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文檔簡介
1、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)淺說多路信息傳輸系統(tǒng)淺說山東交通學(xué)院山東交通學(xué)院 吳際璋吳際璋現(xiàn)代汽車的電氣設(shè)備內(nèi)容:現(xiàn)代汽車的電氣設(shè)備內(nèi)容:現(xiàn)代汽車的電纜布局現(xiàn)代汽車的電纜布局一、一、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的概念和優(yōu)點(diǎn):多路信息傳輸系統(tǒng)的概念和優(yōu)點(diǎn):CAN-BUS是英文是英文Controller Area Network的縮的縮寫,是寫,是“多路信息傳輸系統(tǒng)多路信息傳輸系統(tǒng)”之意。它由:數(shù)據(jù)之意。它由:數(shù)據(jù)總線和控制單元組成。所謂總線和控制單元組成。所謂“數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線”是指:是指:一條線上可傳遞許多信號,可以被多個系統(tǒng)共享,一條線上可傳遞許多信號,可以被多個系統(tǒng)共享,通過控制單元的處理,用不同的時
2、間、頻率、幅通過控制單元的處理,用不同的時間、頻率、幅值的數(shù)字編碼語言(一長串二進(jìn)制高低電平信值的數(shù)字編碼語言(一長串二進(jìn)制高低電平信號),完成汽車各控制系統(tǒng)的工況控制。各種信號),完成汽車各控制系統(tǒng)的工況控制。各種信息搭乘了公共汽車息搭乘了公共汽車BUS而共享,故稱:而共享,故稱:CAN-BUS。例如:計算機(jī)(電腦)的鍵盤上有例如:計算機(jī)(電腦)的鍵盤上有104個個鍵位,可以發(fā)送百多個指令,但鍵盤和主鍵位,可以發(fā)送百多個指令,但鍵盤和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)線只有七根,連接線上的電機(jī)之間的數(shù)據(jù)線只有七根,連接線上的電平組合(編碼信號)能完成大量的文字和平組合(編碼信號)能完成大量的文字和圖表及運(yùn)算成果
3、。用這種方法使汽車的電圖表及運(yùn)算成果。用這種方法使汽車的電氣系統(tǒng)工作,使電路系統(tǒng)更加氣系統(tǒng)工作,使電路系統(tǒng)更加“集成化集成化”和和“智能化智能化”。CAN多路信息傳輸系統(tǒng),是德國多路信息傳輸系統(tǒng),是德國Bosch公司研發(fā)的新技術(shù),己廣泛的用于大眾車公司研發(fā)的新技術(shù),己廣泛的用于大眾車系中。如:奧迪系中。如:奧迪Audi-A6;寶來;寶來Bora;波;波羅羅Polo等車系中。等車系中。二二 、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:多路信息傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:(1)傳統(tǒng)的電氣設(shè)備,是以點(diǎn)對點(diǎn)的單一)傳統(tǒng)的電氣設(shè)備,是以點(diǎn)對點(diǎn)的單一通訊方式,連接點(diǎn)近通訊方式,連接點(diǎn)近300個,電纜長度為個,電纜長度為2km
4、,質(zhì)量為全車的,質(zhì)量為全車的4%,而,而CAN多路信息多路信息傳輸系統(tǒng),為一線多用,公共數(shù)據(jù)(如:傳輸系統(tǒng),為一線多用,公共數(shù)據(jù)(如:Sp、Tps、Vss等),信息資源共享,集成等),信息資源共享,集成化和智能化控制,減少了電纜總量,質(zhì)量化和智能化控制,減少了電纜總量,質(zhì)量減輕減輕917kg,降低了成本。,降低了成本。(2)數(shù)據(jù)信息傳遞速率快,可達(dá))數(shù)據(jù)信息傳遞速率快,可達(dá)500kb/s(每秒(每秒500千字節(jié))千字節(jié)),它可以通過不同的編它可以通過不同的編碼信號來表示不同的開關(guān)動作、信號解碼碼信號來表示不同的開關(guān)動作、信號解碼后根據(jù)指令接通或斷開對應(yīng)的用電設(shè)備后根據(jù)指令接通或斷開對應(yīng)的用電設(shè)
