现代汽车CAN-BUS
多路信息传输系统
鲁植雄
CAN是控制单元区域网络Controller Area
Network的缩写
含义是控制单元通过网络进行数据交换
CAN数据总线可比作公共汽车
公共汽车可以同时运输大量乘客
CAN数据总线包含大量的数据信息
数据传递的形式
目前，在汽车上应用的数据传输形式有
两种：
1.传统方式
每项信息均通过各自独立的数据线进
行交换
在该例中，共需要在该例中，共需要55条数据线进行数据传递条数据线进行数据传递
也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线
随着汽车控制系统越来越复杂，所需传
输的信息量也越来越大
因此数据线的数量和控制单元的针脚数
也会相应增加
所以这种数据传递形式只适用于有限信
息的数据交换和传输
多路传递方式
各控制单元之间的所有信息都通过两根数据
线进行交换——CAN数据总线
多路传输系统的通信协议标准主要有：
①美国Essex方法；
②联 邦 德 国 Bosch公 司 CAN（ Controller
AreaNetwork）两线系统；
③General Motors的E&C方法；
④英国GEC方法；
⑤日本电装公司的SW系统，该系统安装在丰田
公司的安全实验样车上；
⑥日本三菱电气公司与日本东京工业公司协作研
制的方法；
⑦日本日产公司方法。
CAN数据传输系统
一般说来，一个控制单元从整个系统中获
得的信息越多，该控制单元协调自身的功
能会越好
CAN数据总线作为控制单元之间的一种数
据传递形式，它将各个控制单元连接形成
一个完整的系统
CAN-BUS优点:
如果需要增加额外信息，只需修改软件
即可
通过控制单元和辅助安全措施对传递信
息的持续检查，可以达到最低的故障率
利用最少的传感器信号线传输多用途的
传感信号
控制单元间实现高速数据传递
控制单元和控制单元插脚最少化应用，
从而节省更多有用空间
CAN数据总线符合国际标准，便于不同
的控制单元进行数据交换
CAN数据总线中
的数据传递就像
一个电话会议
一个电话用户
（控制单元）将
数据“讲入”网
络中，其他用户
通过网络“接听
”这个数据
CAN数据总线数据传输的原理
CAN数据总线的构成
CAN数据总线由1个控制器、1个收发器、
2个数据传输终端和2条数据传递线构成
CAN数据总线各部件的功能
CAN控制器的功能
接收在控制单元中的微处理器中的数据
处理数据并传送给CAN收发器
接受CAN收发器的数据，处理并传送给微处理
器
CAN收发器的功能
是一个发送器和接收器的组合
将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过
数据线发送出去
接收数据，并将数据传送到CAN控制器
数据传输终端的功能
是一个电阻器
阻止数据在传输终了被反射回来并产生反射波
因为反射波会破坏数据
用以传输数据的双向数据线
分为CAN高位数据线（CAN-HIGH）和CAN
低位数据线（CAN-LOW）
数据总线没有指定接收器，数据通过数据总线
发送并由各控制单元接受和计算
数据传递线的功能
CAN数据总线的数据传递过程
提供数据控制单元向CAN控制器提供需要发送
的数据
发送数据CAN收发器接收由CAN控制器传来的
数据，转为电信号并发送
接收数据CAN系统中，所有控制单元转为接收
器
检查数据控制单元检查判断所接收的数据是否
所需要的数据
接受数据如接收的数据重要，它将被接受并进
行处理。否则忽略
数据的形成图表如下：
该形式在两条数据传输线上是一样的
1)开始域：标志数据开始。带有大约5V电压的1位，被送入高位
CAN线；带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线。
2) 状态域：判定数据中的优先权。如果两个控制单元都要同时
发送各自的数据，则具有较高优先权的控制单元，优先发送
3)检查域：显示在数据域中所包含的信息项目数。允许任何接
收器检查是否已经接收到所传递过来的所有信息。
4)数据域：在数据域中，信息被传递到其他控制单元。
5)安全域：检测传递数据中的错误。
6)确认域：在此，接收器信号通知发送器，接收器已经正确收
到数据。若检查到错误，接收器立即通知发送器，发送器然后
再发送一次数据
7)结束域：标志数据报告结束。在此是显示错误并重复发送数
据的最后一次机会
信息通过2个连续位进行传递例释
随着位数的增加，信息量增加情况
1位的位
值变化
产生
信息
2位的位
值变化
产生
信息
3位的位值变化 产生
信息
0V 10℃ 0V；0V 10℃ 0V；0V；0V 10℃
