汽車(chē)CAN數據傳輸系統的原理及故障實(shí)例

　　(1)什么是數據總線(xiàn)

　　一輛汽車(chē)不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條線(xiàn)共同接在兩個(gè)節點(diǎn)上，這兩條導線(xiàn)就稱(chēng)作數據總線(xiàn)。以前各電控單元之間好比有許多人騎著(zhù)自行車(chē)來(lái)來(lái)往往，現在是這些人乘坐公共汽車(chē)，公共汽車(chē)可以運輸大量乘客，故數據總線(xiàn)亦稱(chēng)BUS線(xiàn)。

　　(2)為什么要采用數據總線(xiàn)

　　我們知道，汽車(chē)兩塊電腦之間的信息傳遞，有幾個(gè)信號就要有幾條信號傳輸線(xiàn)(信號傳輸線(xiàn)的接地端可以采用公共回路)，例如，寶來(lái)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機電控單元J220與自動(dòng)變速器電控單元J217之間就需要有5條信號傳輸線(xiàn)。如果傳遞信號項目多還需要更多的信號傳輸線(xiàn)，這樣會(huì )導致電控單元針腳數增加、線(xiàn)路復雜、故障率增多及維修困難。

　　(3)什么是CAN協(xié)議

　　電子計算機網(wǎng)絡(luò )用電子語(yǔ)言來(lái)說(shuō)話(huà)，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語(yǔ)言，這種語(yǔ)言稱(chēng)“協(xié)議”，汽車(chē)電腦網(wǎng)絡(luò )常見(jiàn)的傳輸協(xié)議有數種。寶來(lái)車(chē)裝用博世公司產(chǎn)品，數據總線(xiàn)采用CAN協(xié)議，這個(gè)協(xié)議是由福特、 Internet與博世公司共同開(kāi)發(fā)的高速汽車(chē)通信協(xié)議。CAN是ControllerAreaNetwork(控制單元區域網(wǎng)絡(luò ))的縮寫(xiě)，意思是控制單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換數據。

　　(4)CAN數據傳輸系統的優(yōu)點(diǎn)

　　數據總線(xiàn)與其他部件組合在一起就成為數據傳輸系統，CAN數據傳輸系統的優(yōu)點(diǎn)是：

　?、賹鞲衅餍盘柧€(xiàn)減至最少，使更多的傳感器信號進(jìn)行高速數據傳遞。

　?、陔娍貑卧碗娍貑卧迥_最小化應用，節省電控單元的有限空間。

　?、廴绻到y需要增加新的功能，僅需軟件升級即可。

　?、芨麟娍貑卧谋O測對所連接的CAN總線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，如出現故障該電控單元會(huì )存儲故障碼。

　?、軨AN數據總線(xiàn)符合國際標準，以便于一輛車(chē)上不同廠(chǎng)家的電控單元間進(jìn)行數據交換。

　　2．CAN數據傳輸系統構成及工作原理

　　(1)CAN數據傳輸系統構成

　　CAN數據傳輸系統中每塊電腦的內部增加了一個(gè)CAN控制器，一個(gè)CAN收發(fā)器；每塊電腦外部連接了兩條CAN數據總線(xiàn)。在系統中作為終端的兩塊電腦，其內部還裝有一個(gè)數據傳遞終端(有時(shí)數據傳遞終端安裝在電腦外部)。

　　(2)各部件功能

　?、貱AN控制器作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數據，處理數據并傳給CAN收發(fā)器。同時(shí)CAN控制器也接收收發(fā)器收到的數據，處理數據并傳給微處理器。

　?、贑AN收發(fā)器是一個(gè)發(fā)送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數據轉化成電信號并通過(guò)數據總線(xiàn)發(fā)送出去，同時(shí)，它也接收總線(xiàn)數據，并將數據傳到CAN控制器。

　?、蹟祿鬟f終端實(shí)際是一個(gè)電阻器，作用是避免數據傳輸終了反射回來(lái)，產(chǎn)生反射波而使數據遭到破壞。

　?、蹸AN數據總線(xiàn)

　　用以傳輸數據的雙向數據線(xiàn)，分為CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)數據線(xiàn)。數據沒(méi)有指定接收器，數據通過(guò)數據總線(xiàn)發(fā)送給各控制單元，各控制單元接收后進(jìn)行計算。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，CAN總線(xiàn)采用兩條線(xiàn)纏繞在一起(圖2)，兩條線(xiàn)上的電位是相反的，如果一條線(xiàn)的電壓是 5V，另一條線(xiàn)就是0V，兩條線(xiàn)的電壓和總等于常值。通過(guò)該種辦法，CAN總線(xiàn)得到保護而免受外界電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)CAN總線(xiàn)向外輻射也保持中性，即無(wú)輻射。

　　(3)數據傳遞過(guò)程

　　例如：發(fā)動(dòng)機電腦向某電腦CAN收發(fā)器發(fā)送數據，該電腦CAN收發(fā)器接收到由發(fā)動(dòng)機電腦傳來(lái)的數據，轉換信號并發(fā)給本電腦的控制器。CAN數據傳輸系統的其他電腦收發(fā)器均接收到此數據，但是要檢查判斷此數據是否是所需要的數據，如果不是將忽略掉。

