汽车收集技能概述_总线_节点

随着汽车排放标准的严格，如果没有车载打算设备的帮助，就不可能达到哀求的掌握程度。
车载电子设备也对车辆性能、乘员舒适度、制造便利性和本钱效益做出了巨大贡献。

曾几何时，汽车收音机可能是汽车中唯一的电子设备，但现在险些汽车的每个部件都有一些电子功能。
本日车辆上的范例电子模块包括发动机掌握单元（ECU）、变速器掌握单元（TCU）、防抱去世制动系统（ABS）和车身掌握模块（BCM）。

电子掌握模块常日从传感器（速率、温度、压力等）得到输入，用于打算。
各种实行器被用来实行模块确定的动作（打开冷却风扇、换挡等）。
在车辆的正常运行过程中，各模块之间须要交流数据。
例如，发动机须要见告变速器发动机的速率是多少，而变速器须要见告其他模块何时发生换挡。
这种快速、可靠地交流数据的须要导致了作为数据交流媒介的车辆网络的发展。

汽车工业很快意识到将每个模块与其他每个模块进行布线的繁芜性。
这样的布线设计不仅繁芜，而且必须根据详细车辆所包括的模块而改变。
例如，一辆没有防抱去世制动模块的汽车将不得不与包括防抱去世制动的汽车进行不同的布线。

工业界对这个问题的答案是在汽车中建立一个中心网络。
模块可以被 "插入 "网络，并能够与安装在网络上的任何其他模块进行通信。
这种设计更随意马虎制造，更随意马虎掩护，并供应了增加和删除选项的灵巧性，而不影响全体车辆的布线构造。
每个模块是车辆网络上的一个节点，掌握与其功能干系的特定组件，并在必要时通过车辆网络利用标准协议与其他模块进行通信。

网络并不新鲜，但它们在车辆上的运用却很新鲜。
车辆的网络哀求：

只管车辆网络对数据吞吐量的哀求不高，但对更多车载打算的需求正在连续推动这些网络的变革，以供应模块之间更高速的通信。
掌握区网络包括主机到掌握器传输的吸收器和发射器以及打算机之间的相互联系。

有几种网络类型和协议被不同的制造商用于汽车中。
许多公司正在鼓励制订一个标准的通信协议，但还没有确定下来。

协议

常见的车辆总线协议包括：

- 单线

- 双绞线

- 光纤

- IEEE 1394

- MIL-STD-1553，为用于军用航空电子设备而开拓，现在也被广泛用于航天器。
被米格-35采取[2] 。

- MIL-STD-1773，大致为MIL-STD-1553，采取光缆布线

- 电力线通信

连接器

- OBD-2（16针）。

此外，许多紧张的汽车制造商利用他们自己专有的车辆总线标准，或在开放协议（如CAN）上叠加专有信息。

- J1939（9针）。

商业类车辆有I型或II型连接器，根据SAE J1939协议支持基于CAN的通信。

表 1‑1车辆信息传输协议

协议/版本

开始/结束年份

制造商

车辆类型

FlexRay

2008?

BMW

cars

FlexRay

2008?

Volkswagen

cars

FlexRay

2008?

Daimler AG

cars

FlexRay

—

General Motors

cars

CAN

1986

Bosch

many

MOST

?

Ford, BMW, Daimler, and GM

cars

J1850

—

GM

cars

J1850

2008?

Chrysler

cars

J1850

—

Ford

cars

APC

—

Ford

cars

ISO-9141-I/-II

2008?

Ford

cars

VAN

2000?

PSA Peugeot Citroën

cars

VAN

2008?

Renault

cars

J1939

2005–present

many

heavy trucks (Class 5–8)

J1708/1587

1985–present

Volvo AB, most US truck manufacturers

heavy trucks (Class 5–8)

目前，绝大多数车用总线都被SAE（美国汽车工程师协会）下属的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D四类。

面向传感器或实行器管理的低速网络，它的位传输速率常日小于 20Kb/S。

A类总线以LIN（Local Interconnect Network 本地互联网）规范最有出息。
其由摩托罗拉（Motorola）与奥迪（Audi）等有名企业联手推出的一种新型低本钱的开放式串行通讯协议，紧张用于车内分布式电控系统，尤其是面向智能传感器或实行器的数字化通讯场合。

面向独立掌握模块间信息共享的中速网络，位速一样平常在10~125 Kb/S之间。

B类总线以CAN（Controller Area Network 掌握器局域网络）最为著名。
CAN网络最初是BOSCH公司为欧洲汽车市场所开拓的,只用于汽车内部丈量和实行部件间的数据通讯,逐渐的发展完善技能和功能,1993年ISO正式颁布了道路交通运输工具一数字信息交流一高速通讯掌握器局域网(CAN)国际标准(ISO11898-1)，近几年低速容错CAN的标准ISO 11519-2 也开始在欧洲的一些车型中得到广泛的运用。
B类总线紧张运用于车身电子的舒适型模块和显示仪表等设备中。

面向闭环实时掌握的多路传输高速网络，位速率多在125Kb/S ~ 1Mb/S 之间。

C类总线紧张用于车上动力系统中对通讯的实时性哀求比较高的场合，紧张做事于动力通报系统。
在欧洲，汽车厂商大多利用“高速CAN”作为C类总线，它实际上便是ISO 11898-1 中位速率高于125Kb/S的那部分标准。
美国则在卡车极其拖车、课程、建筑机器和农业动力设备中大量利用专门的通讯协议 SAEJ1939。

面向多媒体设备、高速数据流传输的高性能网络，位速率一样平常在 2Mb/S 以上，紧张用于CD等播放机和液晶显示设备。

D类总线近期才被采纳入SAE对总线的分类范畴之中。
其带宽范畴相称大，用到的传输介质也有好几种。
其又被分为低速（IDB-C为代表）、高速（IDB-M为代表）和无线（Bluetooth 蓝牙为代表）三大范畴，这里不再详细先容。

掌握器局域网 (Controller Area Network，简称CAN或者CAN bus) 是一种功能丰富的车用总线标准。
被设计用于在不须要主机（Host）的情形下，许可网络上的单片机和仪器相互通信。
它基于通报协议，设计之初在车辆上采取复用通信线缆，以降落铜线利用量，后来也被其他行业所利用。

CAN创建在基于信息导向传输协定的广播机制（Broadcast Communication Mechanism）上。
其根据信息的内容，利用信息标志符（Message Identifier，每个标志符在全体网络中独一无二）来定义内容和的优先顺序进行通报，而并非指派特定站点地址（Station Address）的办法。

因此，CAN拥有了良好的弹性调度能力，可以在现有网络中增加节点而不用在软、硬件上做出调度。
除此之外，的通报不基于分外种类的节点，增加了升级网络的便利性。

罗伯特·博世公司于1983年开拓了掌握器局域网（CAN bus）。
该协议于1986年美国密歇根州底特律市举行的国际汽车工程师学会（SAE）会议上正式揭橥。
第一个CAN掌握芯片，由英特尔和飞利浦生产，并且于1987年发布。
天下上第一台装载了基于CAN的多重线系统的汽车是1991年推出的梅赛德斯-奔驰 W140。

博世公司揭橥了关于CAN规范的几个版本，最新的CAN 2.0于1991年发布。
该规范被分为两部分；A部分适用于利用11位标识符的标准格式，B部分适用于利用29位标志符的拓展格式。
利用11位标识符的CAN设备一样平常被称作CAN 2.0A，而利用29位识别码的CAN设备常日称为CAN 2.0B。
博世公司免费供应标准、规范和白皮书。

1993年，国际标准化组织（ISO）公布了CAN标准ISO11898。
后来CAN标准被重新编译分成两个部分：ISO11898-1涵盖了数据链路层；ISO11898-2涵盖了高速CAN总线的物理层； ISO11898-3于晚些时候公布并且涵盖了低速CAN总线的物理层和CAN总线容错规范。
物理层标准ISO11898-2和ISO11898-3并不包含在博世CAN2.0规范中，它们可以单独从ISO购买。
之后，博世公司仍旧积极地拓展CAN标准。
2012年，博世公布CAN FD 1.0或称作可变数据速率的CAN。
这个规范利用不同的架构，许可在仲裁之后，切换至更快的比特率，传输不同的数据的长度。
CAN FD兼容现有的CAN 2.0网络，以是新的CAN FD设备能够与现有CAN设备共存于同一掌握网络。

CAN总线是五个利用在车载诊断 (OBD)-II标准的协议的个中一个。
1996年往后，所有在美国发卖的汽车及轻型卡车被逼迫哀求符合OBD-II标准。
在欧盟，自2001年后发卖的汽油载具及2004年后发卖的柴油载具都逼迫规定须要符合EOBD标准。

