行数据，用于分析故障原因CAN总线软件实现CAN驱动程序负责控制总线硬件CAN通信协议栈实现总线通信协议CAN应用层软件根据应用需求开发相应的软件模块总线硬件实现CAN控制器CAN1收发器2CAN微处理器3外围电路4总线典型应用CAN汽车电子工业自动化医疗设备发动机控制、车身控制、安全气囊等机器人控制、过程控制、自动化设备等医疗仪器控制、数据采集、远程医疗等总线应用案例CAN12自动驾驶智能家居车辆感知、决策和控制系统智能家电控制、数据采集和分析3工业物联网传感器数据采集、设备控制和管理总线发展趋势CAN高速化智能化支持更高的数据传输速率，满集成更多功能，实现智能控制足高速应用需求和管理安全性增强安全性，保障数据安全和系统安全本课程小结内容价值介绍了总线通信技术的基本原理、特点和应用为学生提供总线技术的理论基础和应用实践能力CAN CAN课后思考题总线与其他通信协议的比较1CAN总线在未来发展中的挑战2CAN如何应用总线技术解决实际问题3CAN参考文献。