汽車CAN總線概述及其故障診斷檢

1、汽車can總線概述及其故障診斷檢汽車can總線概述及其故障診斷檢【摘要】隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展，汽車性能不斷提高， 汽車電器與電子控制裝置在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越多，傳統(tǒng)的汽車線路 難以滿足汽車技術(shù)發(fā)展。為了簡(jiǎn)化線路，提高信息傳輸?shù)乃俣群涂煽?性，降低故障頻率，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。一輛汽車不管有多少個(gè) 電控單元，每個(gè)電控單元都只需引出兩條線共同接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，這 兩條導(dǎo)線就稱作數(shù)據(jù)總線，并且市于硬件控制器元件供應(yīng)商不斷降低 成本的努力及提供大量產(chǎn)品來(lái)發(fā)展關(guān)于can的系統(tǒng)，而一增長(zhǎng)趨勢(shì)在 未來(lái)十年仍將持續(xù)。本文介紹了 can總線技術(shù)及會(huì)出現(xiàn)的故障問(wèn)題 和解決方法?！娟P(guān)鍵詞】車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 故障和解決

2、方法1.汽車can總線技術(shù)簡(jiǎn)介can總線技術(shù)是iso國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的申行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中， 出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣 的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類 型及對(duì)?？啃缘囊蟛槐M相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的 數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)lan,進(jìn) 行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需耍，1986年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā) 出面向汽車的can通信協(xié)議。此后，can通過(guò)is011898及is011519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。汽車can總線技術(shù)通過(guò)遍布車身的傳感器，汽車的各種行駛數(shù)據(jù) 會(huì)被發(fā)送

3、到“總線”上，這些數(shù)據(jù)不會(huì)指定唯一的接收者，凡是需耍 這些數(shù)據(jù)的接收端都可以從“總線”上讀取需要的信息。can總線的 傳輸數(shù)據(jù)非常快，可以達(dá)到每秒傳輸32bytes有效數(shù)據(jù)，這樣可以有 效保證數(shù)據(jù)的實(shí)效性和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的轎車在機(jī)艙和車身內(nèi)需要埋設(shè) 大量線束以傳遞傳感器采集的信號(hào)，而can-bus總線技術(shù)的應(yīng)用可以 大量減少車體內(nèi)線束的數(shù)量，線束的減少則降低了故障發(fā)生的可能性。2. 汽車can總線技術(shù)工作原理can-bus數(shù)據(jù)總線包括控制單元、控制器、收發(fā)器、數(shù)據(jù)傳輸 終端。控制單元是can-bus數(shù)據(jù)總線主要計(jì)算器，將控制器傳遞來(lái) 的信息進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞給控制器?？刂破鹘邮諄?lái)自控制

4、單元的信號(hào)，形成指令通過(guò)發(fā)送器傳遞總線。收發(fā)器接收總線數(shù)據(jù), 并將數(shù)據(jù)傳送到can控制器?？刂破魍ㄟ^(guò)接收器傳遞信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換傳 遞給控制單元。can-bus數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個(gè)總部。一 個(gè)分部通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)“上傳”網(wǎng)絡(luò)中，其他用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“接收” 這個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會(huì)利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則選 擇忽略。3. 汽車can總線技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1) 減輕整車重量。減少線束，部分線束變細(xì)，節(jié)省其他空間， 單個(gè)線束所承載的功能增加。(2) 節(jié)約成本。線束減少，傳感器共享，可以實(shí)現(xiàn)控制器執(zhí)行 器的就近連接原則。(3) 質(zhì)量可靠。插頭減少，故障率減少，質(zhì)量更可靠。(4) 減少裝配吋間

5、。減少了裝配步驟。(5) 增大開(kāi)發(fā)余地。各控制器可以把整車功能相對(duì)隨意地分擔(dān)， 新的功能和新技術(shù)可以通過(guò)軟件進(jìn)行更新。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)視頻、咅頻的實(shí)吋同步通信。成木高于lin總線。4. 汽車can總線技術(shù)的應(yīng)用及功能a應(yīng)用:can-bus的通訊協(xié)議建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模 型基礎(chǔ)上，主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，用戶可在其基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā) 適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。can的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu), 每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳輸吋間短，受干擾的概率低。當(dāng) 節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系, 使總線上的其他節(jié)點(diǎn)及通信不受影響，故具有較強(qiáng)的抗干擾能力。b

