1. 什么是CAN網(wǎng)絡(luò)

2. CAN網(wǎng)絡(luò)組成

3. CAN報文5種幀

4. 常見CAN總線故障及解決方案

1. 什么是CAN網(wǎng)絡(luò)

    CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由德國BOSCH公司在20世紀80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線，并最終成為了國際標準（ISO 11898）。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設(shè)計的SAE J1939協(xié)議。

       CAN網(wǎng)絡(luò)具有：傳輸速度高、成本低、可靠性高、集成度高、效率高、節(jié)點增減靈活等優(yōu)勢，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。

2. CAN網(wǎng)絡(luò)組成

       一個標準的CAN網(wǎng)絡(luò)通常由ECU節(jié)點、CAN總線、CAN網(wǎng)關(guān)三部分組成。

2.1 ECU節(jié)點

       ECU節(jié)點就是車上的智能硬件設(shè)備里的ECU控制單元。比如發(fā)動機ECU、懸架系統(tǒng)ECU、BMS、ABS等。汽車越豪華，ECU就越多。智能控制硬件越多，相對價格就越貴。一般的，一輛車普通的家用轎車都有20個以上的ECU。

       下圖就是東風小康的發(fā)動機ECU（控制單元）。

       帶有CAN接口的ECU設(shè)計是總線開發(fā)的核心與關(guān)鍵，其中ECU的CAN總線模塊主要由CAN控制器和CAN收發(fā)器組成。

       CAN收發(fā)器作為CAN控制器與物理總線之間的接口，它實現(xiàn)CAN控制器與總線之間邏輯電平與信號電平的轉(zhuǎn)換。即從CAN核心模塊輸出邏輯電平到CAN收發(fā)器，然后經(jīng)過CAN收發(fā)器內(nèi)部轉(zhuǎn)換將邏輯電平轉(zhuǎn)換為差分信號輸出到CAN總線上，CAN總線上的節(jié)點都可以決定自己是否需要總線上的數(shù)據(jù)。

       CAN控制器執(zhí)行完整的CAN協(xié)議，完成通訊功能，包括信息緩沖和接收濾波。CAN控制器和收發(fā)器完成CAN物理層和邏輯電路層的所有功能。

2.2 CAN總線

        CAN總線也叫CAN BUS，每條CAN總線一般都是由2根線組成的雙絞線構(gòu)成，一根CAN_high（黃色），一根CAN_low（綠色），分別代表高電平和低電平。

       各個節(jié)點通過這兩條線實現(xiàn)信號的串行差分傳輸，為了避免信號的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120Ω的終端電阻。

       為什么是120Ω？因為電纜的特性阻抗為120Ω，選用120Ω的電阻可以模擬無限遠的傳輸線。

       CAN_high電壓為2.5~3.5V、CAN_low電壓為1.5~2.5V。當沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時，兩條線的電平一樣都為2.5V，稱為靜電平，也就是隱性電平。

       CAN_high與CAN_low的電壓差小于0.5V的時候為隱性的，邏輯信號表現(xiàn)為“邏輯1"（高電平）。

       CAN_high與CAN_low的電壓差大于0.9V的時候為顯性的，邏輯信號表現(xiàn)為"邏輯0"（低電平）。

      一般汽車的CAN網(wǎng)絡(luò)可以分成動力總成總線、底盤控制總線、車身控制總線、娛樂系統(tǒng)總線、診斷控制總線共計五條CAN總線。

        動力總成CAN總線 (PowerTrain CAN P-CAN )，主要負責車輛動力，是整車CAN網(wǎng)絡(luò)信號優(yōu)先級、安全等級及信號傳輸速率最高的一條CAN總線，這條CAN總線上一般有以下ECU: ECM ( Engine Control Module ) 發(fā)動機控制模塊、SRS （Supplemental Restraint System）電子安全氣囊 、BMS ( Battery Management System ) 電池管理系統(tǒng) 、EPB Electronic Park Brake 電子駐車系統(tǒng)等。

       底盤控制CAN總線（Chassis CAN C-CAN ），主要負責汽車底盤及4個輪子的制動、穩(wěn)定、轉(zhuǎn)向，由于涉及整車制動/助力轉(zhuǎn)向等, 所以其網(wǎng)絡(luò)信號優(yōu)先級也是比較高的。C-CAN總線上一般有以下ECU: ABS ( Antilock Brake System ) 防抱死制動系統(tǒng) 、ESP(Electronic Stability Program)車身電子穩(wěn)定系統(tǒng) 、EPS(Electric Power Steering)電子轉(zhuǎn)向助力等。

