任務一CAN網絡系統(tǒng)的結構與通訊原理認知項目二車載CAN網絡系統(tǒng)通訊原理及故障分析1.掌握CAN總線分類，系統(tǒng)組成及功能。2.掌握CAN報文傳輸特點與報文類型。3.掌握CAN報文發(fā)送內容與機制。4.掌握CAN總線傳輸過程：信息傳輸，發(fā)送與接收，信息沖突仲裁的過程。知識目標學習目標1.能夠根據(jù)CAN總線工作原理圖描述其數(shù)據(jù)信號傳輸原理。2.能夠區(qū)分CAN系統(tǒng)組成各元件的主要功能與相互作用。技能目標1.培養(yǎng)學生勤于思考、敢于挑戰(zhàn)和勇于攀登的創(chuàng)新精神。2.培養(yǎng)學生抽絲剝繭、精益求精和十年磨一劍的大國工匠精神。3.培養(yǎng)煉學生集思廣益、精誠團結和群策群力的團隊協(xié)作能力。素養(yǎng)目標1小王是一位通信網絡相關專業(yè)畢業(yè)生，他在某招聘網站看到一則招聘信息：上海通用集團發(fā)布汽車電子CAN總線工程師崗位招聘，要求：能夠制定CAN總線協(xié)議；能夠制定各控制單元CAN總線規(guī)范以及測試計劃；能夠用CANoe

對總線網絡進行仿真測試。小王考慮先就業(yè)后擇業(yè)，于是他決定往汽車CAN網絡相關技術崗試試，請問你能夠提供相關CAN網絡材料給他嗎？接下來本任務將主要介紹CAN總線結構與傳輸原理，幫助從業(yè)者對CAN總線有基本的認識。任務導入目錄CONTENTCAN總線網絡特點02CAN總線系統(tǒng)的組成與功能0103CAN總線電壓特性CAN總線通訊過程0405任務實施11101CAN總線系統(tǒng)的組成與功能一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能局域車載網絡系統(tǒng)的構成：控制單元（節(jié)點）、數(shù)據(jù)總線、終端電阻、通信協(xié)議、網關等。術語簡要解析CAN總線網絡主要由控制單元（節(jié)點）、數(shù)據(jù)總線、終端電阻、通信協(xié)議、網關等組成高速CAN用于驅動系統(tǒng)的高速CAN總線，速率達到500kbit/s低速CAN用于舒適系統(tǒng)的低速CAN總線，速率為100kbit/s控制單元電控單元又稱為CAN總線上的節(jié)點數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)的雙向串行總線，大都采用具有較強抗干擾能力的雙絞線終端電阻終端電阻也稱為傳輸終端，該終端的作用是防止信號在傳輸線終端被反射回來，產生的反射波使正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾CAN報文車輛上的各個控制單元向CAN總線發(fā)送報文，可以分為事件性和周期性報文一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.1CAN總線網絡結構認識高速CAN總線主要連接發(fā)動機、自動變速器、ABS/ASR、ESP等對通信實時性有較高要求的系統(tǒng)；低速CAN總線主要連接燈光、電動車窗、自動空調及信息顯示系統(tǒng)等，多為低速電動機和開關量器件，對實時性要求低而數(shù)量眾多。網絡結構認識汽車CAN總線有兩條：用于驅動系統(tǒng)的高速CAN總線，速率是125Kbps～1Mbps，當通信總線長度≤40米，最大通信速率可達到1Mbps；用于舒適系統(tǒng)的低速CAN總線，通信速率是10～125Kbps，當傳輸速率為40Kbps時，總線距離可達到1000米，也稱為低速容錯CAN。網絡結構認識一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.1CAN總線網絡結構認識CAN總線網絡結構圖一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能無論是高速CAN，還是低速CAN總線上，總線上分布有多個電控單元（ECU），并且每個電控單元的內部包含一個CAN控制器、一個CAN收發(fā)器。總線的傳輸線分為CAN-High線和CAN-Low線。在動力高速CAN總線末端有兩個120Ω的終端電阻組成，總線上有多個電控單元，所有的電控單元都通過這兩條傳輸線傳輸信息，連接成高速CAN網絡。高速CAN總線組成一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能低速CAN總線終端沒有電阻，而是在電控單元ECU的收發(fā)器與總線連接處分別接上兩個電阻，一般阻值范圍在500-600?，使得總線產生的總阻值為100?。當高速CAN和低速CAN需要交換信息時，需要網關轉換。低速CAN總線組成一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能電控單元的含義：又稱CAN總線上的節(jié)點。理論上可連接無窮多個節(jié)點，實際上受線路越長、傳輸速率越低的限制，車載CAN總線的節(jié)點數(shù)可達上百個。作用：接收微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，進行處理，并發(fā)送給CAN收發(fā)器。同樣電控單元也接收收發(fā)器收到的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)處理后并傳給微處理器在每個電控單元單元中，都有一個CAN控制器和一個CAN收發(fā)器，MCU。電控單元（ECU）節(jié)點（控制單元）結構圖一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能MCU相當于微型處理器。它得到解析后的CAN報文信息，根據(jù)相應協(xié)議策略進行運算，并且以此結果來實現(xiàn)與其連接執(zhí)行器的功能，執(zhí)行結果發(fā)送至控制器，控制器重新編碼后通過收發(fā)器發(fā)送至總線上。電控單元（ECU）CAN收發(fā)器安裝在控制器內部，是一個發(fā)送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉化為電信號通過總線發(fā)送出去，同時也接收總線電信號轉換成數(shù)據(jù)信號，上傳至控制器。CAN控制器的基本功能解析CAN報文，包括解析總線訪問機制，以及位時間的控制等等，將信息上傳至MCU。電控單元（ECU）一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能CAN數(shù)據(jù)總線是用以傳輸數(shù)據(jù)的雙向串行總線，分為CAN高位（CAN-high）線和CAN低位（CAN-low）線，可以雙向傳遞數(shù)據(jù)，這樣的結構可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。數(shù)據(jù)通過總線發(fā)送給各電控單元，各電控單元接收后進行計算。CAN數(shù)據(jù)總線CAN通信總線一.

