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can的总结——笑笑

2023-05-16

一.什么是can

can就是车用主线，贯穿整个车的存在

can的分类2

默认是高速can

低速容错can

单线can

用两种can会减少can网络语言的负载率，就是原本一个小屋做核酸，现在是两个速度翻倍。可参考均衡负载原理

can的特征

1.节点间采用多主通信方式

即任意节点都可以发送，可以实现点对点发送和全局网络发送

2.采用短帧结构，报文帧的有效字节数为8个，可达汽车实时响应要求

即字节数越少响应速度越快

3.报文ID值越小，优先级越高。报文ID可分成不同的优先级，进一步满足汽车网络报文的实时性要求

4.非破坏性总线仲裁处理机制

即两个报文进行传输，不会只接收一个会根据id大小依次接收

5.可靠的CRC校验方式，传输数据出错率极低，满足汽车数据传输的可靠性要求

6.报文帧仲裁失败或传输期间被破坏有自动重发（机制）

即会将未发送成功的报文进行重新发送

7.节点在错误严重的情况下，具有自动脱离总线的功能，切断它与总线的联系，不影响总线的正常工作

如果一直发送不成功，会自动停止发送

8.通信距离最远达10km（速度5Kbps以下）

距离越远通信质量越差

9.通信速率最高1MB/s

距离越近速率越快

10.节点数实际可达110个

11.CAN节点设计成本较低，通信介质采用双绞线

can的收发器

can收发器定义：can收发器逻辑信号和物理信号之间的转换采用差分电平方式

1.将逻辑数字信号转化成物理信号

2.将物理信号转换成逻辑数字信号

can的模式

can高can低

即高速can和低速can，高速can系统采用硬线是动力型，速度快，适用于ABS、控制ECU等

低速can是舒适型，速度相对较慢，主要是控制仪表、防盗等

can信号电平

显性即差压过高然后为零 差压大于0.9v显零

隐形即无差压或者差压过低 差压小于0.5v隐1

显性0，隐性1

can编码方式

采用非归零编码

CAN编码采用NRZ非归零编码，相同带宽情况下，NRZ编码信息量比曼彻斯特编码更大

can信号电平之线与原理

多个can节点并接到同一个总线时，只要其中一个节点输出低电平，总线就为低电平；当所有节点输出高电平时，总线才为高电平

can的异步串行通信

can报文同步采用时钟线采样数据

can报文异步采用采样点按照约定的频率区采样数据

异步串行通信省去了时钟信号线，但遇到一个问题是：根据波特率做采样，波特率的误差会产生通信错误

波特率采样点每次出现一点偏差，后面偏差越来越大

can的采样点

一个标称的位时间=1/波特率

为时间分为：同步端、传播段、相位缓冲段1、相位缓冲段2

采样点在相位缓冲段1和2中提取采样
(C:\Users\10345\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20221008212112517.png)]
在这里插入图片描述
1000=1024k 1位相当于一微妙

can的终端电阻与连接器

根据电磁场

和微波理论，高频电路中负载阻抗需与传输线的特性阻抗一致，否则电信号在线束端遭遇阻抗突变，产生反射现象，造成波形震荡

信号反射造成的信号不完整性，是属于直接将数据反射，不管数据反射到哪里
在这里插入图片描述

解决：反射都在首端或者末端进行数据传输，因此在首尾加上120欧姆，加在中间不推荐，有可能反射不到

在这里插入图片描述
协议推荐：

默认协议，但是根据制造商的设定，会有偏差[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ek2aAoEn-1665659904917)(C:%5CUsers%5C10345%5CAppData%5CRoaming%5CTypora%5Ctypora-user-images%5Cimage-20221009194714109.png#pic_center)]

在这里插入图片描述

can终端电阻和线缆

不符合要求会造成总线波形不好之类的，影响通信
在这里插入图片描述

can节点物理结构

1.can控制器/收发器

分别对应ISO/OSI模型的数据链路层和物理层，完成CAN报文的收发

2.功能电路

完成特定的功能，如信号采集或控制外设等

3.主控制器与应用软件

  • 控制各个硬件部件工作
  • 按照CAN报文使用规则解析CAN报文；
  • 采集并发送数据等
    在这里插入图片描述

二.CAN报文

1.CAN报文帧种类

  • 数据帧 用于发送节点向接收节点传送数据，是使用最多的帧类型
  • 远程帧 用于接收节点向某个发送节点请求数据
  • 错误帧 用于当某节点检测出错误时向其他节点通知错误的帧
  • 过载帧 用于接收节点向发送节点通知自身接收能力的帧
  • 帧间隔 将数据帧或远程帧与前面的帧分离的帧

2.数据帧：标准帧和扩展帧

在这里插入图片描述

标准帧和扩展帧的帧起始，SOF，由一个显性位组成

在总线空闲的时候，发送节点发出帧起始，其他接收节点从这个帧起始位进行同步

在这里插入图片描述
控制段主要是数据长度
在这里插入图片描述
数据段最多八个字节
Data：Byt0-Byte7 传输时首先发送MSB（最高位）
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
帧结束如果连续11个隐性位组成，就代表帧空闲
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
全部加起来是108位
特殊情况:如果有位填充，那就要在加
在这里插入图片描述

