汽车CAN-理论知识

上海大众培训部1为什么要进行CAN-Bus的培训•CAN需要全新的技术来检测•用传统的测量仪器（检测灯、万用表等）无法发现CAN-Bus上的故障•CAN-Bus的调试和故障查寻需要接受过培训的专业人员上海大众培训部2课程设置•CAN-Bus驱动系（4天）•CAN-Bus舒适系（4天）•CANalyzer（2天）上海大众培训部3汽车内的CAN总线CAN-Bus基础及其驱动系总线上海大众培训部4培训内容（1）•为什么要在汽车内采用总线系统•CAN-总线系统•CAN-总线上控制单元及其信息传递•CAN-数据传输线及其驱动系总线上的信号电平•用FLUK123测量CAN-信号•终端电阻的作用•CAN-信息帧上海大众培训部5培训内容（2）•同步问题•总线仲裁原理•故障处理•NETTEST的使用•VW中CAN-总线•网关的作用•K-线诊断•用VAS测量仪检测CAN-总线功能•总线上的错误类型•系统查找CAN总线上的故障上海大众培训部为什么要在汽车内采用总线系统上海大众培训部7BUS公共汽车运送站与站之间的乘客。数据总线运送指定设备或所有设备之间的数据。上海大众培训部8数据总线数据总线将不同的设备连接起来，并进行数据交换。举例：电信通讯ISDN中的办公室网络（以太网），或者工业范围内的CANBus以及Profi-Bus等。总线总线节点1234为了区分不同的设备需采用地址上海大众培训部9ISDN–电信通讯中的4线总线12345ISDN-总线将不同的设备连接在一起，为此每个设备都有各自的地址，这些地址只能出现一次。上海大众培训部10数据传输到目前为止汽车内所采用的数据传输方法：1.每一条信息都通过各自的线路进行交换。2.控制单元间所有信息通过最多两条线路（CAN-Bus)进行交换。上海大众培训部11数据传输每条信息都需要各自的线路，因此随着信息量的不断加大，所需的线路以及控制单元上的插头数目也随之增加。因此这种数据传输模式仅适用于信息量数目有限的情况下。第一种方法下若要传输5个信息则需要5条线路，如下图所示：上海大众培训部12数据传输与第一种方法不同，CAN数据总线中，所有信息沿两条线路传输。这两条双向传递的线路中所传递的数据是相同的。在这种传输方式中，线路数与控制单元以及所传递的信息量的数量是无关的。因此当控制单元间需要交换大量信息时，CAN-Bus的优越性就体现出来了。上海大众培训部13中央式控制单元上海大众培训部14分散式控制单元上海大众培训部15驱动系总线系统上海大众培训部16带有三个控制单元的驱动系总线集团内所有车型均采用CAN-总线研制开发!上海大众培训部17汽车中采用总线系统后的优点•总线功能有较高的可靠性和功能安全性，能大大减少因插头连接和导线所引起的故障。•因敷设导线减少而降低装配成本，并减轻线束重量。•因采用较小的控制单元和插头而使空间节约下来，并使安装和修改更加容易。•控制器之间的数据传输较快。•系统诊断能力更强。上海大众培训部CAN-总线系统上海大众培训部19什么是CANCAN是一种世界标准的串行通讯协议，为数据高速公路确定统一的“交通”规则。CAN是由ROBERTBOSCH公司和Intel公司专门为汽车内数据交换开发的总线系统。Controller控制器Area局域Network网上海大众培训部20为什么汽车中采用的是CAN已作为标准实施•节点多•价格便宜•广泛的开发和检测工具能满足很高的安全性要求•抗干扰能力强•安全的数据通讯协议上海大众培训部21CAN发展史•1983年由Bosch公司开发CAN-总线应用于汽车制造业。•1987年Intel公司制成第一块硅片。•1989年起在汽车及自动化工业中出现了串行通讯模块。•自1994/95年CAN成为汽车内采用得最广泛的通讯协议。