CAN多路信息傳輸系統(tǒng)淺說

CAN多路信息傳輸系統(tǒng)淺說山東交通學(xué)院吳際璋現(xiàn)代汽車的電氣設(shè)備內(nèi)容：現(xiàn)代汽車的電纜布局一、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的概念和優(yōu)點(diǎn)：

CAN-BUS是英文ControllerAreaNetwork的縮寫，是“多路信息傳輸系統(tǒng)”之意。它由：數(shù)據(jù)總線和控制單元組成。所謂“數(shù)據(jù)總線”是指：一條線上可傳遞許多信號，可以被多個(gè)系統(tǒng)共享，通過控制單元的處理，用不同的時(shí)間、頻率、幅值的數(shù)字編碼語言（一長串二進(jìn)制高低電平信號），完成汽車各控制系統(tǒng)的工況控制。各種信息搭乘了公共汽車BUS而共享，故稱：CAN-BUS。例如：計(jì)算機(jī)（電腦）的鍵盤上有104個(gè)鍵位，可以發(fā)送百多個(gè)指令，但鍵盤和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)線只有七根，連接線上的電平組合（編碼信號）能完成大量的文字和圖表及運(yùn)算成果。用這種方法使汽車的電氣系統(tǒng)工作，使電路系統(tǒng)更加“集成化”和“智能化”。

CAN多路信息傳輸系統(tǒng)，是德國Bosch公司研發(fā)的新技術(shù)，己廣泛的用于大眾車系中。如：奧迪Audi-A6；寶來Bora；波羅Polo等車系中。二、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）傳統(tǒng)的電氣設(shè)備，是以點(diǎn)對點(diǎn)的單一通訊方式，連接點(diǎn)近300個(gè)，電纜長度為2km，質(zhì)量為全車的4%，而CAN多路信息傳輸系統(tǒng)，為一線多用，公共數(shù)據(jù)（如：Sp、Tps、Vss等），信息資源共享，集成化和智能化控制，減少了電纜總量，質(zhì)量減輕9~17kg，降低了成本。（2）數(shù)據(jù)信息傳遞速率快，可達(dá)500kb/s（每秒500千字節(jié)）,它可以通過不同的編碼信號來表示不同的開關(guān)動(dòng)作、信號解碼后根據(jù)指令接通或斷開對應(yīng)的用電設(shè)備(動(dòng)力系統(tǒng)、前照燈、刮水器、電動(dòng)座椅等)，智能化控制功能好。（3）兩條有屏蔽的雙絞鎧裝電纜線，自我保護(hù)功能好，不受外界電磁波干擾，也不產(chǎn)生干擾電磁波，整體可靠性和安全性好。因?yàn)槭恰败E板信號”，每根導(dǎo)體的零位線將因干擾移動(dòng)相同的量，電壓差保持不變，對伩號沒有影響。三、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的連接方式：

CAN數(shù)據(jù)總線為兩條雙絞線，連接各系統(tǒng)的“控制單元BUS”，用來傳輸控制信息，英文又稱：XCRS（收發(fā)兩用模塊，又叫：節(jié)點(diǎn)）

?？刂茊卧稍O(shè)置在各系統(tǒng)的ECU中，或就近單獨(dú)安裝。它是由控制器和收發(fā)器組成，具有接收、判斷、解碼、緩存、發(fā)送等多項(xiàng)功能。各控制單元用不同的“編碼信號”，以極高的通訊速率進(jìn)行編碼信號傳輸（ms），它代表了不同的開關(guān)信號和傳感器信號，經(jīng)控制單元解碼處理后，以電壓信號發(fā)令執(zhí)行元件動(dòng)作，完成“電噴系統(tǒng)”、“動(dòng)力傳遞系統(tǒng)”、“車身系統(tǒng)”的各種工況控制。應(yīng)該說明，各電控系統(tǒng)的CAN控制單元BUS的模塊，可安裝于它的ECU中（動(dòng)力系統(tǒng)的CAN高速線），也可集中的安裝在一處或分別安裝在最佳部位（車身系統(tǒng)的CAN低速線），以便合理布置和檢測更換，因車而異。四、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的工作原理：

