公交車輛用CAN總線模塊的檢測(cè)研究和測(cè)試手段淺析

1、淺析北京公交車輛用can總線 模塊的檢測(cè)研究和測(cè)試手段的應(yīng)用一、公交車輛can總線檢測(cè)技術(shù)研究的目的和實(shí)際意義1、公交車輛can總線技術(shù)的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用不斷普及，汽車上控制單元（ecu）不斷增加，bosch公司在20世紀(jì)80年代提出了最初用于汽車電子裝置互聯(lián)的控制器局域網(wǎng)can串行通信總線系統(tǒng)。之后，can總線技術(shù)被汽車行業(yè)和控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。如今，can技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用在了公交領(lǐng)域。近年來，北京公交車上大部分都配備了can總線系統(tǒng)。can總線技術(shù)在公交車上的應(yīng)用，使得汽車車體內(nèi)線束和接口數(shù)量大量減少，避免了過多線束存在的互相干涉、磨損等隱患，降低了汽車電氣系

2、統(tǒng)的故障發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)各種傳感器的信息共享；另外，通過can總線將各系統(tǒng)中的診斷總線連接在一起，通過ecu軟件來實(shí)時(shí)診斷與維修。北京公交車上使用的為三級(jí)總線技術(shù)，即can_lin混合總線系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由開關(guān)模塊、前控模塊、后控模塊、前燈控模塊、后燈控模塊、頂控模塊、中控模塊、總線儀表、胎壓接收模塊、總線管理器和橋模塊等組成。2、can總線檢測(cè)技術(shù)研究的目的由于現(xiàn)在公交車輛上大量配備了can總線系統(tǒng)，對(duì)于該類型車輛的日常維修和保養(yǎng)相應(yīng)的也提出了新的要求。全車上的can總線系統(tǒng)是由大量的模塊組成，任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障都會(huì)影響整車的正常運(yùn)行。所以，在日常的維修保養(yǎng)中對(duì)于can總線系統(tǒng)的檢測(cè)就顯得尤為的

3、重要。通過對(duì)各模塊的檢測(cè)可以快速的判斷出模塊上各管腳是否存在問題，各模塊是否正常，從而才能為車輛裝配上性能良好的模塊，保證車輛的正常行駛和安全運(yùn)營。3、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)手段的實(shí)際意義（1）、can總線系統(tǒng)帶來的問題公交車輛can-bus網(wǎng)絡(luò)主要由ecu、前控模塊、后控模塊等十余種can模塊組成，配以連接各模塊的連線和模塊輸出執(zhí)行部件等，構(gòu)成了公交車輛的can網(wǎng)絡(luò)。由于車輛各個(gè)主要部分均由各種模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享，那么模塊作為can線技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，作為各系統(tǒng)之間控制、各系統(tǒng)和車輛儀表之間、系統(tǒng)和汽車故障診斷系統(tǒng)之間的基礎(chǔ)，檢測(cè)模塊的功能就需得尤為重要。因此，判斷can模塊內(nèi)部硬件的好壞、實(shí)現(xiàn)

4、功能的作用、準(zhǔn)確顯示針腳故障就成為了公交車輛can模塊故障檢測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵項(xiàng)目。（2）、檢測(cè)模塊的局限性使用can總線記錄軟件，可以從車輛管理模塊中讀取出車輛的各項(xiàng)行駛狀況參數(shù)，調(diào)出模擬量或數(shù)字量轉(zhuǎn)化后得出的數(shù)據(jù)，供公交各條戰(zhàn)線上的技術(shù)人員進(jìn)行分析、參考。而判斷can模塊硬件的好壞，使得在車輛電路維修過程中，準(zhǔn)確、快速地判斷出連接模塊、連接線的故障顯得尤為重要。一方面，檢測(cè)出相關(guān)模塊的故障，顯示出模塊針腳的具體故障情況，同時(shí)報(bào)故障碼、指示故障類型和內(nèi)容；另一方面，能夠脫就車檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)模塊的全部針腳進(jìn)行全部檢測(cè)，作為維修、保養(yǎng)車輛提供完好總成。因此，需要研制出新型的can模塊檢測(cè)儀來解決以上

