《汽车车载网络系统检修》教案 第3课 CAN 总线系统检修（一）.docx

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1、课题CAN总线系统检修(一)课时4课时(180min)教学目标知识技能目标：(1)了解CAN总线系统的分类、组成Kl特点(2)掌握CAN总线系统的数据传输素质目标：(1)培养脚踏实地、认真负责的工作作风(2)养成好学上进、拼搏创新的精神教学重睢点教学重点：CAN总线系统的分类、组成、特点和数据传输教学难点：CAN总线系统的数据传输原理教学方法情景模拟法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，提前预习本节课要讲的知识，井下教”任务工单一认识CAN总线系统”【学生】完成

2、课前任务考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】讲述情景，并提出问题小王想买一辆功能多、车载网络系统较先进的汽车，但是他对汽车知识知之甚少，于是让在汽车维修厂工作的小李给他讲解相关知识。小李告诉小王，汽车车载网络系统是汽车的重要组成部分，在汽车上的应用非常广泛，而CAN总线系统作为最主要的汽车车载网络系统之一,更是遍布整车。请大家思考：什么是CAN总线系统？它由哪几部分组成?【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解CAN总线系统的分类、组成、特点和数据传输等内容2.1.1CAN总线系统的分类和组成控制器局域网络(contr

3、ollerareanetwork,CAN)总线系统是为了解决汽车电控单元与执行器之间的数据交换而开发的一种串行通信总线系统，是汽车车载网络系统中应用最普遍的一种现场总线系统。1.CAN总线系统的分类根据ISO标准，CAN总线系统目前可以分两类，分别是高速CAN总线系统和低速CAN总线系统，对应的ISO标准分别为ISOl1898与lSO11519-2其中,ISOl1898是通信速率为125kb/s-1Mb/s的高速CAN协议,ISOl1519-2是通信速率为125kb/s以下的低速CAN协议。高速CAN和低速CAN总线系统中传输的数据格式一样，但故障保护机制不同。高速CAN总线系统中只要有一根数

4、据传输总线出现断路或短路，整个系统将无法工作；而低速CAN总线系统则具有单线传输的功能，一根数据传输总线出现断路或短路，不会影响另一根数据传输总线的正常工作。高速CAN总线系统主要应用在一些对实时性要求高的系统中，如驱动系统、电子制动系统等；低速CAN总线系统主要应用在一些对实时性要求不高的系统中，如舒适系统、灯光系统等。2.CAN总线系统的组成CAN总线系统由电控单元、数据传输总线及终端电阻组成。其中，电控单元有自己的控制器和收发器,且通过数据传输总线进行数据传输。1 ）控制器控制器位于电控单元的内部，具有控制数据发送、接收和格式转换等功能。控制器一般接收来自电控单元中CPU的数据，并将处理

5、后的数据发送给收发器；同时控制器也接收来自收发器的数据,并将处理后的数据发送给电控单元中的CPU。2）收发器【教师】通过多媒体展示“收发器的结构”图片，并进行讲解收发器位于电控单元的内部，由接收器、发送器和差分转换处理电路组成。收发器具有数据接收、发送和格式转换等功能，它接收控制器发送过来的数据，并将处理后的健发送到数据传输总线上；同时接收数据传输总线传输过来的数据，并将处理后的数据发送给控制器。3）数据传输总线【教师】通过多媒体展示“CAN数据传输总线”图片，井进行讲解数据传输总线是用来传输数据的双绞线，可以将数据传输给各电控单元。该总线包含CAN-High线和CAN-Low线，其中传输高电

6、平信号的线称为CAN-High线，传输低电平信号的线称为CAN-Low线，这两根线通常会缠绕在一起，具上的电位相反，电压和等于常值，可以有效防止外界电磁波的干扰和向外辐射。4）终端电阻【教师】通过多媒体展示“高速CAN总线系统的组成图片，并曲言解终端电阻是一个电阻器。高速CAN总线系统有两个120Q的终端电阻,它们并联在CAN-High线和CAN-LOW线两端（一般情况下，这两个终端电阻分别位于两个电控单元内），总电阻约为60,可以防止球在传输终了被反射回来，从而产生反射波使数据遭到破坏。低速CAN总线系统没有120Q的终端电阻，而是在每个电控单元内都有840。或1200（）Q左右的电阻。2.

7、1.2CAN总线系统的特点CAN总线系统的特点主要有多主方式工作，根据优先级发送信息，采用非破坏性仲裁机制，采用全局广播传输方式，数据传输距离远、速率快，数据出错率极低，具有自诊断功能。1 .多主方式工作多主方式工作是指当数据传输总线处于空闲状态时，任意一个电控单元都可以在任意时刻主动地向该总线发送信息，而且可以不分主从.由于CAN总线系统的各个电控单元是并联的，因此当某一电控单元出现故障时,多主方式工作不会使其他电控单元受到影响，以便CAN总线系统可以继续进行数据传输和交换，从而保证整个汽车车载网络系统能够继续工作。2 .根据优先级发送信息根据优先级发送信息是指电控单元根据发送信息的重要程度