CAN多路信息傳輸系統(tǒng)，每個(gè)控制單元BUS（控制器、收發(fā)器、處理器、節(jié)點(diǎn)），外部連接了兩條“數(shù)據(jù)總線”。它分：CAN高速線（通訊速率為500kb/s；時(shí)間為0.25ms；間隔7ms發(fā)送一次），用于：電噴系統(tǒng)和動(dòng)力傳遞系統(tǒng)及ABS制動(dòng)系統(tǒng)等。CAN低速線（通訊速率為100kb/s；時(shí)間為1ms；間隔20ms發(fā)送一次），用于：車身控制系統(tǒng)（燈光、門窗等）儀表顯示、自診系統(tǒng)。數(shù)據(jù)總線為兩股纏繞在一起的相互絕緣雙絞線，外有屏蔽層，它傳輸?shù)木幋a脈沖信號的電位相反，如果一條線為5v；另一條線則為0v，兩條線的電壓和總量始終等于恒值，從而不受外界電磁波的干擾，同時(shí)也不向外輻射電磁波。因?yàn)楦蓴_信號的方向和程度是相同的，每根導(dǎo)線的零位線會(huì)移動(dòng)相同的量，其電壓差是不會(huì)改變。應(yīng)該說明：兩個(gè)導(dǎo)體間的不同的電壓信號，又稱：“差分信號”，信號值為兩個(gè)導(dǎo)體間的電壓差，其高低電位的總和，總等于參考電壓（5V），其平均值是不變的，又叫：“蹺板信號”，CAN-BUS總線信號也是如此。其好處有二

：

A、基準(zhǔn)電壓中的數(shù)值，有高、有低，分辯率高；

B、信號的防電磁干擾能力好，免疫力強(qiáng)。各“控制單元”聯(lián)網(wǎng)控制著多個(gè)執(zhí)行元件，采用“廣播的方式”向總線發(fā)送編碼數(shù)據(jù)信號（一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，叫：廣播），各控制單元會(huì)檢查和判斷數(shù)據(jù)是否是所需的信號，如果是即轉(zhuǎn)換為電壓信號，使執(zhí)行元件動(dòng)作，完成各自的工況控制。實(shí)例一：EFI和AT-CAN數(shù)據(jù)總線連接方式：

共用的6個(gè)信號，借用2根CAN線傳送共享，節(jié)省了導(dǎo)線10余根。實(shí)例二：轉(zhuǎn)向EPS數(shù)據(jù)總線連接方式

（1）多路信息傳輸系統(tǒng)CAN的高速線、CAN低速線控制單元聯(lián)網(wǎng)互控，實(shí)現(xiàn)信息共享和自我診斷等（如：轉(zhuǎn)速信號SP和車速信號VSS和故障診斷等工作。

（2）30號線是12V?；鹁€，給電腦ESP/ECU的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，提供常工作電源。

（3）15號線是12V開關(guān)控制電源線，受點(diǎn)火開關(guān)IG/SW控制，并設(shè)有保護(hù)熔斷絲Fuse。

（4）31號線是接地線。實(shí)例三、組合儀表的連接方式：大量的減少連接線的數(shù)量。

實(shí)例四、有的采用中央控制的方式（網(wǎng)關(guān)），減少連接線數(shù)量。五、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的規(guī)律知識：

1、每個(gè)電控系統(tǒng)的線路中，都有一個(gè)獨(dú)立的“控制模塊”（XCRS，又叫：節(jié)點(diǎn)），按系統(tǒng)的部件分布情況，就近安裝。

2、各種傳感器和執(zhí)行元件，多連接在就近的“控制模塊”線路上。

3、各系統(tǒng)的“控制模塊”，都有自己的電源線和接地線，通過CAN－H、L線傳送信息，完成功能控制。

4、每個(gè)“控制模塊”，都由其系統(tǒng)的ECU監(jiān)控工作，都有自己的故障代碼輸出。

5、為了防止電子數(shù)據(jù)在終端反射迥蕩干擾，影響數(shù)據(jù)傳輸，CAN－H、L線終端的“控制模塊”中，都設(shè)有120Ω或60Ω抗反射干擾電阻。六、幾個(gè)專用名詞解釋：

