汽车CAN总线局域元件的组成-EDA365

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汽车CAN总线局域元件的组成

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CAN总线局域元件的组成

1.CAN-BUS局域网的基本系统

汽车控制局域网（CAN）有若干个控制单元、CAN数据传输系统、K线（对于大众车系而言）组成，如图所示：主要有动力CAN总线、3个控制单元（ABS-ECU、AT-ECU、E-ECU）、检测线K线三大部分构成。

汽车控制局域网结构图（图片来源于网络）

2 各部件的功能

（1）K线：

它是汽车工业当中广泛采用的一种通信总线标准,在许多场合都有着广泛的应用，在此系统中用于诊断时连结检测仪器。

（2）控制单元：

实现一种或多种控制规律的控制仪表或控制部件。简单地说，控制单元由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入／输出接口的单元。ECU的主要部分是微机，而核心件是CPU。控制单元将输入信号转化为数字形式，根据存储的参考数据进行对比加工，计算出输出值，输出信号再经功率放大去控制若干个调节伺服元件，例如继电器和开关等。如图所示，为汽车控制局域网结构图，其中1为控制单元。

汽车控制局域网结构图（图片来源于网络）

它的工作过程首先是输入电路接受传感器和其它装置的输入信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成一定伏特的输入电平。从传感器送到控制单元输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路中的模／数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，传递给微机。微机将上述已经预处理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。最后输出电路将数字信息的功率放大，有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调节伺服元件工作。

3、CAN数据传输系统：

一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线。以前各电控单元之间好比有许多人骑着自行车来来往往，现在是这些人乘坐公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，故数据总线亦称BUS线。

我们知道，汽车两块电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)，例如，大众宝来轿车发动机电控单元J220与自动变速器电控单元J217之间就需要有5条信号传输线。如果传递信号项目越多，则需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难，采用了传输总线之后，只需要两根线就可以了。

(1)CAN数据传输系统构成

CAN数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每块电脑外部连接了两条CAN数据总线。在系统中作为终端的两块电脑，其内部还装有一个数据传递终端(有时数据传递终端安装在电脑外部)。

(2)各部件功能

①CAN控制器作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。如图1-14所示，其中2为CAN控制器。

②CAN收发器是一个发送器和接收器的组合，如图2-2所示，其中3为CAN收发器。它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时，它也接收总线数据，并将数据传到CAN控制器中，为与TX线耦合的收发器。它的特点是TX线与总线耦合，这个耦合过程是一个断路是集流器电路来实现的。因此，总线导线就会出现以下两种状态：

状态1：截止状态，晶体管截止，开关未闭合，无源：总线电平为1，电阻高。

状态0：接通状态，晶体管导通，开关已闭合。有源：总线电平为0，电阻低。

如果总线处于状态1，那么此时状态可以有某一个与总线相连的控制单元使用状态0来改变，我们将有源的总线电平称为显性的，无源的总线电平称为隐性的。

③数据传递终端实际是一个电阻器，作用是避免数据传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。

④CAN数据总线

用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，如图所示，为CAN数据总线传输信号的示意图，两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。通过该种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射也保持中性，即无辐射。