汽車CAN總線及多路信號傳輸系統(tǒng)

1、汽車汽車CAN總線及多路信號傳輸系統(tǒng)總線及多路信號傳輸系統(tǒng)授課人：李娜1234汽車CAN總線應(yīng)用概述CAN總線工作原理汽車多路信號傳輸系統(tǒng)典型故障診斷方法內(nèi)容內(nèi)容1 汽車汽車CAN總線應(yīng)用概述總線應(yīng)用概述為什么要在汽車內(nèi)采用總線系統(tǒng)？為什么要在汽車內(nèi)采用總線系統(tǒng)？1 汽車汽車CAN總線應(yīng)用概述總線應(yīng)用概述v目前，汽車內(nèi)采用的數(shù)據(jù)傳輸方式：方式一，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式 每條信息均通過各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸方式二，總線數(shù)據(jù)傳輸方式 各控制單元之間的所有信息都通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換1 汽車汽車CAN總線應(yīng)用概述總線應(yīng)用概述方式一方式一方式二方式二v需要5條數(shù)據(jù)線，控制器的針腳數(shù)也相應(yīng)增加v只適用于有

2、限信息量的數(shù)據(jù)交換和傳輸v所有信息都可以通過兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳遞v適用于控制單元間進(jìn)行大量的信息交換1 汽車汽車CAN總線應(yīng)用概述總線應(yīng)用概述vCAN 是一種世界標(biāo)準(zhǔn)的串行通訊協(xié)議，為數(shù)據(jù)高速公路確定統(tǒng)一的“交通”規(guī)則。vCAN 是由ROBERT BOSCH 公司和Intel公司專門為汽車內(nèi)數(shù)據(jù)交換開發(fā)的總線系統(tǒng)Controller控制器控制器Area局域局域Network網(wǎng)網(wǎng)CAN1 汽車汽車CAN總線應(yīng)用概述總線應(yīng)用概述vCAN總線的優(yōu)點(diǎn)總線功能有較高的可靠性和功能安全性，能大大減少因插頭連接和導(dǎo)線所引起的故障因敷設(shè)導(dǎo)線減少而降低裝配成本，并減輕線束重量因采用較小的控制單元和插頭而使空間節(jié)約

3、下來，并使安裝和修改更加容易控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸較快系統(tǒng)診斷能力更強(qiáng)2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線兩端，各需要安裝一個120的終端電阻節(jié)點(diǎn)數(shù)至少2個，實(shí)際可達(dá)110個2 CAN總線工作原理總線工作原理終端電阻CAN-bus節(jié)點(diǎn)1CAN_HCAN_L節(jié)點(diǎn)2CAN_HCAN_L節(jié)點(diǎn)3CAN_HCAN_L節(jié)點(diǎn)4CAN_HCAN_LCAN總線網(wǎng)絡(luò)拓樸示意圖 2 CAN總線工作原理總線工作原理2.2 CAN-bus節(jié)點(diǎn)電控單元+通信芯片一般由微處理器、CAN控制器、CAN收發(fā)器組成微處理器微處理器CANCAN控制器控制器CANCAN收發(fā)器收發(fā)器RXTXCAN CAN 總線總線 CANCANBus

4、Bus節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2 CAN總線工作原理總線工作原理2.3 數(shù)據(jù)傳遞線采用雙絞線結(jié)構(gòu)，分為CAN_H與CAN_LCAN_H與CAN_L兩個信號成鏡像，防止電磁干擾+1V-1V外界的干擾同時作用于兩根導(dǎo)線外界的干擾同時作用于兩根導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消產(chǎn)生的電磁波輻射相互抵消0 V2 CAN總線工作原理總線工作原理v2.4 2.4 通信方式通信方式網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略2 CAN總線工作原理總線工作原理v2.5 2.5 優(yōu)先級優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級,可以滿足

5、不同的實(shí)時要求采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)v根據(jù)通信速率，汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)可以分成兩類高速網(wǎng) 通信速度可達(dá)1Mbps，目前常用的在500Kbps，主要用于汽車動力控制系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)，自動變速箱，制動防抱死裝置等。低速網(wǎng) 通信速度不大于125Kbps，目前常用的在100Kbps，主要用于中央門鎖，自動門窗，自動空調(diào)，汽車定位等舒適系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)控制器（Gateway Controller）用于協(xié)調(diào)高低速網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊。3 汽車多路信

6、號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)CAN 驅(qū)動 500 kBaudCAN 舒適 100 kBaudCAN 信息娛樂 100 kBaud三條數(shù)據(jù)總線CAN總線總線 在在Audi A4 2001 的布置的布置3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)CAN 數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)連接部件及參與工作的控制器數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)連接部件及參與工作的控制器發(fā)動機(jī)控制單元自動變速器控制單元ESP控制單元安全氣囊控制單元氧傳感器（美國）轉(zhuǎn)向角度傳感器轉(zhuǎn)向柱電氣控制單元多功能方向盤控制單元導(dǎo)航、電視等導(dǎo)航系統(tǒng)接口導(dǎo)航系統(tǒng)控制單元收音機(jī)車載電話控制單元遠(yuǎn)程通訊、電話控制單元卡片閱讀器語音輸入控制單元汽車電氣控制單元座椅調(diào)節(jié)控制單元

