汽車can總線工作原理及測量方法詳解

1、汽軍can總線工作原理及測量方法詳解發(fā)表于 2018-04-25 08:54:18接口/總線/驅(qū)動+關(guān)注CAN總線的總體結(jié)構(gòu)CAN總線由CAN控制器、CAN收發(fā)器、數(shù)據(jù)傳輸線、數(shù)據(jù)傳輸終端等組成。CB311的ECU （發(fā)動機控制單元）、 TCU （變速器控制單元）、FEPS（無鑰匙進入和無鑰匙啟動系統(tǒng)）、組合儀表四個電控單元通過 CAN總線連接，CAN控制器、CAN收發(fā)器均集成在電控單元中。CB311CAN總線的結(jié)構(gòu)如圖1所示。FCL-圖1 CB311 CAN總線的總體結(jié)構(gòu)1、CAN空制器CAN控制器集成在電控單元內(nèi)部，接收由控制單元微處理器傳來的數(shù)據(jù)。CAN控制器對這些數(shù)據(jù)進行處理并將其傳遞

2、給CAN收發(fā)器；同樣CAN控制器也接收收發(fā)器傳來的數(shù)據(jù)，處理后傳遞給控制單元微處理器。2、CAH攵發(fā)器CAN收發(fā)器集成在電控單元內(nèi)部，同時兼具接收、發(fā)送和轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)信 號的功能。它將CAN控制器發(fā)送來的電平信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓信號并通過 數(shù)據(jù)傳輸線以廣播方式發(fā)送出去。同時，它接收數(shù)據(jù)傳輸線發(fā)送來的電壓 信號并將電壓信號轉(zhuǎn)化為電平信號數(shù)據(jù)后,發(fā)送到CAN控制器。3、數(shù)據(jù)傳輸線為了減少干擾，CN總線的數(shù)據(jù)傳輸線采用雙絞線，其絞距為20mm,截面積為0.5m,稱這兩根線為 CAN-高線（CAN-H）和CAN-f氐線（CAN-D , 如圖2所示。兩根線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相同，電壓值互成鏡像，這樣，兩根線 的電壓

3、差保持一個常值，所產(chǎn)生的電磁場效應(yīng)也會由于極性相反而互相抵 消。通過該方法，數(shù)據(jù)傳輸線可免受外界輻射的干擾；同時，向外輻射時，實際上保持中性（即無輻射）。4、數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端是一個電阻器，阻止數(shù)據(jù)在傳輸終了被反射回來破壞數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)傳輸終端為120Q的電阻。CB311的數(shù)據(jù)傳輸終端為兩個 1202 的電阻，分別集成在 BCU和組合儀表中。汽車CAN總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理現(xiàn)代汽車的電控單元主要有主控制器、發(fā)動機控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、制動防抱死控制系統(tǒng)（ABs牽引力控制系統(tǒng)、AsR控制系統(tǒng)、儀表管 理系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、中央門鎖系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。所有這些子控 制系統(tǒng)連接起來

4、構(gòu)成1個實時控制系統(tǒng)，即：指令發(fā)出去之后，必須保證 在一定時間內(nèi)得到響應(yīng)，否則，就有可能發(fā)生重大事故。這就要求汽車上 的cAN通信網(wǎng)絡(luò)有較高的波特率設(shè)置。另外，汽車在實際運行過程中，眾 多節(jié)點之間需要進行大量的實時數(shù)據(jù)交換。若整個汽車的所有節(jié)點都掛在1個cAN網(wǎng)絡(luò)上，眾多節(jié)點 cAN總線進行通信，信息管理配置稍有不當(dāng)， 就很容易出現(xiàn)總線負(fù)荷過大，導(dǎo)致系統(tǒng)實時響應(yīng)速度下降。這在實時系統(tǒng) 中是不允許的，因此在對汽車上各節(jié)點的實性進行了分析之后，根據(jù)各節(jié) 點對實時性的要求，設(shè)計了高、中、低速 3個速率不同的CAN通信網(wǎng)絡(luò), 將實時性要求嚴(yán)格的節(jié)點組成高速cAN通信網(wǎng)絡(luò)，將其它實時性要求相對較低的節(jié)點

5、組成中速 cAN通信網(wǎng)絡(luò)，將剩下實時性要求不是很嚴(yán)格的節(jié)點 組成低速CAN通信網(wǎng)絡(luò)。并架設(shè)網(wǎng)關(guān)將這3個速率不同的3個通信網(wǎng)絡(luò)連 接起來，實現(xiàn)全部節(jié)點之間的數(shù)據(jù)共享后視鎮(zhèn)電動機/開關(guān)車窗調(diào)節(jié)座椅控制開關(guān)門鎖汽車CAN總線故障產(chǎn)生的原因CAN總線系統(tǒng)中擁有一個 CAN控制器、一個信息收發(fā)器、兩個數(shù)據(jù)傳 輸終端及兩條數(shù)據(jù)傳輸總線，除了數(shù)據(jù)總線外，其他各元件都置于各控制 單元的內(nèi)部。分析 CAN總線系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因一般有以下三種：1 .汽車電源系 統(tǒng)引起的故 障：汽 車電控模塊 的工作 電壓一般在10.5-15.0V,如果汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓不正常，就會使得某些電控 模塊出現(xiàn)短暫的不正常工作，

