电动车CAN总线培训PPT

CAN总线示意图CAN总线原理CAN总线的通信是通过一种类似于“会议”的机制实现的CAN总线原理CAN基本概念CAN基本概念•报文：在总线上传输的信息•信息路由：CAN不对通信单元分配地址，报文的寻址内容由报文的标识符指定。所有CAN节点通过报文滤波来判断是否接收报文CAN扩展格式数据帧CAN总线上的电平•总线空闲时，CAN_H和CAN_L上的电压为2.5V•在数据传输时，显性电平（逻辑0）：CAN_H3.5VCAN_L1.5V•隐性电平（逻辑1）：CAN_H2.5VCAN_L2.5VCAN总线上的信号变化CAN总线负载率计算•假设CAN总线波特率为250Kbit/s，总线报文发送时间间隔为50ms，报文为数据帧（8个字节数据），•1：根据通信波特率计算50ms总共可以发送多少bit(250000/1000)*50=12500bit•2：计算最长的一帧报文有多少个bit•1sof+29id+1ide+1rtr+1srr+2r+4dlc+8*8data+16crc+2ack+7eof=128bit•3：计算50ms内可以支持的报文数目12500/128≈97当50ms间隔的报文数量超过97条时，就会出现丢帧CAN通讯机制•通信波特率为250Kbit/s，那么每一个bit的时间就为1/250=0.004s=4μs•最长一帧报文有128bit,每帧报文占用时间为128*4=512μs•为了保证通讯的可靠性和稳定性，同时考虑到控制的实时性，网络通讯周期定为50mS，整车控制器初始化运行后，每隔50mS以广播方式发送数据给各部件，在一个周期里只发送一次CAN协议和标准规格J939帧数据结构J939帧数据结构CAN29位ID位置J1939帧的位位置常用J1939文档•J1939/11物理层250Kbits/s屏蔽的双绞线•J1939/21数据链路层文档•J1939/71汽车应用层•J1939/73应用层诊断•J1939/81网络管理协议J1939地址解译•PGN:61701(0xF105)ID=0x08F10501J1939地址解译•0x181328F3解译成报文结构如下J1939信息解译•PGN（61443）电子发动机控制器#2（EEC2)•刷新率：50ms•数据长度：8字节•数据页：0•PF：240•PS：3•P：3•PGN：61443（0x00F003)•参考位长度SPN描述SPN21byte加速踏板91J1939信息解译•Spn91加速踏板位置1•输入装置类似发动机速度/转速的实际位置（如油门踏板或节流杆）和输入装置最大位置的比值，此参数意在为最初的实施加速器控制。SPN91仅应用于单加速器控制。对于公路上的汽车，一般针对驾驶员的油门踏板。•数据长度：1字节•分辨率：0.4%/位递增，从0%开始计算•数据范围：0%到100%•类型：测量值•可疑参数号码：91•参数组编号：[61443]J1939信息解译•通过CAN分析仪得到如下信息序号时间帧ID帧格式帧类型DLC帧数据10811296090CF003x数据帧扩展帧0x87DC3C02DFFFFFFFF解译C31将C3转换成十进制=1952乘以转换系数0.4=195*0.4=783加上偏置0=76.8+0=78(实际参数值=分辨率*参数值+偏移量）4得出加速踏板位置在78%处。CAN模块装置收发器•CAN驱动总线的差动信号放大器CAN收发器•状态1：截止状态，晶体管截止（开关未接合）•状态0：接通状态，晶体管导通（开关已接合）CAN收发器•发送过程CAN控制器•SJA1000硬件结构框图SJA1000控制器•CAN核心模块负责CAN信息帧的收发和CAN协议的实现，•接口管理逻辑负责同外部主控制器的接口，该单元中的每一个寄存器都可由主控制器通过SJA1000的地址/数据总线访问，发送缓冲区可存贮一个完整的信息帧长度为13个字节，主控制器可直接将标识符和数据送入发送缓冲区，然后置位命令寄存器CMR中的发送请求位TR，启动CAN核心模块读取发送缓冲区中的数据，按CAN协议封装成一完整CAN信息帧，通过收发器发往总线，验收滤波器单元完成接收信息的滤波，只有验收滤波通过且无差错才把接收的信息帧送入接收FIFO缓冲区CAN控制器对报文检验滤波•当总线上有报文到达时，收发器会将该报文的标识符与本地的标识符校验寄存器中进行比较，本地标识符屏蔽寄存器则是用于指定比较结果是否有影响，1表示相应位的比较结果不影响报文的接收。J1939实例之6120HEV网络拓扑结构J1939实例之VCU•6120HEV混合动力车整车控制器（VCU)使用飞思卡尔16位单片机MC9S12XDP512，它拥有双路MSCAN口,24路AD转换通道,8个PWM口输出。•CodeWarriorfors集成开发环境编程VCU硬件结构简图飞思卡尔CAN控制器MSCAN•MSCAN–►CAN协议的实施-CAN2.0A/B版•标准和扩展数据帧•0–8字节的数据长度•高达1Mbps的可编程比特率•支持远程帧►带FIFO存储机制的5个接收缓冲器►带内部优先级分配功能的3个发送缓冲器►灵活的可屏蔽标识符过滤器：•2个32位扩展标识符过滤器•4个16位过滤器•8个8位过滤器MC9S在CAN总线中位置CAN控制器MSCAN12模块框图晶振时钟总线时钟发送中断请求接收中断请求错误中断请求唤醒中断请求配置寄存器控制和状态唤醒低通滤波消息过滤和缓冲接收/发送驱动器CAN时钟Tq时钟预分频MSCAN12模块CAN接收CAN发送时钟选择MSCAN外部引脚MSCAN12模块图MSCAN12模块图MSCAN初始化MSCAN12的发送•3个发送缓冲区发送控制相关寄存器MSCAN发送流程►配置：•将标识符、数据和优先级写入空的发送缓冲器。•安排缓冲器的发送顺序（清除TXEn）•启动发送中断（设置TXEIEn）•优先级值最低的发送缓冲器（安排发送消息的缓冲器）将在下一个IFS期间参与仲裁以接入CAN总线►发送中断：•识别已发送完消息的信息缓冲器•关闭发送中断•测试ABTAK（确认标记）•读取时间戳寄存器（如果启动了TIME链路的话）•如果发送队列中还有一条消息，请重复上述发送流程。MSCAN发送流程MSCAN接收结构•接收器标志寄存器(CANRFLG)中有一位RXF:接收缓冲器已满标志•0：RxFG中没有新报文•1：接收器FIFO非空。RxFG中有报文MSCAN接收流程►配置：•设置INITRQ（初始化模式请求）•配置接收过滤器•启动接收中断•清除INITRQ►接收中断：•读取标识符，执行过滤•读取数据长度代码字段•读取数据字段（如果不是远程帧的话）•读取时间戳（如果启动了时间链路）•释放接收缓冲器MSCAN接收流程•标识符寄存器PF高3位SRR：替代远程请求，扩展帧中置1IDE：扩展帧标志，扩展帧置1RTR：远程发送请求数据寄存器CAN收发器PCA82C251