公交車輛用CAN總線模塊的檢測研究和測試手段淺析

1、淺析北京公交車輛用can總線 模塊的檢測研究和測試手段的應用一、公交車輛can總線檢測技術(shù)研究的目的和實際意義1、公交車輛can總線技術(shù)的應用隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)在汽車上的應用不斷普及，汽車上控制單元（ecu）不斷增加，bosch公司在20世紀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)和控制領域廣泛應用。如今，can技術(shù)已經(jīng)被運用在了公交領域。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軟件來實時診斷與維修。北京公交車上使用的為三級總線技術(shù)，即can_lin混合總線系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由開關模塊、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)，對于該類型車輛的日常維修和保養(yǎng)相應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，任何一個模塊出現(xiàn)故障都會影響整車的正常運行。所以，在日常的維修保養(yǎng)中對于can總線系統(tǒng)的檢測就顯得尤為的

3、重要。通過對各模塊的檢測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營。3、實現(xiàn)檢測手段的實際意義（1）、can總線系統(tǒng)帶來的問題公交車輛can-bus網(wǎng)絡主要由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。由于車輛各個主要部分均由各種模塊進行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享，那么模塊作為can線技術(shù)實現(xiàn)功能的基礎，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，檢測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、實現(xiàn)

4、功能的作用、準確顯示針腳故障就成為了公交車輛can模塊故障檢測的關鍵點和關鍵項目。（2）、檢測模塊的局限性使用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，檢測出相關模塊的故障，顯示出模塊針腳的具體故障情況，同時報故障碼、指示故障類型和內(nèi)容；另一方面，能夠脫就車檢測，對檢測模塊的全部針腳進行全部檢測，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模塊檢測儀來解決以上

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

6、檢測模塊內(nèi)各路信號電壓（或高低電平）、電阻、頻率、模擬信號、邏輯信號等，通過驗證模塊的各種工作狀態(tài)。（1）、基本檢測構(gòu)架及組成l 4通道帶保護電源(42.5a 536v，可多路并聯(lián))l 48通道拉低開關(每通道可承載2a，最小電流檢測單位0.1ma)l 36通道拉高開關(每通道可承載2a，最小電流檢測單位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-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(電壓/頻率/占空比/脈寬捕捉)l 64通道can信號發(fā)生器

7、圖2.在車上檢測模塊（2）、試驗臺檢測原理該試驗臺通過模擬車上運行環(huán)境，對檢測模塊的各個功能進行逐一檢查。通過模擬相應的開關量輸入來使模塊輸出相應的信號，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）、試驗臺硬件特性及通道分布u 電源 電源通道主要就是通過相應的接線為模塊提供工作電源。電源通道編號144-147，每路通道可輸出5.0v-36.0v的電壓，超額能自動保護。每個通道最大可承載及檢測電流為2.5a，最小分辨率0.1ma，超額能自動保護。四個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信號發(fā)生設置了64個can信號發(fā)生通道，

8、主要是can控制信號的選通通道，通過程序指定相應的通道發(fā)送can信號數(shù)據(jù)流給模塊，模塊接受can信號后才會執(zhí)行相應的命令。can通道發(fā)生器通道編號：512575共64個.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 拉低檢測功能拉低檢測功能主要由編號為0-23的24個拉低通道來實現(xiàn)。據(jù)電路圖可以看出，拉低通道接模塊輸出端口，就相當于試驗臺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。通過拉低通道檢測這個模塊的方法是：首先將讓這a端口輸出+24v的命令通過can線發(fā)送到被檢測模塊上，模塊接收到這個信號后，就應該讓a端口輸出+24v，a端口接一個1k電阻，然后再接試驗臺的拉低通道，由于拉低通道相當于接地，就構(gòu)成一個回路，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模塊輸出24v時這個回路的電流。所以檢測模塊時，通過檢測拉低通道的電流就可以對模塊輸出是否輸出，輸出是否正常進行直觀的判斷。拉低通道24個，編號0-23，每個通道又分為a、b兩個量程檔a量程：最大可承載及檢測電流為200ma，最小分辨 率為0.1ma，超額能自動保護b量程：最大可承

10、載及檢測電流為2a，最小分辨率1ma，超額能自動保護圖4.拉低通道電路圖u 拉高檢測功能拉高通道就是，試驗臺檢測設備測量端口時由拉高通道提供電源，與拉低通道供電方式相反。拉高通道編號為64-87，共24個通道，共分為4組，使用時必須在輸出盒中對用到的組與電源進行跳線。 四組編號分別是：第一組：64-69，用到時須加拉高電源hv1第二組：70-75，用到時須加拉高電源hv2第三組：76-81，用到時須加拉高電源hv3第四組：82-87，用到時須加拉高電源hv4每個通道又分為a、b兩個量檔：a量程：最大可承載及檢測電流為200ma，最小分辨率0.1ma，超額能自動保護b量程：最大可承受及檢測電流為

11、2a，最小分辨率為1ma，超額能自動保護圖5.拉高通道電路圖u 電阻功能電阻通道可以輸出可調(diào)的一個電阻值，也就是說可以通過設置，讓電阻通道相當于某個阻值的電阻。電阻通道2個，編號128、129，每個通道可輸出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。最大可承載及檢測電流為2a，最小分辨率為0.1ma，超額能自動保護圖6.電阻通道原理圖u 檢測功能可以實現(xiàn)檢測信號的電壓，頻率，脈寬等功能。共分為8個檢測通道216-223，每個檢測通道均支持以下三種檢測模式： 電壓檢測模式：電壓檢測范圍0.0