       車身控制CAN總線（Body CAN B-CAN），上面主要都是輔助設(shè)備，因而其網(wǎng)絡(luò)信號優(yōu)先級比較低。B-CAN總線上一般有以下ECU:AC ( Air Condition ) 空調(diào) 、AVM(Around View Monitor) 360環(huán)視 、BCM(Body Control Module) 天窗, 車窗, 霧燈, 轉(zhuǎn)向燈, 雨刮等、IMMO(Immobilizer) 發(fā)動機防盜系統(tǒng) 、TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 胎壓監(jiān)控系統(tǒng)等。

      娛樂系統(tǒng)CAN總線 （Infomercial CAN I-CAN），是輔助可選設(shè)備, 所以優(yōu)先級也是較低的，主要負責車身上的一些提高娛樂性的智能硬件的管理與控制。I-CAN 總線上一般有以下ECU: VAES( Video Audio Entertainment System) 車載娛樂系統(tǒng)(中控屏) 、IPK(Instrument Pack) 組合儀表。

        診斷控制總線（Diagnose CAN D-CAN）：D-CAN總線主要提供遠程診斷功能，只有一個ECU: Tbox(Telematics BOX) 遠程控制模塊。

2.3 CAN網(wǎng)關(guān)

        CAN網(wǎng)關(guān)或叫汽車網(wǎng)關(guān)，因為網(wǎng)關(guān)不僅處理CAN網(wǎng)絡(luò)，還要處理LIN網(wǎng)絡(luò)、車載以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的信號。

        CAN網(wǎng)關(guān)通常有幾十個接線pin腳，有的網(wǎng)關(guān)甚至100多個接線pin腳。每個接線pin腳都有嚴格的定義，要匹配規(guī)定好的CAN總線、LIN總線、車載以太網(wǎng)、電源接口、開關(guān)設(shè)備、電源管理方面的接線口、鑰匙開關(guān)(或無鑰匙啟動系統(tǒng))的接口、油門、制動踏板的接線口、檔位開關(guān)的接線pin腳等等。

       一些汽車廠商可能有更多新的硬件開關(guān)設(shè)備，電壓電阻開關(guān)設(shè)備、CAN網(wǎng)絡(luò)電阻匹配等也都有對應(yīng)的接線pin腳。為了做通用化，還會預(yù)留一些pin腳以備用。

        CAN網(wǎng)關(guān)是整個CAN網(wǎng)絡(luò)的核心，控制著整車所有CAN總線的各類信號轉(zhuǎn)發(fā)與處理。基本功能包括:

①連接不同波特率(傳輸速度)的CAN總線/LIN總線，以實現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中繼功能。

②診斷報文/非診斷報文轉(zhuǎn)發(fā)。

③診斷防火墻的管理。

④節(jié)點在線監(jiān)控。

⑤巡航控制器開關(guān)檢測。

⑥踏板位置檢測。

⑦網(wǎng)關(guān)休眠與喚醒管理。

⑧ECU升級/網(wǎng)關(guān)升級。

⑨電壓管理。

       CAN網(wǎng)關(guān)可以接收任何CAN總線（LIN總線）傳來的不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)信號，把這些信號按一定的標準處理后，廣播到整車網(wǎng)絡(luò)去，如果有ECU訂閱(接收)了這個信號, 則ECU將解析信號并做相應(yīng)的處理。

       整車所有ECU基本是以毫秒級或者微妙級的速度在源源不斷的發(fā)送并接收信號，所以網(wǎng)關(guān)需要處理并轉(zhuǎn)發(fā)廣播的信號是非常多的，且必須要很快處理完。

3. CAN報文5種幀

       CAN報文通常有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀、幀間隔五中類型。

3.1 數(shù)據(jù)幀

       數(shù)據(jù)幀：用于發(fā)送單元向接收單元傳遞數(shù)據(jù)的幀，一般由七段組成：幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC段、應(yīng)答段和幀結(jié)尾。數(shù)據(jù)域的長度可以為0～8個字節(jié)。