电动汽车CAN总线系统组成

CAN总线系统包括控制单元、控制器、收发器和终端电阻，如图6-9所示。

图6-9 CAN总线的组成

（1）控制单元

控制单元是CAN总线主要的计算器，它将控制器传递来的信息进行运算，将运算数据传输给控制器。同时，控制单元还具有故障记忆功能。

（2）控制器

控制器是CAN总线通信的控制单元，主要作用是接收来自传感器的信号，形成要发送的指令，或将总线通过接收器传递信号进行转换传递给控制单元（CPU），再将控制单元传来的信号形成发送指令通过发送器传递至总线。或直接驱动执行单元。图6-10所示为总线控制系统内部结构。控制单元接收到的传感器值（如车速）会被定期查询并按顺序存入存储器，这个过程在原理上就相当于一个带有旋转式输入开关的选择器。CPU对存储器内的传感器数据进行运算处理，然后存入输出存储器，执行控制功能。

由于控制单元通过CAN控制器实现了网络传输，因此，CAN总线既是电控单元的输入信息来源，也是控制单元的信息输出对象。

微控制器按事先规定好的程序来处理输入值，处理后的结果存入相应的输出存储器内，然后送达到各个执行元件。为了能够处理数据传输总线信息，各控制单元内还有一个数据传输总线存储区，用于容纳接收到的和要发送的信息。

图6-10 控制单元内部结构

数据传输总线构件通过接收邮箱（接收信息存储器）或发送邮箱（发送信息存储器）与控制单元相连，该构件一般集成在控制单元的微控制器芯片内。

（3）收发器

CAN收发器由CAN发送器和接收器组成，其作用是将CAN控制器提供的数据转换成CAN总线信号发送出去。同时，它也接收总线数据，并将数据传送到CAN控制器。其中发送器把数据传输总线构件连续的比特流（逻辑电平）转换成电压值（线路传输电平），这个电压值适合铜导线上的数据传输。接收器则把电压信号转换成接收的比特流，这种比特流适合CPU处理。

收发器通过TX线（发送导线）或RX线（接收导线）与数据传输总线构件相连，如图6-11所示。RX线通过一个放大器直接与数据传输总线相连，始终监控总线信号。

发送器的特点是TX线与总线耦合，如图6-12所示。这个耦合过程是通过一个断路式集流电路来实现的。因此，总线导线上就会出现两种状态：

状态1：截止状态，晶体管截止（开关未闭合）

无源：总线电平=1，电阻高(www.xing528.com)

状态0：接通状态，晶体管导通（开关闭合）

有源：总线电平=0，电阻低

图6-11 收发器与TX线耦合

图6-12 总线开关状态示意

如图6-13所示，假设有三个控制器收发耦合在同一根总线导线上，开关断开表示1（无源），开关闭合表示0（有源），如果开关S_C闭合，开关S_A、S_B断开，则收发器C有源，收发器A和B无源。工作过程如下：

图6-13 在一条总线上耦合的三个收发器

①如果某一开关已闭合，电阻就有电流通过，于是总线导线上的电压就为0V，总线状态为0。

②如果所有开关均未闭合，那么就没有电流流过，电阻上就没有压降，于是总线导线上的电压就为5V，总线状态为1。

按照图6-13的连接方式，三个控制器连接在CAN总线上的工作状态见表6-2。

表6-2 控制器和总线状态对应表

（4）终端电阻

整个CAN总线系统共有两个终端电阻，分别安装在系统的两个控制单元内，其作用是阻止CAN总线信号产生变化电压的反射。若终端电阻出现故障，则会因为线路的反射影响，导致控制单元的信号无效。