6、功能：a多路傳輸功能。為了減少車輛電氣線束的數(shù)量，多路傳輸通信 系統(tǒng)可使部分?jǐn)?shù)字信號(hào)通過(guò)共用傳輸線路進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)工作時(shí)，由 各個(gè)開(kāi)關(guān)發(fā)送的輸入信號(hào)通過(guò)中央處理器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信 號(hào)將以串行信號(hào)的形式從傳感器傳輸給接收裝置，發(fā)送的信號(hào)在接收 裝置處將被轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)，再由開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)有關(guān)元件進(jìn)行控制b “喚醒”和“休眠”功能?！皢拘选焙汀靶菝摺惫δ苡糜跍p少 在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)吋蓄電池的額外能量消耗。當(dāng)系統(tǒng)處于“休眠”狀態(tài) 時(shí)，多路傳輸通信系統(tǒng)將停止諸如信號(hào)傳輸和cpu控制等功能，以節(jié) 約蓄電池的電能；當(dāng)系統(tǒng)一旦有人為操作時(shí)，處于“休眠”狀態(tài)的有 關(guān)控制裝置立即開(kāi)始工作，同吋還將“喚醒”信號(hào)通

7、過(guò)傳輸線路發(fā)送 給其他控制裝置。c失效保護(hù)功能。失效保護(hù)功能包括硬件失效保護(hù)和軟件失效保 護(hù)兩種功能。當(dāng)系統(tǒng)的cpu發(fā)生故障時(shí)，硬件失效保護(hù)功能使其以固 定的信號(hào)進(jìn)行輸出，以確保車輛能繼續(xù)行駛；當(dāng)系統(tǒng)某控制裝置發(fā)生 故障時(shí)，軟件失效保護(hù)功能將不受來(lái)自有故障的控制裝置的信號(hào)影響, 以保證系統(tǒng)能繼續(xù)工作。d故障自診斷功能。故障自診功能具有兩種模式，即多路傳輸通 信系統(tǒng)的自診斷模式和各系統(tǒng)輸入線路的故障診斷模式，通過(guò)這兩種 模式既能對(duì)自身的故障進(jìn)行自診斷，同時(shí)還能對(duì)其他系統(tǒng)進(jìn)行故障診 斷。5. 汽車can總線技術(shù)的故障和解決方法can總線技術(shù)雖說(shuō)是把汽車上的線路高度集中化，減少了故障的 產(chǎn)生，并且具

8、有口診斷功能，但它并非十全十美，其實(shí)也有口身的不 足z處，其中引起汽車信息傳輸故障的原因有三種類型：a汽車電源系統(tǒng)引起的故障：汽車信息傳輸系統(tǒng)的核心部分是電控模塊，電控模塊的止常工作 電壓在10. 5-15. 0v的范圍內(nèi)。假如汽車電源系統(tǒng)提供的正常工作電 壓低于此值，就會(huì)造成一些對(duì)工作電壓要求高的電控模塊出現(xiàn)停止工 作的狀態(tài)，從而使整個(gè)汽車信息傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法通訊。通過(guò)對(duì)故障 代碼的分析和了解可以得出故障的原因和處理方法。由于故障代碼具 有間歇性，因此一次間歇為這根電源線發(fā)生間歇斷路故障。<!-endprint-> <!-startprint->b 節(jié)點(diǎn)故障：節(jié)點(diǎn)故障

9、屬于電控模塊故障，也就是信息傳輸系統(tǒng)中的故障，因 此節(jié)點(diǎn)故障也就是電控模塊的故障。節(jié)點(diǎn)故障包括軟件故障和硬件故 障。其中硬件故障一般是指芯片和集成電路的故障，造成汽車信息傳 輸系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。軟件故障主要是指從而使汽車信息傳輸系統(tǒng)通 訊出現(xiàn)故障，這種類型的故障一般成批的出現(xiàn)，并冃不可維修。因此， 對(duì)于節(jié)點(diǎn)的故障問(wèn)題，一般只有采用替換的方法進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)故 障分析和排除通過(guò)讀取故障代碼，可以判斷其故障的原因，用替換法 試換安全氣囊控制單元，故障得以排除。c線路故障：汽車can總線的線路故障也就是通訊線路的故障問(wèn)題。當(dāng)汽車信 號(hào)傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)通訊線路故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通信線路短路，通訊信號(hào)失 真，還

