汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).doc

汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨著汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展，以及電子技術(shù)和控制技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，汽車上采用的電子控制模塊越來(lái)越多。由原來(lái)的幾塊發(fā)展到現(xiàn)在的幾十塊，顯然傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已不能滿足模塊間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｐ滦推嚨目刂葡到y(tǒng)中采用了一種新型的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，英文縮寫(xiě)為CAN(ControllerAreaNetwork)，其目的是使汽車控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)高速化，并使汽車控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。新型大眾POLO乘用車即采用了這種局城網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 一、CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成與工作原理 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將傳統(tǒng)的多線傳輸系統(tǒng)改變?yōu)殡p線(總線)傳輸系統(tǒng)（如圖1所示）。這樣一輛汽車不論有多少控制模塊，也不管其信息容量有多大，每個(gè)控制模塊都只需引出兩條線接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，這兩條導(dǎo)線稱為數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線好比一條信息高速公路，信息通過(guò)在高速公路上行駛的BUS來(lái)傳遞，所以CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)又稱為CAN-BUS。 1.CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的每個(gè)控制單元內(nèi)部都含有一個(gè)CAN控制器和一個(gè)CAN收發(fā)器。每個(gè)控制單元之間都通過(guò)兩條數(shù)據(jù)總線連接。在數(shù)據(jù)總線兩端都裝有數(shù)據(jù)傳輸終端。由此不難看出，CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由以下四部分組成： CAN控制器 CAN控制器的作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器。同時(shí)，CAN控制器也接收CAN收發(fā)器收到的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給微處理器。 CAN收發(fā)器 CAN收發(fā)器是一個(gè)發(fā)送器和接收器的結(jié)合，它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去；同時(shí)，它也接收CAN總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給CAN控制器。 數(shù)據(jù)傳輸終端 數(shù)據(jù)傳輸終端實(shí)際上是一個(gè)電阻器，其作用是保護(hù)數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端被反射回來(lái)而產(chǎn)生反射波。 CAN數(shù)據(jù)總線 CAN數(shù)據(jù)總線是傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為高位數(shù)據(jù)線和低位數(shù)據(jù)線。為了防止外界電磁波干擾和向外幅射，CAN數(shù)據(jù)總線通常纏繞在一起。這兩條線上的電位和是恒定的，如果一條線上的電壓是5V，則另一條線上的電壓為0。 2.CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作原理 控制單元向CAN控制器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，即“0”或“1”，“1”表示電路接通，“0”則表示斷開(kāi)。也就是說(shuō)1位數(shù)字可表示2種狀態(tài)，2位數(shù)則可表示4種狀態(tài)；3位數(shù)可表示8種狀態(tài)，依此類推，最大的數(shù)據(jù)是64位，它可表示的信息量為2的64次方，等于1.8乘以10的19次方。用數(shù)字表達(dá)溫度信息的實(shí)例見(jiàn)表1。 為了避免多個(gè)信息在傳遞時(shí)發(fā)生沖突，CAN數(shù)據(jù)總線在同一時(shí)刻只允許傳遞一個(gè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳遞的先后順序是按數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別來(lái)確定的，具有更高優(yōu)先級(jí)別的數(shù)據(jù)首先發(fā)送，而數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別是由二進(jìn)制的11位數(shù)值來(lái)表示。當(dāng)多個(gè)控制單元同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)傳輸線上由左到右對(duì)表示優(yōu)先級(jí)別的11位數(shù)字，進(jìn)行逐一的比較。如果一個(gè)控制單元發(fā)送了一個(gè)低電位（用“1”表示）而檢測(cè)到一個(gè)即將接收的高電位(用“0”表示)，那么，該控制單元就停止發(fā)送而轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮諣顟B(tài)；如果一個(gè)控制單元向外發(fā)送高電位(用“0”表示)，而同時(shí)，另一個(gè)控制單元向外發(fā)送低電位(用“1”表示)，則數(shù)據(jù)傳輸線將體現(xiàn)高電位(用“0”表示)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為“00101000000”；而自動(dòng)變速器控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為“01000100000”；ABS控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為“00011010000”。 