CAN總線系統(tǒng)的組成與功能1.2CAN總線組成單元與功能終端電阻也稱為傳輸終端，該終端的作用是防止信號在傳輸線終端被反射回來，產生的反射波使正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾。終端電阻一個信號要從一個總線進入到另一個總線區(qū)域，必須把它的識別信號和速率進行改變，能夠讓另一個系統(tǒng)接受，這個任務由網關(Gateway)來完成。另外，網關還具有改變信息優(yōu)先級的功能。其功能有：休眠模式和喚醒模式轉換；故障診斷；集中監(jiān)控具有診斷功能的控制單元之間的通信；對比規(guī)定安裝的控制單元與實際安裝的控制單元(編碼)；診斷故障的主控制單元，監(jiān)控當前故障的故障計數(shù)器，日期和時間的環(huán)境數(shù)據(jù)等。網關11102CAN總線網絡特點二.CAN總線網絡特點與電壓特性2.1網絡特點CAN總線采用雙絞線作為傳輸介質，媒體訪問方式為位仲裁，是一種多主控制總線。CAN總線為事件觸發(fā)的實時通信網絡，其總線仲裁方式采用基于優(yōu)先級的載波偵聽多路訪問沖突檢測法。其網絡特點如表所示：編號特點內容1多主控制

多主控制是指在總線空閑時，所有的單元都可以開始發(fā)送消息，最先訪問總線的單元可獲得發(fā)送權，多個單元同時開始發(fā)送時，發(fā)送高優(yōu)先級ID（標識符）消息的單元可獲得發(fā)送權。2會議機制

在CAN協(xié)議中，所有的消息都以固定的格式發(fā)送?？偩€空閑時，所有與總線相連的單元都可以發(fā)送新消息。兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)ID優(yōu)先級發(fā)送。3系統(tǒng)柔軟性

與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息，因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其他單元的軟硬件及應用層都不需要改變。二.CAN總線網絡特點與電壓特性2.1網絡特點CAN總線采用雙絞線作為傳輸介質，媒體訪問方式為位仲裁，是一種多主控制總線。CAN總線為事件觸發(fā)的實時通信網絡，其總線仲裁方式采用基于優(yōu)先級的載波偵聽多路訪問沖突檢測法。其網絡特點如表所示：編號特點內容4高速和遠距離當通信距離小于40m時，CAN總線的傳輸速率可以達到1Mbit/s。通信速率與其通信距離成反比，當其通信距離達到10km時，其傳輸速率仍可以達到約5kbit/s。5遠程請求可通過發(fā)送“遙控幀”請求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。6錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢復功能錯誤檢測功能是指所有的單元都可以檢測錯誤；錯誤通知功能是指正在發(fā)送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結束當前的發(fā)送，并立即同時通知其他所有單元；錯誤恢復功能是指強制結束發(fā)送的單元會不斷反復地重新發(fā)送此消息，直到成功發(fā)送為止。11103CAN總線電壓特性三.CAN總線電壓特性3.1邏輯信號和電壓信號邏輯信號與電壓信號CAN網絡中控制單元與總線之間的信號傳輸通過邏輯信號（二進制數(shù)字信號）與電壓信號完成。邏輯信號0表示顯性電平，總線處于激活狀態(tài)；1表示隱性電平，總線處于休眠狀態(tài)。在高速CAN總線中，CAN-H和CAN-L都處于隱性電平1時，其電壓信號均為2.5V。當報文進行傳輸總線被喚醒，CAN-H和CAN-L處于顯性電平，CAN_H由2.5V變換到3.5V，CAN_L由2.5V變化到1.5V，因此產生2V的壓差信號，收發(fā)器通過壓差信號判斷總線的電平。在低速CAN總線中，CAN-H和CAN-L都處于隱性電平1時，CAN-H對應電壓為0.3V，CAN-L對應電壓信號是4.7V。當報文進行傳輸總線被喚醒，CAN-H和CAN-L處于顯性電平，CAN_H由0.3V變換到3.5V，CAN_L由4.7V變化到1.4V，產生的2壓差信號。三.CAN總線電壓特性3.1邏輯信號和電壓信號AN_H線和CAN_L線電壓值顯示三.CAN總線電壓特性3.2純電動車的總線信號變化純電動汽車中CAN總線有兩條高速CAN和低速CAN，對應CAN驅動和CAN舒適總線；CAN總線是一種串行總線，報文是一位一位的傳輸?shù)?，而且是?shù)字信號（0和1)，1代表隱性，0代表顯性；知識點1在隱性（休眠）狀態(tài)時，這兩條導線上作用有相同預先設定值，該值稱為靜電平；在顯性（激活）狀態(tài)時，對于CAN驅動數(shù)據(jù)總線，CAN_H線上的電壓值會升高一個預定值，至少為1V，而CAN_L線_上的電壓值會降低一個同樣值，至少為1V。知識點2二.CAN總線網絡特點與電壓特性2.2電壓特性AN_H線與CAN_L線上的電壓變化11104CAN總線通訊過程三.CAN總線報文類型3.1事件報文與周期報文通?；谡埱笾螅囕v上的各個控制單元向CAN總線發(fā)送報文。事件報文基于事件型的總線通訊，一般也支持周期性發(fā)送。車輛上的各個控制單元周期性的向CAN總線發(fā)送報文，周期型觸發(fā)通常用于發(fā)送狀態(tài)。周期報文三.CAN總線報文類型3.2報文發(fā)送內容（1）發(fā)送端：對發(fā)送端進行設定，明確由哪個控制單元發(fā)送。（2）消息標識符ID：方便能夠通信與仲裁機制的進行。當同時出現(xiàn)多個參會人員（節(jié)點）提出議題（報文），根據(jù)參會人員身份（消息標識符ID）決定優(yōu)先發(fā)言權，二者對應關系。報文發(fā)送內容會議”機制工作原理對比三.CAN總線報文類型3.2報文發(fā)送內容（3）信號名稱：一個報文能夠攜帶多種信號。編輯信號的名稱，以便系統(tǒng)對信號進行辨別。（4）報文還包含其他必要信息，需要我們對報文中的內容進行了解與設定。主要包含信息如表所示。報文發(fā)送內容發(fā)送端IPK（汽車儀表）消息標識符0X26D固定周期100ms信號名稱IPK-SpeedIPK-OilIPK-SafetyBeltIPK-Conditioner信號長度（bit）3454信號描述車輛車速顯示車輛油量顯示安全帶信號顯示空調設備顯示主要包含信息11104CAN總線通訊過程四.CAN總線通訊過程邏輯信號與電壓信號

