大众车系CAN数据传输系统原理应用与故障诊断(修改).doc

大众车系CAN—BUS的原理与检修 窦在学 （初审修改稿，编号：.2005-68 ） 摘要：简要阐述了大众车系CAN数据总线系统的原理、组成，结合实例分析了CAN数据总线系统的故障原因与检修方法。 关键词： CAN数据总线 故障分析 故障检修 前言：目前，汽车电子技术已发展到控制系统综合化、信息共享化、机能智能化的新阶段，随着汽车电子设备的不断增加，势必会引起导线数量的不断增多，元器件、导线布置困难，故障率增加等诸多问题。在汽车各电控单元之间采用类似于计算机内部总线的方式进行数据传递，可以达到信息共享，减少布线，降低成本以及提高整体可靠性的目的。大众车系的奥迪A6、宝来、帕萨特B5、POLO轿车都不同程度地引入了CAN数据总线系统，也称为ＣＡＮ－ＢＵＳ。因此，了解其原理、组成、使用与检修是汽车维修业面临的新课题。 车载控制器局域网的分类 为了解决汽车各电控单元之间的信息交换与共享，世界各主要车系均不同程度地引入了车载控制器局域网，CAN数据总线系统就是其中之一。其分类主要以其适用的网络协议即标准划分的。目前存在多种汽车控制器局域网网络标准，为方便研究和设计应用，ＳAE车辆网络委员会将汽车控制器局域网划分为A、B、C三类。 1．1．A类：面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位速率通常只有1-10kbit /s。主要应用于电动门窗、中控锁、座椅调节、灯光照明等控制。 1．2．B类：面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率一般为10-100kbit/s。主要应用于电子车辆信息中心、故障诊断、仪表显示、安全气囊等系统，以减少冗余的传感器和其它电子部件。 1．3．C类：面向高速、实时闭环控制的多路传输网，最高位速率可达1Mbit/s，主要用于发动机和自动变速的动力控制、防滑控制、悬架控制等系统，以简化分布式控制和进一步减少车身线束。到目前为止，满足C类网要求的汽车控制器局域网只有CAN协议。 三类网络均向上涵盖，即C类网能同时实现B类和A类网功能，B类支持C类网的功能，但是不同位速率或不同协议的网联网则必须设置网间网关。 ２．CAN数据总线系统概述 ２．１．为什么要采用数据总线???? 我们知道，汽车两个电控单元之间的信息传递，有N个信号就至少要有N+1条信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。 ２．２．什么是数据总线？? ??一辆汽车不管有多少个电控单元，不管信息容量有多大，每个电控单元都只需引出一条或两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称为数据总线。以前各电控单元之间好比有许多人骑着自行车来来往往，现在是这些人乘坐公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，故数据总线亦称BUS（如图1所示）。可以看出CAN数据总线系统其网络的拓扑结构属于总线型，网上各电控单元也称为节点。 ２．３．什么是CAN协议？?? 正如公路运输需要交通规则来维持正常的运作一样，数据总线也需要信号传递规范。或者说计算机网络用电子语言来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种规范或语言称为“协议”，常见的车载控制器局域网数据传输协议有数种。大众车系装用博世公司产品，数据总线采用CAN协议，这个协议是由福特、Internet与博世公司共同开发的高速汽车通信协议 CAN是（Controller Area Network(控制单元区域网络)的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据，CAN协议已经被ISO颁布为ISO标准，目前为ISO11898与ISO11519-2。前者是通信速率为125Kbit/s-1Mbit/s的CAN高速通信标准；后者是通信速率最高可达125Kbit/s的CAN低速通信标准。CAN作为一种串行多主总线，支持分布式实时控制网络。其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤。 3．CAN数据总线系统的组成及工作原理 3．1．CAN数据总线系统组成? CAN总线系统中每个电控单元的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每个电控单元外部连接了两条CAN数据总线。在系统中作为终端的两各电控单元，其内部还装有一个数据传递终端(有时数据传递终端安装在电控单元外部)。 3．2．各部件的功能 3．2．1．CAN控制器作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器。同时CAN控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。 3．2．2．CAN收发器 是一个发送器和接收器的组合，它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时，它也接收总线数据，并将数据传到CAN控制器。 3．3．3．数据传递终端 实际是一