车载网络系统CAN基讲稿

车载网络CAN系统目录•CAN定义•CAN的必要性•CAN协议•CAN双数据线•CAN数据传输•CAN的数据终端•CAN的接点•CAN的网关•CAN的故障诊断Can系统概述随着现代汽车新技术的飞速发展，车辆动力、安全和舒适系统的不断完善，用于车辆中的电气设备越来越多。德国的博世BOSCH公司设计了CAN数据总线，奔驰、宝马、奥迪A6、帕萨特B5、宝来、波罗都采用了CAN数据总线，使车上的各个电脑都能进行数据交流，形成车载网络系统。动力控制CAN数据传输系统舒适系统CAN数据传输系统一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线，亦称BUS线。整个网络则称CAN，CAN是ControllerAreaNetwork(控制单元区域网络)的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。一、什么是CAN系统？传统通讯方式CAN通讯方式二、为什么要采用CAN系统？CAN:ControllerAreaNetwork(控制器局域网)电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线。如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。POLO燃油泵控制POLO的汽油发动机有一个新的燃油供给控制装置，用两个并联的继电器来代替单个集成防撞燃油关闭装置的燃油泵继电器。这两个继电器是燃油泵继电器和燃油供给继电器，位于车载网络系统控制单元上的继电器托架上。其工作方式为：a．打开驾驶员侧车门后，车门触点开关(或集控门锁的关闭单元)将信号发送到车载网络系统控制单元，接着车载网络系统控制单元控制燃油供给继电器，并使燃油泵运行大约2s。b．当驾驶员侧车门短暂开启时，车载网络系统控制单元通过其定时开关切断燃油泵继电器，油泵停止运转。c．如果驾驶员侧车门开启超过30min，车载网络系统控制单元通过其定时控制装置使得燃油泵重新受控。d．当打开点火开关或起动发动机后，燃油泵通过燃油泵继电器J17由发动机控制单元控制。数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统，CAN数据传输系统的优点是：（1）将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。（2）电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。（3）如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。（4）各电控单元的监测对所连接的CAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码。（5）CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。CAN系统的优点电子计算机网络用电子语言来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种语言称“协议”，汽车电脑网络常见的传输协议有数种。通常数据总线采用CAN协议，这个协议是由FORD、Internet与BOSCH公司共同开发的高速汽车通信协议。三、什么是CAN协议？为避免通讯信号被干扰，CAN-H和CAN-L线相互缠绕在一起，构成一个封闭的数据传输通道，CAN-BUS两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。通过该种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射也保持中性，即无辐射。四、CAN系统的双数据线DrivetrainCANHigh：橙/黑Low：橙/棕ConvenienceCANHigh：橙/绿Low：橙/棕InfotainmentCANHigh：橙/紫Low：橙/棕CAN数据传输总线铁轨：CAN－BUS火车：信息乘客上下车：信息发送与接收五、CAN系统的数据传输CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户（控制单元）将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略CAN系统的数据传输CAN系统中的所有控制单元都能收到信息，并且每个都扮演识别器中的接收检验员，判断所收到的信息是否与相应的控制模块有关，如果有关，则采用；否则将被忽略。每个控制单元都能传递和接收数据，但只是有选择性地读取需要的数据信息。CAN系统的数据传输CAN系统的数据传输CAN系统的数据传输CAN系统的数据传输六、CAN的数据传输终端数据传递终端：实际是一个电阻器,作用是避免数据传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。七、CAN的数据线的接点CAN通信线由(CANH)和(CANL)组成CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。中央线束连接（星形接法）左侧A柱舒适系统数据总线(orange-green)信息娱乐系统数据总线(orange-violet)驱动数据总线(orange-black)右侧A柱J234G85J217J285J104J220AUDIA4CAN的数据线的接点总线接点八、CAN系统的网关网关采用独立的控制模块或借用其他控制模块（通常是仪表模块）什么是网关（gateway）•网关实际上就是一种模块，它工作的好坏决定了不同的总线、模块和网络相互间通信的好坏。实际上针对通用协议的OBDⅡ系统，你的OBDⅡ故障扫描仪就是网关，只不过是针对它的屏幕而言。网关就像一个居民小区的门卫，在他让任何客人进大门之前，他得问问客人是否是应邀前来，或者通知某位住户有人来访了。对不兼容但却需要互相通信的总线和网络来说，网关模组所起作用就和门卫一样。作为诊断gateway...作为数据gateway…使连接在不同的数据总线上的控制单元能够交换数据在不改变数据的情况下，将驱动总线、舒适总线、信息娱乐总线的诊断信息传递到K线。网关系统的作用网关系统的作用•网关相当于翻译转换器,由于CAN-BUS总线的高/低位线传输速率都很高，而自诊断仪器VAG1551和VAS5051的自诊断K线的读取速率分别为9600/10400b/S，为了实现自诊断通讯，所以需要Gate-way网关系统进行转换。