汽車網絡系統(tǒng)中的總線以報文為單位傳輸數(shù)據(jù)。各節(jié)點對總線的訪問采用位仲裁方式，通過報文的標識符濾波實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，不同優(yōu)先級滿足不同實時要求?？偩€傳輸?shù)倪^程包括信息轉換、發(fā)送信息、接收信息和沖突仲裁。四.CAN總線通訊過程4.1信息轉換（1）單個CAN收發(fā)器與總線信息轉換結構如圖所示，CAN-BUS總線系統(tǒng)上的控制器中發(fā)送信息的線路通過一個開路集電極和總線相連，因此總線導線上就會出現(xiàn)兩種狀態(tài)：0和1兩種邏輯。“0”表示控制器開關閉合，晶體導通，電阻值低，處于通信狀態(tài)；“1”表示控制器開關斷開，晶體管截止，電阻值高，總線未通信。信息轉換單個CAN收發(fā)器與總線信息轉換四.CAN總線通訊過程4.1信息轉換（2）多個CAN收發(fā)器與總線信息轉換：當用2個以上的CAN收發(fā)器連接在CAN-BUS總線系統(tǒng)上時，用邏輯“1”來表示斷開，用邏輯“0”表示閉合。當任何開關閉合時，總線上的電壓為0V，顯示邏輯“0”;當所有開關斷開時，總線上的電壓為5V或3.5V，顯示邏輯“1”，見圖表說明。信息轉換多個CAN收發(fā)器晶體管狀態(tài)與總線電平對應關系四.CAN總線通訊過程4.2信息發(fā)送與接收將各個控制單元簡化看作總線上的多個節(jié)點，控制器：“打包/解包”和“驗收濾波”收發(fā)器：“邊說邊聽（同時發(fā)送和接收）”和“信號轉換”的作用，能夠對CAN-H和CAN-L導線電壓進行差分運算后，生成差分電壓信號，然后采用“負邏輯”將差分電壓信號轉換為數(shù)字信號。從節(jié)點1向節(jié)點n傳輸數(shù)據(jù)過程如圖所示。信息發(fā)送與接收CAN總線工作原理圖四.CAN總線通訊過程4.2信息發(fā)送與接收節(jié)點1的傳感器1進行數(shù)據(jù)采集，然后傳感器1將數(shù)字信號附加一個數(shù)據(jù)標識（ID）號發(fā)送給CAN控制器1，CAN控制器1對數(shù)據(jù)進行打包，然后發(fā)送給CAN收發(fā)器1，CAN收發(fā)器1再將其數(shù)字信號轉換為對應的CAN總線電壓信號，從而完成數(shù)據(jù)發(fā)送過程。信息發(fā)送與接收當其他節(jié)點n接收到電壓信號后，首先由其收發(fā)器n將總線電壓信號轉換為對應的數(shù)字信號，然后發(fā)送給控制器n?？刂破鱪對收到的數(shù)據(jù)進行“驗收濾波”，判斷是否是自身節(jié)點需要的數(shù)據(jù)。若是，則接收并對其進行解包，為節(jié)點微處理器n提供有效數(shù)據(jù)，微處理器n可根據(jù)節(jié)點1的傳感器信號控制執(zhí)行器n動作;否則，節(jié)點n放棄此次收到的CAN數(shù)據(jù)，忽略接收的信號。信息發(fā)送與接收四.CAN總線通訊過程4.3沖突仲裁CAN總線通信模式：載波監(jiān)測，多主控制/沖突避免。如果在同時有2個或2個以上的設各要求發(fā)送數(shù)據(jù)，就會產生總線沖突，CAN總線能夠實時地檢測這些沖突并進行仲裁，從而使具有高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)不受任何損壞地傳輸?？偩€發(fā)送數(shù)據(jù)是根據(jù)各控制單元的優(yōu)先權決定的，而不是按請求發(fā)送的時間先后來決定。沖突仲裁CSMA/MA訪問機制四.CAN總線通訊過程4.3沖突仲裁報文的優(yōu)先級識別在44位標識符中（擴展幀的標識符29位），具有最小二進制數(shù)的標識符的節(jié)點具有最高的優(yōu)先級，若圖所示：具有高優(yōu)先級的節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸沒有任何延時。沖突仲裁節(jié)點的優(yōu)先級別仲裁過程11105任務實施五.任務實施根據(jù)教材內容或查閱資料，完成下面的習題：（1）CAN總線中，若具有下列報文ID的4個標準格式數(shù)據(jù)幀爭用總線，勝出的是（）。A.10001100001B.10001010001C.10001000010D.11001000010（2）CAN控制器接口PCA82C250的CAN總線系統(tǒng)，總線至少可連接（）個節(jié)點。A.32B.64C.110D.127（3）DeviceNet總線兩端應加終端電阻，其標準阻值為（）。A.75ΩB.120ΩC.200ΩD.330Ω（4）CANopen協(xié)議支持（）位標識符。A.12B.11C.29D.32 謝謝觀看THANKSFORWATCH任務二CAN網絡系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構及報文解析項目二車載CAN網絡系統(tǒng)通訊原理及故障分析1.掌握常見的幾種報文幀類型。2.掌握CAN報文的數(shù)據(jù)幀標準結構與擴展結構。3.掌握CAN報文ID解析與數(shù)據(jù)段解析。知識目標學習目標1.能夠獨立完成CAN線控轉向系統(tǒng)報文解析。2.能夠獨立完成CAN線控驅動系統(tǒng)報文解析。技能目標1.培養(yǎng)學生的結構化思維。2.培養(yǎng)學生綜合分析辨析的思維素養(yǎng)。3.培養(yǎng)學生協(xié)同合作創(chuàng)新的精神品質。4.培養(yǎng)學生知行合一的學習習慣。5.培養(yǎng)學生精益求精，敢于探索，不斷創(chuàng)新的職業(yè)素養(yǎng)。素養(yǎng)目標1CAN總線是新能源汽車中非常重要的通訊總線，工程師們常常通過CAN報文來讀取車上的車速、轉速、扭矩、功率等信號。通過CAN分析儀（簡稱CAN盒子）可以實現(xiàn)將新能源汽車中所有的CAN電平信號，再通過軟件（根據(jù)CAN協(xié)議設計翻譯程序）進行實時分析后，最終在顯示屏中呈現(xiàn)測得信號。這個過程稱為CAN報文解析，用戶可以得到隨著時間變化的車速、轉速、扭矩、電池功率、電機功率的數(shù)據(jù)，請問你能夠讀懂CAN報文嗎？任務導入目錄CONTENT幀標準結構02CAN報文幀結構0103擴展幀結構計算機中常用的數(shù)制0405CAN

