汽車CAN總線技術(shù)與故障檢測(cè)

摘 要：隨著越來(lái)越多的汽車使用CAN總線技術(shù)，本文主要介紹了CAN技術(shù)的發(fā)展與基本工作原理，并闡述了如何對(duì)出現(xiàn)的CAN總線故障進(jìn)行檢測(cè)。

關(guān)鍵字：CAN總線；故障；檢測(cè)

一、CAN總線概述

自上世紀(jì)50年代汽車技術(shù)與電子技術(shù)開始融合以來(lái)，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用范圍越來(lái)越大。但汽車控制單元的數(shù)量不斷增多，造成相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器的數(shù)目不斷增加，使汽車電路越來(lái)越復(fù)雜。汽車電路數(shù)量的增加，會(huì)造成布線十分復(fù)雜，占用汽車空間，使得汽車空間內(nèi)布線困難。如果線束中出了問(wèn)題，查找故障也很麻煩，增加了維修的難度及油耗。

20世紀(jì)80年代，RobertBosch公司在SAE（汽車工程協(xié)會(huì)）大會(huì)上介紹了一種新型的串行總線——CAN控制器局域網(wǎng)。CAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)共享信息，減少了電線數(shù)量。

二、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。控制單元將信息進(jìn)行運(yùn)算，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制器。控制器接收來(lái)自控制單元的信號(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。控制器通過(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)“上傳”到網(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。

三、CAN總線的特點(diǎn)

1.信號(hào)雙線串行通信方式，具有傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2.通過(guò)間單并聯(lián)即可添加附加的總線用戶，具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能，多個(gè)控制模塊通過(guò)CAN控制器掛到CAN-bus上，形成多主機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)。

3.可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制。

4.原則上每個(gè)總線用戶可以通過(guò)總線同所有其它用戶通信，通過(guò)干預(yù)法，控制總線上的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)總線分為K-CAN（車身CAN）、PT-CAN（傳動(dòng)系CAN）和F-CAN（底盤CAN），它們的傳輸速度不同。

四、汽車CAN總線技術(shù)的故障

CAN總線技術(shù)把汽車上的線路高度集中化，并且具有自診斷功能，其中引起汽車信息傳輸故障的原因有三種類型：

1.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，電控模塊的正常工作電壓在10.5-15.0V。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)，系統(tǒng)無(wú)法通訊。

2.節(jié)點(diǎn)故障。節(jié)點(diǎn)故障屬于電控模塊故障，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。軟件故障主要是指?jìng)鬏攨f(xié)議或軟件程序故障從而使汽車信息傳輸系統(tǒng)通訊出現(xiàn)故障。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)。

3.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，還會(huì)引起系統(tǒng)錯(cuò)誤動(dòng)作。

五、CAN總線技術(shù)的故障測(cè)量

在汽車上安裝有CAN總線技術(shù)，當(dāng)車輛出現(xiàn)故障時(shí)，首先應(yīng)該檢測(cè)的是汽車信息傳輸系統(tǒng)是否正常。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。

1.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)量的阻值沒有變化，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，則可能是控制單元終端電阻損壞，或是該控制單元出現(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歐時(shí)，可以判斷連接電阻是正常的，但阻值不一定就是120歐，其相應(yīng)的阻值依賴于總線的結(jié)構(gòu)。

2.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0V；CAN-Low的高電平為5V，低平為0V。

（2）CAN-High與CAN-Low之間短路。其特點(diǎn)為CAN-High和CAN-Low的電壓電位相同，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，變?yōu)閱尉€工作。

（4）CAN-High對(duì)正極短路。CAN-High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，變?yōu)閱尉€工作。

（5）CAN-Low對(duì)地短路。CAN-Low的電壓置于0V.CAN-High的電壓電位正常。在該故障情況下，為單線工作。

（6）CAN-Low對(duì)正極短路。CAN-Low線的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓，CAN-High線的電壓電位正常。在該故障情況下，為單線工作。

（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1V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。

（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。

3.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)致脈沖信號(hào)會(huì)失真。

六、結(jié)束語(yǔ)

CAN總線技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于汽車的各種系統(tǒng)當(dāng)中，采用總線的意義已超出節(jié)省電線的范圍，它已成為車內(nèi)各零部件實(shí)施信息交互的標(biāo)準(zhǔn)接口，提高了診斷和檢修汽車故障的效率，整車的總線網(wǎng)絡(luò)成為整車的電器平臺(tái)，總線技術(shù)促進(jìn)了汽車智能的發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

梁海潔（1974--），廣西貴港人，廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，講師。