CAN總線報文通信丟失的故障樹分析方法淺析

李 敏，蔡 營，岳意娥

（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058）

近些年來CAN總線在汽車電子應(yīng)用上越來越廣泛，可以實現(xiàn)信息共享的同時減少了線束的數(shù)量。一般乘用車上的CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有十幾個，甚至二三十個，對這些節(jié)點之間進(jìn)行CAN總線信號交換的可靠性要求很高，但是由于某些原因，比如整車環(huán)境 （如蓄電池電壓不穩(wěn)定或過低）、CAN節(jié)點故障、傳輸線束故障導(dǎo)致目標(biāo)控制器接收不到源控制器的某個報文，從而出現(xiàn)某個報文通信丟失的故障，嚴(yán)重的會影響整車的性能和安全［1］。所以查找通信丟失的故障原因很有必要，沒有清晰的排查思路，很難快速高效地找到故障點。根據(jù)我們實車排查的經(jīng)驗，形成了一套CAN報文通信丟失的故障樹分析方法。

1 報文通信丟失判定機(jī)制

報文通信丟失分為兩種情況：一種是收不到其它CAN節(jié)點的報文，一種是自身節(jié)點發(fā)不出報文。在整車網(wǎng)絡(luò)中，連續(xù)一定時間內(nèi)未收到報文則被認(rèn)為與某CAN節(jié)點通信丟失故障。Busoff是某CAN節(jié)點發(fā)送不出去報文，累計到一定數(shù)量則按照總線協(xié)議規(guī)定進(jìn)入Busoff模式。

2 報文通信丟失的故障樹排查方法

我們把通信丟失的報文稱為特定報文，把發(fā)送特定報文的控制器稱為源控制器，接收特定報文的控制器稱為目標(biāo)控制器。實時故障排查我們從源控制器、報文傳輸線路、目標(biāo)控制器三大方面去排查。

2.1 歷史故障排查方法

根據(jù)實車故障排查經(jīng)驗，當(dāng)診斷儀讀到有報文通信丟失相關(guān)的故障碼時：與某CAN節(jié)點通信丟失或者與某CAN節(jié)點Busoff，首先判斷故障碼為歷史故障碼還是實時故障碼。如果為歷史故障碼，可能的原因有：①車輛非正常下電，比如人為拔掉過蓄電池負(fù)極電纜；②在非OFF擋更換過車上的控制器；③控制器插接件出現(xiàn)過進(jìn)水、接觸不良等問題；④外部設(shè)備引入故障碼，比如數(shù)據(jù)記錄儀、故障診斷儀、用戶私自加裝設(shè)備；⑤整車蓄電池電壓不穩(wěn)定。歷史故障碼可以在查找到問題原因后進(jìn)行清除故障碼操作，并根據(jù)可能的原因進(jìn)行人為再現(xiàn)進(jìn)行驗證。

2.2 實時故障排查方法

當(dāng)診斷儀讀到有報文通信丟失相關(guān)的故障碼時：與某CAN節(jié)點通信丟失或者與某CAN節(jié)點Busoff，如果為實時故障碼，采用CANoe軟件進(jìn)行監(jiān)測特定報文是否發(fā)出，如果源控制器的特定報文未發(fā)出，故障點有可能是：源控制器電壓不穩(wěn)定，過高或過低都會導(dǎo)致通信故障；線束問題、源控制器本身硬件或軟件問題；其它控制器的故障導(dǎo)致總線負(fù)載率升高、錯誤幀增加，從而影響了源控制器的特定報文被超時發(fā)送，導(dǎo)致發(fā)生報文丟失的故障。

如果源控制器的特定報文已發(fā)出，排除了源控制器的故障嫌疑，如果此網(wǎng)段上沒有發(fā)生其它報文通信丟失的故障，可以初步判斷傳輸線路是良好，故障原因可以鎖定在目標(biāo)控制器上，有可能目標(biāo)控制器的緩沖區(qū)溢出，誤認(rèn)為特定報文丟失。