報文的組成11101CAN報文幀結構一.

CAN報文幀結構CAN總線是串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它的通信接口集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可以完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。傳輸?shù)膸饕〝?shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀、間隔幀。數(shù)據(jù)幀用于傳輸數(shù)據(jù)，主要由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC校驗、應答域和幀結束構成。數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀組成遠程幀主要用于接收單元向發(fā)送單元主動請求發(fā)送數(shù)據(jù)，包含了數(shù)據(jù)幀中除了數(shù)據(jù)段以外的部分，其實質是沒有數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)幀。遠程幀一.

CAN報文幀結構遠程幀組成錯誤幀用于在接收和發(fā)送消息時檢測出錯誤并向網絡節(jié)點通知錯誤發(fā)出的幀，主要包含錯誤標志和錯誤界定符。錯誤幀一.

CAN報文幀結構錯誤幀組成當總線數(shù)據(jù)傳輸量過大，接收節(jié)點對接收的數(shù)據(jù)無法及時處理時，會在相鄰的兩個數(shù)據(jù)幀之間穿插發(fā)送一個過載幀，以告求發(fā)送節(jié)點延遲下一幀消息的發(fā)送。其由過載標志疊加區(qū)和過載界定符組成示。過載幀一.

CAN報文幀結構過載幀組成用于將數(shù)據(jù)幀和遙控幀與前面的幀分離開來的幀間隔幀11102幀標準結構二.幀標準結構標準幀（幀結構根據(jù)幀長度不同，分為標準幀和擴展幀）與其他幀一樣，幀以1位起始幀（SOF）開始，SOF為顯性狀態(tài)，允許所有節(jié)點的硬同步。幀起始SOFCAN標準幀與擴展幀結構二.幀標準結構由12個位組成，分別為11個標識位ID符和一個遠程發(fā)送請求位（RTR）。通過11位幀ID識別仲裁多個節(jié)點發(fā)送的優(yōu)先級別，一般ID幀越小優(yōu)先發(fā)送。標準數(shù)據(jù)幀RTR顯性電位，標準遠程幀RTR隱性電位，所以一般在幀格式和幀ID相同時，標準數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于標準遠程幀發(fā)送幀仲裁段CAN標準幀仲裁段結構CAN標準幀仲裁規(guī)則二.幀標準結構由6個位組成。標準格式中，控制字段的第一位為標識擴展（IDE）位，顯性狀態(tài)來指定標準幀。標識擴展位的下一位為零保留位（R0），CAN協(xié)議將其定義為顯性位?？刂谱侄蔚钠溆?位為數(shù)據(jù)長度碼（DLC），用來指定報文中包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（0到8字節(jié)）。幀控制段CAN標準幀與擴展幀控制段結構二.幀標準結構包含要發(fā)送的任何數(shù)據(jù)字節(jié)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為0~8個字節(jié)，這種短幀結構使得CAN-bus實時性很高，非常適合汽車和工控應用場合。幀數(shù)據(jù)段AN標準幀數(shù)據(jù)段結構二.幀標準結構包括校驗位和界定符，，用來檢測報文傳輸錯誤。校驗位包含15個位，界定符包含1位用于表示循環(huán)校驗的結束。在校驗過程中通過收到信息數(shù)據(jù)除以樣式多項式G（X）循環(huán)計算冗余校驗碼的方式實現(xiàn)的，其作用在于保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性。循環(huán)冗余校驗（CRC）段CAN標準幀循環(huán)冗余校驗結構（CRC）二.幀標準結構最后一個字段是2位的確認字段（ACK），包括ACK槽與ACK界定符。當ACK槽接收的幀起始到CRC段之間的幀沒有錯誤時，它會發(fā)送一個顯性電平來確認收到無誤。ACK界定符以隱性電平結束，該定界符不能被改寫為顯性位。確認段（ACK）CAN標準幀確認字段結構（ACK）11103擴展幀結構三.擴展幀結構在擴展CAN數(shù)據(jù)幀中，緊隨SOF位的是32位的仲裁字段。仲裁字段的前11位為標識符ID。標識符后是替代遠程請求（SRR）位，定義為隱性狀態(tài)。