汽車CAN總線局域元件的組成

2 各部件的功能

（1）K線：

它是汽車工業(yè)當(dāng)中廣泛采用的一種通信總線標(biāo)準(zhǔn),在許多場(chǎng)合都有著廣泛的應(yīng)用，在此系統(tǒng)中用于診斷時(shí)連結(jié)檢測(cè)儀器。

（2）控制單元：

實(shí)現(xiàn)一種或多種控制規(guī)律的控制儀表或控制部件。簡(jiǎn)單地說(shuō)，控制單元由微機(jī)和外圍電路組成。而微機(jī)就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU），存儲(chǔ)器和輸入／輸出接口的單元。ECU的主要部分是微機(jī)，而核心件是CPU?？刂茊卧獙⑤斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，根據(jù)存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比加工，計(jì)算出輸出值，輸出信號(hào)再經(jīng)功率放大去控制若干個(gè)調(diào)節(jié)伺服元件，例如繼電器和開關(guān)等。如圖所示，為汽車控制局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，其中1為控制單元。

它的工作過(guò)程首先是輸入電路接受傳感器和其它裝置的輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平。從傳感器送到控制單元輸入電路的信號(hào)既有模擬信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)，輸入電路中的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳遞給微機(jī)。微機(jī)將上述已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。最后輸出電路將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號(hào)，使其驅(qū)動(dòng)被控的調(diào)節(jié)伺服元件工作。

3、CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：

一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條線共同接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，這兩條導(dǎo)線就稱作數(shù)據(jù)總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來(lái)來(lái)往往，現(xiàn)在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運(yùn)輸大量乘客，故數(shù)據(jù)總線亦稱BUS線。

我們知道，汽車兩塊電腦之間的信息傳遞，有幾個(gè)信號(hào)就要有幾條信號(hào)傳輸線(信號(hào)傳輸線的接地端可以采用公共回路)，例如，大眾寶來(lái)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元J220與自動(dòng)變速器電控單元J217之間就需要有5條信號(hào)傳輸線。如果傳遞信號(hào)項(xiàng)目越多，則需要更多的信號(hào)傳輸線，這樣會(huì)導(dǎo)致電控單元針腳數(shù)增加、線路復(fù)雜、故障率增多及維修困難，采用了傳輸總線之后，只需要兩根線就可以了。

(1)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成

CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每塊電腦的內(nèi)部增加了一個(gè)CAN控制器，一個(gè)CAN收發(fā)器；每塊電腦外部連接了兩條CAN數(shù)據(jù)總線。在系統(tǒng)中作為終端的兩塊電腦，其內(nèi)部還裝有一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞終端(有時(shí)數(shù)據(jù)傳遞終端安裝在電腦外部)。

(2)各部件功能

①CAN控制器作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器，同時(shí)CAN控制器也接收收發(fā)器收到的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給微處理器。如圖1-14所示，其中2為CAN控制器。

②CAN收發(fā)器是一個(gè)發(fā)送器和接收器的組合，如圖2-2所示，其中3為CAN收發(fā)器。它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時(shí)，它也接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳到CAN控制器中，為與TX線耦合的收發(fā)器。它的特點(diǎn)是TX線與總線耦合，這個(gè)耦合過(guò)程是一個(gè)斷路是集流器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，總線導(dǎo)線就會(huì)出現(xiàn)以下兩種狀態(tài)：

狀態(tài)1：截止?fàn)顟B(tài)，晶體管截止，開關(guān)未閉合，無(wú)源：總線電平為1，電阻高。

狀態(tài)0：接通狀態(tài)，晶體管導(dǎo)通，開關(guān)已閉合。有源：總線電平為0，電阻低。

如果總線處于狀態(tài)1，那么此時(shí)狀態(tài)可以有某一個(gè)與總線相連的控制單元使用狀態(tài)0來(lái)改變，我們將有源的總線電平稱為顯性的，無(wú)源的總線電平稱為隱性的。

③數(shù)據(jù)傳遞終端實(shí)際是一個(gè)電阻器，作用是避免數(shù)據(jù)傳輸終了反射回來(lái)，產(chǎn)生反射波而使數(shù)據(jù)遭到破壞。

④CAN數(shù)據(jù)總線

用以傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)沒(méi)有指定接收器，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送給各控制單元，各控制單元接收后進(jìn)行計(jì)算。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起，如圖所示，為CAN數(shù)據(jù)總線傳輸信號(hào)的示意圖，兩條線上的電位是相反的，如果一條線的電壓是5V，另一條線就是0V，兩條線的電壓和總等于常值。通過(guò)該種辦法，CAN總線得到保護(hù)而免受外界電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)CAN總線向外輻射也保持中性，即無(wú)輻射。

CAN數(shù)據(jù)總線傳輸信號(hào)的示意圖