CAN总线常日运用于如下领域

当代的汽车可能为其子系统配备多达70个电子掌握器（ECU）。
最常见的掌握器为发动机掌握器。
除此以外，变速器、安全气囊、防锁去世刹车系统/ABS、定速巡航、动力方向盘、音响系统、动力车窗、车门、后视镜调度、电池和稠浊动力电动汽车的充电系统等等均利用电子掌握器。
这个中，有的是独立的子系统，有些须要跟其他子系统进行通信，掌握驱动器或吸收传感器的反馈信息。
为此设计了掌握器局域网络，将汽车的不同系统相互连接在一起。
传统的“电缆直连”本钱高，布线繁芜，而掌握器局域网络仅需软件就可实现，不仅安全、经济还十分便利。

自动启动/停滞：车辆各处的各种传感器（速率传感器、转向角、空调关闭，发动机温度）所发出的各种旗子暗记可由CAN总线网络并用于决定是否可以在停车时关闭发动机，进而改进燃油效率和尾气排放。

电子驻车制动："斜坡驻车"的功能须要车辆的倾斜传感器（同时用于防盗报警器）和道路的速率传感器（同时用于防锁去世制动、发动机掌握和牵引力掌握）通过CAN总线传输采样旗子暗记并决定车辆是否停在斜坡上。
同样，安全带的传感器(安全气囊的一部分)通过CAN总线传输旗子暗记，以确定安全带是否扣上，然后停车的刹车会自动在移动时关闭。

驻车赞助系统：当司机切换至倒档，变速器掌握单元可以通过CAN总线发送旗子暗记，激活停车传感器系统和车门掌握模块，使副驾驶侧的后视镜向下倾斜显示路涯。
CAN总线也可以从雨水传感器获取信号，在倒车时自动触发后挡风玻璃雨刮。

车道偏离警示/防撞系统：车道偏离警示/驻车传感器的旗子暗记也可通过CAN总线用于驾驶赞助系统判断附近物体，比如车道偏离警示。
最近，这些旗子暗记可以通过CAN总线触发防撞系统中的电子刹车系统。

汽车刹车清扫：雨水传感器(紧张用于的自动挡风玻璃雨刷)通过CAN总线将旗子暗记投递防抱去世制动系统模块中，在行驶中轻微触发一次人体不会察觉的刹车来打消刹车片上的液体。
奥迪和宝马的某些高性能型号搭配有这一功能。

近些年又开拓出了LIN（区域互联网络）标准，用在非关键系统中的运用，例如空调和信息娱乐系统等数据传输速率和可靠性不是很主要的系统中。

CAN总线协议自2009年后被用于禧玛诺DI2的公路自行车电子变速系统上。
同样的，Ansmann和BionX在它们的直驱电机中利用CAN协议。

由于CAN掌握器和处理器价格低廉，CAN总线同样可运用于普通自动化环境的现场总线中。

包括NISMO在内的开拓商致力于利用CAN总线数据在GT赛车6中利用游戏内的GPS数据，重修真实的赛车视觉动态模糊，玩家将得到真实的赛车动态模糊效果。

约翰·霍普金斯大学运用物理学实验室的模块化假肢（MPL）利用局域CAN总线使假肢上的伺服电机和掌握器的沟通更随意马虎。

CAN是一个用于连接电子掌握单元（ECU）的多主机串行总线标准。
电子掌握单元有时也被称作节点。
CAN网络上须要至少两个节点才可进行通信。
节点的繁芜程度可以只是大略的输入输出设备，也可以是包含有CAN交互器并搭载了软件的嵌入式组件。
节点还可能是一个网关，许可普通打算机通过USB或以太网端口与CAN网络上的设备通信。

所有节点通过两根平行的总线连接在一起。
两条电线组成一条双绞线，并且接有120Ω的特性阻抗。

ISO 11898-2，也称为高速率CAN。
它在总线的两端均接有120Ω电阻。

图 1‑1 高速CAN网络

高速CAN网络。
ISO 11898-2

高速CAN总线在传输显性（0）旗子暗记时，会将CAN_H端抬向5V高电平，将CAN_L拉向0V低电平。
当传输隐性（1)旗子暗记时，并不会驱动CAN_H或者CAN_L端。
显性旗子暗记CAN_H和CAN_L两端差分标称电压为2V。
终端电阻在没有驱动时，将差分标称电压降回0V。
显性旗子暗记（0）的共模电压须要在1.5V到3.5V之间。
隐性旗子暗记（1）的共模电压须要在+/-12V。

图 1‑2 高速CAN信令

ISO 11898-3，也被称作低速或者容错CAN。
它利用线性主线，星形主线或者连接到一个线性主线上的多星构造主线著称。
每个节点都有终端电阻作为全局终端电阻的一部分。
全局终端电阻不应低于100 Ω。

图 1‑3 低速容错CAN网络

低速/容错CAN旗子暗记在传输显性旗子暗记（0）时，驱动CANH端抬向5V，将CANL端降向0V。
在传输隐性旗子暗记（1）时并不驱动CAN 总线的任何一端。
在电源电压Vcc为5V时，显性旗子暗记差分电压须要大于2.3V，隐性旗子暗记的差分电压须要小于0.6V。
CAN总线两端未被驱动时，终端电阻使CANL端回归到RTH电压（当电源电压Vcc为5V时，RTH电压至少为Vcc-0.3V=4.7V），同时使CANH端回归至RTL电压（RTL电压最大为0.3V）。
两根线须要能够承受-27V至40V的电压而不被破坏。

图 1‑4 低速CAN信令

在高速和低速CAN中,从隐性旗子暗记向显性旗子暗记过渡的速率更快，由于此时CAN线缆被主动积极地驱动。
显性向隐性的过渡速率紧张取决于CAN网络的长度和导线的电容。

高速CAN常日被用于汽车和工业运用，在这些运用环境中，总线常日从一端横跨至另一端。
容错CAN总线则常常被用在须要连接在一起的一组节点。

ISO规格只哀求总线共模电压必须保持在最小和最大范围内，但不定义如何将总线电压保持在这个范围。

CAN总线必须利用终端电阻。
终端电阻可以用来抑制旗子暗记反射，同时可以使总线电压回到隐性状态或者闲置状态。

高速CAN在总线两端利用120Ω电阻。
低速CAN在每个节点均利用电阻。
也有其他类型的终端，例如ISO 11783中定义了终端偏压电路。
[8]

终端偏压电路利用由4条导线组成的线缆，除了CAN旗子暗记线以外还有电源线和地线。
这在每段总线两端供应自动偏压和终端功能。
ISO11783网络是专为热拔插总线段和电子掌握单元设计的。

图 1‑5 CAN总线节点

每个节点须要:

吸收：CAN掌握器将从总线上吸收的串位字节存储直到全体可用，之后主处理器可以获取这个（常日由于CAN掌握器触发一个中断）。

发送：主处理器发送通报信息到CAN掌握器，之后当总线空闲时将串位信息通报至总线。

收发器；由ISO11898-2/3介质访问单元（MAU）标准定义

吸收：把数据流从CAN总线层转换成CAN掌握器可以利用的标准。
CAN掌握器常日配有保护电路。

传输：把来自CAN掌握器的数据流转换至CAN总线层。

每个节点能够发送和吸收信息，但不是同时进行的。
一个或帧紧张包括标识符(ID)，它表示信息的优先级，最多八个数据字节。
CRC、ACK和其他帧部分也是的一部分。
改进了的CAN FD将每个帧拓展至最多64字节。
采取不归零(NRZ)格式串联传送到主线并可被所有节点吸收。

被CAN网络连接的设备常日是传感器，驱动器和其他掌握设备。
这些设备通过一个中心处理器、一个CAN掌握器，和一个CAN吸收器连接至总线。

数据传输

CAN数据传输如果涌现争执，将会利用无损位仲裁办理办法。
该仲裁法哀求CAN网络上的所有节点同步，对每一位的采样都在同一韶光。
这便是为什么有人称之为CAN同步。
然而，同步这个术语在此并禁绝确，由于数据以异步格式传输而不包含时钟旗子暗记。

CAN规范中利用术语"显性"位和"隐性"位来表示逻辑高低。
显性是逻辑0(由发信器积极驱动通过电压)而隐性是逻辑1(被动地通过电阻返回到一个电压)。
闲置状态代表隐性的水平，也便是逻辑1。
如果一个节点发送了显性位而另一个节点发送一个隐性位，那么总线上就有冲突，终极结果是显性位“得胜”。
这意味着，更高优先级的信息没有延迟。
较低优先级的节点信息自动在显性位传输结束，6个时钟位之后考试测验重新传输。
这使得CAN适宜成为一个实时优先通讯系统。

逻辑0或1的确切电压取决于所利用的物理层，但CAN的基本原则哀求每个节点监听CAN网络上的数据，包括发信节点本身。
如果所有节点都在同时发送逻辑1，所有节点都会看到这个逻辑1旗子暗记，包括发信节点和接管节点。
如果所有发信节点同时发送逻辑0旗子暗记，那么所有节点都会看到这个逻辑0旗子暗记。