SRR位之后是lDE位，該位為隱性狀態(tài)時表示這是擴展的CAN幀。后18位是擴展標識符。最后的RTR是遠程幀標示符，與上述標準幀格式相同。仲裁段CAN標準幀與擴展幀仲裁段結構三.擴展幀結構仲裁字段之后是6位控制字段?？刂谱侄吻皟晌粸楸Ａ粑籸1/r0，必須定義為顯性位。其余4位為DLC，用來指定報文中包含的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)?？刂贫蜟AN標準幀與擴展幀控制段結構三.擴展幀結構擴展數(shù)據(jù)幀的其他部分（數(shù)據(jù)字段、CRC字段、確認字段、幀結尾和間斷）與標準數(shù)據(jù)幀的結構相同。其他段11104計算機中常用的數(shù)制四.CAN報文解析4.1數(shù)制指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法，進位計數(shù)制有數(shù)位、基數(shù)、位權三個要素。計算機中常用的數(shù)制有二進制、八進制、十進制和十六進制。常用數(shù)字進制特點常用進制互換圖表11105CAN報文的組成五.CAN報文的組成通常接收到的CAN報文由很多部分組成，解析報文時用到的主要是幀ID和數(shù)據(jù)兩部分。CAN報文的結構五.CAN報文的組成5.1幀ID的解析接收到的十六進制的ID實際上是由29位標識符轉換而來，目前大多數(shù)的通信協(xié)議中都直接給出了相應的幀ID，不需要換算。幀ID的解析29位標識符ID結構五.CAN報文的組成5.1幀ID的解析PRDPPFPSSA31188811000000110001101000011110011OUTINID通信周期位置數(shù)據(jù)名SPN電池管理系統(tǒng)整車控制器PNG=6352100ms1byte2byte3byte4byte5byte6byte7byte8byteUbus(電池系統(tǒng)測量總線電壓值）低字節(jié)

Ubus(電池系統(tǒng)測量總線電壓值）高字節(jié)Ibattery(-/+)（電池充/放電流）低字節(jié)Ibattery(-/+)（電池充/放電流）高字節(jié)SOC模塊最高電池模塊電壓低字節(jié)最高電池模塊電壓高字節(jié)保留位注：兩字節(jié)數(shù)據(jù)低字節(jié)在前，高字節(jié)在后；一字節(jié)中高位在前，低位在后。P6R0DP0PF24PS208SA243BMS與VCU之間的報文BMS與VCU之間的29位ID標示符五.CAN報文的組成5.1數(shù)據(jù)段的解析數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段一般由1～8個字節(jié)（Byte）組成，來代表通信協(xié)議中相應的含義。有的數(shù)據(jù)需要1個字節(jié)，有2個字符，分為高4位和低4位，高位在前，低位在后。有的數(shù)據(jù)需要相鄰的2個字節(jié)組合才能表示，也需要分為高字節(jié)和低字節(jié)，低位在前，高位在后。五.CAN報文的組成5.1數(shù)據(jù)段的解析收到BMS與VCU之間的通信協(xié)議中需要的報文1818D0F3ce0d007d006d1100（ID幀1818D0F3數(shù)據(jù)段ce0d007d006d1100）。數(shù)據(jù)類型比例因子范圍（實際量程）偏移量字節(jié)數(shù)總電壓0.1V/bit0～10000(0～1000)02BYTE總電流0.1A/bit0～65535(-3200～3353.5)-32002BYTE溫度1℃/bit0～250(-40～210)-401BYTE電池（SOC）0.4%/bit0～250(0～100%)01BYTE單體最高電池電壓0.01V/bit0～1500(0～15)

高4位（二進制）為箱號（1～15，0無效）低12位（二進制）電壓：0～4095V02BYTE11106任務實施五.任務實施（一）安全要求及注意事項（1）實訓開始前，提前準備好需要使用的個人防護用品，并檢查是否符合使用標準。（2）實訓開始前，提前做好場地防護，設置警告標識，操作位置布置好絕緣防護措施。（3）實訓過程中，使用絕緣電阻測試儀、萬用表等一起進行測量必須遵循單手操作的原則。（4）實訓過程中，必須在教師的指引下進行作業(yè)，嚴禁私自對線控設備或其它設備進行改裝操作。（5）實訓過程中，如需外接電源，不可使用外表破損、老化的排插，不可用濕手觸摸插座。（6）實訓過程中，嚴禁嬉戲打鬧。（7）實訓結束后，必須清理場地和設備，撤除警示標識。五.任務實施（二）清點設備檢查診斷設備及工具，檢查工作場地和設備設施是否清潔及存在安全隱患，如不正常請及時匯報至老師進行處理。清點設備工具

