整車CAN通信設(shè)計(jì)規(guī)范

安徽天康特種車輛裝備有限公司發(fā)布日期：2014年12月22日實(shí)施日期：2014年12月22日 二、物理層 2- 四、傳輸協(xié)議 五、交互層 本規(guī)范于2015年01月首次發(fā)布。1.1范圍本規(guī)范規(guī)定了安徽天康特種車輛裝備有限公司(以下簡稱“天康”)生產(chǎn)的純電動1.2規(guī)范性引用文件其隨后的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本規(guī)范。凡是不注日期的標(biāo)號標(biāo)題版本/修改日期ISO-11898-1:Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAISO-11898-2:Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)-Part2:High-speedmeISO-11898-5:RoadVehicles——Controllerareanetwork(CAN)-Part5:High-speedmediumaSAE-J1939-11:SurfaceVehicleRecommendedPractice—PhysicalLayer,250Kbits/s,TwistedShieldedPairSAE-J1939-21:SurfaceVehicleRecommendedPractice—Data1.3術(shù)語和縮寫縮寫含義ACKAcknowledgment(應(yīng)答)ControllerAreaNetwork(控制器局域網(wǎng))DLCDataLengthCode(數(shù)據(jù)長度碼)ECUElectronicControlUnit(電控單元)EMCElectroMagneticCompatibility(電磁兼容)ESDElectro-StaticDischarge(靜電阻抗器)Ignition(點(diǎn)火開關(guān)InternationalOrganizationforStandardization(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)LeastSignificantByte(最低有效字節(jié))leastsignificantbit(最低有效位)MSBMostSignificantByte(最高有效字節(jié))Msbmostsignificantbit(最高有效位)PCBPrintedCircuitBoard(印刷電路板)TheSocietyofAutomotiveEngineers(美國汽車工程師學(xué)會)SynchronizationJumpWidth(同步跳轉(zhuǎn)寬度)TBDTobedefined(待定2.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所有ECU應(yīng)遵從標(biāo)準(zhǔn)Ref.1、Ref.2或者Ref.4中的相關(guān)規(guī)定.2.2物理介質(zhì)參數(shù)符號最小值標(biāo)稱值最大值單位特征阻抗ZΩ單位電阻(1)0mΩ單位電容(2)0pF/m信號傳播延遲時(shí)間5ns/m注(1):在20℃測量注(2):CANH和CANL之間2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銫AN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以采用單網(wǎng)段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可以采用多個(gè)網(wǎng)段的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由普天制定。此外，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)該滿足如下的條件以及表4規(guī)定的參數(shù)：>為了避免終端反射，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)該盡量使用線性結(jié)構(gòu)；>根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，盡量使用短支線連接ECU;>為了減少干擾，CAN線束應(yīng)該遠(yuǎn)離大電流和快速開關(guān)負(fù)載、連接ECU電源或地，以及連接起動機(jī)、雨刮繼電器、轉(zhuǎn)向燈繼電器和控制燈的繼電器；>此外，為了減少駐波，各ECU距離干線的長度，即支線長度L1不能相等；同時(shí)應(yīng)避免ECU在總線上等間距布置，即任何兩個(gè)ECU之間d值不能相等，L1和d的定義見圖1所示。表4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)參數(shù)符號最小值標(biāo)稱值最大值單位總線長度m支線長度一1m節(jié)點(diǎn)間距d一m節(jié)點(diǎn)數(shù)量-n3ECU1ECU122Lx2.4連接器網(wǎng)絡(luò)連接器有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證即使在車上受到最大的振動也不會斷開連接。