当一个或多个发信节点发送逻辑0旗子暗记，但是有一个或多个发信节点发送了逻辑1旗子暗记，所有节点包括发送逻辑1旗子暗记的节点也会看到逻辑0旗子暗记。
当一个节点发送逻辑1旗子暗记但是看到一个逻辑0旗子暗记，它会意识到线上有争执并退出发射。
通过这个过程，任何传送逻辑1的节点在其他节点传送逻辑0时退出或者失落去仲裁。
失落去仲裁的节点会在稍后把信息重新加入行列步队，CAN帧的比特流保持没有故障连续进行直到只剩下一个发信节点。
这意味着传送第一个逻辑1的节点损失仲裁。
由于所有节点在开始CAN帧时传输11位(或CAN 2.0B中是29位)标识符，拥有最低标识符的发信节点在起始处拥有更多0。
那个节点赢得仲裁并且拥有最高优先级。

例如，一个11位标识符的CAN网络，有两个节点，他们的ID分别为15（二进制表示为00000001111）和16（二进制表示为00000010000）。
如果这两个节点同时传输，每个都会优先传输它们标识符中的前6个0而不触发仲裁。

表 1‑2 11位标识符的CAN网络

起始位

ID位

帧剩下的部分

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

节点15

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

节点16

0

0

0

0

0

0

0

1

停滞传输

CAN数据

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

当ID中的第7位传输时，节点16为其ID发送1(隐性)，而节点15为其ID发送0（显性）。
当这种情形发生时，该节点16知道自己发送了1，但在总线上看到了0，意识到有冲突发生并且自己失落去仲裁。
节点16停滞传送而节点15连续传输自己的ID，没有丢失任何数据。
拥有最低ID的节点总是赢得仲裁，因此具有最高优先级。

长度小于40m的网络最高支持的比特率高达1百万比特/秒。
降落比特率可以许可利用更长的网络间隔（例如，125千比特/秒支持最大500米）。
改进的CAN FD标准许可仲裁后升高比特率，可以将数据区块速率增加至仲裁位速率的八倍。

信息ID在单条CAN总线上必须是唯一的，否则两个节点将在仲裁位(ID)传送结束后连续传输，造成缺点。

1990年代早期，为信息选择标志符（ID）的准则仅仅基于数据的种类和发信节点。
但是，当标志符同样代表着信息的优先级时，这会带来不好的实时相应。
在这种情形下，常日哀求CAN总线只能利用大概30%才能担保信息可以在截止韶光之前到达。
然而，如果信息的标志符根据信息的优先级决定，更低标志符的信息得到更高优先级，那么在不丢失数据的条件下，总线的利用率可以达到70%到80%。

CAN网络上的所有节点必须运行在相同的标称比特率下，但噪音、相移、振荡频率容差和振荡频率漂移导致实际的比特率可能与标称比特率不同。
[9]由于没有利用一个单独的时钟旗子暗记，须要一个同步节点方法。
同步在仲裁机制中十分主要，由于仲裁中的节点须要能够同时看到它们传输数据的数据和其他节点的传输数据。
同步在确保节点间震荡韶光不同时不发生缺点上十分主要。

总线闲置一段韶光后，在第一个隐性旗子暗记向显性旗子暗记转换时（起始位） 进行硬同步。
再次同步发生在传输帧期间的每次从隐性向显性转换时。
CAN掌握器期望在标称位韶光内发生多次转换。
如果并没有在期望的确定时间发生，掌握器将根据这调度标称位韶光。

调度是通过将每一位划分成多个称为量子的韶光段,并分配一定数量的量子到位中的四个阶段完成的。
这四个阶段分别为：同步、传播、相位段1和相位段2。

图 1‑6 每位10个量子的CAN位时序的例子

每位10个量子的CAN位时序的例子。

位被分成的量子数量会因掌握器的不同而不同，每一个阶段分配的量子数会因比特率和网络状况的不同而改变。

在预期时候之前或之后发生的过渡会匆匆使掌握器打算韶光差，并根据打算所得的韶光差延长相位段1或者缩短相位段2。
这有效地改变吸收器到发信器的时序，将它们同步在一起。
这个重新同步过程不断地在每次隐性向显性过渡时进行已确保发信器和吸收器保持同步。
不断地重新同步降落了噪声产生的缺点，让同步至已经失落去仲裁的节点的吸收节点重新同步到赢得仲裁的节点。

CAN协议与很多网络协议相似，可以被分解为下列抽象层：

大多数CAN标准运用在传输层。
传输层从物理层吸收并将这些信息通报给工具层。
传输层卖力特定时序、同步、信息位构架、仲裁、确认、缺点检测及发信和故障约束。
它的职责为：

图 1‑7 CAN总线包含终端电阻的电气连接样例

CAN总线（ISO11898-1:2003）最初指定的链路层协议仅包括对物理层的抽象需求。
物理层关于电气方面的（电压，电流，数量导体）规定来自于ISO11898-2:2003，该协议目前被广泛接管。
但是，物理层关于机器方面的（接头种类和数量、颜色、标签、标准输出）尚未被正式指定。
因此，汽车的电子掌握单元（ECU）常日会有定制的接口和各种线缆组成CAN总线。
只管如此，领域中已经涌现多少机器方面的标准，最常见的是利用9个引脚的D-sub型插头，拥有以下引脚分布：

图 1‑8 DB-9连接器（插头）

这个CAN的机器标准可以用于D-sub接口的插头和插座。
总线电流从插座流向插头。
这遵照了电源在插座处截止的电气工程老例。
采取本标准避免了为将节点连接到同一个D接口而制作定制分离器。
非标准(自定义)线束(分离器)，在线缆上分离CAN分支，减少总线的可靠性、肃清电缆可交流性、减少线束的兼容性并且增加本钱。

完全的物理层规范的缺失落（电气和机器方面）减少了CAN总线的限定，降落了实现功能时物理层面的繁芜度。
但它让CAN总线在交互时由于机器缘故原由不兼容。
为了提高互用性，许多汽车制造商制订了描述可兼容利用的CAN吸收器的一套参数规范。
最大寄生电容包括电容本身以及静电保护（ESD）（静电保护在ISO 7637-3中定义）。
除了寄生电容、12V和24V系统由于最大电压不同有不同的标准。
事实上，在助推启动（jump start）时，轻型车辆的先电压可以达到24V，而卡车系统可以达到36V。
新的办理方案，许可同样的组件利用于CAN和CAN FD即将投入市场。

ISO11898-2:2003中的噪声免疫是通过在总线两端利用低电阻值（120欧姆）坚持总线两条线间的差分阻抗实现的。
然而，当处于休眠状态时，例如CAN总线的低阻值总线会比其他基于电压的旗子暗记总线花费更多电流。
在CAN总线系统中，当一条旗子暗记线中的电流于另一条反方向电流值一样时，该平衡传输线为吸收器供应稳定的0V参考电压。
最好的做法是在已经有很喧华的射频滋扰的汽车内，对CAN总线利用带屏蔽层的双绞线，以只管即便减少射频旗子暗记的发射，降落滋扰的敏感性。

ISO11898-2在发信器和吸收器之间供应一定的共模电压免疫。
通过一个0V的通路保持节点间的电压关联。
此外，在上述的现有机器构造里，包含一个将电力分配到各个节点的收发器的供电轨通道。
该设计为所有收发器供应了一个共享的电源。
总线上运用的实际电压由利用的收发器决定，并没有统一规范。
常见设计是，通过CAN总线为每个与自身节点电气隔离的收发器供应电压驱动5V变压器。
这常日供应足够多的冗余度来担保节点间的互用性。
这种网络的范例供电电压在7V到30V之间。
但是，通用标准的缺失落导致系统的设计者要为供电轨道的兼容性卖力。

ISO 11898-2 中描述的电气履行方法构建了一个在总线两端利用终端电阻组成的多站单端平衡线路布局。
在这个构造中，显性状态由一个或多个传输器将CAN_L切换至0V，同时将CAN_H切换至5V总线电压来形成通过终端电阻的电流利路。
终端电阻在这种旗子暗记系统中起到限定高频反射波形的核心浸染。

在隐性状态时，旗子暗记线和电阻相对付高低轨道保持在高阻抗状态。
CAN_H和CAN_L轨道的电压趋向于中立。
隐性状态仅在总线上没有任何传输器宣告显性状态时涌现。

在显性状态时，旗子暗记线和电阻相对付高低轨道变为低阻抗状态，因此电流能够流过电阻。
CAN_H电压趋向于5V，同时CAN_L趋向于0V。

不管总线上旗子暗记是什么状态，旗子暗记线在线缆两端由于电阻的存在，相互之间总是保持低阻抗。

这个旗子暗记策略与例如RS-422/3和RS-485等等的其他平衡线路传输技能由显著的不同。
RS-422/3和RS-485拥有差分线缆驱动但是差分模式下电压为一正一负。
在这样的系统多路通信常日依赖在时域中支持三种状态（高电平有效、低电平有效和不活动三种状态）的介质。
在CAN总线上进行多路通信只须要系统的电逻辑支持两个状态，在观点上与“由线缆构成的与门”网络相似。

