1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)目標(biāo)】學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)（1）熟悉總線系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)（2）了解CAN總線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換原理（3）了解CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳遞（4）掌握CAN總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式及優(yōu)先級(jí)（5）了解CAN總線系統(tǒng)抗干擾的原理重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）汽車總線系統(tǒng)故障的判斷（2）汽車總線系統(tǒng)的檢測(cè)與判斷1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)目標(biāo)】學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)（1）熟悉總線系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)（2）了解CAN總線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換原理（3）了解CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳遞（4）掌握CAN總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式及優(yōu)先級(jí)（5）了解CAN總線系統(tǒng)抗干擾的原理重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）汽車總線系統(tǒng)故障的判斷（2）汽車總線系統(tǒng)的檢測(cè)與判斷1.4CAN總線的原理與分析2.技能目標(biāo)（1）能獨(dú)立地收集、查閱現(xiàn)代汽車各種技術(shù)資料,并從中快速獲得有用信息。（2）能正確選擇檢測(cè)工具和設(shè)備，并熟練使用檢測(cè)工具和設(shè)備對(duì)汽車電腦及各汽車總線系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并能正確分析檢測(cè)結(jié)果。（3）能自主學(xué)習(xí)現(xiàn)代汽車新知識(shí)、新技術(shù)、新方法、新技能。3.思政目標(biāo)（1）培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的思維能力；（2）通過學(xué)生小組合作探究，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。（3）培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范意識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的職業(yè)精神。（4）培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和不斷進(jìn)取、勇于開拓的職業(yè)創(chuàng)新能力。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)導(dǎo)入】

故障現(xiàn)象：一輛搭載1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的威朗轎車，客戶反應(yīng)該車無法啟動(dòng)，為此前來檢修。

原因分析：經(jīng)維修人員初步診斷，鎖定故障原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)模塊不通訊，那么作為維修技師的你們?cè)撊绾芜M(jìn)一步解決該故障呢？1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】