5、兩方面問二、can總線模塊的檢測(cè)手段和測(cè)試方法1.檢測(cè)臺(tái)的構(gòu)造和實(shí)現(xiàn)手段為了實(shí)現(xiàn)對(duì)can模塊的檢測(cè)，在理解can數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，需要對(duì)檢測(cè)框架、檢測(cè)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)手段進(jìn)行構(gòu)思。研制出的檢測(cè)臺(tái)由電源、頻率、電阻發(fā)生器、開關(guān)控制、信號(hào)檢測(cè)、can發(fā)生器等精確數(shù)控模塊組成，依托系統(tǒng)搭載的多種信號(hào)源并行發(fā)生器及并行檢測(cè)端口來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和交換。該檢測(cè)臺(tái)采用二次開發(fā)語言，所有測(cè)試方案及精度都可以重新定義，作為一個(gè)開放式平臺(tái)不局限于某幾種模塊，可以隨著車型的變化、模塊的增加、針腳定義的變化實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的拓展。圖1.can試驗(yàn)臺(tái)2.基本原理及技術(shù)指標(biāo)此檢測(cè)臺(tái)通過發(fā)生在車輛上的數(shù)據(jù)環(huán)境，自動(dòng)檢測(cè)判定模塊是否合格，可

6、檢測(cè)模塊內(nèi)各路信號(hào)電壓（或高低電平）、電阻、頻率、模擬信號(hào)、邏輯信號(hào)等，通過驗(yàn)證模塊的各種工作狀態(tài)。（1）、基本檢測(cè)構(gòu)架及組成l 4通道帶保護(hù)電源(42.5a 536v，可多路并聯(lián))l 48通道拉低開關(guān)(每通道可承載2a，最小電流檢測(cè)單位0.1ma)l 36通道拉高開關(guān)(每通道可承載2a，最小電流檢測(cè)單位0.1ma)l 8 通道頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生器(120khz)l 2通道波形/頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生器(120khz，帶數(shù)控基準(zhǔn)-10v+20v，帶數(shù)控幅值030v)l 6通道電阻發(fā)生器(0.1-2000 ohm)l 8通道輸入檢測(cè)(電壓/頻率/占空比/脈寬捕捉)l 64通道can信號(hào)發(fā)生器

7、圖2.在車上檢測(cè)模塊（2）、試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理該試驗(yàn)臺(tái)通過模擬車上運(yùn)行環(huán)境，對(duì)檢測(cè)模塊的各個(gè)功能進(jìn)行逐一檢查。通過模擬相應(yīng)的開關(guān)量輸入來使模塊輸出相應(yīng)的信號(hào)，通過判斷模塊是否輸出和輸出量大小來判斷模塊是否正常。（3）、試驗(yàn)臺(tái)硬件特性及通道分布u 電源 電源通道主要就是通過相應(yīng)的接線為模塊提供工作電源。電源通道編號(hào)144-147，每路通道可輸出5.0v-36.0v的電壓，超額能自動(dòng)保護(hù)。每個(gè)通道最大可承載及檢測(cè)電流為2.5a，最小分辨率0.1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)。四個(gè)電壓通道支持多路并聯(lián)，并聯(lián)后可直接提升最大承載電流n*2.5a。圖3.電源通道原理圖u can信號(hào)發(fā)生設(shè)置了64個(gè)can信號(hào)發(fā)生通道，