CAN网络可以配置为利用两种不同的（或“帧”）格式：标准或基本帧格式（在CAN 2.0 A和CAN 2.0 B中描述）和扩展帧格式（仅由CAN 2.0 B描述）。
两种格式之间的唯一差异是，“CAN基本帧”支持标识符长度为11位，“CAN扩展帧”支持标识符长度为29位，由11位标识符（“基本标识符”）和一个18位扩展（“标识符扩展”）组成。
CAN基本帧格式和CAN扩展帧格式之间的是通过利用IDE位进行区分的，该位在传输显性时为11位帧，而在传输隐性时利用29位帧。
支持扩展帧格式的CAN掌握器也能够发送和吸收CAN基本帧格式信息。
所有的帧都以开始位（SOF）作为信息传输的起始。

CAN有4种帧类型：

数据帧是唯一用于实际数据传输的帧。
它有两种信息构造：

基本帧格式：有11个标识符位

扩展帧格式：有29个标识符位

CAN标准哀求必须接管基本帧格式并可能接管扩展帧格式，但必须能承受扩展帧格式。

基本帧格式

图 1‑9 带有电平信息的CAN根本帧格式（不包含添补位）

帧格式如下：位值是用于描述CAN-LO旗子暗记的。

表 1‑3 帧格式

字段名

字长 （位）

浸染

起始位（SOF）

1

表示帧的传输开始

识别码（ID\green）

11

唯一识别码，同样代表了优先级

远程传输要求（RTR\蓝色）

1

数据帧时一定是显性（0），远程要求帧时一定是隐性（1）（详见远程帧章节）

标志码拓展位（IDE）

1

对付只有11位标志码的基本帧格式，此段一定为显性（0）

预留位（R0）

1

预留位一定是显性（0），但是隐性（1）同样是可接管的

数据长度代码（DLC\黄色）

4

数据的字节数（0-8字节）[a]

数据段（Data field\赤色）

0–64 (0-8 字节)

待传输数据（长度由数据长度码DLC指定）

循环冗余校验（CRC）

15

循环冗余校验

循环冗余校验定界码

1

一定是隐性（1）

确认槽（ACK）

1

发信器发送隐性（1）但是任何吸收器可以宣示显性（0）

确认定界码（ACK delimiter）

1

一定是隐性（1）

结束位(EOF)

7

一定是隐性（1）

从物理上来说，4位的数据长度代码可以传输9-15的值，但是数据段依旧被限定为8位。
部分掌握器许可传输或吸收大于8的DLC值，但是实际数据长度仍旧限定在8位。

帧的格式如下表所示：

表 1‑4 拓展帧格式

字段名

字长 （位）

浸染

起始位（SOF）

1

表示帧的传输开始

标志符A（ID A\green）

11

唯一识别码的第一部分，同样代表了优先级

替代远程要求（SRR）

1

数据帧时一定是显性（0），远程要求帧时一定是隐性（1）

标志符拓展位（IDE）

1

对付有29位标志符的拓展帧格式，此段一定为隐性（1）

标志符B（ID B\green）

18

唯一识别码的第二部分，同样代表了优先级

远程传输要求（RTR\蓝色）

1

数据帧时一定是显性（0），远程要求帧时一定是隐性（1）（详见远程帧章节）

预留位（r1，r0）

2

预留位一定是显性（0），但是隐性（1）同样是可接管的

数据长度代码（DLC\黄色）

4

数据的字节数（0-8字节）[a]

数据段（Data field\赤色）

0–64 (0-8 字节)

待传输数据（长度由数据长度码DLC指定）

循环冗余校验（CRC）

15

循环冗余校验

循环冗余校验定界符

1

一定是隐性（1）

确认槽（ACK）

1

发送器发送隐性（1），任何吸收器都可以发送显性（0）

确认定界符（ACK delimiter）

1

一定是隐性（1）

结束位(EOF)

7

一定是隐性（1）

从物理上来说，4位的数据长度代码可以传输9-15的值，但是数据段依旧被限定为8位。
部分掌握器许可传输或吸收大于8的DLC值，但是实际数据长度仍旧限定在8位。

两个定位符区域A和B共同组成29位定位符。

常日数据传输是在数据源节点（例如传感器）发出数据帧的情形下自主实行的。
但是，目标节点也可以通过发送远程帧来从信息源要求数据。

数据帧和远程帧之间有两个差异。
首先，RTR位在数据帧中作为显性位传输，其次在远程帧中没有数据段。
DLC字段表示所要求的的数据长度，而不是发送的数据长度。

也便是说：

RTR = 0；数据帧中为显性

RTR = 1；远程帧中位隐性

在数据帧和具有相同标识符的远程帧同时发送的情形下，由于数据帧标识符之后的RTR位是显性，它将赢得仲裁。

缺点帧由两个不同的字段组成：

第一段由不同站点供应的缺点标志（6-12个显性位/隐性位）的叠加给出。

接下来的第二段是缺点帧定界符（ERROR DELIMITER，8个隐性位）。

缺点标志也有两种：

主动缺点标志

六个显性位 - 由网络上缺点状态为“主动缺点”的出错的节点传送。

被动缺点标志

表 1‑5 CAN的五种侦测缺点机制

循环冗余校验（CRC）

CRC在结尾处加上一个FCS（frame check sequence）来确保的精确。
吸收端会将其FCS重新演算并与所吸收到的FCS比对，如果不符合，表示有CRC缺点。

Frame check

检讨数据包中几个固定值的字段以验证该数据包是否有被旗子暗记滋扰导致内容缺点。

ACK errors

吸收端在收到数据包后会奉告发讯端，发讯端若没有收到确认，ACK缺点便发生。

Monitoring

传输一位到网络上，再从网络读取来检讨是否同等。

Bit stuffing

用于同步。

六个隐性位 - 由网络上缺点状态为“被动缺点”的出错的节点传送。

CAN有两种缺点计数器：

1.传输缺点计数器（Transmit error counter，简称TEC）

2.接管缺点计数器（Receive error counter，简称REC）

当传输缺点计数器TEC或接管缺点计数器REC大于127且小于255时，将在总线上传输被动缺点帧。

当传输缺点计数器TEC或接管缺点计数器REC小于128时，将在总线上传输主动缺点帧。

当传输缺点计数器TEC或接管缺点计数器REC大于255时，节点进入主线离线状态，不会传输帧。

过载帧包含两个位字段：过载标志（Overload Flag）和过载定界符（Overload Delimiter）。
有两种过载条件可导致过载标志的传输：

由于情形1引起的过载帧只许可在预期中断的第一位韶光开始，而由情形2引起的过载帧在检测到显性位后一位开始。
过载标志由六个显性位组成，其整体形式与主动缺点标志的形式相对应。
过载标志的形式毁坏了中断区的固定形式。
因此，所有其他站点也会检测到过载情形，并在它们自己的部分开始传输过载标志。
过载定界符由8个隐性位组成，与缺点分隔符的形式相同。

CAN供应了五种调试机制，使其缺点发生率低于4.7×10-11。
当一个以上的上述缺点发生时，发送中的传输将会失落败中止并且产生缺点数据包，发讯端则会试着重新发送数据包。
各个节点将会重新争取优先权。

表 1‑6 CAN的五种侦测缺点机制

循环冗余校验（CRC）

CRC在结尾处加上一个FCS（frame check sequence）来确保的精确。
吸收端会将其FCS重新演算并与所吸收到的FCS比对，如果不符合，表示有CRC缺点。

Frame check

检讨数据包中几个固定值的字段以验证该数据包是否有被旗子暗记滋扰导致内容缺点。

ACK errors

吸收端在收到数据包后会奉告发讯端，发讯端若没有收到确认，ACK缺点便发生。

Monitoring

传输一位到网络上，再从网络读取来检讨是否同等。

Bit stuffing

用于同步。

确认插槽用于确认收到的CAN帧有效。
吸收到帧而没有创造缺点的每个节点在ACK槽中发送显性水平，来覆盖发射机的隐性水平。
如果发射机在ACK时隙中只检测到隐性电平，它就知道没有任何吸收器得到有效的帧。
吸收节点可以发送隐性旗子暗记来指示它没有吸收到有效帧，但是确实吸收到有效帧的其它节点可以用显性旗子暗记覆盖它。
发送节点无法知道CAN网络上的是否所有节点都收到了该。

数据帧和远程帧通过称为帧间空间的区域与前面的帧分开。
帧间空间由至少三个连续的隐性（1）位组成。
之后，如果检测到一个显性位，它将被视为下一帧的“起始位”。
过载帧和缺点帧不比帧间空间主要，并且多个过载帧也不由帧间空间分隔。
帧间空间包含了字段中断和总线空闲，并且如果前一的发送器是被动缺点站点，会将总线暂挂。

图 1‑10 CAN帧在添补位之前和之后（紫色）

传输器会在相同极性的五个连续位之后插入一个相反的极性的位，以确保足够的转换来保持同步。
这种做法被称为位添补，并且对付CAN这样的不归零（NRZ）编码是必要的。
添补的数据帧由吸收器去掉添补。

除了CRC定界符，ACK字段和结束位这样固定字长的区域之外，帧中其他所有字段都会被添补，这些字段是固定大小且未被添补。
在利用位添补的字段中，具有相同极性的六个连续位（111111或000000）被视为缺点。
当检测到缺点时，节点可以发送主动缺点标志。
主动缺点标志由六个连续的显性位组成，违反了位添补规则。

位添补意味着数据帧可能比上述表中列举的预期的要长。
CAN帧（基本格式下）的最大尺寸的情形是

11111000011110000...