隨著汽車網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代汽車上大量使用了CAN總線系統(tǒng)，本課程將學(xué)習(xí)CAN總線系統(tǒng)的原理與分析。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】一、CAN總線的信號(hào)轉(zhuǎn)換原理1、總線電壓信號(hào)到邏輯信號(hào)的轉(zhuǎn)換總線電壓信號(hào)到邏輯信號(hào)的轉(zhuǎn)換主要由CAN收發(fā)器來完成。將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時(shí)也接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給CAN控制器。2、邏輯信號(hào)到總線電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換 等效分析：“1”——5V；“0”——0V。將三極管電路等效為開關(guān)電路，引導(dǎo)分析“0”、“1”信號(hào)到總線電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。1.4CAN總線的原理與分析3、CAN總線電壓信號(hào)與數(shù)字信號(hào)間的關(guān)系如圖所示?！救蝿?wù)實(shí)施】1.4CAN總線的原理與分析二、CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳遞（一）數(shù)據(jù)傳遞過程提供數(shù)據(jù)：控制單元向CAN控制器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)：CAN收發(fā)器接收由CAN控制器傳來的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為電信號(hào)并發(fā)送。接收數(shù)據(jù)：CAN系統(tǒng)中，所有控制單元轉(zhuǎn)為接收器。檢查數(shù)據(jù)：控制單元檢查判斷所接收的數(shù)據(jù)是否所需要的數(shù)據(jù)，接受數(shù)據(jù)：如接收的數(shù)據(jù)重要，它將被接受并進(jìn)行處理，否則忽略?！救蝿?wù)實(shí)施】1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】（二）數(shù)據(jù)的形成1、數(shù)據(jù)的組成CAN數(shù)據(jù)總線在極短的時(shí)間里，在各控制單元間傳遞數(shù)據(jù)，可將其分為7個(gè)部分，位數(shù)的多少由數(shù)據(jù)域的大小決定（一位是信息的最小單位——單位時(shí)間電路狀態(tài)。在電子學(xué)中，一位只有0或1兩個(gè)值。也就是只有”是“和”不是“兩個(gè)狀態(tài)）1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】2、數(shù)據(jù)位定義開始域：標(biāo)志數(shù)據(jù)開始。帶有大約5V電壓（由系統(tǒng)決定）的1位，被送入高位CAN線；帶有大約0V電壓的1位被送入低位CAN線。狀態(tài)域：判定數(shù)據(jù)中的優(yōu)先權(quán)。如果兩個(gè)控制單元都要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么，具有較高優(yōu)先權(quán)的控制單元，優(yōu)先發(fā)送。檢查域：顯示在數(shù)據(jù)域中所包含的信息項(xiàng)目數(shù)。在本部分允許任何接收器檢查是否已經(jīng)接收到所傳遞過來的所有信息。數(shù)據(jù)域：在數(shù)據(jù)域中，信息被傳遞到其他控制單元。安全域：檢測(cè)傳遞數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤確認(rèn)域：在此，接收器信號(hào)通知發(fā)送器，接收器已經(jīng)正確收到數(shù)據(jù)。若檢查到錯(cuò)誤，接收器立即通知發(fā)送器，發(fā)送器然后再發(fā)送一次數(shù)據(jù)結(jié)束域：標(biāo)志數(shù)據(jù)報(bào)告結(jié)束，在此是顯示錯(cuò)誤并重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后一次機(jī)會(huì)。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】（三）數(shù)據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)由多位構(gòu)成，每1位只有0或1兩個(gè)值或狀態(tài)，下面以燈開關(guān)為例說明帶有0或1的狀態(tài)是如何產(chǎn)生的。燈開關(guān)打開或關(guān)閉，這說明燈開關(guān)有兩個(gè)不同的狀態(tài)。燈開關(guān)處于值1的狀態(tài)：開關(guān)閉合，燈亮，開關(guān)處于值0的狀態(tài)：開關(guān)打開，燈不亮。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】從原理上講，CAN數(shù)據(jù)總線的功能與此完全相同，CAN發(fā)送器也能產(chǎn)生2個(gè)不同位狀態(tài)，位值為1的狀態(tài)：CAN發(fā)送器打開，在舒適系統(tǒng)中電壓為5V，在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，電壓大約為2.5V。相同電壓施加在傳遞線上。位值為0的狀態(tài)：CAN發(fā)送器關(guān)閉，接地；傳輸線同樣接地，大約為0V。通過2個(gè)位，可以產(chǎn)生4個(gè)變化,每1項(xiàng)信息均可以由每個(gè)變化狀態(tài)表示，并與所有的控制單元相聯(lián)系。、1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】以總線上傳遞冷卻液溫度信息為例理解CAN總線數(shù)據(jù)協(xié)議，如表1所示，隨著數(shù)據(jù)位數(shù)（bit）的增多，可以顯示的冷卻液溫度信息也就越精細(xì)，當(dāng)數(shù)據(jù)位只有1bit時(shí)，只能顯示2種冷卻液溫度信息，當(dāng)數(shù)據(jù)位有2bit時(shí)，能顯示4種冷卻液溫度信息，當(dāng)數(shù)據(jù)位有3bit時(shí)，能顯示8種冷卻液溫度信息，隨著位數(shù)的增多，顯示的狀態(tài)信息也就越精確，當(dāng)需要顯示2n種狀態(tài)時(shí)，需要至少nbit的數(shù)據(jù)位，這樣每一種狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的組合，形成的就是數(shù)據(jù)協(xié)議。1bit的變化可能的信息2bit的變化可能的信息3bit的變化可能的信息0V10℃0V，0V10℃0V，0V，0V10℃5V40℃0V，5V20℃0V，0V，5V15℃