上海大众培训部22VW中的CAN总线VW中CAN总线系统的使用：舒适系CAN和驱动系CAN上海大众培训部23大众集团内的CAN-总线上海大众培训部24大众集团内的CAN-总线上海大众培训部25大众集团内的CAN-总线上海大众培训部26CAN-Bus特性（1）•实时性•所传递的过程数据较简单（每个帧最多含8个字节的数据）•总线长度：40m至1km•传输速率：最大1Mbd(总线长度为40m)，5Kbd(总线长度至1km)•节点数：最多200个CAN节点，每个节点上可连有多个传感器和执行元件上海大众培训部27CAN-Bus特性（2）•传输媒介：双绞线•拓扑结构：总线型•通过多种错误检测机制，保证较高的传输安全性•总线访问方式：多主结构/CSMA/CA•与别的网络不同，CAN-Bus上的工作站没有具体的地址，而是通过标识符确定各自的身份，同时标识符还决定了各工作站的优先级上海大众培训部28CAN-Bus•总线系统有多个控制单元组成，并联连接在总线传输线上。•所有控制单元都具有相同的条件，即每一个节点的权利相同都能占用总线（发送和接收）。•多主处理器结构SG1转向柱传感器发送/接收SG2制动器控制单元SG3发动机控制单元SG4变速箱控制单元CAN-Bus发送/接收发送/接收发送/接收上海大众培训部29广播方法称那些交换的信息为信息帧。一个被发送的信息帧可以被任何一个控制单元接收。称这种规则为广播。通过这种广播方法可以使所有联网的控制单元总是具有相同的信息状态。上海大众培训部30CAN-BUS网络原理•多个控制单元以并联方式经收发器与总线连接。•每个控制单元都有权向总线发送信息（多主处理器结构）。•同一时刻只有一个控制单元向总线发送信息。其它的控制单元接收信息，其中一些控制单元对这些数据感兴趣并采用这些数据，而另一些控制单元则可能不理会这些数据。上海大众培训部31CAN-总线上的信息传递上海大众培训部CAN-总线上的控制单元及其信息传递上海大众培训部33控制单元上海大众培训部34CAN-Bus部件CAN-控制器数据传输线收发器CAN-数据区控制(VW)上海大众培训部35CAN-Bus部件各部件的功能：•CAN控制器：接收由控制单元微处理器芯片传来的数据。CAN控制器对这些数据进行处理并将其传递给CAN收发器；同样CAN控制器也接收收发器传来的数据，处理后传递给控制单元微处理器。•CAN收发器：具有接收和发送的功能。它将CAN控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线；同样也为CAN控制器接收和转化数据。•数据传输线：它是双向的，对数据进行传输。这两条线传输相同的数据，分别被称为CAN高线和CAN低线。上海大众培训部36连有CAN-控制器的控制单元通过CAN-总线的所有通讯都要由控制单元进行监控。控制单元根据预先给定的时间节拍或者因特定事件（舒适系统/娱乐信息系统）的原因发出数据并且对接受到的数据进行检测。上海大众培训部37CAN-BUS-收发器CAN收发器用来将接收和发送功能分离开来，从而使一根导线确切地说是一对导线上能同时传送两个信号。上海大众培训部38CAN-Bus上的显性电平和隐性电平称一个被动的电平为隐性电平。称主动的电平为显形电平,因为它能将隐性电平覆盖掉。上海大众培训部39CAN-总线中数据发送过程以转速为例上海大众培训部40暂停发送每次只允许一个控制单元发送数据!在肯定没有其它发送数据传递的情况下，才允许控制单元发送数据。上海大众培训部41连网控制单元中的数据传输上海大众培训部42对接收到的报文进行错误以及可使用性检测监控层（Überwachungsebene）:检查传输错误。若有错误要求重发。接收层(Akzeptanzebene):不需要的报文不再继续传递上海大众培训部CAN-数据传输线及其驱动系总线上的信号电平上海大众培训部44CAN-数据传输线•为了减少干扰，CAN-Bus的传输线采用双绞线，其绞距为20mm，截面积为0.35mm2或0.5mm2，称这两根线为CAN-高线(CAN-H）和CAN-低线(CAN-L）上海大众培训部45导线颜色驱动系-CANCAN-高线=橙/黑CAN-低线=橙/棕舒适系-CANCAN-高线=橙/绿CAN-低线=橙/棕信息/娱乐系-CANCAN-高线=橙/紫CAN-低线=橙/棕组合仪表-CANCAN-高线=橙/蓝CAN-低线=橙/棕诊断-CANCAN-高线=橙/红CAN-低线=橙/棕上海大众培训部46双绞CAN-传输线修理•修理时不能有大于50mm的线段不绞合。