被添补为：（添补位用粗体显示）

111110000011111000001...

添补位本身可能成为五个连续相同位中的第一个，以是在最坏的情形下，每四个原始位有一个添补位。

长度由下面公式给出：

个中是添补前帧的长度，在最坏情形下，原数据除了第一个4位后，在每个4位后增加一位（以是分子减去1），同时由于位的构造，固有的47位中只有34位能够被添补。

ISO 11898系列规定了用于道路车辆的CAN串行通信技能的物理层和数据链路层（ISO/OSI模型的第一和第二层），支持分布式实时掌握和多路复用。

有如下几个CAN物理层及其他层的标准：

ISO 11898-1:2015规定了掌握器局域网（CAN）的数据链路层（DLL）和物理信令。
[15]该文档根据ISO/IEC 7498-1中创建的开放系统互连（OSI）的ISO参考模型，描述了CAN总线层级通用架构，并供应了在模块之间创建数字信息交流实现CAN数据链路层的特性，和逻辑链路掌握（LLC）次层和介质访问掌握（MAC）次层的详细参数。

ISO 11898-2:2003规定了高速（传输速率高达1 Mbit / s）介质访问单元（MAU）和一些介质干系接口（MDI）特性（根据ISO 8802-3），共同组成了掌握局域网的物理层。
ISO 11898-2利用双线平衡传输线信令体系，是车用动力总成运用和工业掌握网络中最常用的物理层。

ISO 11898-3:2006规定了在道路车辆电子掌握单元之间创建的低速、容错、依赖介质的接口的数字信息交流设置，其传输速率在40kBit/s至125kBit/s之间。

ISO 11898-4:2004规定了在CAN中的韶光触发通信（TTCAN）。
它适用于在配备CAN的道路车辆的电子掌握单元（ECU）之间创建韶光触发的数字信息交流，并且根据ISO11898-1规定了与逻辑链路和介质访问掌握折衷的帧同步，供应了韶光触发的通讯韶光表。

ISO 11898-5:2007规定了道路车辆内传输速率高达1 Mbit/s的CAN网络物理层。
它根据ISO 8802-2描述了介质访问单元的功能以及一些与介质干系的接口功能。
它是ISO 11898-2的扩展，应对没有主动主线通讯但是哀求低功耗特性的系统。

ISO 11898-6:2013规定了道路车辆内传输速率高达1 Mbit/s的CAN网络物理层。
它根据ISO 8802-2描述了介质访问单元的功能以及一些与介质干系的接口功能。
它是ISO 11898-2和ISO 11898-5的扩展，描述了一种可选的，利用可配置的CAN网络帧的选择性唤醒机制。

ISO 16845-1:2004供应了用于检讨CAN是否符合ISO 11898-1规定所必需的方法和简要测试包。

ISO 16845-2:2014设立测试案例和测试哀求，验证具有选择性唤醒功能的CAN收发器是否符合指定的功能。
ISO 16845-2：2014中定义的测试类型称为同等性测试。

由于CAN标准不包括例如数据流量掌握、设备寻址、传输多条的数据块和运用数据等运用层协议的事情，许多高层协议被指定出来。
只管这些协议都能被制造商扩展，但个中只有几个为商用领域标准化。
对付乘用车，每个制造商都有自己的标准。
个中包括：

CAN是低级协议，不支持任何内在的安全功能。
在标准的CAN中也没有加密，这使得这些网络数据能被截取。
在大多数运用中，运用程序须要支配自己的安全机制，例如认证传入命令或网络上某些设备的存在。
若不实行适当的安全方法，其他人可能设法在总线上插入。
只管一些安全关键功能（如修正固件，编程键或掌握防抱去世制动）存在密码，但这些系统并未普遍履行，并且密钥对的数量有限。

在开拓CAN总线或打消故障时，检讨硬件旗子暗记非常主要。
可以利用逻辑剖析仪和总线剖析仪来网络、剖析、解码并储存高速波形旗子暗记。
此外，还有CAN总线监视器及其它分外工具。

CAN总线监视器是一个剖析工具，常日是硬件和软件的组合，用于开拓利用在CAN总线上的硬件。

常日，CAN总线监视器将监听CAN总线上的通信量，以便将其显示在自身的用户界面中。
它常日也能将CAN帧发送到总线来仿照CAN总线活动。
因此，CAN总线监视器可用于验证来自待测设备的预期CAN流量或仿照CAN流量以验证测试设备连接到CAN总线时的反应。

博世公司拥有该技能的专利，生产兼容CAN的微处理器的制造商须要向博世公司支付容许费，这些用度常日加在芯片价格中通报给客户。
生产兼容CAN的定制分外运用积体电路（ASICs）或现场可编程逻辑门阵列（FPGA）模块的制造商须要为CAN协议容许证支付用度。

LIN（Local Interconnect Network的简称，中译是区域互联网络），是运用在汽车内零组件之间通讯的串列网络传输协议。
由于汽车上的技能及设备逐渐增加，须要低价的串列网络，而掌握器局域网络（CAN）的本钱太高，无法在车上的每一个设备中都装设。
欧洲汽车制造商开始利用不同的串列通讯技能，因此涌现彼此无法相容的问题。

在1990年代末期，由BMW、大众集团、奥迪、富豪汽车及梅赛德斯-奔驰这五家车厂开始了LIN Consortium，也有从Volcano汽车集团及摩托罗拉而来的软件及硬件帮忙。
第一个完备实现的新LIN协定（LIN version 1.3）是在2002年11月发布。
在2003年9月发布了2.0版，增加了额外的诊断功能。
若是合营特制的LIN over DC power line（DC-LIN）收发器，LIN也可以用在汽车车池的电力线通信。
LIN over DC power line（DC-LIN）的干系标准是ISO/AWI 17987-8。
ISO技能管理委员会（ISO Technical Management Board，ISO TMB）已指定CAN in Automation为依照ISO 17987的LIN供应商ID的注册机构。

LIN是低本钱的串列通讯协定，可以有效增援车内网络的远程运用。
LIN特殊适用在分散在汽车不同位置的机器式节点，也适用于工业运用。
LIN设计时是和CAN网络互补，组成车内的阶层式网络。

LIN Consortium是在1990代末期组成的，组成成员是五家欧洲车厂，以及明导国际（以前的Volcano车辆集团）及飞思卡尔（之前的摩托罗拉，现在已并入恩智浦半导体）。
新的LIN规范中，第一个完备实现的版本是在2002年11月发布的LIN 1.3版。
在2003年9月提出了2.0版，扩充了组态能力，以及额外的诊断性能以及工具界面。

协定的紧张特点如下：

信息是透过可变长度，固定格式的讯息来在网络上传播。
主站会送出标头（header）资料，个中包括同步间隔（Synchronization break）旗子暗记，之后是同步字段以及识别符（ID）字段。
从站回应资料页框（frame），个中包括2个、4个或8个字节的资料，再加上3个字节的掌握资讯。

LIN讯息页框，讯息包括以下的字段：

无条件页框（Unconditional frame）：会带有讯号，其识别符会在0到59之内。
所有无条件页框的收听节点都要吸收此页框，若没有缺点的话，其运用程序需处理对应的内容。

事宜驱动页框（Event-triggered frame）：其目的是增加LIN节点的反应能力，不须要为了偶尔涌现的讯号而用轮询的办法向各节点确认，花费网络的带宽。
无条件页框的第一个字节需和某个事宜驱动页框的保护识别符(PID)相同。
从站只有在其数值变革时才须要回应对应的无条件页框。
若没有节点回应，该页框的剩余韶光没有旗子暗记，会忽略该标头资料。
若不止一个节点回答，此页框韶光会涌现资料碰撞，主站需处理碰撞的环境，不才一次提失事宜驱动页框前须要先要求所有干系的无条件页框。

偶发页框（Sporadic frame）：此页框是在主站有须要时，由主站发出，因此不会有碰撞。
只有在主站知道某页框的资料有变革时，才会在对应的页框韶光区间内送出偶发页框的标头。
偶发页框的发送者须要回应标头的资料。

