CAN總線通信技術(shù)本課程介紹了CAN總線通信技術(shù)的基本原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。課程介紹目標(biāo)了解CAN總線通信技術(shù)的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。內(nèi)容涵蓋CAN總線概述、幀格式、傳輸原理、硬件實(shí)現(xiàn)、軟件實(shí)現(xiàn)等。CAN總線概述定義控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork），是一種串行通信協(xié)議，用于汽車(chē)電子系統(tǒng)。特點(diǎn)支持多主節(jié)點(diǎn)通信、實(shí)時(shí)性高、可靠性強(qiáng)、成本低。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。CAN總線歷史發(fā)展11983博世公司提出CAN總線概念。21986第一款CAN控制器發(fā)布。31991CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化。42000CAN總線廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)。CAN總線特點(diǎn)高可靠性采用差分信號(hào)傳輸、CRC校驗(yàn)和錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。實(shí)時(shí)性高支持實(shí)時(shí)通信，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制要求。靈活擴(kuò)展支持多節(jié)點(diǎn)連接，可擴(kuò)展性強(qiáng)。成本低控制器和收發(fā)器價(jià)格低廉。CAN總線幀格式起始符標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始。仲裁字段用于節(jié)點(diǎn)之間仲裁，確定數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)。控制字段包含幀類(lèi)型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等信息。數(shù)據(jù)字段包含實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。CAN總線傳輸原理發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)封裝成幀格式，通過(guò)收發(fā)器發(fā)送到總線上。接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)收發(fā)器接收總線上的數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行解析。CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層幀格式定義數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)和格式。仲裁確定數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)，避免沖突。錯(cuò)誤檢測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)幀傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。CAN總線物理層1信號(hào)傳輸2電氣特性定義總線上的信號(hào)電壓和電流。3連接方式定義節(jié)點(diǎn)之間的連接方式。4收發(fā)器負(fù)責(zé)信號(hào)的接收和發(fā)送。CAN總線收發(fā)器1信號(hào)轉(zhuǎn)換將邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為物理信號(hào)。2信號(hào)放大增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，提高傳輸距離。3隔離保護(hù)隔離節(jié)點(diǎn)和總線之間的電壓，避免損壞。CAN總線連接方式連接器用于節(jié)點(diǎn)之間的物理連接。電纜用于傳輸信號(hào)。CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1總線型2星型3樹(shù)型CAN總線接地要求CAN總線終端電阻作用匹配信號(hào)阻抗，避免信號(hào)反射。位置安裝在總線兩端。阻值通常為120歐姆。CAN總線負(fù)載計(jì)算因素節(jié)點(diǎn)數(shù)量、電纜長(zhǎng)度、收發(fā)器類(lèi)型。方法根據(jù)總線負(fù)載計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。目標(biāo)保證總線信號(hào)質(zhì)量，避免信號(hào)衰減。CAN總線波特率選擇定義數(shù)據(jù)傳輸速率，單位為bps。影響因素節(jié)點(diǎn)數(shù)量、電纜長(zhǎng)度、應(yīng)用需求。選擇原則根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的波特率，兼顧實(shí)時(shí)性和可靠性。CAN總線可靠性分析1錯(cuò)誤檢測(cè)CRC校驗(yàn)、錯(cuò)誤幀識(shí)別。2錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤標(biāo)志、錯(cuò)誤計(jì)數(shù)、錯(cuò)誤恢復(fù)。3可靠性指標(biāo)MTBF、MTTR。CAN總線時(shí)序分析1位時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕緯r(shí)間單位。2時(shí)序參數(shù)包括位時(shí)間段、同步段、傳播延遲等。3時(shí)序分析工具用于分析和優(yōu)化時(shí)序參數(shù)。CAN總線仲裁機(jī)制原理通過(guò)仲裁字段的比較，確定數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)。過(guò)程節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)獲得總線控制權(quán)。CAN總線錯(cuò)誤檢測(cè)1錯(cuò)誤幀識(shí)別識(shí)別錯(cuò)誤幀，例如CRC校驗(yàn)失敗。2錯(cuò)誤計(jì)數(shù)記錄錯(cuò)誤幀的數(shù)量。3錯(cuò)誤標(biāo)志設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志，提醒其他節(jié)點(diǎn)。CAN總線錯(cuò)誤處理錯(cuò)誤恢復(fù)通過(guò)重傳數(shù)據(jù)幀來(lái)恢復(fù)通信。錯(cuò)誤隔離隔離故障節(jié)點(diǎn)，避免影響其他節(jié)點(diǎn)。錯(cuò)誤管理監(jiān)控錯(cuò)誤狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷。CAN總線診斷技術(shù)診斷功能用于檢測(cè)和診斷CAN總線系統(tǒng)故障。故障代碼記錄系統(tǒng)故障信息，方便排查問(wèn)題。數(shù)據(jù)記錄記錄系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，用于分析故障原因。CAN總線軟件實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)控制CAN總線硬件。通信協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)CAN總線通信協(xié)議。應(yīng)用層軟件根據(jù)應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件模塊。CAN總線硬件實(shí)現(xiàn)1CAN控制器2CAN收發(fā)器3微處理器4外圍電路CAN總線典型應(yīng)用汽車(chē)電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車(chē)身控制、安全氣囊等。工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人控制、過(guò)程控制、自動(dòng)化設(shè)備等。醫(yī)療設(shè)備醫(yī)療儀器控制、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。CAN總線應(yīng)用案例1自動(dòng)駕駛車(chē)輛感知、決策和控制系統(tǒng)。2智能家居智能家電控制、數(shù)據(jù)采集和分析。3工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制和管理。CAN總線發(fā)展趨勢(shì)高速化支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿(mǎn)足高速應(yīng)用需求。智能化集成更多功能，實(shí)現(xiàn)智能控制和管理。安全性增強(qiáng)安全性，保障數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)安全。本課程小結(jié)內(nèi)容介紹了CAN總線通信技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)