5V 20℃ 0V；5V 20℃ 0V；0V；5V 20℃
5V；0V 30℃ 0V；5V；0V 30℃
5V；5V 40℃ 0V；5V；5V 40℃
5V；0V；0V 50℃
5V；0V；5V 60℃
5V；5V；0V 70℃
5V；5V；5V 80℃
CAN数据总线的数据分配
如果多个控制单元要同时发送各自的数据，那
么系统就必须决定哪个控制单元首先进行发送
具有最高优先权的数据，首先发送
基于安全考虑，由ABS/EDL控制单元提供的数
据比自动变速器控制单元提供的数据（驾驶舒
适）更重要，因此具有优先权
如何确认数据报告的优先权？
在状态域中，由11位组成的编码，其数据的组
合形式决定了数据的优先权。
下面是3组不同数据报告的优先权：
优先权 数据报告 状态域形式
1 Brake1(制动1） 001 1010 0000
2 Engine1（发动机
1）
010 1000 0000
3 Gearbox1（变速器
1）
100 0100 0000
3个控制单元同时发送数据，此时，在数据传输线上进行一
位一位的比较
如果1个控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位，那么
该控制单元就停止发送而转为接收器
例如：
ABS/EDL控制单元发送了1个高电位
MOTRONIC控制单元也发送了1个高电位
自动变速器控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位，那
么它将失去优先权而转为接收器
MOTRONIC控制单元发送了1个低电位并
检测到1个高电位，那么，它也失去优先
权，而转为接收器
ABS/EDL控制单元拥有最高优先权并接
收分配的数据，该优先权保证其持续发
送数据直至发送终了
ABS/EDL控制单元结束发送数据后，其
他控制单元再发送各自的数据
CAN数据总线的抗干扰
车辆在工作过程中，电火花和电磁开关联合作
用会产生电磁干扰；移动电话和发送站以及任
何产生电磁波的物体会产生电磁干扰
电磁干扰能够影响或破坏CAN的数据传送
为防止数据传输受到干扰，2根数据传输线缠
绕在一起，这样可以防止数据线所产生的辐射
噪音。
2根数据线上的电压是相反的
若一根数据线上的电压约为0V；则另一根数据线上的电压就是
约为5V
这样2根线的总电压值仍保持一个常值
从而所产生的电磁场效应由于极性相反而相互抵消
所以，数据传输线通过这中方法得到保护而免受外界辐射干扰
同时，向外辐射时，实际上保持中性（即无辐射）
舒适系统CAN数据纵
线连接舒适系统中
的各个控制单元：
1)一个中央控制单元
2) 两个或四个车门控
制单元
星状形式连接汇聚
一点
舒适系统CAN数据总线
中央门锁控制功能
电动窗控制功能
照明开关控制功能
电动调节和加热后视镜控制功能
故障自诊断功能
舒适系统CAN数据总线传递数据的功能
若一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可
发送各自的数据
通过车门联接所确定的线路较少
如果出现对地短路、对正极短路或线路间短路，
CAN系统会转为应急模式运行和转为单线模式
运行
由于故障自诊断完全由中央控制单元控制，所
以只需要较少的自诊断线
由于舒适系统中的数据可以较低的速率传递，
所以发送器只需较低的功率
舒适系统CAN数据总线的优点
系统传输数据的速率为
意味着它以0~125 kbit/s的速率范围
（低速状态）传输。一个数据报告传
递大约需要1ms
每个控制单元每20ms发送一次数据
舒适系统CAN数据总线的特点
中央控制单元
驾驶员侧车门
前乘客侧车门
左后车门
右后车门
舒适系统控制单元的优先权顺序
动力传动系统CAN数据总线
CAN数据总线其他特点：
同时传递的数据（10组）：
5组数据来自Motronic控制单元
3组数据来自ABS/EDL控制单元
2组数据来自自动变速器控制单元
优先权顺序：
ABS/EDL控制单元
Motronic控制单元
自动变速器控制单元
数据总线以500kbit/s的速率传递数据（高速率），每一数据传
递大约需要。在动力传动系统中，数据传递尽可能快速
以便充分利用数据，因此需要一个高性能的发送器。
每一控制单元（根据控制单元类型）每7~20ms发送1次数据
动力传动系统控制单元网络连接
在特殊情况下，CAN数据总线的连接
节点可能会在发动机控制单元里
网关
网关是连接异型网络的接口装置，它综合了桥接器和
路由器的功能，汽车网关主要能在OSI参考模型的物理
层、数据链路层和应用层上对双方不同的协议进行翻
译和解释。即将一个网络协议转换到另一个协议.
谢 谢