　　3．動(dòng)力CAN數據傳輸系統

　　(1)動(dòng)力CAN數據傳輸系統的組成

　　動(dòng)力CAN數據總線(xiàn)連接3塊電腦(圖4)，它們是發(fā)動(dòng)機、ABS／EDL及自動(dòng)變速器電腦(動(dòng)力CAN數據總線(xiàn)實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅動(dòng)與組合儀表等電腦)?？偩€(xiàn)可以同時(shí)傳遞10組數據，發(fā)動(dòng)機電腦5組、ABS／EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數據總線(xiàn)以500kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0．25ms，每一電控單元7～20ms發(fā)送一次數據。優(yōu)先權順序為ABS／EDL電控單元→發(fā)動(dòng)機電控單元→自動(dòng)變速器電控單元。

　　在動(dòng)力傳動(dòng)系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時(shí)利用數據，所以需要一個(gè)高性能的發(fā)送器，高速發(fā)送器會(huì )加快點(diǎn)火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個(gè)點(diǎn)火脈沖中去。CAN數據總線(xiàn)連接點(diǎn)通常置于控制單元外部的線(xiàn)束中，在特殊情況下，連接點(diǎn)也可能設在發(fā)動(dòng)機電控單元內部。

　　CAN數據傳輸系統的原理

　　故障現象：一輛上海大眾波羅（POLO）轎車(chē)（車(chē)身編碼為L(cháng)SVFA49J822044665，配備手動(dòng)變速器和兩前門(mén)電動(dòng)窗，無(wú)中控門(mén)鎖），在某裝飾部加裝一套防盜器和 中控門(mén)鎖后，出現電動(dòng)車(chē)窗無(wú)法工作現象。

　　故障檢測與排除：首先連接VAG1552故障閱讀儀，輸入09地址碼（車(chē)載網(wǎng)絡(luò )管理系統控制單元），利用02功能（查詢(xún)故障存儲器）讀取故障代碼，得到兩個(gè)偶發(fā)性故障代碼：一個(gè)是電源電壓太低；一個(gè)是CAN網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)斷路。利用05功能（清楚故障存儲器）清除故障代碼后，再利用02功能（查詢(xún)故障存儲器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼存在。利用06功能（結束輸出），再輸入19（數據總線(xiàn)控制單元），利用02功能（查詢(xún)故障存儲器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼。再輸入46（舒適系統），利用02功能（查詢(xún)故障存儲器）讀取故障代碼，讀得的故障代碼是01330，含義是：ConvenienceSyscontralUnit-T393PowerSupplyTooSamall（舒適系統中央控制單元-T393電源供給太?。?。利用05功能（清楚故障存儲器）清除故障代碼后，再利用02功能（查詢(xún)故障存儲器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼存在。按壓車(chē)窗開(kāi)關(guān)，沒(méi)有反應。

　　再輸入09地址碼讀取電腦版本為：

　　6Q1937049C00BN-SG

　　1S32

　　Coding09216WSC00000

　　發(fā)現電腦編碼不對，該車(chē)的電腦編碼應該是17566，而讀得的結果為09216。利用VAG1552故障閱讀儀進(jìn)入07（編碼），輸入17566。退出再進(jìn)入19讀版本，發(fā)現數據總線(xiàn)編碼為00014，是正確的。

　　退出輸入46地址碼讀取電腦版本為：

　　6Q0959433G

　　3Bkomfortgert0001

　　Coding01024WSC12345

　　發(fā)現該編碼也不對，該電腦編碼應該是00067，而讀得的結果為01024。利用VAG1552故障閱讀儀進(jìn)入07（編碼），輸入00067。

　　退出系統，按壓電動(dòng)車(chē)窗開(kāi)關(guān)，電動(dòng)車(chē)窗工作正常。

　　故障分析：該車(chē)故障的真正原因是電腦編碼錯誤，為什么會(huì )導致電腦編碼錯誤呢？分析造成電腦編碼錯誤的原因時(shí)，發(fā)現在是在裝飾部安裝防盜器和中控門(mén)鎖時(shí)，他們用試燈測量電腦管腳，可能是裝防盜器時(shí)查找某個(gè)信號或電源時(shí)，誤把試燈接頭插入診斷導線(xiàn)K線(xiàn)或L線(xiàn)。錯誤地給電腦一個(gè)編碼信號，從而導致次故障。

　　現在汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入高科技時(shí)代，因此出現故障不要盲目用試燈測量。因為很多汽車(chē)現在都是網(wǎng)絡(luò )傳輸，如POLO轎車(chē)在德國裝備了15塊電腦，上海大眾（POLO）轎車(chē)裝備14塊電腦，全部電腦都是網(wǎng)絡(luò )傳輸，數據共享，因此在故障檢修時(shí)一定要倍加小心。