5V，0V30℃0V，5V，0V20℃

5V，5V40℃5V，5V，5V25℃

5V，0V，0V30℃

5V，0V，5V35℃

5V，5V，0V40℃

5V，5V，5V45℃1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】三、數(shù)據(jù)傳輸方式 根據(jù)發(fā)送裝置向接收裝置傳輸信息時(shí)各字節(jié)的傳輸方式不同，數(shù)據(jù)傳輸方式分為并行傳輸和串行傳輸兩種形式。1、并行傳輸1—發(fā)送裝置；2—數(shù)據(jù)；3—接收裝置；MSB—最高值數(shù)位；LSB—最低值數(shù)位1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】2、串行傳輸數(shù)據(jù)的傳輸速率（速度）一般使用位傳輸速率（亦稱比特率）表示，其定義為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)（bit），單位為bit/s。目前汽車上并行數(shù)據(jù)傳輸方式多在控制單元內(nèi)部線路中使用，而在控制單元外部傳輸信息則大都以串行傳輸方式進(jìn)行。1-發(fā)送裝置；2-數(shù)據(jù)；3-接收裝置1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】（四）CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)優(yōu)先順序如果多個(gè)控制單元要同時(shí)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，那么系統(tǒng)就必須決定哪個(gè)控制單元首先進(jìn)行發(fā)送，具有最高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)，首先發(fā)送。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】基于安全考慮，由ABS/EDL控制單元提供的數(shù)據(jù)比自動(dòng)變速器控制單元提供的數(shù)據(jù)（駕駛舒適）更重要，因此具有優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先權(quán)順序數(shù)據(jù)協(xié)議信息1ABS/EDS控制單元發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力矩控制請(qǐng)求2發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元1號(hào)數(shù)據(jù)協(xié)議發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、強(qiáng)制降檔3發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元2號(hào)數(shù)據(jù)協(xié)議冷卻液溫度、車速4自動(dòng)變速箱控制單元選檔桿位置、變速箱緊急運(yùn)行、行駛檔位切換1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】5.CAN數(shù)據(jù)總線的抗干擾車輛在工作過程中，電火花和電磁開關(guān)聯(lián)合作用會(huì)產(chǎn)生電磁干擾；移動(dòng)電話和發(fā)送站以及任何產(chǎn)生電磁波的物體會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，電磁干擾能夠影響或破壞CAN的數(shù)據(jù)傳送。為防止數(shù)據(jù)傳輸受到干擾，2根數(shù)據(jù)傳輸線纏繞在一起，這樣可以防止數(shù)據(jù)線所產(chǎn)生的輻射噪音。2根數(shù)據(jù)線上的電壓是相反的，若一根數(shù)據(jù)線上的電壓約為0V；則另一根數(shù)據(jù)線上的電壓就是約為5V。這樣2根線的總電壓值仍保持一個(gè)常值，從而所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)效應(yīng)由于極性相反而相互抵消，所以，數(shù)據(jù)傳輸線通過這中方法得到保護(hù)而免受外界輻射干擾，同時(shí)，向外輻射時(shí)，實(shí)際上保持中性（即無輻射）。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)施】1.4CAN總線的原理與分析【思政小故事】北京冬殘奧會(huì)開幕式上，盲人運(yùn)動(dòng)員李端將最后一棒火炬嵌入“大雪花”造型主火炬臺(tái)的那一幕，令人動(dòng)容。正如李端所說，雖然他看不到這個(gè)世界，但世界看到了他們。冬殘奧會(huì)上，世界看到了殘疾人運(yùn)動(dòng)員自強(qiáng)不息的精神，看到了他們勇敢面對(duì)困難的意志，看到了他們樂觀向上的豁達(dá)?！拔⒒稹被鹁嬲樟羶?nèi)心，那一刻全場(chǎng)的掌聲和加油聲，就是最好的共鳴。共鳴之處，不止于此。殘奧運(yùn)動(dòng)員令人驚嘆的表現(xiàn)，不僅展示著頑強(qiáng)蓬勃的生命力，也給人們帶來更多激勵(lì)和感悟。張家口云頂滑雪公園，殘奧單板滑雪運(yùn)動(dòng)員從雪道疾馳而下，一個(gè)個(gè)靈動(dòng)的身影風(fēng)馳電掣，在雪坡上回轉(zhuǎn)跳躍。踏上雪板，他們便是雪上“飛人”。同享運(yùn)動(dòng)帶來的激情和快樂，體育為他們的生活增添色彩。位于延慶的國家高山滑雪中心“雪飛燕”，見證了殘奧運(yùn)動(dòng)員的速度與激情。在殘奧高山滑雪比賽中，運(yùn)動(dòng)員們兼具平衡與速度的表現(xiàn)同樣出色?！安茸　薄白筠D(zhuǎn)”“快！快！”在領(lǐng)滑員的高聲提示下，中國代表團(tuán)運(yùn)動(dòng)員朱大慶漂亮地滑過彎道，穩(wěn)穩(wěn)到達(dá)終點(diǎn)，在殘奧高山滑雪女子滑降視障組比賽中奪得銀牌。一往無前、突破自我的勁頭，令人敬佩。冬殘奧會(huì)賽場(chǎng)上，令人感動(dòng)的故事還有很多。伊朗代表團(tuán)殘奧單板滑雪女運(yùn)動(dòng)員塞迪蓋·魯茲貝，在嘗試這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，已是兩個(gè)孩子的母親，運(yùn)動(dòng)為她的生活打開一扇新的大門，帶來更多活力與希望。荷蘭代表團(tuán)運(yùn)動(dòng)員克里斯·福斯幼時(shí)幾乎無法走路，在家人的鼓勵(lì)下開始練習(xí)單板滑雪，最終來到冬殘奧會(huì)賽場(chǎng)。他們自強(qiáng)不息的精神，樂觀面對(duì)生活的態(tài)度，是屬于所有人的精神財(cái)富。冬殘奧會(huì)賽場(chǎng)上，運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)證明，他們不僅可以帶來精彩的競(jìng)技比賽，更帶給人內(nèi)心的震撼。這樣的收獲也不止于賽場(chǎng)——只要內(nèi)心足夠強(qiáng)大，殘疾人同樣可以擁有多彩人生；當(dāng)社會(huì)給予他們更多幫助和關(guān)心，不斷推動(dòng)殘健融合，我們就能同創(chuàng)屬于所有人的美好未來。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】一、實(shí)訓(xùn)前準(zhǔn)備1.實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及設(shè)備工具準(zhǔn)備場(chǎng)地：6個(gè)工位，車輛6輛（各型車輛）。設(shè)備：萬用表、電路圖、試電筆。專用工具：示波器、診斷儀。常用工具：120件套、螺絲刀、扭力扳手、工具車。2.學(xué)生組織分成6組，每小組由4至6名學(xué)生組成，每組完成單次練習(xí)時(shí)間60min。