名稱

數(shù)量

清點線控底盤1口清點六.任務實施線控轉向系統(tǒng)CAN信號解析1.下發(fā)指令的計算（1）下發(fā)指令有8個字節(jié)組成，我們需要根據(jù)每個字節(jié)所代表的含義和信號長度來設計CAN報文。底盤線控系統(tǒng)轉向控制指令六.任務實施線控轉向系統(tǒng)CAN信號解析1.下發(fā)指令的計算。（2）第一個字節(jié)代表的為轉向線控功能使能標志位，起始位為0，信號長度為1，用二進制來表示第一個字節(jié)為01。（3）第二和第三個字節(jié)代表的為總線信號，通過公式“目標轉向角度=總線信號*0.043945°-90”來計算出總線信號。例如：給定24度目標轉向角度。（4）根據(jù)后面字節(jié)所代表的含義，最終得到的下發(fā)指令為：“01220A0000000000”。六.任務實施線控轉向系統(tǒng)CAN信號解析2.啟動設備，進入轉向系統(tǒng)控制，打開CAN設備，選擇擴展幀，選擇自動模式，將下發(fā)指令輸入到正確位置。輸入下發(fā)指令六.任務實施線控轉向系統(tǒng)CAN信號解析3.點擊下發(fā)指令，驗證是否為24度轉角角度。注意：下發(fā)指令后，轉向盤會自己轉動，不要觸碰轉向盤。驗證轉角角度六.任務實施線控驅動系統(tǒng)CAN信號解析1.驅動車輛車速的目標值，

通信物理值范圍為0至8m/s（13速比、420cm車輪直徑最高車速為5m/s），目標車速由車速精度（0.04m/s/bit）決定。驅動車輛的目標車速=0.04*總線信號。底盤線控系統(tǒng)轉向控制指令六.任務實施線控驅動系統(tǒng)CAN信號解析1.Byte1代表當前線控驅動系統(tǒng)狀態(tài)信息，起始位為0，信號長度為1，所以byte1為01。（2）給定5m/s的目標車速，則總線信號為：總線信號=5/0.04=125轉換成16進制為“0×7D”7代表的數(shù)量級最大，為高位，放在該字節(jié)的高位。（3）根據(jù)后面字節(jié)所代表的含義，最終得到的下發(fā)指令為：“017D000000000000”。六.任務實施線控驅動系統(tǒng)CAN信號解析2.啟動設備，選擇自動模式，進入電子電氣系統(tǒng)，選擇VCU控制實操，打開CAN設備，選擇擴展幀，發(fā)送指令“0104000000000000”，將檔位調至前進擋。下發(fā)前進擋指令六.任務實施線控驅動系統(tǒng)CAN信號解析3.下發(fā)驅動指令，進入線控驅動系統(tǒng)--線控驅動控制，將計算好的下發(fā)指令輸入到正確位置。下發(fā)驅動指令六.任務實施線控驅動系統(tǒng)CAN信號解析4.驗證車速，點擊下發(fā)指令，打開數(shù)據(jù)流，驗證車速是否為5m/s。驗證車速謝謝觀看THANKSFORWATCH任務三CAN網絡系統(tǒng)的波形及故障分析項目二車載CAN網絡系統(tǒng)通訊原理及故障分析1.掌握CAN總線電壓特性。2.掌握示波器界面和操作按鈕功能及設置過程。3.掌握CAN波形檢測的過程。4.掌握常見的幾種CAN波形。知識目標學習目標1.能夠獨立使用示波器測CAN波形。2.能夠獨立利用示波器與萬用表完成驅動CAN總線數(shù)據(jù)采集。3.能夠獨立利用示波器檢測舒適CAN波形。技能目標1.培養(yǎng)學生分析辯證思維。2.培養(yǎng)學生的分析與解決問題的一般思路。3.培養(yǎng)學生嚴謹工作態(tài)度與專業(yè)素養(yǎng)。4.培養(yǎng)學生電路分析與推理能力。5.培養(yǎng)學生6S管理精神。素養(yǎng)目標1當CAN總線出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸異常時，往往會出現(xiàn)多種故障現(xiàn)象，如儀表板顯示異常，車輛無法啟動，啟動后無法熄滅，車輛動力性能下降，某些電控系統(tǒng)功能失等。這是因為相關數(shù)據(jù)或信息是通過CAN總線傳輸?shù)?，如果傳輸失敗，那么會產生多種連帶故障，甚至造成整個網絡系統(tǒng)癱瘓。在進行故障排查時，需要使用示波器和萬用表采集CAN波形與CAN網絡數(shù)據(jù)，本節(jié)任務將重點介紹示波器的使用，CAN波形分析以及常見的CAN網絡故障檢修過程。任務導入目錄CONTENT

CAN波形檢測及分析02示波器認識與使用0103CAN總線常見故障檢修任務實施0411101示波器認識與使用一.示波器認識與使用示波器（Oscilloscope）是用途十分廣泛的電子測量儀器，能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還能測試各種不同的電量。與汽車萬用表相比，示波器具有更加精確及描述細致的優(yōu)點。無論是高速信號還是低速信號，用汽車示波器都可得到真實的波形曲線。示波器外觀及操作面1.1示波器的認識一.示波器認識與使用按鍵