7、停車輔助控制單元掛車識別控制單元空調(diào)控制單元駐車加熱控制單元輪胎壓力監(jiān)控控制單元舒適系統(tǒng)中央控制單元顯示（信息娛樂） CAN bus舒適 CAN bus驅(qū)動 CAN bus考慮到信號的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，考慮到信號的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為總線系統(tǒng)分為三個專門的系統(tǒng)三個專門的系統(tǒng) CAN驅(qū)動總線（高速），驅(qū)動總線（高速），500Kbit/s，可基本滿足實(shí)時要求。，可基本滿足實(shí)時要求。 CAN舒適總線（低速），舒適總線（低速），100 Kbit/s，用于對時間要求不高，用于對時間要求不高的情況。的情況。 CAN顯示總線（低速），顯示總線（低速），100Kbit/s，用于對時

8、間要求不高，用于對時間要求不高的情況。的情況。3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)vCAN驅(qū)動總線速率為500 kBit/s，用于將CAN驅(qū)動數(shù)據(jù)總線方面的控制單元聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)?？刂茊卧校?發(fā)動機(jī)控制單元 ABS-控制單元 ESP-控制單元 變速器控制單元 安全氣囊控制單元 組合儀表3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)在顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時CAN導(dǎo)線上的電壓變化3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)vCAN舒適總線與CAN顯示總線速率為100kBit/s，用于將CAN舒適總線和CAN顯示總線方面的控制單元連成網(wǎng)控制單元

9、有： 全自動空調(diào)/空調(diào)控制單元 車門控制單元 舒適控制單元 收音機(jī)和導(dǎo)航顯示控制單元3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)舒適系統(tǒng)信號，為了使低速CAN抗干擾性強(qiáng)且電流消耗低 使用單獨(dú)的驅(qū)動器，CAN-HIGH和CAN-LOW不再有依賴關(guān)系 放棄共同的中壓，隱性電平=-5V，顯性電平=2.2V舒適系統(tǒng)的舒適系統(tǒng)的CanbusCanbus信號和驅(qū)動系統(tǒng)有很大區(qū)別：信號和驅(qū)動系統(tǒng)有很大區(qū)別：Can-HighCan-High的高電平為：的高電平為：3.63.6伏伏Can-HighCan-High的低電平為：的低電平為：0 0伏伏Can-Low Can-Low 的高電平為的高電平為: 5: 5伏

10、伏Can-low Can-low 的低電平為：的低電平為：1.41.4伏伏邏輯邏輯“1 1”：Can-high=3.6VCan-high=3.6V Can-low=1.4VCan-low=1.4V邏輯邏輯“0 0”：Can-high=0VCan-high=0VCan-low=5VCan-low=5V3 汽車多路信號傳輸系統(tǒng)汽車多路信號傳輸系統(tǒng)v網(wǎng)關(guān)將三個系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)電平電壓、電阻配置不同傳輸速率不同網(wǎng)關(guān)，協(xié)調(diào)高低速網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信診斷總線診斷總線網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)驅(qū)動總線驅(qū)動總線舒適總線舒適總線信息總線信息總線4 典型故障診斷方法典型故障診斷方法v汽車CAN總線系統(tǒng)的故障一般有三類一類是電源故障二類是

11、節(jié)點(diǎn)故障三類是鏈路故障4 典型故障診斷方法典型故障診斷方法v1、電源故障含有通信芯片的電控單元，正常工作電壓在10.515.0V范圍內(nèi)保證汽車電源系統(tǒng)提供的電壓在10.5V以上蓄電池 充電狀態(tài)蓄電池電壓10.515伏4 典型故障診斷方法典型故障診斷方法 硬件故障 通信芯片或集成電路損壞 一般單獨(dú)出現(xiàn)，更換電控單元并重新自適應(yīng)匹配軟件v2、節(jié)點(diǎn)故障節(jié)點(diǎn)就是汽車多路信息傳輸系統(tǒng)中的電控單元電控單元故障包括： 軟件故障， 傳輸協(xié)議或軟件程序有缺陷或沖突 一般成批出現(xiàn)、無法維修4 典型故障診斷方法典型故障診斷方法v3、鏈路故障鏈路是指各節(jié)點(diǎn)間的通信連接線路鏈路故障包括： 短路 斷路 線路因物理性質(zhì) 改變而引起的通 訊信號衰減或失真衰耗增加導(dǎo)致環(huán)型網(wǎng)絡(luò)通訊中斷4 典型故障診斷方法典型故障診斷方法v一般診斷步驟1.裝有CAN總線多路信息傳輸系統(tǒng)的車輛出現(xiàn)故障，應(yīng)首先檢測數(shù)據(jù)總線是否正常2.在檢查數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)前，必須保證所有與數(shù)據(jù)總線相連的控制單元無功能故障3.如果存在功能故障，先排除該故障；記下該故障并消除所有控制單