•大众车CAN总线的传输速率，动力CAN500Kb/S，舒适CAN100Kb/S，而网关电脑相当于沟通动力CAN和舒适CAN的桥梁。网关的作用•第一：它可以把CAN的数据转变成可以识别的OBDⅡ诊断数据语言，方便诊断。•第二：低速的CAN和高速的CAN需要做到信息共享，就必须在车上加装一个网关。•第三：与电脑中的网关作用是一样的，负责接收和发送信息。•第四：激活和监控CAN网络工作状态。•第五：实现车辆数据的同步性。•如奔驰S320车上的网关是点火开关电脑（N73），宝马745车上的网关是ZGM中央电脑，奥迪A6车上的网关是仪表电脑。大众车系的网关是仪表板Gate-way系统CPU-仪表板数据网关诊断网关CAN-动力总线CAN-舒适总线K-线到诊断座仪表控制单元地址码:192001YEARI-Pump(V6TDI)发动机变速箱ABS气囊转向传感器动力CANRadioRNSDSPMFS副油箱W8自动空调左前车门电脑LF右前车门电脑RF右后车门电脑左后车门电脑ZM/ZV记忆座椅CAN-舒适CAN-舒适CAN-信息Gateway网关系统的结构1920272889连接器T32b(红色)OBD-Ⅱ诊断座K-wire25连接器T32a(蓝色)CANCAN–动力CAN-舒适798Gate-way系统J519POLO汽车仪表的连接AUDIA6总线结构图J533网关（1）数据总线由于大量网络功能和大量的数据传递要求不同数据总线的相互作用。除舒适和动力CAN总线外，还使用了若干条LIN总线。MOST总线是光纤传输，其传输率为21.2Mbaud，主要传递娱乐信息。不同的总线间的数据通过网关J533来进行。数据诊断接口J533用于诊断单元和车上控制单元的数据交换。数据传输率是500kBaud/sec。驱动总线（动力CAN）驱动CAN总线的特点如下：传输率500kBaud双绞线（高-桔/黑，低-桔/棕）不能单线运行，如果单线短路或断路可导致全部失效。A6L车型CAN控制特点说明A6L——数据总线自诊断接口J533位置J533在手套箱的前部元件支架上①BUS线路测试导通性、断路或短路、电脑电源或搭铁检查；②关闭点火开关，控制单元插头，此时不要连接线束插头。使用万用表测量控制单元H脚与L脚之间的电阻，这是数据传递终端的电阻值，规定值为115至120Ω，如不符合规定应更换控制单元；③故障码逻辑判断法；④信号波形测试法。九、CAN数据传输系统检修方法CAN-BUS网络检修•故障现象具有下列特征：•◇断路：总线上无电压•◇对正极短接：总线上无电压变化，总线电压U=U蓄电池•◇对地短接：总线上无电压变化，总线电压U=0V•原因可能为：•①导线中断•②导线局部磨损•③插头连接损坏/触头损坏/污垢、锈蚀•④导线烧毁•⑤控制单元供电故障•⑥控制单元损坏CAN-BUS网络检修CAN-BUS总线测试•干扰总线系统的控制单元•该故障原因可能由于软件引起。•症状：由电码干扰而导致的功能无法执行或功能异常。•确定干扰总线系统的控制单元：•◇依次取下每根总线上连接的控制单元保险丝。•◇每脱开一个控制单元后，重复总线测试。•◇如果在脱开某个控制单元后数据传送重新正常，则表明该控制单元干扰了数据交换。•◇可更换相关的控制单元。奔驰CANH（高位线）•当没有通信时,CAN-H线上存在有0.025V电压•当激活通信时,电压上升到0.65V•数据通信时的波形是上升沿奔驰CANL•当没有通信时,CAN-L线上存在有11V电压•当激活通信,电压下降到4.65V•数据通信时的波形是下降沿图CANH和L同步工作波形高位线低位线CANL发生故障时,仍然继续通信CAN-BUS系统故障检修•CAN-BUS信息传输系统的车辆出现故障，整个汽车信息传输系统中的有些信息将无法传输，接收这些信息的电控模块将无法正常工作，从而为故障诊断带来困难。•对于汽车CAN-BUS系统故障的维修，应根据CAN-BUS系统的具体结构和控制回路具体分析。一般说来，引起汽车CAN-BUS系统故障的原因有三种：一是汽车电源系统引起的故障；二是汽车CAN-BUS系统的线路故障；三是汽车CAN-BUS系统的节点故障。电源故障引起的CAN-BUS故障•汽车CAN-BUS传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控模块ECM，电控模块ECM的正常工作电压在10.5~15.0V的范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停止工作，从而使整个汽车CAN-BUS系统出现短暂的无法通讯。故障实例•故障现象•一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中，时常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。故障实例•故障检测过程•用TECH2扫描工具（微机故障诊断仪）读取故障代码，发现各个电控模块均没有当前故障代码，而在历史故障代码中出现多个故障代码。其中：SDM（安全气囊控制模块）中出现U1040——失去与ABS控制模块的对话，U1000——二级功能失效，U1064——失去多重对话，U1016——失去与PCM的对话；IPC（仪表控制模块）中出现U1016——失去与PCM的对话；BCM（车身控制模块）中出现U1000——二级功能失效。故障分析和排除•经过故障代码的读取可以知道，该车的CAN-BUS系统存在故障，因为OBD-Ⅱ规定U字头的故障代码为汽车CAN-BUS系统的故障代码。通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道，以上的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。由于故障代码为间歇性的，断定可能是这根电源线发生间歇性断路故障。•经检查发现，此根电源先由于磨损导致接触不良，经过处理后故障排除。节点故障•节点是汽车CAN-BUS系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车CAN-BUS系统通讯出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。•硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成汽车CAN-BUS系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输