功能

F1-F5

界面菜單自定義鍵（從左到右選擇菜單欄功能）

AB通道的垂直系統(tǒng)設置

水平系統(tǒng)設置

TRIGGER

觸發(fā)系統(tǒng)設置

SCOPE

顯示、獲取方式和自動測量

SAVE

存儲設置和屏幕拷貝

CURSOR

光標測量

USER

輔助功能設置

MATH

數(shù)學運算功能

ZOOM

縮放功能

CLEAR/MENU

菜單隱藏

POWER

開機/關機

RUN/STOP

運行/暫停

AUTO

無觸發(fā)狀態(tài)下的自動采集功能

撥盤：調節(jié)數(shù)值大小

示波器操作面板功能說明按下POWER鍵,示波器界面顯示1.1示波器的認識一.示波器認識與使用序號

說明

1

顯示觸發(fā)源狀態(tài)，顯示如下∶

A選擇數(shù)字示波器的A通道信號作為觸發(fā)信號源。

B選擇數(shù)字示波器的B通道信號作為觸發(fā)信號源。

AB選擇A、B通道的信號，作為交替觸發(fā)信號源。

2

顯示觸發(fā)耦合方式，顯示如下∶

交流觸發(fā)耦合方式，即觸發(fā)信號中只有大于10Hz的交流信號可以通過耦合電容器，直流分量被阻斷，此方式為一般觸發(fā)耦合方式。

直流觸發(fā)耦合方式，即觸發(fā)信號的交流信號和直流分量，均可以送至觸發(fā)電路，此方式適宜觀測超低頻信號。

高頻抑制方式，即觸發(fā)信號中高于80kHz的交流信號被抑制，此方式適宜觀測低頻信號。

低頻抑制方式，即觸發(fā)信號中低于80kHz的交流信號被抑制，此方式適宜觀測高頻信號。

3

此讀數(shù)指示邊沿觸發(fā)電平值。

示波器操作面板功能說明1.1示波器的認識一.示波器認識與使用示波器操作面板功能說明4

顯示觸發(fā)狀態(tài)，顯示如下∶

RMED示波器正在采集預觸發(fā)數(shù)據(jù)。在此狀態(tài)下忽略所有觸發(fā)。

READY示波器已采集所有預觸發(fā)數(shù)據(jù)并準備接發(fā)。

TRIG'ED示波器已發(fā)現(xiàn)一個觸發(fā)，并正在采集觸發(fā)后的數(shù)據(jù)。

STOP示波器已停止采集波形數(shù)據(jù)。

AUTO示波器處于自動方式并在無觸發(fā)狀態(tài)下采集波形。

SCAN在掃描模式下數(shù)字示波器連續(xù)采集并顯示波形。

5

此處顯示觸發(fā)點距中心刻度處時間的讀數(shù)。

6

此圖標表示供電方式，即∶

數(shù)字示波器使用電池供電。

數(shù)字示波器使用直流適配器供電。

7

屏幕上的標記指明所顯示波形的地電平參考點。如沒有標記，說明該通道未打開。

8

10×∶該圖標表示通道探頭倍率設置為10倍，在使用中只有當探頭倍率設置在"10×"時，數(shù)字示波器的通道菜單才可進行這樣的設置，否則測量的電壓幅值將被擴大10倍。

Bw∶

該圖標表示通道帶寬受限制，即此時的帶寬為20MHz（對于帶寬高于25MHz的數(shù)字示波器才有此功能）。

9

M值表示顯示主時基方式及相應的時基檔級。

1.1示波器的認識一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用A、B通道及信號的垂直移動設置，每個通道有獨立的菜單，每個項目都按不同的通道單獨設置。按A或B功能按鍵，系統(tǒng)顯示將顯示A或B通道的操作菜單。下面以A通道為例作為說明。垂直系統(tǒng)設置選擇A通道后的界面顯示一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用菜單欄菜單說明操作輸入A通道開：打開A通道

關：關閉A通道。按F1打開Ａ通道

再按F1關閉通道耦合

直流：通過輸入信號的交流和直流成分，用以觀察直流或含有直流分量的交流信號。交流：以觀察被擋輸入信阻攔信號的直流成分，用阻隔了直流分量的交流信號。接地：顯示通道輸入端被等效接地時時的直流電電平。按F2選擇“直流”

再按F2選擇“交流”

再按F2選擇“接地”帶寬限制示波器的帶寬限制20MHz，以減少顯示噪聲。按F３選擇全帶寬，再按限制２０ＭＨＺ。一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用菜單欄菜單說明操作偏置電壓偏置電壓（xxmV)：通過撥盤調節(jié)通道篇偏置電壓，當被測信號中的直流分量相對交流的幅值很大時，可以用偏置電壓來抵消直流分量，這樣可以觀察放大的交流信號。歸零：使偏置電壓回到零點

返回：返回A通道菜單。

按F5，選擇其它，再通過撥盤選擇探頭倍率，如10X倍率，然后按一下?lián)鼙P進行"確認"，再按下?lián)鼙P關閉菜單，確認后A通道幅度即可顯示。其他探頭倍率：1×10×100×1000×根據(jù)探頭衰減系數(shù)選取其中一個值，以保持被測信號讀數(shù)正確。極性：正常（波形正常顯示）；反向（波形以反相方式顯示）。