诊断页框（Diagnostic frame）：个中包括诊断或是组态的资讯，长度8字节，识别符是60（主站要求页框）或61（从站回应页框）。
主站在产生诊断页框的标头之前，须要先问诊断模组是否应送诊断资料，以及网络上是否应有资讯。
从站也会吸收这些资料，依照其诊断模组的讯息回应资讯，

自定页框（User-defined frame）：可以包括任何资讯。
其识别符是62。
当处理了指定给该页框的页框韶光区间时，会送出指定页框的标头。

保留页框（Reserved frame）：LIN 2.0 cluster不会利用，其识别符是63。

LIN规范便是为了设计在网络中很低价的硬件节点所开拓。
LIN设备因此ISO 9191为根本的低本钱、单线网络。
以现今的汽车网架构来看，会利用有UART能力，或是有专门LIN硬件的微掌握器。

微掌握器会产生通讯协定、同位元等LIN通讯须要的所有资料，透过LIN收发器（可能只是电压转换，再加上一些性能）

LIN的从站节点越便宜越好，因此其时脉可能不是用石英晶体谐振器或陶瓷谐振器，而是用RC振荡器产生时脉。
为了确保LIN页框内波特率的稳定性，页框中会有SYNC（同步）的字段。

LIN主站会依照一个或是几个事先定义的排程表，在LIN网络上开始传送或是吸收讯息。
排程表中至少会包括各讯息开始发送的相对时序。
LIN页面由两部分组成：标头（header）及回应（response）。
标头是由LIN主站送出，回应可能由特定的LIN从站送出，或是由LIN主站本身送出。

LIN是用串列的办法传送资料，一个字节中有八个位元，一个启始位元，一个结束位元，无同位元检讨（break字段没有启始位元及停滞位元)。
位元率的范围最慢到1 kbit/s，最快到20 kbit/s。
在网络上的资料可以分为隐性(recessive，逻辑上的高准位)及显性(dominant，逻辑上的低准位) 其时间根本是由LIN主站的稳定时脉来源来决定，最小的单位是1位元韶光（52 µs @ 19.2 kbit/s）。

LIN协定上,有列出两种网络上的状态：就寝状态及生动状态。
在LIN网络上有资料时,所有的LIN节点都进入生动状态。
在一定韶光的逾时时间后，节点会进入就寝状态，若有唤醒页框(WAKEUP frame)时才会回到生动状态。
唤醒页框可以由网络上任何一个节点发起，可以是LIN主站依照其内部时程发起。
也可以是LIN从站由其固件所产生。
在所有节点都生动之后，主站会连续下一个识别符的排程。

1）标头

2）标头（header）包括五部分：

3）间隔（BREAK）

间隔字段会活化所有的LIN从站，预备吸收后续标头的内容。
其字段包括一个启始位元以及数个显性位元，长度至少是11个位元韶光，目前利用的标准，其长度是13个位元韶光，和基本的资料格式不同。
间隔字段是在主时脉可以和各LIN节点时脉不同时（但差异在一定范围内时），确保所有吸收的LIN节点可以侦测到表示开始通讯的间隔字段，这不是标准的资料格式，其数值均为0。

同步（SYNC）

同步字段是标准的资料格式字节，数值是十六进制的0x55（高位元及低位元轮流变革） 。
利用RC振荡器的LIN从站可以用一定数量上升缘及低落缘的韶光差，打算网站上的位元韶光（主站的time normal），并且重新打算内部的位元率。

字节间隔（INTER BYTE SPACE）

字节间隔是用来调度网络上的jitter，是LIN规范中可选择的项目。
若启动的话，所有LIN模组都要增援此一性能。
字节间隔涌如今间隔字段和同步字段之间、同步字段和识别符字段之间、同步字段和识别符字段之间、酬载（不考虑通讯协定，实际要传输的资料）字段和检讨码字段之间。
在酬载字段的每一个字节之间也要有字节间隔。

识别符（IDENTIFIER）

识别符定义一个到多个LIN从站节点要进行的动作。
网络设计者需在设计阶段实现故障树的性能（在一个页框韶光内，只许可一个从站传送资料）。
在标题中的识别符会再加上二位元的检讨位元，即为受保护的识别符（PID）。
若识别符让一个实体的LIN从站传送回应资讯，此识别符称为Rx识别符。
若识别符让LIN主站的从站任务送出资讯，此识别符称为Tx识别符。

回应间隔（RESPONSE SPACE）

是识别符字段和LIN回应讯息中第一个字节之间的间隔韶光。
当特定的LIN页框(标头及回应)由LIN主站传送完毕，LIN主站会用完全的回应间隔间来打算何时要再送出回应资料。
若回应是由其余一个LIN从站送出，主站及从站点会在其逾时时间的打算上，各自处理50%的回应间隔。

回应

回应是由LIN从站任务产生（可能是实体从站，也可能是主站的从站任务），分为资料及校验和。

资料

回应的从站可以送零个到八个字节到网络上，资料数量由运用程序设计者决定，对应LIN从站运用程序中干系的资料。

检讨码（CHECKSUM）

LIN有二种检讨码模式，一种检讨码只包括资料字段（V1.3 之前的规范），另一种也包括识别符（V2.0之后的规范)。
由运用程序的设计者事先定义要用的检讨码模式。

从站节点位置侦测试（SNPD）或自动定址

从站节点位置侦测试（Slave node position detection, SNPD）或自动定址（autoaddressing）的技能可以侦测LIN网络上各从站节点的位置顺序，并给予节点不重复的节点位址（unique node address、NAD），好处是可以让同一类或是类似的设备可以直接连接到网络，不须要其余修正程式

限定：

所有须要自动定址的从站，须要在同一条网络线上（若是不须要自动定址的标准从站，接线就不受限定）。

表 1‑7 从站节点位置侦测试（SNPD）

SNPD方法

SNPD方法ID

公司

外部接线菊花链（Extra wire daisy chain）

0x01

恩智浦半导体（以前的菲利浦）

总线分流法（Bus shunt method）

0x02

Elmos Semiconductor

保留

0x03

还不愿定

保留

0x04

还不愿定

保留

0xFF

还不愿定

外部接线菊花链

外部接线菊花链（Extra wire daisy chain，XWDC）的方案中，每一个从站设备须要多供应一个输入脚D1，以及一个输出脚D2。

第一个SNPD节点的输入脚D1接到GND，或是接到主站的输出脚。

第一个SNPD节点的输出脚D2，接到第二个SNPD节点的输入脚D1，以及类推。

每一个组态脚Dx（x=1-2）有以下额外的性能来进行位置侦测：

可以切换的上拉电阻，电阻另一端连接Vbat；下拉到GND；有比较器，电压准位是Vbat/2；总线分流法；总线分流法（Bus shunt method，BSM）的从站设备中，有二个LIN节点；bus_in；bus_out；每一个节点需增加以下电路，进行位置侦测的性能。
可以切换的上拉电阻。
可以切换的，从Vbat供应的2 mA电流源。
分流电阻；差动放大器；类比—数位转换器；在EP 1490772 B1及US 7091876的专利中，有提到BSM的自动定址技能。

LIN的目的不是为了完备取代CAN网络。
不过若价格是紧张考量，较没有速率及带宽上的需求时，LIN是很适宜的替代方案。
一样平常来说，LIN会用在车辆中对性能或安全性较不哀求的子系统，以下是一些例子。

表 1‑8 LIN运用的例子

运用处所

LIN运用的例子

车顶

感测器、光感测器、光芒掌握、天窗

方向盘

巡航掌握、刮水器、方向灯、温湿度掌握、收音机，方向盘锁

座椅

座椅调度马达、乘员感测器、掌握面板

引擎

感测器、小马达、冷却风扇马达

温湿度

小型马达、掌握面板

门

后视镜、中控ECU、后视镜开关、车窗升降器、座椅掌握开关、门锁

照明

窗台板的RGB LED照明

LIN网络中的位址是透过NAD（Node ADdress、节点位址）来实现，NAD是PID（protected identifier、受保护识别码）的一部分。
NAD的值有7位元，其范围从1到127 (0x7F)

在开拓LIN网络或是除错时，硬件讯号的检讨格外的主要。
逻辑剖析仪及通讯剖析仪可以搜集、剖析、解码通讯讯号并加以储存，方便开拓及除错利用。

MOST（面向媒体的系统传输）是一项由汽车行业优化的高速多媒体网络技能。
它可以用于车内或车外的运用。
串行MOST总线利用菊花链拓扑或环形拓扑和同步数据通信，通过塑料光纤（POF）（MOST25、MOST150）或电导体（MOST50、MOST150）物理层传输音频、视频、语音和数据旗子暗记。

MOST技能险些被用于环球所有的汽车品牌，包括奥迪、宝马、通用汽车、本田、当代、捷豹、蓝旗亚、路虎、梅赛德斯-奔驰、保时捷、丰田、大众、萨博、斯柯达、SEAT和沃尔沃。
SMSC和MOST是标准微系统公司（"SMSC"）的注册牌号，现在由微芯科技拥有。