1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】二、實(shí)訓(xùn)安排1.1.準(zhǔn)備1）按照工位說明準(zhǔn)備工位；2）將車輛正確停放在工位上；3）鋪設(shè)車輛防護(hù)用品；4）提前檢查數(shù)組總線診斷接口功能；5）準(zhǔn)備維修手冊(cè)；6）準(zhǔn)備滅火器。1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】二、實(shí)訓(xùn)安排2.講解與示范（30min）1）安全注意事項(xiàng)及紀(jì)律要求；2）拆裝步驟、要求及注意事項(xiàng)；3）老師示范數(shù)組總線診斷接口各功能操作及故障說明。4）老師示范檢測(cè)CAN總線電壓及波形并分析、判斷CAN總線故障。

1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】二、實(shí)訓(xùn)安排3.分組練習(xí)與工位輪換（60min）學(xué)員分為6組，每組一個(gè)工位：1）檢測(cè)CAN總線電壓2）檢測(cè)CAN總線波形3）觀摩操作過程及記錄測(cè)量結(jié)果或操作要點(diǎn)每組學(xué)員分為兩個(gè)小組，分別完成兩項(xiàng)任務(wù)，每個(gè)小組單次練習(xí)30分鐘，然后進(jìn)行組內(nèi)交換。

1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】二、實(shí)訓(xùn)安排4.考核（20min）隨機(jī)抽取10名學(xué)員分為5組進(jìn)行考核。5.答疑及總結(jié)（10min）1）答復(fù)學(xué)員所提出的相關(guān)疑問；2）學(xué)員無疑問，帶領(lǐng)學(xué)員回顧C(jī)AN總線電壓及波形檢測(cè)的操作步驟、要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

1.4CAN總線的原理與分析【任務(wù)實(shí)訓(xùn)】三、完成任務(wù)工單1.4CAN總線的原理與分析【知識(shí)拓展】CAN總線終端電阻抗干擾原理CAN總線ISO11898協(xié)議規(guī)定，CAN總線必須在網(wǎng)絡(luò)的兩端安裝合適的總線終端電阻，如圖所示。

1.4CAN總線的原理與分析【知識(shí)拓展】引起信號(hào)反射的另外一個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。為了提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)淠芰?，CAN總線兩端需要接有120Ω是抑制反射的終端電阻，它對(duì)匹配總線阻抗起著非常重要的作用，如果忽略此電阻，會(huì)使數(shù)字通信的抗干擾性和可靠性大大降低，甚至無法通信。終端電阻通常由下列參數(shù)決定：（1）總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸頻率（2）傳輸路徑上的電感或電容負(fù)荷