车载网络数据通讯过程

一般情况下，各个模块进行通信包含五个步骤：提供数据、发射数据、检查数据、接收数据。相应的原理图如下图所示。

（1） 提供数据

控制单元中的处理器向CAN控制器提供需要进行发送的数据，信息包含各个控制单元传递的各种汽车运行信息，如发动机转速、温度等，通常以二进制（一连串的0、1数据）表示。

信息的编码遵循信息越简单，信息结构越短，信息越复杂，信息结构越长的原则。如空调压缩机状态(即开启和关闭)可以用1bit的数据进行表示。如描述中控锁状态（开锁、闭锁、安全锁、非安全锁）可以用2bit的数据进行表示。如发动机的温度值0-127.5℃则必须要8bit的数据进行表示，信息最大长度为108bit。

CAN总线所传递的每条完整信息由7个区构成，信息最大长度为108 bit。在两条CAN导线上，所传输的数据内容是相同的，但是两条导线的电压状态相反。

①开始区。开始区（长度为1bit）标志数据开始，CAN-High导线的电压大约为5V（具体数值视系统而定），CAN-Low导线的电压大约为0 V。

②状态区。状态区（长度为11bit）用于确定所传数据的优先级。如果在同一时刻有两个控制单元都想发送数据，则优先级高的数据先行发出。

③检验区。检验区（长度为6bit）用于显示数据区中的数据数量，以便让接收器（接收数据的控制单元）检验自己接收到的、来自发送器（发送数据的控制单元）的数据是否完整。

④数据区。数据区（长度不确定，视具体情况而定，最大长度为64bit）是信息的实质内容。

⑤安全区。安全区（长度为16bit）用于检验数据在传输中是否出现错误。

⑥确认区。确认区（长度为2bit）是数据接收器发给数据发送器的确认信号，表示接收器已经正确、完整地收到了发送器发送的数据。如果检测到在数据传输中出现错误，则接收器会迅速通知发送器，以便发送器重新发送该数据。

⑦结束区。结束区（长度为7bit）标志着数据的结束。

（2） 发射数据

CAN数据总线在发送信息时，每个控制单元均可接收其他控制单元发送出的信息。在通信技术领域，也把该原理称为广播。

收发器就是一个发送-接收放大器，在接收数据时，收发器把CAN构件连续的比特流（亦称逻辑电平）转换成电压值（线路传输电平）；当发送数据时，收发器把电压值（线路传输电平）转换成连续的比特流，线路传输电平非常适合在铜质导线上进行数据传输。

收发器通过TX-线（发送导线）或RX-线（接收导线）与CAN构件相连。RX-线通过一个放大器直接与CAN总线相连，并总是在监听总线信号。

收发器的TX线与总线连接，其连接通过一个断路集流器电路进行，总线导线上有两种状态，一种状态是晶体管截至情况，总线电平电压为5V，一种状态是晶体管导通情况，总线电平电压为0V。当有多个收发器与总线导线耦合时，总线的电平状态将取决于各个收发器开关状态的逻辑组合。

表-收发器开关的状态与总线电平的逻辑关系

我们以发动机转速信息的发送为例进行说明，发送信息前发动机电子模块对总线状态继续查询，只有当总线空闲下来，相应的信息才会发动到总线上面。如果发送邮箱内有一个发动机转速实时值，那么该值会由发送特征位（举起的小旗）显示出来——请求发送信息。CAN构件通过RX-线来检查总线是否有源（是否正在交换其他信息），必要时会等待，直至总线空闲下来为止。

如果在某一时间段内，总线电平一直为1（总线一直处于无源状态），则说明总线处于空闲状态。如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。

（3） 检查数据

接收器接收发动机的所有信息，并且在相应的监控层检查这些信息是否正确。这样就可以识别出在某种情况下某一控制单元上出现的局部故障。

数据传输是否正确，可以通过监控层内的CRC校验和数来进行校验。CRC校验即为循环冗余码校验（Cycling Redundancy Check，略作CRC）。

经监控层监控、确认无误后，已接收到的正确信息会到达相关CAN构件的接收区。

（4） 接收数据

CAN构件的接收层判断该信息是否可用。如果该信息对本控制单元来说是有用的，则举起接收旗，予以放行，该信息就会进入相应的接收邮箱；如果该信息对本控制单元来说是无用的，则可以拒绝接收。

如果多个控制单元同时发送信息，那么数据总线上就必然会发生数据冲突。为了避免发生这种情况，CAN总线具有冲突仲裁机制。按照信息的重要程度分配优先权，确保优先权高的信息能够优先发送。