8、主要是can控制信號(hào)的選通通道，通過程序指定相應(yīng)的通道發(fā)送can信號(hào)數(shù)據(jù)流給模塊，模塊接受can信號(hào)后才會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的命令。can通道發(fā)生器通道編號(hào)：512575共64個(gè).512通道為can參數(shù)組接受通道，只手不發(fā)513514支持can轉(zhuǎn)義收發(fā)（長數(shù)據(jù)收發(fā)）通道515526支持can應(yīng)答收發(fā)通道，有兩組數(shù)據(jù)每組16字節(jié)，可先收后發(fā)或先發(fā)后收527575為can常規(guī)隊(duì)列收發(fā)通道，如無特殊要求，常規(guī)的can數(shù)據(jù)使用此類通道收發(fā)u 拉低檢測(cè)功能拉低檢測(cè)功能主要由編號(hào)為0-23的24個(gè)拉低通道來實(shí)現(xiàn)。據(jù)電路圖可以看出，拉低通道接模塊輸出端口，就相當(dāng)于試驗(yàn)臺(tái)這邊的拉低通道是地，接線后構(gòu)成的回路電源由模塊輸

9、出端口提供。通過拉低通道檢測(cè)這個(gè)模塊的方法是：首先將讓這a端口輸出+24v的命令通過can線發(fā)送到被檢測(cè)模塊上，模塊接收到這個(gè)信號(hào)后，就應(yīng)該讓a端口輸出+24v，a端口接一個(gè)1k電阻，然后再接試驗(yàn)臺(tái)的拉低通道，由于拉低通道相當(dāng)于接地，就構(gòu)成一個(gè)回路，通過i=v/r（i-電流，v-電壓，r-電阻）公式就能算出理論上這個(gè)模塊輸出24v時(shí)這個(gè)回路的電流。所以檢測(cè)模塊時(shí)，通過檢測(cè)拉低通道的電流就可以對(duì)模塊輸出是否輸出，輸出是否正常進(jìn)行直觀的判斷。拉低通道24個(gè)，編號(hào)0-23，每個(gè)通道又分為a、b兩個(gè)量程檔a量程：最大可承載及檢測(cè)電流為200ma，最小分辨 率為0.1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)b量程：最大可承

10、載及檢測(cè)電流為2a，最小分辨率1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)圖4.拉低通道電路圖u 拉高檢測(cè)功能拉高通道就是，試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)設(shè)備測(cè)量端口時(shí)由拉高通道提供電源，與拉低通道供電方式相反。拉高通道編號(hào)為64-87，共24個(gè)通道，共分為4組，使用時(shí)必須在輸出盒中對(duì)用到的組與電源進(jìn)行跳線。 四組編號(hào)分別是：第一組：64-69，用到時(shí)須加拉高電源hv1第二組：70-75，用到時(shí)須加拉高電源hv2第三組：76-81，用到時(shí)須加拉高電源hv3第四組：82-87，用到時(shí)須加拉高電源hv4每個(gè)通道又分為a、b兩個(gè)量檔：a量程：最大可承載及檢測(cè)電流為200ma，最小分辨率0.1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)b量程：最大可承受及檢測(cè)電流為

11、2a，最小分辨率為1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)圖5.拉高通道電路圖u 電阻功能電阻通道可以輸出可調(diào)的一個(gè)電阻值，也就是說可以通過設(shè)置，讓電阻通道相當(dāng)于某個(gè)阻值的電阻。電阻通道2個(gè)，編號(hào)128、129，每個(gè)通道可輸出0.12000的電阻值，最小分辨率0.1，精度分別為：0-10：0.1；10-100：0.5；100-500：1，500-1k：2；1k-2k:5。最大可承載及檢測(cè)電流為2a，最小分辨率為0.1ma，超額能自動(dòng)保護(hù)圖6.電阻通道原理圖u 檢測(cè)功能可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的電壓，頻率，脈寬等功能。共分為8個(gè)檢測(cè)通道216-223，每個(gè)檢測(cè)通道均支持以下三種檢測(cè)模式： 電壓檢測(cè)模式：電壓檢測(cè)范圍0.0

