整车CAN通信设计规范

安徽天康特种车辆装备有限公司发布日期：2014年12月22日实施日期：2014年12月22日 二、物理层 2- 四、传输协议 五、交互层 本规范于2015年01月首次发布。1.1范围本规范规定了安徽天康特种车辆装备有限公司(以下简称“天康”)生产的纯电动1.2规范性引用文件其随后的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范。凡是不注日期的标号标题版本/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术语和缩写缩写含义ACKAcknowledgment(应答)ControllerAreaNetwork(控制器局域网)DLCDataLengthCode(数据长度码)ECUElectronicControlUnit(电控单元)EMCElectroMagneticCompatibility(电磁兼容)ESDElectro-StaticDischarge(静电阻抗器)Ignition(点火开关InternationalOrganizationforStandardization(国际标准化组织)LeastSignificantByte(最低有效字节)leastsignificantbit(最低有效位)MSBMostSignificantByte(最高有效字节)Msbmostsignificantbit(最高有效位)PCBPrintedCircuitBoard(印刷电路板)TheSocietyofAutomotiveEngineers(美国汽车工程师学会)SynchronizationJumpWidth(同步跳转宽度)TBDTobedefined(待定2.1相关标准所有ECU应遵从标准Ref.1、Ref.2或者Ref.4中的相关规定.2.2物理介质参数符号最小值标称值最大值单位特征阻抗ZΩ单位电阻(1)0mΩ单位电容(2)0pF/m信号传播延迟时间5ns/m注(1):在20℃测量注(2):CANH和CANL之间2.3网络拓扑CAN网络拓扑结构可以采用单网段的拓扑结构，也可以采用多个网段的拓扑结构。具体的拓扑结构由普天制定。此外，网络拓扑应该满足如下的条件以及表4规定的参数：>为了避免终端反射，网络拓扑应该尽量使用线性结构；>根据经验，尽量使用短支线连接ECU;>为了减少干扰，CAN线束应该远离大电流和快速开关负载、连接ECU电源或地，以及连接起动机、雨刮继电器、转向灯继电器和控制灯的继电器；>此外，为了减少驻波，各ECU距离干线的长度，即支线长度L1不能相等；同时应避免ECU在总线上等间距布置，即任何两个ECU之间d值不能相等，L1和d的定义见图1所示。表4网络拓扑参数参数符号最小值标称值最大值单位总线长度m支线长度一1m节点间距d一m节点数量-n3ECU1ECU122Lx2.4连接器网络连接器有足够的机械强度以保证即使在车上受到最大的振动也不会断开连接。2.5位定时总线传输速率为250kbit/s,位时间为4000ns±2ns。供应商应该正确设置ECU位定时参数，采样点应该尽量靠近但不超过位时间的7/8,SAE推荐的位定时参数如表5所示。表5位定时参数时钟频率时间段1同步跳转宽度(1)采样点位置采样次数21311注(1):由于同步，使相位缓冲段1增长，或使相位缓冲段2缩短。相位缓冲段加长或缩短的数量有一个上限，此上限由SJW(同步跳转宽度)给定。位时间包括四个部分，如图2所示。PROP_SEGPHASE_SEG2PROP_SEGPHASE_SEG2SYNC_SEG图12.6推荐外围电路接口电路图。所有节点供应商都应该向天康提供CAN接口电路图及相关电气部件的信息。下图为CAN接口外围电路的示意，由于收发器的不同，部分因有些收发器提供了用于连接分裂式终端的SPLIT引脚(如：NXPTJA1040、NXPTJA1041),而有些收发器无此引脚(如TJA1050)。故根据收发器的不同，CAN接口外围电路也略有不同，如下图：如果收发器有SPLIT引脚，应该连接该引脚(如图中虚线所示);如无此引脚，可以不进行连接。收发器的SPLIT管脚连接到分裂终端上有助于稳定总线隐性电平。SPLIT管脚可以有效降低电磁辐射。正常模式下，SPLIT管脚电压值为2.5V。LTransceiverSPLITCAN_L+Terminal图2外围接口电路示意图2.6.1CAN控制器2.6.2CAN收发器供应商选择的CAN收发器需符合Ref.2或者Ref.3的要求。表6列出了推荐的CAN编号供应商收发器类型SPLIT功能睡眠/唤醒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共模电感2.6.4总线终端装终端电阻(R1,R2和C1)由天康的网络拓扑决定，故终端电阻应尽可能放在容易替下表给出了电容和电阻的相关参数。参数标称值R1=R260Ω±1%/250mW特性(增强抗电磁于扰性),可以安装EMC电容。参数最小值标称值最大值单位0静电释放保护和过压保护器件应满足下表要求。若控制器能满足下表中静电保护要求，可以不安装ESD保护器件，但应预留D1和D2(如图3所示)的安装位置。