8、不同而获得不同的优先级,优先级较高的电控单元优先获得向数据传输总线发送信息的权力，以满足CAN总线系统的实时要求.3 .采用非破坏性仲裁机制采用非破坏性仲裁机制是指当两个电控单元同时往数据传输总线上发送信息时，优先级较低的电控单元主动停止发送，而优先级较高的电控单元则继续发送。当信息传输完毕后，优先级较低的电控单元再进行下一次仲裁，直到胜出获得发送权为止。采用非破坏性仲裁机制可以有效避免总线冲突，提高信息传输效率。4 .采用全局广播传输方式【教师】通过多媒体展示“全局广播传输方式”图片，井进行讲解CAN总线系统主要采用全局广播传输方式，即各电控单元传输的数据均可被其他电控单族取。5 .数据传输

9、距离远、速率快CAN总线系统的数据传输距离最远可达10km,数据传输速率最快可达1Mb/s,可以满足CAN总线系统中各电控单元之间数据传输和信息交换的实时要求。6 .数据出错率极低CAN总线协议定义了多种检查方式(如循环冗余检查、帧检查等)。一旦数据传输出错，CAN总线系统能准确识别出来，这大大降低了数据的出错率，提高了系统的可靠性。7 .具有自诊断功能CAN总线系统的电控单元都具有自诊断功能，它们可以识别出与CAN总线系统相关的故障。当CAN总线系统发生故障时，故障相关雌会被存储在相应电控单元的故障存储器内，以待汽车检测仪读取，该功能有效增加了数据传输的可靠性。8 .1.3CAN总线系统的数

10、据传输1 .CAN总线系统的帧类型CAN总线系统中的通信信息是一帧一帧传输的。按照携带信息类型的不同,CAN总线系统的帧可分为4种,它们分别是数据帧、远程帧、错误帧和过载帧，此外部分帧之间还存在帧间空间。2 )数据帧【教师】通过多媒体展示“数据帧的组成“图片，并进行讲解数据帧是数据传输总线上传输数据的帧，它负责将数据从发送器传输到接收器。数据帧由起始域、仲裁域、控制域、数据域、安全域、应答域和结束域等7个不同的域组成。(1)起始域标志着帧的起始，仅由一个数位组成。(2)仲裁域主要负责判定数据的优先权，由11个数位组成。(3)控制域主要负责检查接收器是否已经接收传输过来的信息，由6个数位组成。(

11、4)雌域主要负责存储所要传输的懒，其数位最大为64.(5)安全域主要负责检测传输数据中的错误,由16个数位组成。(6)应答域主要负责让接收器告知发送器是否已成功接收到唾,由两个数位组成。(7)结束域标志着数据报告的结束，由7个数位组成。3 )远程帧远程帧由数据传输总线上的电控单元发送，用于请求其他电控单元发送具有相同标识符的帧.当某个电控单元需要数据时，可以发送远程帧请求另一电控单元发送相应的数据帧。远程帧由起始域、仲裁域、控制域、安全域、应答域和结束域等6个不同的域组成，与数据帧不同的是没有数据域。4 )上髓帧错误帧也由CAN总线系统的电控单元发送，用于向其他电控单元通知错误，任何电控单元只

12、要检测到CAN总线系统中的错误就会产生错误帧。4)过载帧过载帧是为先行和后行的数据帧(或远程帧)之间提供延时的帧。当某一电控单元没有做好接收下一帧的准备时，接收器会发送过载帧来延迟信息的传输。5)帧间空间传输信息的各数据帧、远程帧都是由帧间空间隔离开来的，而过载帧与错误帧，以及过载帧之间没有帧间空间。2.CAN总线系统的数据传输过程【教师】通过多媒体展示“CAN总线系统的数据传输过程”图片，并进行讲解CAN总线系统的数据传输过程主要包括以下几部分.(1)提供数据。某电控单元中的CPU向控制器提供需要发送的孀。(2)发送数据。收发器接收由控制器传输过来的数据，并将处理后的数据发送到数据传输总线上

13、。(3)接收数据。其他电控单元中的收发器可以接收由数据传输总线传输过来的数据。(4)检查数据。这些电控单元检查所接收的数据是否为所需要的数据。(5)接受数据。只要接收的数据为需要的数据，那么该数据就会被接受和处理，否则被忽略。【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂实践【教师】扫码播放认识CAN总线系统”视频，然后带领学生到实操间进行实践操作1 .准备工作(1)工具设备：万用表、示波器、拆装专用工具和设备、人员安全防护用品(绝缘手套、绝缘鞋、护目镜、安全帽、绝缘垫)(2)实训汽车型号：一汽大众ID.4CROZZe(3)辅助资料：检修手册、汽车电路图手册、教材。2 .操作步骤【教师】通过多媒体展示图片

14、，并进行讲解(I)认识CAN总线系统的常见电控单元，如网关电控单元、车身电控单元等，具体如下。认识CAN总线系统的网关电控单元。认识CAN总线系统的车身电控单元。(2)认识CAN总线系统电控单元的收发器。(3)认识CAN总线系统的数据传输总线，主要包括CAN-High线和CAN-Low线.(4)检测CAN总线系统的工作电压，首先检测CAN-High线的工作电压；然后检测CAN-LOW线的工作电压。【学生】以小组为单位，进行实操，根据分工填写“任务工单一认识CAN总线系统”【教师】根据学生表现，填写学习成果评价表课堂小结【教师】简要总结本节课的要点了解CAN总线系统的分类、组成、特点和辘传输等内容【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业(1)复习所学知识，完成实践应用并形成总结报告(2)麻APP修习平啥(3)完成项目二学习知识检验”中与本课所学知识相关的习题【学生】完成课后任务教学反思