can总线工作原理 can总线的数据传输过程

CAN总线是汽车电子工程师必备的基础知识，如今几乎每辆车上都应用了CAN总线通信协议。那么，什么是CAN总线？它是如何联系汽车上各个电子控制单元的？汽车电子工程师又是如何设计开发CAN通信的？下面我们将一一进行介绍。

一、CAN总线概述

CAN(Controller Area Network)是二十世纪八十年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多电控单元（ECU)之间的数据交换而开发的一种多主机局部网络通信协议。

二、CAN总线的优势

随着通信技术的发展，CAN通信是车载网络最安全可靠且应用最广的技术之一。它具有数据传输速度快、可靠性高等优点。采用CAN总线网络结构，可以达到信息共享、减少布线、降低成本以及提高总体可靠性的目标。

三、CAN总线的工作原理及机制

CAN总线的工作基础是接口电路，主要包括两种硬件构成方案。一种是MCU控制器+独立CAN控制器+CAN收发器，另一种是集成CAN控制器的MCU+CAN收发器。CAN总线使用双绞线进行差分电压传输，电信号的传输在物理层面都是靠电压高低区分来实现的。

四、CAN消息帧格式及报文传输

CAN报文是相互通信的ECU之间收发消息的依据。报文包括多种类型，如数据帧、远程帧、错误帧和超载帧等。其中，数据帧用于传送数据，其帧结构包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束等部分。

五、CAN总线的非性仲裁机制

在CAN总线上，每条报文都具有唯一的ID。当多个节点同时发送报文时，CAN总线会按“线或”机制对ID的每一位进行判断。ID的值越小，优先级就越高。这种非性仲裁机制保证了高优先级报文能够成功传输。

六、CAN总线的位填充机制及时序同步

CAN总线采用位填充技术来减少信号在传输过程中的错误。当检测到5个连续相同的位信号时，会自动插入一个补码发送。位时序和同步保证了CAN总线上各节点的通信波特率一致。

七、汽车电子工程师如何开发利用CAN总线

汽车电子工程师需要熟悉CAN总线的硬件基础和通信协议，能够设计和开发符合车辆需求的报文。他们需要了解如何使用工具如CANoe来分析和管理CAN报文，以及如何处理报文在传输过程中可能出现的错误。

总结

CAN总线是汽车电子工程中不可或缺的通信技术。了解并掌握CAN总线的工作原理、优势以及开发利用方法对于汽车电子工程师来说至关重要。通过深入学习和实践，工程师们可以更好地利用CAN总线技术为汽车的安全、可靠和高效运行提供保障。

在一个特定的时间窗口内，仅允许其中一种同步方式起作用，即要么是硬同步，要么是重同步。

对于任何由隐性到显性的信号下降沿，都可以作为同步的依据。

当报文的起始帧标记（SOF位）到来时，硬同步会使得所有接收节点调整其当前位的同步段，确保其与发送的SOF位保持一致。

而重同步则可能发生在一个报文的其他位场内。当接收节点的下降沿落在发送节点的同步段之外时，就会触发重同步过程。

在SOF位到仲裁场发送的这段时间内，如果有多个节点同时发送报文，它们不会对跳变沿进行额外的重同步操作。

特别地，对于硬同步的细节，它是专门针对SOF位的。在这一过程中，接收节点将自动调整其当前位的同步段以与发送节点的SOF位保持对齐，不受其他因素的影响。

以发送节点Node_A为例，当其发送SOF位时，若其下降沿恰好落在同步（SS）段上。而如果接收节点Node_B发现自己的SS段与Node_A的SOF位不同步，Node_B会主动调整自己的SS段以实现与Node_A的同步。

重同步则可能发生在报文的其他位场内。当接收节点Node_B的下降沿偏离了发送节点Node_A的同步段时，系统将自动触发重同步机制。

还需要注意发送与接收之间的时间差对相位缓冲段的影响。如果发送时间晚而接收时间早，相位缓冲段1可能会相应延长。反之，如果发送时间早而接收时间晚，相位缓冲段2则会相应缩短。

CAN通信的原理涉及到了多种同步方式和时间差对相位缓冲段的影响。希望这些信息对大家理解CAN通信有所帮助。

参考资料：

1. 恒润科技 - CAN基础.PDF

2. 恒润科技 - CAN总线快速入门.PDF

3. 《汽车CAN总线系统原理、设计与应用》罗峰、孙泽昌等著

4. 《CAN总线技术及实践应用》牛跃听、周立功等编著

5. 瑞萨公司《CAN入门》资料

6. CAN总线学习笔记（1）~（5）在CSDN站点上可查阅