（1）節(jié)點(diǎn)—即控制模塊和接線點(diǎn)。豐田－Lexus－LS430車的數(shù)據(jù)總線中，就有29個(gè)交換信息的模塊。

（2）數(shù)據(jù)總線—模塊間傳遞數(shù)據(jù)的通道，是“雙絞線”，又叫：BUS。

（3）網(wǎng)絡(luò)—多條數(shù)據(jù)總線和模塊在一起，相互交流信息，叫：岡絡(luò)。

（4）網(wǎng)關(guān)—使不同傳輸速度的模塊（服務(wù)器），實(shí)現(xiàn)信息共享，即：信息滙總、分辮、分工，叫：網(wǎng)關(guān)。又叫“中央控制單元”。

（5）幀—為了可靠地傳輸數(shù)據(jù)，把原始數(shù)據(jù)分割為許多一定長度的“數(shù)據(jù)單元”，稱為“幀”。它有長短之分。

（6）畢特率bit/s－每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制的位數(shù)（高、低電平的0或1）。

（7）通訊速率—每秒多少個(gè)千字節(jié)Kb/s。七、CAN多路信息傳輸系統(tǒng)的檢修方法：

1、數(shù)據(jù)控制單元在ECU中或單獨(dú)安裝，它的故障信息可利用該車系的“專用檢碼器”，連接OBD-Ⅱ檢測接口進(jìn)行診斷，方法與普通車系相同。例如：

A、故障代碼－P1625

發(fā)動(dòng)機(jī)/變速器CAN總線不可靠信號。

B、故障代碼-－P1854

數(shù)據(jù)總線傳動(dòng)硬件損壞（發(fā)動(dòng)機(jī)/變速器控制器損壞）。

C、故障代碼U－0001－CAN總線斷路。D、故障代碼：U0131-與動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制模圤失去通訊。

分析-有三種可能？

（1）EPS控制單元故障；（2）CAN-H-L線斷路或短路；（3）ECM電腦內(nèi)部電路故障。例如:一臺(tái)別克轎車，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，加速無力現(xiàn)象，故障燈點(diǎn)亮。

1、先檢查油電路－油壓和電火花均正常。

2、檢取故障代碼－有3個(gè)：

U0073－CAN總線通訊故障；

U0100－發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊失去通訊

U0101－變速器控制模塊失去通訊。

3、分析－因?yàn)槭嵌嗦穫鬏敗⑿畔⒐蚕?，一個(gè)系統(tǒng)的故障，CAN可能使多個(gè)系統(tǒng)報(bào)警。主要矛盾是發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊故障。

4、排除－真性故障是啟動(dòng)困難，應(yīng)先更換發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，匹配消碼后，順利啟動(dòng)，工作正常，其他故障代碼是假性故障。2、雙絞線數(shù)據(jù)電纜，數(shù)據(jù)總線的故障可利用電測量法（電壓和電阻），測量總線、支線、模塊間，是否導(dǎo)通或短路。

3、利用“示波器”，連接儀表盤后方的CAN數(shù)據(jù)總線“2P接口”或16孔檢查連接器的2P孔，檢測兩股線上的通訊脈沖電壓信號波形，應(yīng)以電位相反的對稱波形出現(xiàn)。4、CAN-BUS波形實(shí)例：

（1）正常波形：低速線L和高速線H波形對稱，但電位相反。（2）高速線H斷路：（3）低速線L斷路：（4）高速線H對地短路：（5）低速線L對地短路：（6）高速線H和低速線L都對地短路：（7）低速線L和高速線H相互短路：八、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST：

1、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST的優(yōu)點(diǎn)：

光導(dǎo)線用玻璃纖維制成，傳送數(shù)字信號，它速率高，數(shù)據(jù)量大，信號衰減小，耐腐蝕，不易被外界干擾，無短路危險(xiǎn)，但斷路后無法修復(fù)。多用于音響、電話、電視、GPS等系統(tǒng)。2、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MOST工作原理：

它利用光導(dǎo)纖維傳遞數(shù)字信號，控制單元將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為光脈沖信號，經(jīng)光纖維傳送到又一個(gè)控制單元，再轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，完成控制過程。

它是