10、可能會(huì)引起電控系統(tǒng)錯(cuò)誤動(dòng)作。但是通過(guò)對(duì)故障的檢測(cè)與排除, 可以發(fā)現(xiàn)故障的原因，最終可以排除故障。6. can總線技術(shù)的故障的解決方法在汽車上安裝有can總線技術(shù)，當(dāng)車輛出現(xiàn)故障時(shí)，汽車修理員 首先應(yīng)該檢測(cè)的是汽車信息傳輸系統(tǒng)是否正常。如果信息傳輸系統(tǒng)有 故障，則整個(gè)汽車信息傳輸系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，從而為故障診斷帶來(lái) 不便。can總線技術(shù)有故障自診模式，系統(tǒng)通過(guò)自診讀出相應(yīng)的故障 代碼。對(duì)于汽車can信息傳輸系統(tǒng)故障的維修，應(yīng)根據(jù)信息傳輸系統(tǒng) 的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析處理。a電阻的測(cè)量：汽車終端電阻中的兩個(gè)控制單元是相互連接的，因此兩個(gè)終端電 阻是并聯(lián)的。當(dāng)在一個(gè)帶有終端電阻的控制單元插頭拔下后測(cè)量

11、的阻 值沒(méi)有發(fā)生變化，則說(shuō)明系統(tǒng)中存在問(wèn)題，可能是被拔下的控制單元 終端電阻損壞出現(xiàn)斷路。如果在拔下控制單元后顯示的阻值變化無(wú)窮 大，則可能是連接中的控制單元終端電阻損壞，或是該控制單元的 can-bus出現(xiàn)故障。當(dāng)測(cè)量的結(jié)果為每一個(gè)終端電阻大約為120歐， 而總值為60歐吋，可以判斷連接電阻是正常的，但是終端電阻不一 定就是120歐，其相應(yīng)的阻值依賴于總線的結(jié)構(gòu)。b波形分析：(1) 正常波形。正常情況下，can-high的高電平為3. 6v,低電 平為ov； can-low的高電平為5v,低平為0v。(2) can-iiigh 與 can-low z間短路。其特點(diǎn)為 can-iiigh 和

12、can-low的電壓電位和同，舒適can因此而單線工作。這意味著，通 訊僅為一條線路的電壓電位起作用，控制單元利用該電壓電位對(duì)地值 確定傳輸數(shù)據(jù)。(3) can-high對(duì)地短路。其特點(diǎn)為can-high的電壓置于0v, can-low的電壓電位正常。在該故障情況下，舒適can變?yōu)閱尉€工作。(4) can-iiigh對(duì)正極短路。can-iiigh線的電壓電位大約為12v 或者蓄電池電壓，can-low線的電壓電位正常。在該故障情況下，舒 適can變?yōu)閱尉€工作。(5) can-low對(duì)地短路。can-low的電壓置于ov. can-high的電 壓電位正常。在該故障情況下，舒適can變?yōu)閱尉€工作

13、。(6) can-low對(duì)止極短路。can-low線的電壓電位大約為12v 或者蓄電池電壓，can-iiigh線的電壓電位正常。在該故障情況下， 舒適can變?yōu)閱尉€工作。(7) can-low斷路。can-high線電壓電位正常，在can-low線 上為5v的隱性電壓電位和一個(gè)比特長(zhǎng)的iv顯性電壓電位。當(dāng)一個(gè)信 息內(nèi)容被正確的接受，則控制單元發(fā)送這個(gè)顯性電壓電位。在冷圖顯 示由很多發(fā)送控制單元組成的系統(tǒng)?！癮 “部分是信息的一部分，該 信息被一個(gè)控制單元所發(fā)送。在"b “時(shí)間點(diǎn)接收到正確的信息內(nèi)容， 則接收控制單元用一個(gè)顯性的電壓電位給予答復(fù)。在“吋間點(diǎn)因 為收到止確的信息，則所有控制單元都同時(shí)發(fā)送一個(gè)顯性的電壓電位, 正因?yàn)槿绱耍摫忍氐碾娢徊钜笠恍?8) can-high斷路。can-low線電壓電位正常，在can-high線 上為0v的顯性電壓電位和一個(gè)比特長(zhǎng)的4v隱性電壓電位。c can導(dǎo)線的維修當(dāng)信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的導(dǎo)線有破損和短路時(shí)，則需要接線，每段接 線長(zhǎng)度應(yīng)該小于50mm,其中每?jī)啥谓泳€之間長(zhǎng)度應(yīng)該大于等于100mm, 此外每條導(dǎo)線長(zhǎng)度不應(yīng)該超過(guò)5m,否則可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線所傳輸?shù)拿} 沖信號(hào)會(huì)失真。7.結(jié)束語(yǔ)基于can