那么，數(shù)據(jù)傳輸線將如何傳遞這些數(shù)據(jù)呢？首先，第一位均為“0”，數(shù)據(jù)傳輸線上也體現(xiàn)為“0”；三個(gè)數(shù)據(jù)的第二位數(shù)字，自動(dòng)變速器控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，?0”，因此，自動(dòng)變速器控制單元，發(fā)送了一個(gè)低電位(用“1”表示)，而接收一個(gè)高電位(用“0”表示)，那么，自動(dòng)變速器控制單元將失去優(yōu)先權(quán)，而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸線傳送“0”；再比較第三位數(shù)字，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，而ABS控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“0”，同理，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將失去優(yōu)先權(quán)而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸線傳輸“0”。 通過(guò)比較三個(gè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)域，可以確定ABS控制單元具有最高優(yōu)先權(quán)，從而可以接管數(shù)據(jù)總線的控制權(quán)，該優(yōu)先權(quán)保證其持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直至發(fā)送終了。ABS控制單元結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)后，因發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的優(yōu)先權(quán)高于自動(dòng)變速器控制單元，所以數(shù)據(jù)總線的發(fā)送次序是：首先發(fā)送ABS控制單元數(shù)據(jù)，然后發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元數(shù)據(jù)，最后發(fā)送自動(dòng)變速器控制單元數(shù)據(jù)。 二、大眾POLO乘用車CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的檢修 1.大眾POLO乘用車的CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成 大眾POLO乘用車的CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由舒適性控制CAN總線、動(dòng)力控制CAN總線、車載網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)關(guān)等部分組成。 舒適性控制CAN總線 舒適性控制CAN總線系統(tǒng)由車載網(wǎng)絡(luò)控制單元J559、數(shù)據(jù)總線的診斷接口J553、電控系統(tǒng)控制單元J255、空調(diào)控制單元J301、舒適性系統(tǒng)的中央控制單元J393、駕駛側(cè)車門(mén)控制單元J386、前乘客側(cè)車門(mén)控制單元J387、左后右后車門(mén)控制單元J388、J389、無(wú)線電及導(dǎo)航控制單元組成。其數(shù)據(jù)傳遞速率較動(dòng)力控制系統(tǒng)低，以100kB/s速率傳遞數(shù)據(jù)。 動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由車載網(wǎng)絡(luò)控制單元J559、數(shù)據(jù)總線的診斷接口J533、儀表板控制單元J285以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、自動(dòng)變速器控制單元、ABS控制單元、安全氣囊控制單元、轉(zhuǎn)向輔助控制單元等組成。 車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)控制單元對(duì)車輛各種信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根椐設(shè)定的程序?qū)θ加捅美^電器、車內(nèi)燈光等執(zhí)行元件進(jìn)行控制。 網(wǎng)關(guān) 網(wǎng)關(guān)就是同時(shí)連接多種不同數(shù)據(jù)傳遞速率的CAN數(shù)據(jù)總線的電腦，在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)起翻譯的作用。也就是說(shuō)網(wǎng)關(guān)將不同速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,變成滿足CAN網(wǎng)絡(luò)要求的數(shù)據(jù)，放在CAN網(wǎng)絡(luò)上。大眾POLO乘用車的網(wǎng)關(guān)電腦與儀表電腦安裝在一起。 2.大眾POLO乘用車的CAN總線系統(tǒng)的檢修 大眾POLO乘用車的CAN系統(tǒng)的故障都可以采用最新版本的VAG1551、VAG1552型檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)診斷，現(xiàn)以動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)為例予以說(shuō)明。 大眾POLO乘用車的動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)逐一連接各控制單元?？偩€系統(tǒng)需傳遞的數(shù)據(jù)有10組，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的數(shù)據(jù)5組、自動(dòng)變速器控制單元的數(shù)據(jù)2組、ABS控制單元的數(shù)據(jù)3組。 故障查詢：利用VAG1551、VAG1552型檢測(cè)儀，分別進(jìn)入01、02、03地址對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器控制單元進(jìn)行自診斷，再進(jìn)入功能碼02查詢?nèi)齻€(gè)電控單元是否存儲(chǔ)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的故障碼，動(dòng)力數(shù)據(jù)總線故障碼見(jiàn)表2。 數(shù)據(jù)總