动力系统CAN总线的应用和发展

动力系统CAN 总线主要由发动机控制单元、ABS 控制单元、ESP 控制单元、自动变速器控制单元、安全气囊控制单元、组合仪表控制单元等组成。

1.动力系统CAN 总线信号波形

为了提高数据传递的可靠性，CAN 数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为CAN－H 线和CAN－L 线。在显性状态和隐性状态之间进行转换时，CAN 总线上的电压变化如下：

在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。对于动力系统CAN 总线来说，这个值大约为2.5 V。静电平也称为隐性状态，因为连接的所有控制单元均可修改它。

在显性状态时，CAN－H 线上的电压值会升高一个预定值（对动力系统CAN 总线来说，这个值至少为1 V）。CAN－L 线上的电压值会降低一个同样值（对动力系统CAN 总线来说，这个值至少为1 V）。于是，在动力系统CAN 总线上CAN－H 线就处于激活状态，其电压不低于3.5 V （2.5 V＋1 V＝3.5 V），而CAN－L 线上的电压值最多可降至1.5 V （2.5 V－1 V＝1.5 V）。

因此，在隐性状态时，CAN－H 线与CAN－L 线上的电压差为0 V，在显性状态时，该差值最低为2 V。

动力总线CAN 网络由15 号供电线激活，传输速率为500 kbit/s，是所有CAN 总线中最高的，采用终端电阻结构，其中心电阻的值为66 Ω。动力系统CAN 总线数据线上的信号变化波形如图3－2所示。

图3－2　动力系统CAN 总线数据线上的信号变化

2.动力总线收发器内的CAN－H 线和CAN－L 线上的信号转换

控制单元是通过收发器连接到动力系统CAN 总线上的，在这个收发器内有一个接收器，该接收器安装在接收一侧的差动信号放大器内，如图3－3所示。差动信号放大器用于处理来自CAN－H 线和CAN－L 线的信号，除此以外，还负责将转换后的信号送至控制单元的CAN 接收区。这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出电压。差动信号放大器用CANH 线上的电压减去CAN－L 线上的电压，计算出输出电压差，用这种方法可以消除静电平（对于动力系统CAN 总线来说是2.5 V）或其他任意重叠的电压（例如干扰）。差动信号放大器内的信号处理如图3－4所示。

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图3－3　动力总线上的差动信号放大器

图3－4　差动信号放大器内的信号处理

3.动力系统CAN 总线差动信号放大器内的干扰过滤

由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要遭受各种干扰，要考虑对地短路和蓄电池电压、点火装置的火花放电和静态放电。

CAN－H 信号和CAN－L 信号经过差动信号放大器处理后，可最大限度地消除干扰的影响，即使车上的供电电压有波动（如在起动发动机时），也不会影响各个控制单元的数据传递的可靠性，如图3－5所示。

在图3－5上，可清楚地看到这种传递的效果。由于CAN－H 线和CAN－L 线是扭绞在一起的，所以干扰脉冲X 就总是有规律地作用在两条线上。

图3－5　差动信号放大器内的干扰过滤

由于差动信号放大器总是用CAN－H 曲线上的电压（3.5 V－X）减去CAN－L 线上的电压（1.5 V－X），因此在经过差动处理后，（3.5 V－X）－（1.5 V－X）＝2 V，差动信号中就不再有干扰脉冲了。控制单元判断双线的电平及逻辑信号见表3－2。

表3－2　控制单元判断双线的电平及逻辑信号