汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的檢修 (1)課件講解

汽車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的檢修

CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的檢測汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)基礎（1）汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)作用一般來說，一個控制單元從整個系統(tǒng)中獲得的信息越多，該控制單元協(xié)調(diào)自身的功能會越好。CAN數(shù)據(jù)總線作為控制單元之間的一種數(shù)據(jù)傳遞形式，它將各個控制單元連接形成一個完整的系統(tǒng)，如圖

所示。圖CAN數(shù)據(jù)總線（2）汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的類型1）根據(jù)傳輸導線類型分類根據(jù)傳輸導線的不同可分為單線、雙線和無線。單線傳輸如LIN-Bus總線；在CAN系統(tǒng)中一般均采用雙線傳輸；光纖總線（MOST）為環(huán)狀信息傳輸。新款車型中，很多都采用無線藍牙傳輸數(shù)據(jù)，又叫BluetoothBus總線。2）根據(jù)網(wǎng)絡傳輸形式分類控制單元之間的線路連接關(guān)系可將多路傳輸分為線性網(wǎng)絡、星形網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡等幾種，如圖

所示。（a）線性（b）被動星形（c）環(huán)形圖

數(shù)據(jù)總線網(wǎng)路拓撲分類圖3）根據(jù)網(wǎng)絡傳輸速度分類目前，存在的多種汽車網(wǎng)絡標準，其側(cè)重點不同。為方便研究和設計應用，SAE車輛網(wǎng)絡委員會將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡劃分為A、B、C、D等類型。A類是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)傳輸位速率常小于10Kbit/s。該類網(wǎng)絡主要應用于車身控制，如電動車窗、中控門鎖、后視鏡、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明及早期的汽車故障診斷。B類是面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡，位速率一般在10~125Kbit/s。該類網(wǎng)絡主要應用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示等方面的控制。C類是面向高速、實時控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率為125~1Mbit/s。該類網(wǎng)絡主要用于動力系統(tǒng)等對實時控制及可靠性要求較高的場合。D類是智能數(shù)據(jù)總線，主要面向信息、多媒體系統(tǒng)等。該類網(wǎng)絡主要面向乘員的安全系統(tǒng)，應用于車輛被動安全性領(lǐng)域，位速率為250~400Mbit/s。（3）汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)常用術(shù)語1）網(wǎng)絡系統(tǒng)信息傳輸汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息一般采用多路傳輸。多路傳輸是指在同一通道或線路上同時傳輸多條信息。事實上數(shù)據(jù)信息是依次傳輸?shù)?，但速度非常快，幾乎就是同時傳輸。多路傳輸采用劃分時間片的方法來輪流接收和處理數(shù)據(jù)?？梢钥闯觯Ｒ?guī)線路要比多路傳輸線路簡單得多，但是多路傳輸系統(tǒng)ECU之間所用導線比常規(guī)線路系統(tǒng)所用導線少得多。由于多路傳輸可以通過一根線（數(shù)據(jù)總線）執(zhí)行多個指令，因此可以增加許多功能裝置。2）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（BUS）是模塊（如控制單元，智能傳感器等）間運行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路，如圖8.4所示。如果一個控制單元可以通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)，又可以從數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線。汽車上的信息高速公路實際是一條導線或兩條導線。3）網(wǎng)絡網(wǎng)絡式控制單元和控制單元或診斷測試儀（讀碼器）組成的電子系統(tǒng)，這些控制單元之間或控制單元與診斷測試儀之間用一根導線連接。網(wǎng)絡允許各個模塊相互通信，為了區(qū)分不同的設備，需設置不同的地址。從物理意義上講，汽車上許多模塊和數(shù)據(jù)總線距離很近，因此被稱之為LAN（局域網(wǎng)）。摩托羅拉公司設計的一種智能車身輔助裝置網(wǎng)絡，被稱為LIN（局域互聯(lián)網(wǎng)）。4）通信協(xié)議通信協(xié)議是通信雙方控制信息交換規(guī)則的標準、約定的集合,即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則。5）網(wǎng)關(guān)因為汽車上有這么多總線和網(wǎng)絡，所以必須用一種有特殊功能的計算機達到信息共享和不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突，實現(xiàn)無差錯數(shù)據(jù)傳輸，這種計算機就稱為網(wǎng)關(guān)，如圖