6、這會引起整個汽車CAN總線系統(tǒng)出現(xiàn)通信不 暢。2 .汽車CAN總線系統(tǒng)的鏈路故障：當(dāng)出現(xiàn)通信線路的短路、斷路或線 路物理性質(zhì)變化引起通信信號衰減或失真，都會導(dǎo)致多個電控單元工作不 正常，使CAN總線系統(tǒng)無法工作。3 .汽車CAN總線系統(tǒng)的節(jié)點故障： 節(jié)點是汽車CAN總線系統(tǒng)中的電控 模塊，因此節(jié)點故障就是電控模塊的故障。它包括軟件故障即傳輸協(xié)議或 軟件程序有缺陷或沖突，從而使汽車CAN總線系統(tǒng)通信出現(xiàn)混亂或無法工 作，這種故障一般會成批出現(xiàn)；硬件故障一般是電控模塊芯片或集成電路 故障，造成汽車 CAN總線系統(tǒng)無法正常工作。萬用表測量診斷CAN總線方法詳解系統(tǒng)概覽：此說明用于檢查總線連接上的CA

7、N高速和CAN低速信號電平是否正確。檢測提示：電壓檢測（示波器）：電壓檢測的前提條件是，蓄電池已連接并且 點火開關(guān)已接通。電阻測量：在電阻測量時，在測量前必須把待測部件斷電。為此應(yīng) 斷開車輛蓄電池的接線。等待約3分鐘，直到系統(tǒng)中的所有電容器放完電。數(shù)據(jù)總線 K-CAN （車身CAN）、PT-CAN （傳動系CAN）和F-CAN（底盤CAN）之間的區(qū)別： KCAN:數(shù)據(jù)傳卒U率約 100 kBit/s?？梢赃M行單線運行。 PTCAN:數(shù)據(jù)傳卒&率約 500 kBit/s。不能進行單線運行。 FCAN:數(shù)據(jù)傳卒U率約 500 kBits/s。不能單線運行主控單元主控單元是主動式通信方，通信

8、的主動權(quán)由它發(fā)出。主控制單元掌控 總線，并控制通信。主控制單元能夠在總線系統(tǒng)中向被動式總線用戶（副控制單元）發(fā)送信息，并根據(jù)被動式用戶的要求接收信息。副控單元副控制單元是一個被動式通信用戶。副控制單元被要求接收和發(fā)送數(shù) 據(jù)。多主控單元系統(tǒng)在一個多主控單元系統(tǒng)中所有的通信用戶在某個時間都能夠擔(dān)當(dāng)主控單元或副控制單元的角色。示波器測量為了弄清 CAN總線是否完好工作，必須觀察總線上的通信情況。在 這種情況下不需要分析單個位，而只需要觀察CAN總線是否工作。示波器測量說明：CAN總線很可能無故障工作。如果用示波器測量 CAN低（或CAN高）導(dǎo)線和接地之間的電壓， 則獲得一個處于下列電壓極限范圍內(nèi)的類

9、矩形波信號：K-CAN:CAN Low （低速） 對地：U最小 =1 V, U最大 =5 VCAN High （高速） 對地：U最小 =0 V, U最大 =4 V這些值都是近似值，根據(jù)總線上的負(fù)載可能有幾個100 mV的偏差Tecru-1： iODnlay eHu cm iMuttim-rv5im?kiUEinntMuioEtfi>ilelluK|3di?？?ymFB7CMC71De-l play匠5tltlSffl3/Di*CfllAftllag*j tlZ匚曰l|3 liGgCHO心kF測量 K-CAN: CH1 CAN 彳氐，CH2 CAN 高如果用示波器測量 CAN低（或CAN高

10、）導(dǎo)線和接地之間的電壓,則獲得一個處于下列電壓極限范圍內(nèi)的類矩形波信號：PT-CAN 和 F-CANCAN Low （低速）對地：U最小 =1.5 V, U最大 =2.5 VCAN High （高速） 對地：U最小 =2.5 V, U最大 =3.5 V2國畫畫面Intcr atvd 5 trrviceMu H iRivivrSlifliuhDh*p4產(chǎn) chi cnzC：»playLO0叫川 CtWltfifTk*El 皿 MlEtJ，4dem附EinrtellvtSOlMCflF&SOJq72測量 PT-CAN CH1 CAN 彳氐，CH2 CAN 高總線端測量測量前提：

11、CAN總線必須斷電。 不允許使用其它測量儀（并聯(lián)測量儀） 測量在CAN-Low導(dǎo)線和CAN-High導(dǎo)線之間進行實際值允許與標(biāo)準(zhǔn)值有幾歐姆的偏差K-CAN :因為電阻根據(jù)控制單元內(nèi)部的開關(guān)邏輯而變化，所以在K-CAN總線上不能進行規(guī)定的電阻測量！PT-CAN F-CAN :為了避免信號反射，在 2個CAN總線用戶上（在PT-CAN網(wǎng)絡(luò)中的距離最遠）分別連接一個 120 Q的終端電阻。這兩個終端電阻并聯(lián)，并構(gòu)成一個 60 Q的等效電阻。關(guān)閉供電電壓后可以在數(shù)據(jù)線之間測量這 個等效電阻。止匕外，單個電阻可以各自分開測量。通過60 Q等效電阻進行測量的提示：把一個便于拆裝的控制單元從 總線上脫開。然后在插頭上測量 CAN-Low導(dǎo)線和CAN-High導(dǎo)線之間的電 阻。提示：并非所有車輛都在 CAN總線上有終端電阻?？梢愿鶕?jù)相應(yīng)的電路圖 檢查，在連接的車輛上是否安裝有終端電阻。CAN總線失效當(dāng) K-CAN或 PT-CAN數(shù)據(jù)總線失效時，在 CAN-Low或 CAN-High導(dǎo) 線上可能存在短路