車(chē)載CAN—BUS系統(tǒng)簡(jiǎn)析

謝澤銓

【摘 要】電子控制技術(shù)和各種電子設(shè)備在現(xiàn)代汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越多，為了便于眾多電控模塊之間的相互聯(lián)系而使用CAN-BUS總線系統(tǒng)，CAN-BUS系統(tǒng)主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發(fā)器、CAN-BUS數(shù)據(jù)傳輸線和CAN-BUS終端電阻。排除和預(yù)見(jiàn)CAN-BUS總線系統(tǒng)故障發(fā)生的工作，已經(jīng)成為提高汽車(chē)電路維修的總要工作內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】CAN-BUS總線系統(tǒng) 電路 結(jié)構(gòu) 故障

隨著汽車(chē)技術(shù)日趨完善，尤其是車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，在汽車(chē)維修技術(shù)方面也對(duì)修理工提出了更高的要求，但是現(xiàn)在維修行業(yè)的現(xiàn)實(shí)是大多數(shù)汽車(chē)維修工的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論素質(zhì)普遍不高，這跟車(chē)載網(wǎng)絡(luò)本身高技術(shù)含量的性質(zhì)形成了矛盾。從2010年以后出廠的汽車(chē)絕大多數(shù)都是采用車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的，汽車(chē)維修過(guò)程中已經(jīng)無(wú)法繞開(kāi)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)去維修車(chē)輛。在汽車(chē)維修的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)本身雖然理論性很強(qiáng)，但如果只是從汽車(chē)電工維修方面去作要求的話，那么沒(méi)有必要學(xué)得特別深入。下面就針對(duì)汽車(chē)電工維修工作需求，對(duì)車(chē)載CAN-BUS系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 在汽車(chē)上采用CAN-BUS總線系統(tǒng)的原因

CAN-BUS即CAN總線技術(shù)，全稱(chēng)為“控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（Controller Area Network-BUS）”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)CAN-BUS總線系統(tǒng)具備了以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)傳輸速度更高。通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM（速率低于5Kbps）速率可達(dá)到1Mbps（通信距離小于40M）。

（2）優(yōu)化了車(chē)身的布線方式，節(jié)省線束，降低了車(chē)身重量。車(chē)身上每個(gè)控制單元都可看做一臺(tái)獨(dú)立的電腦，它可以接受信息，能對(duì)各種信息進(jìn)行處理、分析，然后發(fā)出一個(gè)指令，對(duì)某個(gè)執(zhí)行器進(jìn)行控制。電控單元之間的通訊采用CAN-BUS系統(tǒng)能優(yōu)化布線方式，極大提高通訊效率。

（3）控制單元中有一個(gè)發(fā)生故障，其它控制單元仍可發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，互不影響。汽車(chē)上的各個(gè)控制單元并不是獨(dú)立工作的，它們作為一個(gè)整體，需要信息的共享，那么這就存在一個(gè)信息傳遞的問(wèn)題。比如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號(hào)，燃油控制系統(tǒng)需要，空調(diào)控制系統(tǒng)需要，點(diǎn)火控制系統(tǒng)也需要，那么信號(hào)在控制單元之間又是如何進(jìn)行通信的呢？圖1和圖2代表了兩種不同的通訊方式，其中圖1代表的是傳統(tǒng)的信息傳遞過(guò)程，每項(xiàng)信息需獨(dú)立的數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換，有幾個(gè)信號(hào)就要有幾條信號(hào)傳輸線，這樣會(huì)導(dǎo)致電控單元針腳增加、線路復(fù)雜、故障率增多及維修困難。而采用CAN-BUS數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，如圖2所示，所有數(shù)據(jù)都通過(guò)兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳遞，各個(gè)電控單元可以通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，相同的數(shù)據(jù)只須進(jìn)行通過(guò)CAN總線進(jìn)行一次傳遞，某個(gè)控制單元接收到本系統(tǒng)的傳感器的信息后，經(jīng)過(guò)分析處理會(huì)將此信息發(fā)送到總線系統(tǒng)上。這樣此信息會(huì)在總線系統(tǒng)上進(jìn)行傳遞，每個(gè)與總線系統(tǒng)連接的控制單元都會(huì)接收到此信息，如果此信息對(duì)自己有用則會(huì)存儲(chǔ)下來(lái)，如果對(duì)其無(wú)用，則會(huì)進(jìn)行忽略?？刂茊卧杏幸粋€(gè)發(fā)生故障，其它控制單元仍可發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，互不影響。

2 CAN-BUS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）電控單元。CAN-BUS上的每個(gè)電控單元中均設(shè)有一個(gè)CAN控制器和一個(gè)CAN收發(fā)器，主要是對(duì)來(lái)自總線的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析，并發(fā)送到CAN數(shù)據(jù)傳輸總線上。

（2）數(shù)據(jù)傳輸終端。CAN-BUS數(shù)據(jù)總線兩端通過(guò)終端電阻連接，終端電阻可以防止數(shù)據(jù)在到達(dá)線路終端后象回聲一樣返回，干擾原始數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)的正確傳送，終端電阻一般裝在控制單元或網(wǎng)關(guān)內(nèi)。

（3）數(shù)據(jù)傳輸總線。數(shù)據(jù)傳輸總線大部分車(chē)型用的是兩條雙向數(shù)據(jù)線，分為高位（CAN-H）和低位（CAN-L）數(shù)據(jù)線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數(shù)據(jù)線纏繞在一起，兩條線上的電位是相反的，電壓的和總等于常值，一般為5V。如圖3所示。

3 CAN-BUS系統(tǒng)的故障種類(lèi)

（1）是汽車(chē)電源系統(tǒng)引起的故障。電控模塊的正常工作電壓在14.8V的范圍內(nèi)。如果汽車(chē)電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，就會(huì)造成電控模塊停止工作，從而使整個(gè)汽車(chē)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)無(wú)法通訊的現(xiàn)象。

（2）是節(jié)點(diǎn)故障。節(jié)點(diǎn)是汽車(chē)CAN-BUS系統(tǒng)中的電控模塊，因此節(jié)點(diǎn)故障就是電控模塊的故障。它包括軟件故障及硬件故障：軟件故障為傳輸協(xié)議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使汽車(chē)CAN-BUS系統(tǒng)通訊出現(xiàn)法工作現(xiàn)象，這種故障一般需要對(duì)模塊進(jìn)行編程處理；而硬件故障一般由于通訊芯片或集成電路故障，造成CAN-BUS系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

（3）通訊線路故障。通訊線路的短路、斷路以及線路物理性質(zhì)引起的通訊信號(hào)衰減或失真，都會(huì)引起多個(gè)電控單元無(wú)法工作或電控系統(tǒng)錯(cuò)誤動(dòng)作。判斷是否為通訊線路故障時(shí)，一般采用專(zhuān)業(yè)示波器來(lái)觀察通訊數(shù)據(jù)信號(hào)是否與標(biāo)準(zhǔn)通訊數(shù)據(jù)信號(hào)相符。

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