汽车CAN通讯的基础浅析及CAN光转使用注意要点

2019-11-05郭豪林青

日用电器 2019年10期

郭豪林青

（威凯检测技术有限公司广州 510663）

引言

现如今，CAN总线已在新能源汽车动力系统，以及车身系统的网络通讯与控制中充分得到应用。在汽车零部件的电磁兼容试验中，带有CAN通讯模块的产品需要将信号隔离至屏蔽室外部，因此就需要使用光电转换器，而光电转换器中的部分电路多少会影响试验结果，因此需要格外注重实用方法。

1 CAN简介

CAN是Controller Area Network的缩写，是国际标准化串行通信协议[1]。

在当前的新能源汽车产业中，陆陆续续开发了出来各种各样的电子控制系统；但是由于控制单元之间的通讯所使用的数据类型不尽然相同，系统中的总线构成情况也越来越复杂，线束得数量也随之增加。1986年，德国的电气商BOSCH公司开发出了面向汽车的CAN通信协议，旨在“减少线束的数量”、“通过多个局域网，进行大量数据的高速通信”。CAN的出现，有效解决了原有的汽车控制单元与控制器之间的繁琐复杂问题[2]。

2 CAN FD的诞生

在汽车领域，随着人们对数据传输带宽要求的不断增加，传统的CAN总线由于带宽的限制，已经难以满足人们对数据传输带宽的需求。此外，为了缩小CAN网络（最大为1 MBit/s）与FlexRay（最大为10 MBit/s）网络的带宽差距，BOSCH公司推出了CAN FD。

CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate），即可变速率的CAN。CAN FD继承了传统CAN总线的主要特性及优势，并且弥补了CAN总线带宽和数据场长度的制约。在传统CAN的基础上增加传输速率，数据域可传输64Byte，也就是可变速的功能。CAN FD 继承了CAN总线的主要特性，提高了CAN总线的网络通信带宽，改善了错误帧漏检率，同时可以保持网络系统大部分软硬件，特别是物理层不变[3]。

3 CAN FD和CAN的区别

1）可变速率：从控制场中的BRS位到ACK场之前（包含CRC分界符）为可变速率，其余部分均为传统CAN总线用的速率。两种速率各自有一套位时间定义寄存器，他们之间除了采用不同的位时间单位之外，位时间各段的分配比例也不同。

2）数据域长度：CAN FD对数据场的长度进行了比较大的补充，DLC最大支持64个字节，在DLC≤8时，与传统CAN总线是一样的；而DLC＞8时，则有一个非线性的增长，最大的数据场长度可达64字节。

3）CRC检验场：在CAN FD协议标准化的过程中，通信的可靠性也得到了一定程度的提高。由于DLC的长度不同，在DLC＞8时，CAN FD选择了两种新的BCH型CRC多项式[4]。

4 使用光电转换器对带有CAN通信模块的汽车零部件进行EMC实验的注意要点

随着CAN通信的不断完善，带有CAN通信模块的汽车零部件产品也越来越多，尤其像车载电池包、电池管理系统、车载充电桩等一系列新能源汽车产品，在整车上都需要通过CAN通信控制模块对其控制；在测试中为了尽可能模拟整车上的实际使用情况，保证测试数据的准确性，需要使用CAN光电转转器实现对CAN信号的隔离。在使用光电转换器对CAN信号进行隔离的时候，需要注意以下要点：

1）CAN通信的工作频率为偏向低频率，因此在进行辐射发射(RE)低频段天线和传导发射(CE)试验的时候，需要注意背景噪声是否有杂波，避免对实验结果产生不必要的影响。此时，可将光电转换器的供电端负极接到铜板上，以此跟大地连接；也可以将DB9上的信号地接到铜板上，跟大地连接，将其信号经过大地过滤干净（DB9定义见图1及数据见图2和图3）。

2）有部分客户提供的CAN卡（连接至上位机），自带有120Ω的电阻，此时应该注意光电转换器上面的内置电阻，应该调至off档位，确保两个光电转换器之间的电阻正常匹配，CAN才能够正常通信。电阻档上面分别有“120Ω”、“60Ω”以及“∞”，需要注意的是当CAN卡上面未连接120Ω电阻时，光电转换器上面需要打至“120Ω”以及on档位（见图4）。

3）汽车零部件产品的 CAN 通信大部分是双向通信（以车载电池包、车载充电桩最为常见）；极少部分是单向通讯（比如车载仪表盘）；而某些光电转换器只有单路通信，对于双向通信的产品，此时就需要两个光电转换器对产品实现控制上电（见图5）。