所示。圖

網(wǎng)關(guān)原理示意圖CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)CAN是ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)絡）的縮寫，含義是電控單元通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。CAN數(shù)據(jù)總線具有十分優(yōu)越的特點，諸如低成本，極高的總線利用率，較遠的數(shù)據(jù)傳輸距離（可達10km），較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（可達1Mbit/s），可根據(jù)信息的ID決定接收或屏蔽該信息，可靠的錯誤處理和檢錯機制，發(fā)送的信息遭到破壞之后可自動重發(fā)，各控制單元在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能，信息不包含原地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息和優(yōu)先級信息。（1）CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的組成CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)由1個控制器、1個收發(fā)器、2個數(shù)據(jù)傳輸終端和2條數(shù)據(jù)傳輸線構(gòu)成，如圖所示。圖CAN系統(tǒng)組成圖1）CAN控制器CAN控制器的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，CAN控制器也接收收發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳輸給微處理器。2）CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器安裝在控制器內(nèi)部，是一個發(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)化為電信號并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去。同時，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)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端是一個終端電阻，防止數(shù)據(jù)在導線終端被反射產(chǎn)生反射波，反射波會破壞數(shù)據(jù)。在驅(qū)動系統(tǒng)中，它接在CAN高線和CAN低線之間。4）數(shù)據(jù)總線CAN數(shù)據(jù)總線是用于傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為CAN高位（CANhigh）線和CAN低位（CANlow）數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)使用差分電壓傳送，使CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)即使在一條數(shù)據(jù)線斷開或者在噪聲極大的環(huán)境中也能工作。靜態(tài)時，兩條電壓均約為2.5V，此時狀態(tài)表示為邏輯“1”，也可以稱為“隱形”位；工作時，CANH比CANL高，表示邏輯“0”，稱為“顯性”位。（2）CAN數(shù)據(jù)總線的傳輸原理CAN-BUS數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理在很大程度上類似電話會議的方式，如圖所示。一個用戶（控制單元）向網(wǎng)絡中“講入”數(shù)據(jù)，而其他用戶“收聽”到這些數(shù)據(jù)。圖

數(shù)據(jù)傳遞示意圖8.1.3大眾車系CAN數(shù)據(jù)總線（1）驅(qū)動CAN總線驅(qū)動CAN總線主要由發(fā)動機控制單元、ABS控制單元、ESP控制單元、自動變速器控制單元、安全氣囊控制單元及組合儀表控制單元等組成。驅(qū)動CAN總線由15號線激活，傳輸速率是所有CAN總線中最高的，達500kbit/s。其采用終端電阻結(jié)構(gòu)，中心電阻為66Ω（發(fā)動機電阻），且高低CAN線為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即任一根CAN線斷路，則CAN系統(tǒng)無法工作。（2）舒適CAN總線舒適CAN總線的聯(lián)網(wǎng)控制單元：自動空調(diào)控制單元、車門控制單元、舒適控制單元、收音機和導航顯示控制單元。舒適CAN總線由30號線激活，傳輸速率達100kbit/s，沒有網(wǎng)絡的波形信號，終端電阻，且高低CAN線分離，即任一根CAN線斷路，CAN系統(tǒng)不受影響。舒適系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡的波形信號，如圖

所示。圖

舒適CAN總線的信號波形（3）診斷系統(tǒng)總線診斷總線是用于診斷儀器和相應控制單元之間的信息交換，它與網(wǎng)關(guān)的連接，它被用來代替原來的K線或L線的功能。診斷總線目前只能在VAS5051、VAS5052和VAS5053下工作，而不能適用于原來的診斷工具。下圖

為診斷系統(tǒng)總線。圖

診斷系統(tǒng)總線CAN數(shù)據(jù)總線的檢測

（1）萬用表檢測CAN數(shù)據(jù)總線可以采用數(shù)字萬用表進行測試，以判斷數(shù)據(jù)總線的信號傳輸是否存在故障，檢測方法如圖

所示。圖

用萬用表檢測CAN總線1）終端電阻的測量用萬用表電阻擋直接測量CAN-High線和CAN-Low線之間的電阻，正常情況下應該有一個規(guī)定的電阻（電阻大小隨車型而異），不應直接導通；用萬用表電阻擋測量CAN-High線或CAN-Low線分別與搭鐵或蓄電池正極之間的導通性，正常情況下應不導通。2）電壓測量①用萬用表檢測動力CAN總線。CAN-High線信號在總線空閑時的電壓約為2.5V，總線上有信號傳輸時，電壓值在2.5V和3.5V之間高頻波動，因此CAN-High線的主體電壓應是2.5V，所以萬用表的測量值大于2.5V但靠近2.5V。同理，CAN-Low線信號在總線空閑時的電壓約為2.5V，總線上有信號傳輸時，總線上的電壓值在2.5V和1.5V之間高頻波動，因此CAN-Low線的主體電壓應是2.5V，所以萬用表的測量值小于2.5V但靠近2.5V。②用萬用表檢測舒適/信息CAN總線。CAN-High線信號在總線空閑時的電壓約為0V，總線上有信號傳輸時，總線上的電壓值在0V和3.6V之間高頻波動，因此CAN-High線的主體電壓應為0V，所以萬用表的測量值為0.35V左右。同理，CAN-Low線信號在總線空閑時的電壓約為5V，總線上有信號傳輸時，總線上的電壓值在5V和1.4V之間高頻波動，因此CAN-Low線的主體電壓應是5V，所以萬用表的測量值為4.65V左右。（2）CAN總線的波形檢測圖

波形檢測電路連接圖CAN總線標準波形

LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的檢測LIN即LocalInterconnectNetwork，其含義是局域互聯(lián)網(wǎng)絡。所謂汽車中的局部互聯(lián)網(wǎng)是指所有的控制單元都在一個總成內(nèi)（如空調(diào)等）。LIN總線是CAN總線網(wǎng)絡下的子系統(tǒng)。車上各個LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過CAN數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)的。下圖為空調(diào)系統(tǒng)LIN系統(tǒng)。LIN的含義

LIN總線主控制單元連接在CAN總線上，它執(zhí)行LIN的主功能。LIN總線主控制單元的主要作用是：監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)傳遞的速率，發(fā)送信息標題；主控制單元