汽車CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的原理及故障實(shí)例

　　(1)什么是數(shù)據(jù)總線

　　一輛汽車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共同接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上，這兩條導(dǎo)線就稱作數(shù)據(jù)總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來(lái)來(lái)往往，現(xiàn)在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運(yùn)輸大量乘客，故數(shù)據(jù)總線亦稱BUS線。

　　(2)為什么要采用數(shù)據(jù)總線

　　我們知道，汽車兩塊電腦之間的信息傳遞，有幾個(gè)信號(hào)就要有幾條信號(hào)傳輸線(信號(hào)傳輸線的接地端可以采用公共回路)，例如，寶來(lái)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)傳輸線。如果傳遞信號(hào)項(xiàng)目多還需要更多的信號(hào)傳輸線，這樣會(huì)導(dǎo)致電控單元針腳數(shù)增加、線路復(fù)雜、故障率增多及維修困難。

　　(3)什么是CAN協(xié)議

　　電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用電子語(yǔ)言來(lái)說(shuō)話，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“協(xié)議”，汽車電腦網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)的傳輸協(xié)議有數(shù)種。寶來(lái)車裝用博世公司產(chǎn)品，數(shù)據(jù)總線采用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)的高速汽車通信協(xié)議。CAN是ControllerAreaNetwork(控制單元區(qū)域網(wǎng)絡(luò))的縮寫，意思是控制單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。

　　(4)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)總線與其他部件組合在一起就成為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

　?、賹鞲衅餍盘?hào)線減至最少，使更多的傳感器信號(hào)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞。

　?、陔娍貑卧碗娍貑卧迥_最小化應(yīng)用，節(jié)省電控單元的有限空間。

　　③如果系統(tǒng)需要增加新的功能，僅需軟件升級(jí)即可。

　?、芨麟娍貑卧谋O(jiān)測(cè)對(duì)所連接的CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)故障該電控單元會(huì)存儲(chǔ)故障碼。

　?、軨AN數(shù)據(jù)總線符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以便于一輛車上不同廠家的電控單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　2．CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

　　(1)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成

　　CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每塊電腦的內(nèi)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(shù)據(jù)總線。在系統(tǒng)中作為終端的兩塊電腦，其內(nèi)部還裝有一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞終端(有時(shí)數(shù)據(jù)傳遞終端安裝在電腦外部)。

　　(2)各部件功能

　　①CAN控制器作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，同時(shí)，它也接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳到CAN控制器。

　　③數(shù)據(jù)傳遞終端實(shí)際是一個(gè)電阻器，作用是避免數(shù)據(jù)傳輸終了反射回來(lái)，產(chǎn)生反射波而使數(shù)據(jù)遭到破壞。

　?、蹸AN數(shù)據(jù)總線

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

　　(3)數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程

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

　　3．動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

　　(1)動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成

　　動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線連接3塊電腦(圖4)，它們是發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS／EDL及自動(dòng)變速器電腦(動(dòng)力CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)際可以連接安全氣囊、四輪驅(qū)動(dòng)與組合儀表等電腦)?？偩€可以同時(shí)傳遞10組數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦5組、ABS／EDL電腦3組和自動(dòng)變速器電腦2組。數(shù)據(jù)總線以500kbit/s速率傳遞數(shù)據(jù)，每一數(shù)據(jù)組傳遞大約需要0．25ms，每一電控單元7～20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)锳BS／EDL電控單元→發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元→自動(dòng)變速器電控單元。

　　在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳遞應(yīng)盡可能快速，以便及時(shí)利用數(shù)據(jù)，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(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞，這樣使接收到的數(shù)據(jù)立即應(yīng)用到下一個(gè)點(diǎn)火脈沖中去。CAN數(shù)據(jù)總線連接點(diǎn)通常置于控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點(diǎn)也可能設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元內(nèi)部。

　　CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的原理

　　故障現(xiàn)象：一輛上海大眾波羅（POLO）轎車（車身編碼為L(zhǎng)SVFA49J822044665，配備手動(dòng)變速器和兩前門電動(dòng)窗，無(wú)中控門鎖），在某裝飾部加裝一套防盜器和 中控門鎖后，出現(xiàn)電動(dòng)車窗無(wú)法工作現(xiàn)象。

　　故障檢測(cè)與排除：首先連接VAG1552故障閱讀儀，輸入09地址碼（車載網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)控制單元），利用02功能（查詢故障存儲(chǔ)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)線斷路。利用05功能（清楚故障存儲(chǔ)器）清除故障代碼后，再利用02功能（查詢故障存儲(chǔ)器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼存在。利用06功能（結(jié)束輸出），再輸入19（數(shù)據(jù)總線控制單元），利用02功能（查詢故障存儲(chǔ)器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼。再輸入46（舒適系統(tǒng)），利用02功能（查詢故障存儲(chǔ)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(tǒng)中央控制單元-T393電源供給太?。＠?5功能（清楚故障存儲(chǔ)器）清除故障代碼后，再利用02功能（查詢故障存儲(chǔ)器）讀取故障代碼，沒(méi)有故障代碼存在。按壓車窗開(kāi)關(guān)，沒(méi)有反應(yīng)。

　　再輸入09地址碼讀取電腦版本為：

　　6Q1937049C00BN-SG

　　1S32

　　Coding09216WSC00000

　　發(fā)現(xiàn)電腦編碼不對(duì)，該車的電腦編碼應(yīng)該是17566，而讀得的結(jié)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(xiàn)數(shù)據(jù)總線編碼為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(xiàn)該編碼也不對(duì)，該電腦編碼應(yīng)該是00067，而讀得的結(jié)果為01024。利用VAG1552故障閱讀儀進(jìn)入07（編碼），輸入00067。

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

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

　　現(xiàn)在汽車已經(jīng)進(jìn)入高科技時(shí)代，因此出現(xiàn)故障不要盲目用試燈測(cè)量。因?yàn)楹芏嗥嚞F(xiàn)在都是網(wǎng)絡(luò)傳輸，如POLO轎車在德國(guó)裝備了15塊電腦，上海大眾（POLO）轎車裝備14塊電腦，全部電腦都是網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)共享，因此在故障檢修時(shí)一定要倍加小心。