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3.找個CAN設備測量數據
第三點是實際操作,在實際測試中鞏固理論知識。
CAN總線不是空中樓閣。不管你測什么東西的CAN信號都行,重要的是,你要接收到那些寶貴的CAN總線數據。舉個例子,你的汽車,你們項目組租的車,你導師的車都行。反正我能想到的方便的資源就是你身邊的車,只要是09年之后的車都帶CAN總線。我當時是測我自己的速騰車,但OBD接口的CAN被閹割了,沒有數據。后來從汽車之家論壇中發現空調CAN線能引出來,這樣才引出了兩條寶貴的100K波特率舒適CAN總線,測出了很多數據。
汽車的CAN分為動力CAN和舒適CAN,具體可以看PPT。我測的速騰舒適CAN內容很豐富,車門、尾箱打開還是關閉,安全帶,檔位,油量,手剎,方向盤轉角等等,但都是CAN總線源碼,你不知道哪個信號是車門信號。這個就叫做逆向破解了。你需要頻繁的開關車門來確定車門信號所對應的幀ID和幀數據。你動,它跟著動,你不動,它也不動,那就是它了。
什么是幀ID?在實際應用中,CAN總線一個幀主要由幀信息,幀ID和幀數據組成。CAN總線又分為3種,高速CAN、容錯CAN、單線CAN。媽呀,啥是高速CAN?高速CAN有別于容錯CAN和單線CAN,高速CAN的電平靜默2.5V,上下限是3.5V和1.5V,容錯CAN顯性時則為1V和4V,故可用萬用表量出。容錯CAN和單線CAN的*小,可暫時不學。附錄:高速CAN、容錯CAN、單線CAN區別
高速CAN,低速CAN, 單線CAN 比較
幀信息:四類,標準數據幀(汽油車、電機)、標準遠程幀(少見)、擴展數據幀(廣大柴油車、部分汽油車)、擴展遠程幀(少見)
有童鞋經常會問到CAN2.0A和CAN2.0B是啥,2.0A是標準的意思,幀ID11位,也即0x000-0x7FF。2.0B是擴展的意思,幀ID高29位,也即0x0000 0000-0x1FFF FFFF,要注意2.0B已經包含了2.0A,他們倆是包含與被包含的關系。
幀ID是什么?通俗講是CAN的一種“地址”。CAN有個特點是競爭機制,幀ID越小越有占用總線資源的權利,越會優先發送。舉個例子,燈光信號幀ID0x555,發動機溫度傳感器幀ID0x111,那么當兩個信號同時發出時,發動機的信號會優先發送,燈光在后面排隊。通常在一個CAN系統中,不同的設備,發出CAN信號的幀ID都是不一樣的,或者說,CAN信號的每個幀ID都有一個固定的用途。如果CAN信號的幀ID的用途被確定下來,并在一個文檔中得到了解釋,那么我們管這個叫CAN總線的應用層協議,或者高層協議。常見的有ISO15765-4,SAE J1939,CANopen(電機和挖溝機控制器用)。而這個文檔在車輛行業中叫DBC文件,它對車輛CAN總線上的每個幀ID及每個幀數據都做了注釋。
11位和29位是什么意思呢?現在說下,11位指的是標準幀的幀ID范圍是0x000-0x7FF(0x是十六進制的意思),7FF翻譯成二進制是111 1111 1111,對吧,十一個“1”。同理,29位指擴展幀的幀ID范圍是0x0000 0000-0x1FFF FFFF,1FFF FFFF翻譯成二進制是29個1。大致明白了吧。29位的分配ID能力比11位的強,11位總有些地方不夠之感。
幀數據很簡單了,說下特色吧。與串口相比,CAN的幀數據只有8個字節,即64個位,不會再多了。當然,CAN FD作為新型總線解決了僅有8字節這個問題。有興趣大家可以了解下CAN FD。
波特率忘了,CAN的波特率都是整數,要注意。常見的車輛波特率有500K,250K,125K,100K。波特率這東西和收音機頻率一樣,如果兩個CAN設備的通信波特率不*的話,是不能進行通訊的。
常見CAN高層協議及其波特率
終端電阻,CAN和RS485一樣,要在終端減少差分信號的反射。我記得經典的一張圖是這么畫的,水流在試管(平躺)的尾部受阻,水也就涌了回來。差分信號也是如此,你不在兩個終端加電阻,信號會反彈回來影響通訊。詳細的看書吧,不細講了。這東西總線上要有兩個,兩個120歐姆的電阻,并聯,遠的兩端一邊一個。多了不行少了也不行。你不確定的話,用萬用表量一下,CANH和CANL之間60歐姆左右好。
CAN總線的終端電阻
好的,現在你應該已經明白,幀ID、幀信息和幀數據都是什么,知道CAN總線波特率是什么,終端電阻是什么,重要的是,你收到一個陌生設備發出的CAN總線數據了。你成功的邁出了學習CAN總線重要的一步。如果你連接不上你的車或其他CAN設備,那屬于連接問題,請參閱指導文檔
4.理解CAN高層協議
第四點,你需要找一個高層協議來進行CAN數據與實際含義對號入座。比如ISO15765-4協議和SAE J1939協議,看文檔,明白CAN總線是如何在某個幀ID中傳遞轉速等模擬量,傳遞燈光信號等數字量。
舉個例子,J1939柴油車協議中,0x18F00402這個幀ID表示EEC1,它的第四個和第五個幀數據,假如是0x02,0x03,那么發動機轉速如何表示呢,轉速=2x0.125+3x32=96.25,這個就是真實的發動機轉速值。它是有公式在里面的,這個事情是在協議中規定好的。用第四個幀的十進制數據乘以0.125,再加上第五個幀的十進制數據乘以32,你就得到了實際的發動機轉速。對CAN總線協議的理解就說到這里。知道幀ID和幀數據的意思,你就可以對復雜的CAN總線16進制數據了如指掌。