•修理点之间的距离至少要相隔100mm，以避免干扰。上海大众培训部47差动的CAN-信号-驱动系统-上海大众培训部48从双线信号中获得信号电平上海大众培训部49逻辑信号电平log.„0“log:„1“CAN-L对应于逻辑电平!上海大众培训部50CAN-总线抗干扰措施上海大众培训部51物理层上的信号CAN-信号在CAN-收发器后面产生，电平在2.5V至1.5V之间。这一信号对应于CAN-控制器的输出信号，其大小为TTL-电平（静止：5V；激活：0V）。又称这一信号为CAN-Low（低线）信号!上海大众培训部52CAN-收发器的基本电路上海大众培训部53连有两个电阻值均为120Ohm终端电阻器的标准CAN-配置上海大众培训部54连有中央终端电阻的VW-CAN60收发器-ICz.B.TJA10502,6k2,6k上海大众培训部55VW中的总线线路上海大众培训部56TJA1050CAN-驱动器上海大众培训部57TJA1050:接线上海大众培训部58TJA1050:技术参数上海大众培训部59驱动系总线上的曲线图2,5V静止电压=3,5VCAN-H信号=1,5VCAN-L信号位宽2,0us,传输速率500kBit/s上海大众培训部60用Fluke123测量为了对CAN-驱动系总线以及舒适系总线上的数据进行监控，须采用一存储式示波器。它可以是VAS5051或是Fluke123上海大众培训部61Fluke123用Fluke123可以确定那些故障?1.短路2.断路3.收发器故障4.负载电阻坏上海大众培训部62FLUKE123-驱动系总线起始图:普通设定触发的CAN-驱动系信号设定驱动系总线:电压500mV/d,触发3V,扫描10us/d,200us/d舒适系/娱乐信息系:电压1V/d,触发3V通道A,扫描50us/d,1ms/d上海大众培训部63偶尔出现的不适宜的设置当用Fluke123做其它测量时而出现了如图所示的设置时，过后必须将Fluke123设定为CAN-检测状态。注意:前面推荐的设定并不是唯一的可能。上海大众培训部64第1步通道A上海大众培训部65第2步通道B上海大众培训部66第3步触发设定/时间扫描上海大众培训部67基本设置2xF1F1上海大众培训部68设置测试头F2上海大众培训部69设定示波器特性F3上海大众培训部70自动测量值通过VHzA..键设定测量值。先设定下面的值，然后设定上面的值。如上所述设定通道B。上海大众培训部71设定显示值1.选择PEAKMIN–ENTER.2.重复上述过程，再选择PEAKMAX。3.对通道B重复上述过程。上海大众培训部72自动获取CAN-信号值触发设定为通道A，3V。注意:当振荡剧烈时，此测量值是错误的，这时须从显示图形上读取。3,5V2,4V上海大众培训部73CAN-H和CAN-L的获得上海大众培训部74CAN-H-电平的测量3,5V2,4V上海大众培训部75CAN-L-电平的测量1,45V2,4V上海大众培训部76CAN-H–CAN-L之间的电压测量2,0V这里显示的是对CAN-L和CAN-H之间的电压测量。CAN-H接在通道A上，CAN-L与地连接。注意:这种测量方法只能在等级II的示波器上采用，否则会因旁路造成测量错误。提示:自动测量不是总能提供结果的。上海大众培训部77静止电平的测量:断开电源电压UBat若要测量电池电压必须将Fluke123的电压灵敏度调整为2V/d。上海大众培训部78与边沿有关的信号获取这种电压信号是在上升沿获取的。上海大众培训部79与边沿有关的信号获取信号的起始位置在下降沿。.上海大众培训部80CAN-驱动系信息扫描时间为200us/d时的CAN-驱动系信号显示。能辨认出