12、1-36.00v，使用216v-223v引腳接入，通過內(nèi)部電壓測(cè)量電路(ad,單片機(jī)等構(gòu)成),測(cè)得輸出電壓。 頻率檢測(cè)模式：頻率檢測(cè)范圍0.1-20000hz，并同時(shí)檢測(cè)占空比，使用216p-223p引腳接入，直接接入單片機(jī)i/o，通過內(nèi)部程序讀出相應(yīng)頻率并輸出。脈寬捕捉模式：脈寬檢測(cè)范圍0.1-0.999ms，使用216p-223p引腳接入，脈寬檢測(cè)與頻率檢測(cè)模式基本相同，直接由單片機(jī)檢測(cè)并輸出相應(yīng)值，實(shí)現(xiàn)信號(hào)脈寬檢測(cè)，如果是占空比為50%的脈沖波形，脈寬即為周期的1/2 ，周期是頻率的倒數(shù)。圖7.檢測(cè)通道原理圖u 頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生器試驗(yàn)臺(tái)可作為頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生器使用?？梢暂敵鲱l

13、率可調(diào)、脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)。拉低頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生通道編號(hào)：224-227，共4個(gè)，頻率輸出范圍：0.1-20000hz拉高頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生通道編號(hào)：232-235，共4個(gè)，頻率輸出范圍：0.1-20000hz圖8.拉低頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生通道原理圖u 方波/正弦波/三角波/頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生(基準(zhǔn)與幅值可調(diào))試驗(yàn)臺(tái)可發(fā)生方波/正弦波/三角波等基準(zhǔn)與幅值均可調(diào)的信號(hào)，擴(kuò)展了檢測(cè)臺(tái)的功能。通道編號(hào)：240-241，共2個(gè)波形/頻率輸出范圍:0.1-20000hz數(shù)控基準(zhǔn)范圍：(-10)-(+20)v數(shù)控幅值范圍:0-30v圖9.方波/正弦波/三角波/頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生通道原理

14、圖（4）、試驗(yàn)臺(tái)操作4-1 登陸系統(tǒng)圖10 用戶登錄界面圖11 設(shè)定權(quán)限設(shè)定權(quán)限：可以分為一級(jí)到九級(jí)一級(jí)管理員：可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行再編程和各種參數(shù)維護(hù)等操作九級(jí)測(cè)試員：只能進(jìn)行模塊的檢測(cè)4-2 模塊檢測(cè)（1）、如何利用二次編輯語言編寫檢測(cè)模塊程序?qū)τ诓煌囕v廠家、不同車型所實(shí)現(xiàn)的can總線數(shù)據(jù)傳輸，它的模塊設(shè)計(jì)、開通的針腳及標(biāo)定參數(shù)、定義內(nèi)容上有共同之處，如電源通道、喚醒線、can-h、can-l等，但也根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的需求，設(shè)計(jì)不同針腳的定義和參數(shù)。can模塊設(shè)計(jì)廠家在按照國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)設(shè)計(jì)理念在對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸?shù)陌l(fā)送和接收上通過各種手段進(jìn)行加密。對(duì)于我們?cè)诰S修過程中的檢測(cè)，既要通過設(shè)計(jì)出

15、成熟的檢測(cè)手段，直接提供給維修人員進(jìn)行操作，省去不必要的麻煩，體現(xiàn)出更直觀的診斷信息，又需要在檢測(cè)過程中體現(xiàn)出對(duì)模塊判斷的正確性、及時(shí)性和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。以上作為幾條基本理念去設(shè)計(jì)can模塊檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。（2）、形成一套完整車型的模塊檢測(cè)程序需要注意的幾點(diǎn)問題：編輯一個(gè)模塊之前，首先要分析各針腳的含義，對(duì)他們的屬性進(jìn)行分析和歸類，來決定選擇使用通道和數(shù)控模塊去檢測(cè)診斷。如編輯總線模塊，檢測(cè)各針腳，需要在軟件中編寫相應(yīng)的程序進(jìn)行檢測(cè)。on ch66 打開通道66wait 500 等待500msin ch66 回讀通道66的電流值if p:2， min，150-200 如果通道電流不在150200 ma