MOST规范定义了物理层和数据链路层，以及数据通信的ISO/OSI-Model的所有七个层。
标准化的接口简化了MOST协议在多媒体设备中的集成。
对付系统开拓者来说，MOST紧张是一个协议定义。
它为用户供应了一个标准化的接口（API）来访问设备功能。
通信功能由被称为MOST网络做事的驱动软件供应。
MOST网络做事包括基本层系统做事（第3、4、5层）和运用插座做事（第6层）。
它们处理基于物理层的MOST网络接口掌握器（NIC）和API（第7层）之间的MOST协议。

一个MOST网络能够在一个环形配置中管理多达64个MOST设备。
即插即用的功能使MOST设备很随意马虎被连接和移除。
MOST网络也可以设置为虚拟星形网络或其他拓扑构造。
安全关键运用利用冗余的双环配置。
集线器或交流机也是可能的，但它们在汽车领域并不完善。

在MOST网络中，一个设备被指定为定时主站。
它的浸染是为环形网络持续供应MOST帧。
在帧传输开始时，会发送一个前奏。
其他设备被称为定时跟随者，利用媒介进行同步。
基于同步传输的编码，许可定时跟随者持续进行后同步。

MOST25为光物理层上的流媒体（同步）以及封装（异步）数据传输供应了大约23兆波特的带宽。
它被分成60个物理通道。
用户可以选择和配置通道，将其分为每组四个字节。
MOST25为物理通道的分配（和取消分配）供应许多做事和方法。
MOST25支持多达15个具有CD质量的未压缩立体声音频通道或多达15个用于音频/视频传输的MPEG-1通道，每个通道利用四个字节（四个物理通道）。
MOST还供应一个用于传输掌握信息的通道。
44.1 kHz的系统频率许可705.6 kbit/s的带宽，使每秒可以传输2670条掌握信息。
掌握信息用于配置MOST设备和配置同步和异步数据传输。
系统频率紧跟CD标准。
参考数据也可以通过掌握通道传输。

一些限定成分将MOST25的有效数据传输率限定在大约10 kB/s。
由于协议的开销，运用程序在分段传输时只能利用32个字节中的11个，一个MOST节点在任何时候都只能利用掌握通道带宽的三分之一。

MOST50将MOST25系统的带宽增加了一倍，帧长增加到1024比特。
MOST25的三个既定通道（掌握信息通道、流媒体数据通道、分组数据通道）保持不变，但掌握通道的长度以及同步和异步通道之间的分段是灵巧的。
只管MOST50被指定为支持光学和电气物理层，但现有的MOST50智能网络接口掌握器（INIC）只支持通过三根铜导线配置进行电气数据传输；包括一个非屏蔽双绞线（UTP）组和一条额外的掌握线。
额外的掌握线以平行的 "单一共享总线 "配置连接到每个MOST50网络设备。
在这种配置中，每个MOST50设备将包含五个铜线连接。
掌握线（用于从主站发送的旗子暗记）和两套UTP（每套包含D+ D-）。
一套用于数据输入（从网络环上的前一个设备输出），另一套用于数据输出到环上的下一个设备。
与光纤对应的设备一样，任何和所有的网络操作都须要关闭或完成环路（在始发设备处终止）。

MOST150于2007年10月推出，供应了一个物理层来实现汽车上的以太网。
它将帧长增加到3072比特，大约是MOST25带宽的6倍。
除了MOST其他等级的三个既定通道（掌握信息通道、流媒体数据通道、分组数据通道）之外，它还集成了一个带宽可调的以太网通道。
MOST150还许可在同步通道上进行等时传输。
只管同步数据的传输须要MOST帧率所规定的频率以外的频率，但用MOST150也可以实现。

MOST150的前辈功能和增强的带宽将使多路网络根本举动步伐能够在全体汽车中传输所有形式的信息娱乐数据，包括视频。

数年来，光传输层已被广泛用于汽车运用中。
它利用核心直径为1毫米的塑料光纤（POF）作为传输介质，与赤色波长范围内的发光二极管（LED）相结合作为发射器。
MOST25只利用一个光学物理层。
MOST50和MOST150同时支持光学和电气物理层。

MOST互助组织成立于1998年，是由汽车制造商、设备制造商、系统架构师和关键部件供应商组成的伙伴关系。
他们的目标是定义和采取一个共同的多媒体网络协议和运用工具模型。
作为他们努力的结果，MOST技能已经成为实现当前和未来汽车多媒体网络哀求的环球标准[2] 。

多年来，MOST互助组织已经发布了MOST总线的规格。
然而，这些规范并不包括数据链路层的细节。
2008年3月，SMSC（原OASIS SiliconSystems）--第一个MOST网卡的发明者--和Harman/Becker宣告，他们将在收取版税的根本上向其他半导体公司开放并授权其专有的数据链路层知识产权。
目前，MOST芯片办理方案可从SMSC、Analog Devices和一些FPGA核心公司得到。
开拓工具由K2L、Ruetz System Solutions、SMSC、Vector Informatik GmbH和Telemotive AG供应。

BroadR-Reach已经霸占了信息娱乐系统的汽车通信总线网络的一大块。
首先是100 Mbit/s，然后是1 Gbit/s，现在是10 Gbit/s的域掌握器主干链路。

IEEE 1355有一个切片（网络介质和速率的组合）TS-FO-02，用于以200兆比特/秒运行的聚合物光纤。
该规范比MOST更快，经由良好的测试，并且是开放的。
然而，它缺少行业倡导者。

以太网更标准，速率更高，同样具有抗噪音能力，是差分的，并通过变压器隔离。
然而Cat 5电缆对付汽车运用来说可能太昂贵了。
其余，标准的Cat-5插头不能抵抗振动。
薄薄的金层很快就会被磨掉，然后堕落导致故障。
存在坚固的 "标准 "连接器，它能使连接器保持稳定，但价格更贵。
[3] 由于CAT5的限定，光纤以太网彷佛是一个可能的办理方案，但以太网是异步的，而MOST是同步的。

CAN（掌握器区域网络）、LIN（本地互联网络）和其他汽车OBD标准都不适宜，由于它们的速率太慢，无法传输视频。

FlexRay，也是一个汽车总线标准，虽然比CAN快，但用于韶光关键的运用，如线上驱动而不是媒体。

FlexRay是一个由FlexRay同盟开拓的汽车网络通信协议，用于管理车载打算。
它被设计为比CAN和TTP更快、更可靠，但它也更昂贵。
FlexRay同盟于2009年终结，但FlexRay标准现在是一套ISO标准，即ISO 17458-1至17458-5。

FlexRay是一种通信总线，旨在确保高数据率、容错、按韶光周期运行，分为静态和动态段，用于事宜触发和韶光触发的通信。

FlexRay支持高达10Mbit/s的数据速率，明确支持星形和 "Party Line "总线拓扑构造，并且可以有两个独立的数据通道用于容错（如果一个通道不能事情，通信可以在降落带宽的情形下连续进行）。
总线在一个韶光周期内运行，分为两部分：静态段和动态段。
静态段被预先分配到各个通信类型的片断中，供应比其前身CAN更强的确定性。
动态段的操作更像CAN，节点在可用时对总线进行掌握，许可事宜触发的行为。

FlexRay同盟是由以下核心成员组成的。

FlexRay同盟还有高等准成员和准成员。
到2009年9月，共有28个高等准会员和60多个准会员。
2009年底，该同盟终结了。

第一辆采取FlexRay的量产车是在2006年底在宝马X5（E70）上，[4] 实现了新的快速自适应减震系统。
2008年，在新的宝马7系（F01）中全面采取了FlexRay。

车辆

FlexRay系统由一个总线和ECU（电子掌握单元）组成。
每个ECU都有一个独立的时钟。
时钟漂移必须不超过参考时钟的0.15%，因此系统中最慢的时钟和最快的时钟之间的差异不超过0.3%。

这意味着，如果ECU-s是一个发送器，ECU-r是一个吸收器，那么发送器的每300个周期就会有299到301个周期的吸收器。
时钟重新同步的频率足以担保这不会造成任何问题。
时钟在静态段中发送[15]。

每次，只有一个ECU向总线写入。
每个要发送的位在总线上保持8个采样时钟周期。
吸收器保留末了5个样本的缓冲区，并利用末了5个样本的大部分作为输入旗子暗记。

单周期传输缺点可能会影响靠近比特边界的结果，但不会影响8周期区域中间的周期。

位的值是在8位区域的中间位置采样的。
偏差被移到极度周期，时钟同步的频率足以使漂移很小。
（漂移小于每300个周期1个周期，在传输过程中，时钟每300个周期同步一次以上）。