释放介质空气式(Air)接触式(Contact)晶振在各种条件下的误差必须少于±0.4%,包括受到温度、老化的影响。2.7.1系统供电电压电压范围名称供电电压备注8不需要CAN通信：如果ECU能正常通信，允许CAN通信。8所有ECU能正确的通信。如果ECU能正常通信，允许CAN通信。在规定的过电压和欠电压条件下，为确保汽车关键部件的正常通信，要求不能有在持续低于vActive最小值的时间超过100ms之后才允许停止CAN通信，当ECU从低电压恢复到vActive最小值时，应在持续高于vActive最小值的时间超过100ms之后才恢2.8总线电压CAN总线电压值如表11和表12所示。在隐性状态或总线空闲期间，电压值由终端电压最小值(V)标称值(V)最大值(V)V[CANH]0V[Diff]表12总线输出隐性电压电压最小值(V)标称值(V)最大值(V)V[CANH]V[CANL]V[Diff-1.2002.9上升沿与下降沿时间根据Ref.1标准，不同CAN信号的跳变应在规定时间内完成。图4所示为计算上升沿和下降沿时间的方法，差分电压的上升沿时间和下降沿时间见表13。图2信号的上升沿与下降沿表13信号上升沿与下降沿时间的范围参数符号最小值标称值最大值单位上升沿时间——下降沿时间—81%到150%范围之内(图5中的V1)。输出电压应该在稳态电压的95%到105%范围之内(图5中的V2)。图3信号值跳变后总线输出电压2.10地偏移节点地偏移：在正常的操作电压范围内，如果节点地偏移未超过士2V,ECU应该可三、数据链路层数据链路层用于在发送方将报文封装成数据帧；在接收方从数据帧中提取报文。3.1数据帧长度/位长度/位数据帧的帧格式遵循CAN29位标识符的扩展帧格式，扩展帧格式如图6所示。长度/位长度/位仰藏场控制场数据场应答场5口F标识符sRR一D3一扩展标识符RTRDLCDATA[0~8]0EL0ACK00EOF1111114117图4CAN扩展帧结构又可划分为6个部分：优先级P(3位),扩展数据页EDP位，数据页DP位，PDU格式PF,PDU细节PS(8位),源地址SA(8位)。扩展帧协议数据单元及场分布如图7所示。EopDp3113.2.1优先级(P)报文的优先级可以从最高0(0002)设置到最低7(1112)。3.2.2扩展数据页(EDP)位当前所有报文的EDP位均设置为0。3.2.3数据页(DP)位都设置为0,即所有报文的PGN都分配在3.2.4PDU格式(PF)PF取值范围PDU格式PS含义PDU功能PF取值范围特定目标地址发送私有PDU1全局目标地址发送私有PDU2PS场是一个8位场。PS场的内容取决于PF场的取值。具体描述如上表14所示。3.2.5.1目标地址(DA)GE场与PF场的低4位(当PF场高4位全部置1时表示PS场是组扩展)提供每个数据页4096种参数组。对于每个数据页有4096个参数组只在PDU2格式下可用；此外，3.2.6源地址(SA)SA场是一个8位场。给定的一个源地址在网络中应当只有一个设备与其相对应。3.2.7数据场数据场中包含了一条CAN数据帧要发送的数据内容。值包含如下组成部分：第一个字节最高6位全置0,其后依次是EDP位，DP位；第二个PDU1:0x00PDU2:PS(GE)位[8-3]位2位1字节2字节3字节1传输报文最多可传送255包数据(每包7个数据字节),一个多包报文最多传输1785个多包传输功能主要分为如下两个功能：具体传输协议应遵从标准Ref.5中的相关规5.1位格式和字节格式每个数据场包括1到8个字节，每字节中位索引为位“0~7”。位“7”是最高有效位(msb),位“0”是最低有效位(lsb)。字节的发送顺序为：首先发送byte0(LSB),然后bytel,byte2……(MSB)发送。信号应按Motorola格式(大端格式)进行编码。信号的起始位从最低有效字节(LSB)的最低有效位(1sb)开始。如图10所示，为一个数据场中包含10比特信号的Motorola格式的报文，其起始位为28位。(LSB)图810位信号的报文排布(Motorolaformat)报文中未使用的位须设为0,未使用的字节须设为0x00。5.2报文发送方式1)周期周期报文按周期时间T循环发送，如下图所示。图9周期型发送周期报文的发送周期偏差不可大于±10%。当周期时间小于20ms时，周期偏差不事件报文的发送取决于事件是否触发，如下图所示。图10事件型报文为了避免报文丢失，报文应该在事件发生后重复发送Ne次。重复发送的时间间隔为Tepet,如表15所示。表15事件发送类型的参数推荐参数符号标称值单位备注报文重复发送次数Nrepet在CAN通信矩阵中定义，必须得到普天确认报文间隔时间Trepetms在CAN通信矩阵中定义，必须得到普天确认3)周期和事件当事件未发生时，报文以周期时间T循环发送，事件发生时，报文以Trpet周期发送Nept次，见上表15。事件报文与周期报文发送的时间间隔不应小于20ms。如果事件发生在周期报文发送之后20ms内，则事件报文延迟到周期报文发送20ms后再发送。如果事件发生在周期报文发送之前20ms内，则周期报文延迟到事件报文发送20ms后再发送。周期事件型报文和事件型发送