2.5位定時(shí)總線傳輸速率為250kbit/s,位時(shí)間為4000ns±2ns。供應(yīng)商應(yīng)該正確設(shè)置ECU位定時(shí)參數(shù)，采樣點(diǎn)應(yīng)該盡量靠近但不超過位時(shí)間的7/8,SAE推薦的位定時(shí)參數(shù)如表5所示。表5位定時(shí)參數(shù)時(shí)鐘頻率時(shí)間段1同步跳轉(zhuǎn)寬度(1)采樣點(diǎn)位置采樣次數(shù)21311注(1):由于同步，使相位緩沖段1增長，或使相位緩沖段2縮短。相位緩沖段加長或縮短的數(shù)量有一個(gè)上限，此上限由SJW(同步跳轉(zhuǎn)寬度)給定。位時(shí)間包括四個(gè)部分，如圖2所示。PROP_SEGPHASE_SEG2PROP_SEGPHASE_SEG2SYNC_SEG圖12.6推薦外圍電路接口電路圖。所有節(jié)點(diǎn)供應(yīng)商都應(yīng)該向天康提供CAN接口電路圖及相關(guān)電氣部件的信息。下圖為CAN接口外圍電路的示意，由于收發(fā)器的不同，部分因有些收發(fā)器提供了用于連接分裂式終端的SPLIT引腳(如：NXPTJA1040、NXPTJA1041),而有些收發(fā)器無此引腳(如TJA1050)。故根據(jù)收發(fā)器的不同，CAN接口外圍電路也略有不同，如下圖：如果收發(fā)器有SPLIT引腳，應(yīng)該連接該引腳(如圖中虛線所示);如無此引腳，可以不進(jìn)行連接。收發(fā)器的SPLIT管腳連接到分裂終端上有助于穩(wěn)定總線隱性電平。SPLIT管腳可以有效降低電磁輻射。正常模式下，SPLIT管腳電壓值為2.5V。LTransceiverSPLITCAN_L+Terminal圖2外圍接口電路示意圖2.6.1CAN控制器2.6.2CAN收發(fā)器供應(yīng)商選擇的CAN收發(fā)器需符合Ref.2或者Ref.3的要求。表6列出了推薦的CAN編號供應(yīng)商收發(fā)器類型SPLIT功能睡眠/喚醒1不支持不支持2TJA1040支持支持3支持支持4支持支持5TLE6251-DS支持支持2.6.3共模電感2.6.4總線終端裝終端電阻(R1,R2和C1)由天康的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錄Q定，故終端電阻應(yīng)盡可能放在容易替下表給出了電容和電阻的相關(guān)參數(shù)。參數(shù)標(biāo)稱值R1=R260Ω±1%/250mW特性(增強(qiáng)抗電磁于擾性),可以安裝EMC電容。參數(shù)最小值標(biāo)稱值最大值單位0靜電釋放保護(hù)和過壓保護(hù)器件應(yīng)滿足下表要求。若控制器能滿足下表中靜電保護(hù)要求，可以不安裝ESD保護(hù)器件，但應(yīng)預(yù)留D1和D2(如圖3所示)的安裝位置。釋放介質(zhì)空氣式(Air)接觸式(Contact)晶振在各種條件下的誤差必須少于±0.4%,包括受到溫度、老化的影響。2.7.1系統(tǒng)供電電壓電壓范圍名稱供電電壓備注8不需要CAN通信：如果ECU能正常通信，允許CAN通信。8所有ECU能正確的通信。如果ECU能正常通信，允許CAN通信。在規(guī)定的過電壓和欠電壓條件下，為確保汽車關(guān)鍵部件的正常通信，要求不能有在持續(xù)低于vActive最小值的時(shí)間超過100ms之后才允許停止CAN通信，當(dāng)ECU從低電壓恢復(fù)到vActive最小值時(shí)，應(yīng)在持續(xù)高于vActive最小值的時(shí)間超過100ms之后才恢2.8總線電壓CAN總線電壓值如表11和表12所示。在隱性狀態(tài)或總線空閑期間，電壓值由終端電壓最小值(V)標(biāo)稱值(V)最大值(V)V[CANH]0V[Diff]表12總線輸出隱性電壓電壓最小值(V)標(biāo)稱值(V)最大值(V)V[CANH]V[CANL]V[Diff-1.2002.9上升沿與下降沿時(shí)間根據(jù)Ref.1標(biāo)準(zhǔn)，不同CAN信號的跳變應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。圖4所示為計(jì)算上升沿和下降沿時(shí)間的方法，差分電壓的上升沿時(shí)間和下降沿時(shí)間見表13。圖2信號的上升沿與下降沿表13信號上升沿與下降沿時(shí)間的范圍參數(shù)符號最小值標(biāo)稱值最大值單位上升沿時(shí)間——下降沿時(shí)間—81%到150%范圍之內(nèi)(圖5中的V1)。輸出電壓應(yīng)該在穩(wěn)態(tài)電壓的95%到105%范圍之內(nèi)(圖5中的V2)。圖3信號值跳變后總線輸出電壓2.10地偏移節(jié)點(diǎn)地偏移：在正常的操作電壓范圍內(nèi)，如果節(jié)點(diǎn)地偏移未超過士2V,ECU應(yīng)該可三、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層用于在發(fā)送方將報(bào)文封裝成數(shù)據(jù)幀；在接收方從數(shù)據(jù)幀中提取報(bào)文。3.1數(shù)據(jù)幀長度/位長度/位數(shù)據(jù)幀的幀格式遵循CAN29位標(biāo)識符的擴(kuò)展幀格式，擴(kuò)展幀格式如圖6所示。