5、備(動動力系統(tǒng)、前照燈、刮水器、電動座椅等力系統(tǒng)、前照燈、刮水器、電動座椅等),智能化控制功能好。智能化控制功能好。 (3)兩條有屏蔽的雙絞鎧裝電纜線,)兩條有屏蔽的雙絞鎧裝電纜線,自我保護(hù)功能好,不受外界電磁波干擾,自我保護(hù)功能好,不受外界電磁波干擾,也不產(chǎn)生干擾電磁波,整體可靠性和安全也不產(chǎn)生干擾電磁波,整體可靠性和安全性好。性好。因為是因為是“蹺板信號蹺板信號”,每根導(dǎo)體的零位,每根導(dǎo)體的零位線將因干擾移動相同的量,電壓差保持不變,線將因干擾移動相同的量,電壓差保持不變,對伩號沒有影響。對伩號沒有影響。三、三、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的連接方多路信息傳輸系統(tǒng)的連接方式:式:CAN數(shù)據(jù)總線為
6、兩條雙絞線,連接各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線為兩條雙絞線,連接各系統(tǒng)的“控制單元控制單元BUS”,用來傳輸控制信息,英文又稱:,用來傳輸控制信息,英文又稱:XCRS(收發(fā)(收發(fā)兩用模塊,又叫:節(jié)點(diǎn))兩用模塊,又叫:節(jié)點(diǎn)) 。控制單元可設(shè)置在各系統(tǒng)。控制單元可設(shè)置在各系統(tǒng)的的ECU中,中,或就近單獨(dú)安裝?;蚓徒鼏为?dú)安裝。它是由控制器和收發(fā)器組它是由控制器和收發(fā)器組成,具有接收、判斷、解碼、緩存、發(fā)送等多項功能。成,具有接收、判斷、解碼、緩存、發(fā)送等多項功能。各控制單元用不同的各控制單元用不同的“編碼信號編碼信號”,以極高的,以極高的通訊速率進(jìn)行編碼信號傳輸(通訊速率進(jìn)行編碼信號傳輸(ms),它代表),它代表
7、了不同的開關(guān)信號和傳感器信號,經(jīng)控制單元了不同的開關(guān)信號和傳感器信號,經(jīng)控制單元解碼處理后,以電壓信號發(fā)令執(zhí)行元件動作,解碼處理后,以電壓信號發(fā)令執(zhí)行元件動作,完成完成“電噴系統(tǒng)電噴系統(tǒng)”、“動力傳遞系統(tǒng)動力傳遞系統(tǒng)”、“車車身系統(tǒng)身系統(tǒng)”的各種工況控制。的各種工況控制。應(yīng)該說明,各電控系統(tǒng)的應(yīng)該說明,各電控系統(tǒng)的CAN控制單元控制單元BUS的模塊,可安裝于它的的模塊,可安裝于它的ECU中(動中(動力系統(tǒng)的力系統(tǒng)的CAN高速線),也可集中的安高速線),也可集中的安裝在一處或分別安裝在最佳部位(車身系裝在一處或分別安裝在最佳部位(車身系統(tǒng)的統(tǒng)的CAN低速線),以便合理布置和檢低速線),以便合理布
8、置和檢測更換,因車而異。測更換,因車而異。四、四、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的工作原理:多路信息傳輸系統(tǒng)的工作原理:CAN多路信息傳輸系統(tǒng),每個控制單元多路信息傳輸系統(tǒng),每個控制單元BUS(控制器、收發(fā)器、處理器、節(jié)點(diǎn)),外部連(控制器、收發(fā)器、處理器、節(jié)點(diǎn)),外部連接了兩條接了兩條“數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線”。它分:。它分:CAN高速線高速線(通訊速率為(通訊速率為500kb/s;時間為;時間為0.25ms;間隔;間隔7ms發(fā)送一次),用于:電噴系統(tǒng)和動力傳遞發(fā)送一次),用于:電噴系統(tǒng)和動力傳遞系統(tǒng)及系統(tǒng)及ABS制動系統(tǒng)等。制動系統(tǒng)等。CAN低速線(通訊速率為低速線(通訊速率為100kb/s;時間;時間
