本文带领你一起解读汽车CAN通讯总线,从CAN的原理、设计、应用以及维修,全方面解析读懂CAN通讯,遇到汽车通讯协议故障,无师自通!
一、“什么是CAN?”
CAN,是controller Area Network的缩写,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN被设计作为汽车的微控制器通讯,在车载各电子控制装置(比如发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN控制装置)之间交换信息,形成汽车电子控制网络。
一个由CAN总线构成的单一网络中,理论上可以挂无数个节点。实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性限制。常见的CAN线的频率有250Kbs/500Kbs/1000Kbs,不同的频率代表传输速度的快慢不一样。
二、“CAN的工作原理?”
CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN层的定义与开放系统互连模型一致。每一层与另一设备上的相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层,而设备只通过模型物理层的物理介质互连。
CAN能够使用多种物理介质,例如双绞线、光钎等。最常用的就是双绞线,信号使用差分电压传送,两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”,静态时均是2.5V左右,此时状态表示为逻辑“1”,也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”,称为“显形”;此时,通常电压值为:CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。
三、CAN总线的通讯原理
第一种『每项信息都通过各自独立的数据线进行交换』
目前,在车辆上应用的信息传递形式有两种。第一种是每项信息都通过各自独立的数据线进行交换,比如两个控制单元间有5种信息需要传递,那么则需要5根独立的数据线,即信息的种类越多,数据线的数量和控制单元的针脚数也会相应增加。这些复杂繁多的线束无疑会增加车身重量,也为整车的布线带来一定困难。
第二种『所有信息都通过两根数据线进行交换』
第二种方式是控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换,这种数据线也叫CAN数据总线。通过该种方式,所有的信息,不管信息容量的大小,都可以通过这两条数据线进行传递,这种方式充分的提高了整个系统的运行效率。我们常见的电脑键盘有104个按键,却可以发出数百种不同的指令,但键盘与电脑主机之间的数据连接线只有7根,键盘正是依靠这7根数据连接线上不同的编码信号来传递信息的。CAN数据总线的原理也正是如此。这种一线一用的专线制改为一线多用制,可以大大减少汽车上电线的数量,同时也简化了整车的布线。
在了解到两个控制单元是通过两根数据线来进行信息交换的基础上,就可以将其推而广之,多个控制单元之间的通信其实就是将每个控制单元都连接到这两条CAN总线上,从而实现多个控制单元间的信息共享。
整个原理很类似于一个电话会议进行的方式,一个电话用户(控制单元)将数据“讲”入网络中,其他用户通过网络“接听”这个数据,对这个数据感兴趣的用户则会利用,其他用户则会选择忽略。
四、CAN通讯的设计