3.CAN总线竞争与仲裁机制

CAN总线有多个节点同时要发送数据，谁先发送那？

CAN总线非破坏性仲裁机制

  • 仲裁发生在仲裁段
  • 采用“线与”机制
  • ID值越小，优先级越高
  • 仲裁失败进入“只听”模式

用相同的轨道，有序就是非破坏性仲裁机制

非破坏仲裁机制的前提在这里插入图片描述

检测到的数据与另一条数据相遇后，被另一条数据覆盖

如果发生在其他六个段，则会报错

仲裁的线与机制

在这里插入图片描述
显性0，隐性1

仲裁段的节点Bid第五位是隐性

节点A、C的为显性，总线电平为显性，节点B退出总线竞争

节点C的ID第三位是隐形

节点A的为显性，总线电平为显性，节点C退出总线竞争

如果有报文正在发送，是无法插入破坏这个帧的

三、CAN节点状态与错误处理机制

CAN错误类型

**1.CRC错误：**接收节点计算的CRC值与发送CRC值不同

**2.位填充错误：**传输信号违反“位填充”规则

**3.应答错误：**发送节点在ACK阶段没有接收到应答信号

**4.位发送错误：**发送节点在发送时总线电平与发送电平不同

5.**格式错误：**传输的数据帧格式与任何一种合法的帧格式不符

错误检测区域

在这里插入图片描述

错误帧

在这里插入图片描述
**主动错误：**六个连续的显性电平位（错误标志）加上八个连续的隐形电平位（错误界定符）就是处于主动错误状态的节点发送

**被动错误：**六个连续的隐性电平位（错误标志）加上八个连续隐性电平位（错误界定符）就是处于被动错误状态的节点发送

CAN节点状态在这里插入图片描述

CAN的错误处理流程在这里插入图片描述

四、CAN分析仪常用功能有那些

数据链路层测试需求

CAN报文检测，报文记录，错误帧记录

DBC解析信号，线图绘制，仪表板功能

报文自动化脚本发送等

CAN物理层测试需求

物理波形测量，CAN波形串行解码，CAN错误位指示等

五、问题

1.为什么要采用两根线（双绞线）的差分电平信号？

原因：双绞线传输差分信号时受到共模信号干扰后，电平差值不变，信号解码正常

2.如何减少波特率的误差带来的通信错误?

can总线规定信号的跳变沿时刻进行同步，将误差累积限制在两个跳变沿。

3.如果发送的数据都是0或者1，同样不跳变造成误差累积应该怎么办那？

发送多个相同位时没有跳变沿用于同步，导致误差不断累计

解决：采用填充位在连续五个相同位后插入一个相反位，产生跳变沿，用于同步。连续五个0，插入一个1，或者连续五个1，插入一个0

经过大量实验为五个

4.CAN节点供电正常,CAN工具就是接收不到CAN报文数据或报错，可能是什么原因？

网络上有多个节点的时候就要注意多加终端电阻的问题，会引发短路

错误类型：为错误、填充错误、格式错误、CRC错误、ACK错误

主动错误和被动错误、关闭总线三个变换条件

5.测试CAN物理变形，发现报文出现严重的振铃和反射现象？

信号传输过程中出现到阻抗的变化，就会发生信号的反射。信号在驱动端和远端负载之间多次反射，其结果就是信号振铃

原则：

  • 尽量缩短引线长度
  • 加粗到线、印制铜箔的宽度 通信品质，质量
  • 减小信号的传输距离 通信品质
  • 采用引线电感小的元器件等
  • 阻抗匹配

6.通信错误会不会是CAN收发器故障引起，如何判断收发器的好坏？

can收发器的常规检测方法：可以在给ECU上电的CAN总线空闲情况下，测量CANH和CANL对地的电压是否在2.5v左右。如果出现0v或者5v质类的，靠考虑收发器故障问题

7.来自相同厂家的两个CAN节点可以通信，为什么两个不同厂家的CAN节点连接通信是好是坏，甚至不能通信？

波特率采样点：不同厂家可能使用不能的采样点，也可能是通信不良

8.所有在测的ECU节点CAN功能单独测试正常，但是装车后发现CAN功能失常，可能仪表紊乱，CAN错误频发，特别是新能源车上？

重点考虑电磁干扰

选择一个性能好的隔离收发器，或者外部隔离器

增加CAN线缆双绞程度，保证差模信号被干扰的程度

步线将动力线缆和CAN线缆远离，抑制周期脉冲干扰

CAN端适当共模滤波器等浪涌效果好的感性防护器件

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ki79jrtl-1665659265406)(C:\Users\10345\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20221009203757163.png)]
闲情况下，测量CANH和CANL对地的电压是否在2.5v左右。如果出现0v或者5v质类的，靠考虑收发器故障问题

7.来自相同厂家的两个CAN节点可以通信，为什么两个不同厂家的CAN节点连接通信是好是坏，甚至不能通信？

波特率采样点：不同厂家可能使用不能的采样点，也可能是通信不良

8.所有在测的ECU节点CAN功能单独测试正常，但是装车后发现CAN功能失常，可能仪表紊乱，CAN错误频发，特别是新能源车上？

重点考虑电磁干扰

选择一个性能好的隔离收发器，或者外部隔离器

增加CAN线缆双绞程度，保证差模信号被干扰的程度

步线将动力线缆和CAN线缆远离，抑制周期脉冲干扰

CAN端适当共模滤波器等浪涌效果好的感性防护器件

[外链图片转存中…(img-Ki79jrtl-1665659265406)]

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