在没有缺点的情形下进行精确的均匀化。
旗子暗记只是被延迟了2个周期。

肃清了 8 周期区域中间附近的缺点。

8 周期区域边界附近的缺点可能会影响边界位。

所有的通信都以帧的形式发送。
信息由字节组成，按以下办法打包。

如果没有任何通信，总线保持在状态1（高电压），以是每个吸收器都知道，当电压低落到0时，通信开始了。

吸收者通过检讨是否收到BSS0（1）或FES（0）来知道信息何时完成。

请把稳，每比特8周期与字节无关。
每个字节须要80个周期来传输。
16个用于BSS0和BSS1，64个用于其位。
还要把稳，BSS0的值为1，BSS1的值为0。

如果吸收器处于空闲状态或期待BSS1，当投票旗子暗记从1变为0时，时钟将重新同步。

由于同步是在投票旗子暗记上进行的，在同步过程中影响边界位的小的传输缺点可能使同步的偏差不超过1个周期。
由于同步之间最多只有88个周期（BSS1，末了一个字节的8位，FES和TES--11位，各8个周期），而时钟漂移不大于每300个周期1次，漂移可能使时钟偏移不超过1个周期。
在吸收过程中，小的传输缺点可能只影响边界位。
以是在最坏的情形下，两个中间位是精确的，因此采样值也是精确的。

下面是一个特殊糟糕的例子--同步过程中的缺点，由于时钟漂移而丢失的周期和传输中的缺点。

表 1‑9 同步过程例子

Signal to be sent

1

0

1

0

1

Signal sent

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

On the bus

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

Received

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

X

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

5-maj voted

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

X

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

在这个例子中发生的缺点。

由于同步过程中的一个单比特缺点，同步被推迟了1个周期

吸收器时钟比发送器时钟慢，以是吸收器错过了一个周期（标记为X）。
由于最大许可的时钟漂移的限定，这种情形不才一次同步之前不会再发生。

由于传输过程中涌现了一个单比特缺点，在结果附近投错了一个比特。

只管有这么多缺点，但通信的吸收是精确的。

绿色单元格是采样点。
除了第一个之外，其他都是由所示传输片段中的1->0边沿同步的。

在开拓和/或打消FlexRay总线的故障时，对硬件旗子暗记的检讨可能非常主要。
逻辑剖析仪和总线剖析仪是网络、剖析、解码、存储旗子暗记的工具，人们可以在空隙时查看高速波形。

在带宽密集型、非安全关键型运用中，以太网可能会取代FlexRay。

CAN FD（Controller Area Network Flexible Data-Rate）是一个数据通信协议，常日用于在电子仪表和掌握系统的不同部分之间的两线互连上广播传感器数据和掌握信息。
该协议被用于当代高性能汽车中。
CAN FD是对ISO 11898-1中规定的原始CAN总线协议的扩展。

超频部分框架和超大有效载荷的基本想法可以追溯到1999年。
2011年由博世开拓并在2012年发布的CAN FD[3] 是为了知足将数据传输率提高到5倍的须要，并在当代汽车电子掌握单元（ECU）中利用更大的框架/尺寸。
与经典的CAN一样，CAN FD协议被设计用来可靠地传输和吸收传感器数据、掌握命令，并检测电子传感器设备、掌握器和微掌握器之间的数据缺点。
只管CAN FD紧张是为高性能汽车ECU设计的，但经典CAN在不同行业的遍及将导致这一改进的数据通信协议也被纳入其他各种运用中，例如用于机器人、国防、工业自动化、水下车辆、医疗设备、航空电子设备、井下钻井传感器等的电子系统。

传统的CAN（掌握器区域网络）和CAN FD之间的紧张差异是灵巧数据（FD）。
利用CAN FD，电子掌握单元（ECU）可以动态地切换到不同的数据速率和更大或更小的信息尺寸。
CAN FD的增强功能包括根据须要动态地选择和切换到更快或更慢的数据速率，并在同一CAN帧/中打包更多的数据，在更短的韶光内通过CAN总线/网络进行传输。
与传统的CAN比较，更快的数据速率和更多的数据容量增强导致了一些系统操作的上风。
利用CAN FD，传感器和掌握数据可以由ECU（电子掌握单元）软件更快地发送和吸收。
由实行中的ECU软件发出的命令能更快地到达输出掌握器。
CAN FD常日被用于当代汽车的高性能ECU中。
一辆当代汽车可能有70多个ECU，当发动机运转或车辆行驶时，它们利用CAN FD在CAN总线上交流信息。

再CAN FD中，可以利用11位标识符（FDBF FD基本框架格式）或29位标识符（FEFF FD扩展框架格式）。
在每个CAN帧/中，的有效载荷大小已经增加到64字节，而在传统的CAN帧中只有8字节。
帧因此二进制比特模式的序列传输的信息。
再CAN FD中，数据速率（即每秒传输的比特数）比传统的CAN快5到8倍（仅数据有效载荷为5到8Mbit/s，为了兼容，仲裁比特率仍被限定在最大1Mbit/s）。

数据速率取决于总线网络的拓扑构造和利用的收发器。
CAN FD协议规范还包括一些其他的增强功能，如更好地检测吸收到的CAN报文中的缺点，以及在须要时，实行软件可以灵巧地动态选择（从一个列表中）并切换到更快或更慢的数据传输速率。
再CAN FD总线上，一些传感器可能以较慢的数据速率运行，而另一些则以较快的数据速率运行。

CAN总线是一对共享的电线，电子传感器、掌握器单元和ECU被连接在上面。
CAN总线用于定期或按哀求在操作单元之间交流信息。
CAN总线的电气条件和配置，即连接的单元总数、CAN总线导线的长度和其他电磁成分决定了该CAN总线上可能的最快数据传输速率。
CAN协议（以及延伸的CAN FD）有一个很好的碰撞办理机制，它取决于旗子暗记的传播韶光和网络配置（环形、总线或星形），以及在较小的程度上，总线上的单位数量。
因此，一个物理上较长的网络可能会限定数据速率低于理论上的最大值。

CAN-FD总线负载是由 "De Andrade's "方程在Tindel方程的根本上发展起来的 。

β = τ/ω (1) (β = 总线负荷), (τ = 慢速比特加快速比特的韶光), ω (丈量的韶光，以秒为单位)。
τ = Ts + Tf (2)

CAN-FD协议定义了五个不同的缺点检测机制。
个中两个在比特级事情，其余三个在级事情。
它们是

Ts = ([(SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2) 1,2]+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x

Tf = ([(D〗_f+BRS/2+ESI+DLC+CRCdel/2)1,2]+[CRC]_17+5)/t_y

个中SOF（帧开始）+ID（标识符）+r1（保留位1）+IDE+EDL（扩展数据长度）+r0（保留位0）+BRS/2（比特率转换）+CRCdel/2（CRC分隔符）=17比特；1.2是最坏情形下的比特添补系数，这意味着打算量应增加20%。
它被认为是BRS和CRCdel除以2，由于它们恰好是在比特率转换的位置。
ACK（确认）+DEL（分隔符）+EOF（帧末）+IFS（帧间间隔）=12位，没有位塞。
CAN-FD的有效载荷大小可以是0、8、12、16、20、24、32、48、64字节。
t_X是头的传输带宽（最高为1 Mbit/s）。

对付数据<16字节

β = ( (SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2 1,2)+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x + (〖[(D〗_f+BRS/2+ESI+DLC+CRCdel/2)1,2]+〖CRC〗_17+5)/t_y)/ω

对付数据>=16字节

β = ( (SOF+ID+r1+IDE+EDL+r0+BRS/2+CRCdel/2 1,2)+ACK+DEL+EOF+IFS)/t_x + (〖[(D〗_f+BRS/2+ESI+DLC+CRCdel/2 )1,2]+〖CRC〗_21+6)/t_y )/ω

CAN FD还通过提高CRC算法的性能减少了未检测到的缺点数量。
[7] 此外，CAN FD与现有的CAN 2.0网络兼容，许可新协议在与经典CAN相同的网络上运行。
[8] 利用得当的CAN SIC（旗子暗记改进能力）收发器，CAN FD的比特率可以达到8MBit/s，因此比经典CAN的1MBit/s数据阶段快8倍。

由于更高的通信速率，CAN FD在线路寄生电容方面的限定更加苛刻。
因此，与普通CAN总线比较，线路上的所有元件的 "电容 "预算都减少了。
这便是为什么半导体供应商已经发布了由汽车制造商批准的新组件的缘故原由。
这种批准反响了所有CAN FD系统之间互操作性的须要。
事实上，选定的ESD保护元件与所有收发器（CAN或CAN FD）兼容，并能承受ISO7637-3[9] 。

只管有更高的隔离电压（37V），用于卡车运用的器件也必须符合低电容哀求（3.5 pF）。

CAN FD可以利用经典的CAN和CAN FD的收发器。
此外，还有新的CAN SiC（旗子暗记改进能力）收发器，其数据速率为5至8MBit/s。

订定CAN FD标准的供应商包括故意法半导体、英飞凌科技[4]、恩智浦半导体、德州仪器、Kvaser、戴姆勒及通用汽车等。