按F5，選擇其它，再過撥盤選擇極性為反相，然后按一下?lián)鼙P進行"確認"，再按下?lián)鼙P關閉菜單。一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用信號時基的改變和水平移動，按鍵可減慢或加快儀器的掃描速率，從5ns/div～50s/div。注∶因其型號不同，則水平最小時基檔級也有差別。水平系統(tǒng)設置觸發(fā)決定了數(shù)字示波器何時開始采集數(shù)據(jù)和顯示波形。一旦觸發(fā)被正確設定，它可以將不穩(wěn)定的顯示轉換成有意義的波形。數(shù)字示波器在開始采集數(shù)據(jù)時，先收集足夠的數(shù)據(jù)用來在觸發(fā)點的左方畫出波形。數(shù)字示波器在等待觸發(fā)條件發(fā)生時，連續(xù)地采集足夠多的數(shù)據(jù)以在觸發(fā)點的右方畫出波形。觸發(fā)系統(tǒng)設置一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用數(shù)字示波器的觸發(fā)功能由觸發(fā)功能按鍵|TRIGGER啟動，按鍵后按界面菜單進行設置，如圖所示分別邊沿觸發(fā)，視頻觸發(fā)，脈寬觸發(fā)三種波形。設置各類型觸發(fā)參數(shù)時，根據(jù)菜單欄對應選擇F1-F5功能鍵來設置，數(shù)值調節(jié)時則使用撥盤。觸發(fā)系統(tǒng)設置邊沿觸發(fā)視頻觸發(fā)交替脈寬觸發(fā)一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用使用示波器進行波形測試是一種很有效的排除網絡故障的方法。將示波器A通道和B通道分別接上OBD的(CAN_H)引腳，通道二接上OBD的(CAN_L)引腳，并使用BNC轉黑色香蕉頭接一個鱷魚夾，連接上汽車OBD接口的接地引腳。測試電壓信號示波器接汽車OBD一.示波器認識與使用1.2示波器的設置及使用操作步驟（11步）詳見教材，操作之后可以看到測量值顯示在屏幕中，如圖。測試電壓信號示波器測試值顯示11102CAN波形檢測及分析二.

CAN波形檢測及分析如圖所示，可以看出CAN-H與CAN-L波形一致，但極性相反，該總線信號正常。各總線電壓值如圖，工作狀態(tài)時，CAN-H電壓由2.6升高至3.8V，CAN-L由2.4V降低至1.1V。當總線電壓差大于2.5V時，呈顯性0，總線處于信號傳輸狀態(tài)（喚醒狀態(tài)）；當總線電壓差小于2.5V時，呈隱性1，總線處于信號空閑狀態(tài)（睡眠狀態(tài)）。動力網波形2.1以奧迪A4車型為例動力CAN總線工作狀態(tài)波形及電壓值二.

CAN波形檢測及分析如圖所示同樣是正常波形，其中綠色波是CAN-L電壓信號，黃色波是CAN-H信號。不同于動力網，空閑狀態(tài)時，CAN-L電壓處于高位5V，CAN-H的電壓處于0V；工作狀態(tài)時，CAN-L由5V降至1V，CAN-H由1V升高至4V。兩條總線電壓差大于2.5V時，呈顯性0；小于2.5V時，呈隱性1。舒適網波形2.1以奧迪A4車型為例舒適CAN總線工作狀態(tài)波形及電壓值二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CAN－L對正極短路（舒適CAN）CAN-H對正極短路（動力CAN）二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CAN－L對地短路（舒適CAN）CAN-H對地短路（動力CAN）二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CAN-H（黃線）的電壓達不到其標準電壓，比標準電壓低。說明CAN-H對地短路但帶電阻，電阻越大，波形趨于正常.電阻越小，波形趨于平緩。CAN-H對地短路（舒適CAN）二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CAN-H與CAN-L的波形正常，但上下線電壓與標準不符，說明CAN-H和CAN-L同時接電阻對地短路。CAN－H與CAN-L同時對地短路（舒適CAN）二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CANhigh和low輸出信號波形變化一致，說明CAN-H和CAN-L之間短路。CAN－H與CAN-L間短路（動力CAN）CAN－H與CAN-L間短路（舒適CAN））二.

CAN波形檢測及分析2.2常見故障波形分析CAN-H某處為零電壓，但有其他控制單元應答信號，說明CAN-H在某控制單元處斷路。CAN-H與某一控制單元之間斷路（動力CAN）CAN-L與某一控制單元之間斷路（動力CAN）11103CAN總線常見故障檢修三.

CAN總線常見故障檢修當裝有CAN總線新能源汽車出現(xiàn)故障時，維修人員可以利用診斷儀器初步診斷，進行故障清除，如果仍然存在故障，此時應檢測汽車電源管理器是否上電正常。在排除電源正常后，如果仍出現(xiàn)CAN總線傳輸故障，一般典型故障有兩種情況：（1）CAN元件故障：電控單元斷路，電控單元損壞。（2）CAN總線線路故障：斷路、短路、搭鐵接地。故障分析查找下一步故障原因時，需要結合其他檢測儀器對系統(tǒng)中的具體結構和線路回路信號進行具體分析,步驟如下：第一步：檢查與數(shù)據(jù)總線連接的電控元件是否有功能故障。第二步：排除功能故障后，如果電控單元間數(shù)據(jù)傳遞仍不正常，需檢查數(shù)據(jù)總線。第三步：如果在數(shù)據(jù)總線上查不出故障，則應檢查是否為某一電控單元引起故障。故障分析3.1故障分析三.

CAN總線常見故障檢修1）診斷儀讀取各模塊的CAN通信數(shù)據(jù)（VAS5051診斷儀）。①讀取測量數(shù)據(jù)塊中的CAN通信狀態(tài)。②CAN工作狀態(tài)類型（“單線”或者“雙線”）。③讀取被測量模塊通過CAN總線的輸入信號。常見檢修方式診斷儀讀取界面被測模塊數(shù)據(jù)讀取界面3.2常見檢修方式三.

CAN總線常見故障檢修2）使用萬用表檢測CAN線電壓用數(shù)字萬用表對CAN-H與CAN-L進行對地電壓信號測試，根據(jù)萬用表顯示電壓值可以與總線主體信號電壓值對應，判斷線路故障。常見檢修方式CAN_H線與CAN_L線上的對地電壓3.2常見檢修方式三.

CAN總線常見故障檢修3）