長度/位長度/位仰藏場控制場數(shù)據(jù)場應(yīng)答場5口F標(biāo)識符sRR一D3一擴(kuò)展標(biāo)識符RTRDLCDATA[0~8]0EL0ACK00EOF1111114117圖4CAN擴(kuò)展幀結(jié)構(gòu)又可劃分為6個(gè)部分：優(yōu)先級P(3位),擴(kuò)展數(shù)據(jù)頁EDP位，數(shù)據(jù)頁DP位，PDU格式PF,PDU細(xì)節(jié)PS(8位),源地址SA(8位)。擴(kuò)展幀協(xié)議數(shù)據(jù)單元及場分布如圖7所示。EopDp3113.2.1優(yōu)先級(P)報(bào)文的優(yōu)先級可以從最高0(0002)設(shè)置到最低7(1112)。3.2.2擴(kuò)展數(shù)據(jù)頁(EDP)位當(dāng)前所有報(bào)文的EDP位均設(shè)置為0。3.2.3數(shù)據(jù)頁(DP)位都設(shè)置為0,即所有報(bào)文的PGN都分配在3.2.4PDU格式(PF)PF取值范圍PDU格式PS含義PDU功能PF取值范圍特定目標(biāo)地址發(fā)送私有PDU1全局目標(biāo)地址發(fā)送私有PDU2PS場是一個(gè)8位場。PS場的內(nèi)容取決于PF場的取值。具體描述如上表14所示。3.2.5.1目標(biāo)地址(DA)GE場與PF場的低4位(當(dāng)PF場高4位全部置1時(shí)表示PS場是組擴(kuò)展)提供每個(gè)數(shù)據(jù)頁4096種參數(shù)組。對于每個(gè)數(shù)據(jù)頁有4096個(gè)參數(shù)組只在PDU2格式下可用；此外，3.2.6源地址(SA)SA場是一個(gè)8位場。給定的一個(gè)源地址在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)當(dāng)只有一個(gè)設(shè)備與其相對應(yīng)。3.2.7數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場中包含了一條CAN數(shù)據(jù)幀要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。值包含如下組成部分：第一個(gè)字節(jié)最高6位全置0,其后依次是EDP位，DP位；第二個(gè)PDU1:0x00PDU2:PS(GE)位[8-3]位2位1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)1傳輸報(bào)文最多可傳送255包數(shù)據(jù)(每包7個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)),一個(gè)多包報(bào)文最多傳輸1785個(gè)多包傳輸功能主要分為如下兩個(gè)功能：具體傳輸協(xié)議應(yīng)遵從標(biāo)準(zhǔn)Ref.5中的相關(guān)規(guī)5.1位格式和字節(jié)格式每個(gè)數(shù)據(jù)場包括1到8個(gè)字節(jié)，每字節(jié)中位索引為位“0~7”。位“7”是最高有效位(msb),位“0”是最低有效位(lsb)。字節(jié)的發(fā)送順序?yàn)椋菏紫劝l(fā)送byte0(LSB),然后bytel,byte2……(MSB)發(fā)送。信號應(yīng)按Motorola格式(大端格式)進(jìn)行編碼。信號的起始位從最低有效字節(jié)(LSB)的最低有效位(1sb)開始。如圖10所示，為一個(gè)數(shù)據(jù)場中包含10比特信號的Motorola格式的報(bào)文，其起始位為28位。(LSB)圖810位信號的報(bào)文排布(Motorolaformat)報(bào)文中未使用的位須設(shè)為0,未使用的字節(jié)須設(shè)為0x00。5.2報(bào)文發(fā)送方式1)周期周期報(bào)文按周期時(shí)間T循環(huán)發(fā)送，如下圖所示。圖9周期型發(fā)送周期報(bào)文的發(fā)送周期偏差不可大于±10%。當(dāng)周期時(shí)間小于20ms時(shí)，周期偏差不事件報(bào)文的發(fā)送取決于事件是否觸發(fā)，如下圖所示。圖10事件型報(bào)文為了避免報(bào)文丟失，報(bào)文應(yīng)該在事件發(fā)生后重復(fù)發(fā)送Ne次。重復(fù)發(fā)送的時(shí)間間隔為Tepet,如表15所示。表15事件發(fā)送類型的參數(shù)推薦參數(shù)符號標(biāo)稱值單位備注報(bào)文重復(fù)發(fā)送次數(shù)Nrepet在CAN通信矩陣中定義，必須得到普天確認(rèn)報(bào)文間隔時(shí)間Trepetms在CAN通信矩陣中定義，必須得到普天確認(rèn)3)周期和事件當(dāng)事件未發(fā)生時(shí)，報(bào)文以周期時(shí)間T循環(huán)發(fā)送，事件發(fā)生時(shí)，報(bào)文以Trpet周期發(fā)送Nept次，見上表15。事件報(bào)文與周期報(bào)文發(fā)送的時(shí)間間隔不應(yīng)小于20ms。如果事件發(fā)生在周期報(bào)文發(fā)送之后20ms內(nèi)，則事件報(bào)文延遲到周期報(bào)文發(fā)送20ms后再發(fā)送。如果事件發(fā)生在周期報(bào)文發(fā)送之前20ms內(nèi)，則周期報(bào)文延遲到事件報(bào)文發(fā)送20ms后再發(fā)送。周期事件型報(bào)文和事件型發(fā)送