9、為為1ms;間隔;間隔20ms發(fā)送一次),用于:發(fā)送一次),用于:車身控制系統(tǒng)(燈光、門窗等)儀表顯示、車身控制系統(tǒng)(燈光、門窗等)儀表顯示、自診系統(tǒng)。自診系統(tǒng)。數(shù)據(jù)總線為兩股纏繞在一起的相互絕緣雙絞線,外有數(shù)據(jù)總線為兩股纏繞在一起的相互絕緣雙絞線,外有屏蔽層,它傳輸?shù)木幋a脈沖信號的電位相反,如果一屏蔽層,它傳輸?shù)木幋a脈沖信號的電位相反,如果一條線為條線為5v;另一條線則為;另一條線則為0v,兩條線的電壓和總量始,兩條線的電壓和總量始終等于恒值,從而不受外界電磁波的干擾,同時也不終等于恒值,從而不受外界電磁波的干擾,同時也不向外輻射電磁波。向外輻射電磁波。因為干擾信號的方向和程度是相同因為干擾
10、信號的方向和程度是相同的,每根導(dǎo)線的零位線會移動相同的量,其電壓差是的,每根導(dǎo)線的零位線會移動相同的量,其電壓差是不會改變。不會改變。 應(yīng)該說明:兩個導(dǎo)體間的不同的電壓信號,應(yīng)該說明:兩個導(dǎo)體間的不同的電壓信號,又稱:又稱:“差分信號差分信號”,信號值為兩個導(dǎo)體間的電,信號值為兩個導(dǎo)體間的電壓差,其高低電位的總和,總等于參考電壓壓差,其高低電位的總和,總等于參考電壓(5V),其平均值是不變的,又叫:),其平均值是不變的,又叫:“蹺板信蹺板信號號”,CAN-BUS總線信號也是如此。其好處有總線信號也是如此。其好處有二二 : A、基準(zhǔn)電壓中的數(shù)值,有高、有低,、基準(zhǔn)電壓中的數(shù)值,有高、有低,分辯率
11、高;分辯率高; B、信號的防電磁干擾能力好,免疫力強(qiáng)。、信號的防電磁干擾能力好,免疫力強(qiáng)。 各各“控制單元控制單元”聯(lián)網(wǎng)控制著多個執(zhí)行元件,聯(lián)網(wǎng)控制著多個執(zhí)行元件,采用采用“廣播的方式廣播的方式”向總線發(fā)送編碼數(shù)據(jù)信號向總線發(fā)送編碼數(shù)據(jù)信號(一個節(jié)點(diǎn)的信息,多個節(jié)點(diǎn)接收,叫:廣(一個節(jié)點(diǎn)的信息,多個節(jié)點(diǎn)接收,叫:廣播),各控制單元會檢查和判斷數(shù)據(jù)是否是所播),各控制單元會檢查和判斷數(shù)據(jù)是否是所需的信號,如果是即轉(zhuǎn)換為電壓信號,使執(zhí)行需的信號,如果是即轉(zhuǎn)換為電壓信號,使執(zhí)行元件動作,完成各自的工況控制。元件動作,完成各自的工況控制。有的采用中央控制的方式有的采用中央控制的方式(網(wǎng)關(guān)),減少連接線
12、數(shù)量。(網(wǎng)關(guān)),減少連接線數(shù)量。即:信息滙總、分辮、分工,即:信息滙總、分辮、分工,七七、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的檢修方法:多路信息傳輸系統(tǒng)的檢修方法: 1、數(shù)據(jù)控制單元在、數(shù)據(jù)控制單元在ECU中或單獨(dú)安裝,它中或單獨(dú)安裝,它的故障信息可利用該車系的的故障信息可利用該車系的“專用檢碼器專用檢碼器”,連接,連接OBD-檢測接口進(jìn)行診斷,方法與普通車系相同。檢測接口進(jìn)行診斷,方法與普通車系相同。例如:例如:A、故障代碼、故障代碼P1625發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)/變速器變速器CAN總線不可靠信號。總線不可靠信號。 B、故障代碼、故障代碼-P1854數(shù)據(jù)總線傳動硬件損壞(發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)總線傳動硬件損壞(發(fā)動機(jī)/變速