當(dāng)診斷儀讀到Busoff故障，如果報文丟失所在的網(wǎng)段有錯誤幀，或者錯誤幀不斷增多，可以從以下方面進(jìn)行故障分析。

1）CAN網(wǎng)絡(luò)終端電阻不匹配：終端電阻不匹配會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力差。整車需要在斷電的情況下用萬用表進(jìn)行測量終端電阻，如果終端電阻不滿足設(shè)計要求，則有可能是：某控制器的故障、CAN主干線上線束故障、CAN支線上的線束故障或插接件接觸不良。

2）某個控制器的故障有可能導(dǎo)致整車網(wǎng)絡(luò)節(jié)點Busoff，如某控制器的插接件接觸不良、進(jìn)水，硬件問題，軟件問題。在整車上，可以采用逐個拆除控制器的方法進(jìn)行排查，鎖定嫌疑控制器，然后解析控制器的硬件或者軟件。

上述故障分析法形成故障樹，如圖1所示，表1列出了故障樹符號說明［2］。

圖1 CAN總線報文通信丟失的故障樹

表1 故障樹符號說明

2.3 報文通信丟失案例分析

2.3 .1 案例1

故障車輛 車輛不能起動，節(jié)點1報通信丟失故障。

故障現(xiàn)象 車輛在ON擋時，總線分析軟件檢測網(wǎng)絡(luò)報文，負(fù)載率升高，有錯誤幀，如圖2所示，節(jié)點1有故障碼：與節(jié)點2通信丟失。

圖2 總線負(fù)載率與錯誤幀

故障分析 總線分析軟件檢測網(wǎng)絡(luò)報文，節(jié)點1的特定報文未發(fā)出 （其他報文正常發(fā)出），用萬用表測試了蓄電池和節(jié)點1的電源均正常，節(jié)點1的線束接觸正常，更換了節(jié)點1控制器，故障依然存在。初步判斷是網(wǎng)段上其它控制器故障導(dǎo)致的干擾。采用逐個去掉控制器來進(jìn)行排除，當(dāng)去掉節(jié)點3控制器的時候，網(wǎng)絡(luò)錯誤幀不再出現(xiàn)，故障也消失。為了進(jìn)一步確認(rèn)是節(jié)點3的問題，更換了節(jié)點3控制器，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。故障點鎖定在節(jié)點3控制器，需進(jìn)一步專業(yè)解析節(jié)點3控制器。

2.3.2 案例2

故障車輛 某用戶的車輛在左反光鏡碰撞后整車無法正常行駛，露天情況下，經(jīng)歷淋雨，車輛車窗電機(jī)部分出現(xiàn)明顯燒糊現(xiàn)象。

故障現(xiàn)象 車輛在ON擋時，總線分析軟件檢測到此網(wǎng)絡(luò)busoff，有錯誤幀。

故障分析 在整車斷電的情況下，采用萬用表測量CAN線電壓和終端電阻，CAN線電壓為0 V （正常值為2．5 V），CANH和CANL之間電阻為4 Ω左右 （正常值為58～64 Ω）。檢查總線干線的線束連接正常，再將總線網(wǎng)絡(luò)上的控制器逐個去掉，將ABS控制器拔掉后，CAN報文恢復(fù)正常，終端電阻恢復(fù)為59．0 Ω，CAN線電壓恢復(fù)為2．5 V；初步判斷ABS控制器或者ABS連接端線束異常，引起CAN總線網(wǎng)絡(luò)異常。更換了ABS控制器，CAN總線通信恢復(fù)，錯誤幀消失，終端電阻和總線電壓恢復(fù)正常。網(wǎng)絡(luò)busoff問題點鎖定在ABS控制器，需進(jìn)一步專業(yè)解析ABS。

3 結(jié)束語

本文從信號源控制器、傳輸線路、信號目標(biāo)控制器進(jìn)行展開分析，并形成故障樹分析方法。此方法可以快速高效地找到故障點，可以作為測試人員進(jìn)行報文通信丟失的故障排查的指導(dǎo)，有較強(qiáng)的實用性。