12、1-36.00v，使用216v-223v引腳接入，通過內(nèi)部電壓測量電路(ad,單片機等構(gòu)成),測得輸出電壓。 頻率檢測模式：頻率檢測范圍0.1-20000hz，并同時檢測占空比，使用216p-223p引腳接入，直接接入單片機i/o，通過內(nèi)部程序讀出相應頻率并輸出。脈寬捕捉模式：脈寬檢測范圍0.1-0.999ms，使用216p-223p引腳接入，脈寬檢測與頻率檢測模式基本相同，直接由單片機檢測并輸出相應值，實現(xiàn)信號脈寬檢測，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.檢測通道原理圖u 頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生器試驗臺可作為頻率/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。拉低頻率/數(shù)據(jù)/占空比發(fā)生通道編號：224-227，共4個，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：232-235，共4個，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(基準與幅值可調(diào))試驗臺可發(fā)生方波/正弦波/三角波等基準與幅值均可調(diào)的信號，擴展了檢測臺的功能。通道編號：240-241，共2個波形/頻率輸出范圍:0.1-20000hz數(shù)控基準范圍：(-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）、試驗臺操作4-1 登陸系統(tǒng)圖10 用戶登錄界面圖11 設定權(quán)限設定權(quán)限：可以分為一級到九級一級管理員：可以對系統(tǒng)進行再編程和各種參數(shù)維護等操作九級測試員：只能進行模塊的檢測4-2 模塊檢測（1）、如何利用二次編輯語言編寫檢測模塊程序?qū)τ诓煌囕v廠家、不同車型所實現(xiàn)的can總線數(shù)據(jù)傳輸，它的模塊設計、開通的針腳及標定參數(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)實現(xiàn)功能的需求，設計不同針腳的定義和參數(shù)。can模塊設計廠家在按照國際標準的基礎上，結(jié)合企業(yè)設計理念在對數(shù)據(jù)的傳輸?shù)陌l(fā)送和接收上通過各種手段進行加密。對于我們在維修過程中的檢測，既要通過設計出

15、成熟的檢測手段，直接提供給維修人員進行操作，省去不必要的麻煩，體現(xiàn)出更直觀的診斷信息，又需要在檢測過程中體現(xiàn)出對模塊判斷的正確性、及時性和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。以上作為幾條基本理念去設計can模塊檢測試驗臺。（2）、形成一套完整車型的模塊檢測程序需要注意的幾點問題：編輯一個模塊之前，首先要分析各針腳的含義，對他們的屬性進行分析和歸類，來決定選擇使用通道和數(shù)控模塊去檢測診斷。如編輯總線模塊，檢測各針腳，需要在軟件中編寫相應的程序進行檢測。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)，請檢查” 態(tài)，請檢查” 如現(xiàn)在要檢測后燈模塊控制右后小燈是否正常，可以往檢測軟件里寫入相應的程序，運行程序進行的操作是：通過can總線向模塊發(fā)送打開右后小燈通道的命令（相當于汽車執(zhí)行相應的動作，比如右轉(zhuǎn)），然后再檢測模塊

17、的該通道是否有輸出，輸出的信號（電流信號）是否正常等。通過編寫想要檢測的功能就可以實現(xiàn)對整個模塊各個功能的逐一檢測。在編輯設計語言過程中，還要針對模塊的連接情況，自行制作保護檢測線，附加保護電阻和抗干擾，這樣確保檢測中數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、安全。圖12.選擇待檢測模塊圖13.選好模塊準備檢測報警錯誤圖14.單一報錯界面模塊檢測的過程中，如果檢測到錯誤會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警的通道等信息，后面程序運行也在出現(xiàn)報警的地方停止，操作人員可以查看錯誤信息，告警框選擇“是”則繼續(xù)檢測，選擇“否”則退出檢測，選擇“重試”則重新檢測剛才錯誤的通道。圖15.連續(xù)報錯參數(shù)維護圖16.基

18、礎數(shù)據(jù)維護窗口當以管理員admin身份登錄系統(tǒng)后，就可以對基礎數(shù)據(jù)進行維護，比如添加，刪除新檢測模塊，添加刪除模塊中新的檢測項等操作編程開發(fā)圖18.指令編程窗口（3）.can模塊檢測的基本流程打開設備電源打開計算機電源進入操作系統(tǒng)后，運行“car9987便攜式can檢測儀”以檢測員身份登錄檢測系統(tǒng)連接系統(tǒng)輸出盒與待檢測設備的連接線在監(jiān)測系統(tǒng)中選擇待檢測設備的名稱點擊開始檢測按鈕進行正常檢測對出現(xiàn)的錯誤信息進行記錄分析、反饋完成檢測后，先退出檢測系統(tǒng)，再點擊操作系統(tǒng)的開始菜單，關閉計算機，最后關閉設備電源。四、研究及測試的階段性成果 1、便攜式can檢測儀使車載can系統(tǒng)能夠得到在線檢測、分析、維護及現(xiàn)場故障排除，實現(xiàn)就車檢測和臺架測試兩種方案實施。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現(xiàn)全部檢測。2、能夠判斷出點對點的模塊檢測，判斷出相應故障點及模塊問題。提高對can