16、 waring“左轉(zhuǎn)向燈電流 范圍內(nèi)，則顯示警告信息超出合理范圍”on ch2 off ch2wait r:100 wait r:100in ch542 in ch542function 13,p:7,2.1,2 function 13,p:7,2.1,2if p:0,1 if p:0,0warning name:2+“輸入 warning name : 2+“輸入懸空拉低態(tài)，請(qǐng)檢查” 態(tài)，請(qǐng)檢查” 如現(xiàn)在要檢測(cè)后燈模塊控制右后小燈是否正常，可以往檢測(cè)軟件里寫入相應(yīng)的程序，運(yùn)行程序進(jìn)行的操作是：通過can總線向模塊發(fā)送打開右后小燈通道的命令（相當(dāng)于汽車執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，比如右轉(zhuǎn)），然后再檢測(cè)模塊

17、的該通道是否有輸出，輸出的信號(hào)（電流信號(hào)）是否正常等。通過編寫想要檢測(cè)的功能就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模塊各個(gè)功能的逐一檢測(cè)。在編輯設(shè)計(jì)語言過程中，還要針對(duì)模塊的連接情況，自行制作保護(hù)檢測(cè)線，附加保護(hù)電阻和抗干擾，這樣確保檢測(cè)中數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、安全。圖12.選擇待檢測(cè)模塊圖13.選好模塊準(zhǔn)備檢測(cè)報(bào)警錯(cuò)誤圖14.單一報(bào)錯(cuò)界面模塊檢測(cè)的過程中，如果檢測(cè)到錯(cuò)誤會(huì)彈出如圖所示的告警框，并在左邊狀態(tài)欄以紅色字體記錄下報(bào)警的通道等信息，后面程序運(yùn)行也在出現(xiàn)報(bào)警的地方停止，操作人員可以查看錯(cuò)誤信息，告警框選擇“是”則繼續(xù)檢測(cè)，選擇“否”則退出檢測(cè)，選擇“重試”則重新檢測(cè)剛才錯(cuò)誤的通道。圖15.連續(xù)報(bào)錯(cuò)參數(shù)維護(hù)圖16.基

18、礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)窗口當(dāng)以管理員admin身份登錄系統(tǒng)后，就可以對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，比如添加，刪除新檢測(cè)模塊，添加刪除模塊中新的檢測(cè)項(xiàng)等操作編程開發(fā)圖18.指令編程窗口（3）.can模塊檢測(cè)的基本流程打開設(shè)備電源打開計(jì)算機(jī)電源進(jìn)入操作系統(tǒng)后，運(yùn)行“car9987便攜式can檢測(cè)儀”以檢測(cè)員身份登錄檢測(cè)系統(tǒng)連接系統(tǒng)輸出盒與待檢測(cè)設(shè)備的連接線在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選擇待檢測(cè)設(shè)備的名稱點(diǎn)擊開始檢測(cè)按鈕進(jìn)行正常檢測(cè)對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息進(jìn)行記錄分析、反饋完成檢測(cè)后，先退出檢測(cè)系統(tǒng)，再點(diǎn)擊操作系統(tǒng)的開始菜單，關(guān)閉計(jì)算機(jī)，最后關(guān)閉設(shè)備電源。四、研究及測(cè)試的階段性成果 1、便攜式can檢測(cè)儀使車載can系統(tǒng)能夠得到在線檢測(cè)、分析、維護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)故障排除，實(shí)現(xiàn)就車檢測(cè)和臺(tái)架測(cè)試兩種方案實(shí)施。軟件編程靈活，隨著不同車型變化、模塊陣腳定義變化，都能夠通過二次語言編寫實(shí)現(xiàn)全部檢測(cè)。2、能夠判斷出點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模塊檢測(cè)，判斷出相應(yīng)故障點(diǎn)及模塊問題。提高對(duì)can