13、器控制變速器控制器損壞)。器損壞)。 C、故障代碼故障代碼U0001CAN總線斷路??偩€斷路。D、故障代碼:U0131-與動力轉(zhuǎn)向與動力轉(zhuǎn)向控制模圤失去通訊??刂颇O失去通訊。分析分析-有三種可能?有三種可能?(1)EPS控制單元控制單元故障;(故障;(2)CAN-H-L線斷路或短路;線斷路或短路;(3)ECM電腦內(nèi)部電腦內(nèi)部電路故障。電路故障。2、雙絞線數(shù)據(jù)電纜,數(shù)據(jù)總線的故障可利用電、雙絞線數(shù)據(jù)電纜,數(shù)據(jù)總線的故障可利用電測量法測量法(電壓和電阻)(電壓和電阻),測量總線、支線、模塊,測量總線、支線、模塊間,是否導(dǎo)通或短路。間,是否導(dǎo)通或短路。3、利用、利用“示波器示波器” ,連接儀表盤后
14、方的,連接儀表盤后方的CAN數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線“2P接口接口”或或16孔檢查連接器的孔檢查連接器的2P孔,檢測孔,檢測兩股線上的通訊脈沖電壓信號波形,應(yīng)以電位相兩股線上的通訊脈沖電壓信號波形,應(yīng)以電位相反的對稱波形出現(xiàn)。反的對稱波形出現(xiàn)。4、CAN-BUS波形實(shí)例:波形實(shí)例: (1)正常波形:低速線)正常波形:低速線L和高速線和高速線H波形波形對稱對稱 ,但電位相反。,但電位相反。(2)高速線)高速線H斷路:斷路:(3)低速線)低速線L斷路:斷路: (4)高速線)高速線H對地短路:對地短路: (5)低速線)低速線L對地短路:對地短路:(6)高速線)高速線H和低速線和低速線L都對地短路:都對地短路
15、:(7)低速)低速線線L和高速線和高速線H相互短路:相互短路:八八、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST:1、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST的優(yōu)點(diǎn):的優(yōu)點(diǎn):光導(dǎo)線用玻璃纖維制成,傳送數(shù)字信號,它速光導(dǎo)線用玻璃纖維制成,傳送數(shù)字信號,它速率高,數(shù)據(jù)量大,信號衰減小,耐腐蝕,不易率高,數(shù)據(jù)量大,信號衰減小,耐腐蝕,不易被外界干擾,無短路危險,但斷路后無法修復(fù)。被外界干擾,無短路危險,但斷路后無法修復(fù)。多用于音響、電話、電視、多用于音響、電話、電視、GPS等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。 2、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST工作原理:工作原理:它利用光導(dǎo)纖維傳遞數(shù)字信號,控制單元將電脈沖信它利用光導(dǎo)纖維傳遞數(shù)字信號,控制單元將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為光脈沖信號,經(jīng)光纖維傳送到又一個控制單號轉(zhuǎn)化為光脈沖信號,經(jīng)光纖維傳送到又一個控制單元,再轉(zhuǎn)化為電脈沖信號,完成控制過程。元,再轉(zhuǎn)化為電脈沖信號,完成控制過程。它是由:光源、光導(dǎo)纖維、光接收機(jī),三部分組成,它是由:光源、光導(dǎo)纖維、光接收機(jī),三部分組成,統(tǒng)稱統(tǒng)稱“光耦合
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