CAN-BUS系统

CAN-BUS系统（精选4篇）

CAN-BUS系统 篇1

汽车控制单元的数量在不断地上升, 控制单元数量的增加, 使得它们之间的信息交换也越来越密集[1]。而CAN数据总线可提供特殊的局域网, 为汽车的集群控制器单元进行密集数据交换。汽车CAN ( Controller Area Network) 总线, 称为控制单元的局域网, 它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。

1 Can-bus的日趋普及

以大众汽车集团为例, 于1997 年率先在PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5Kbit/s的Can-bus, 2001 年, 大众集团公司进一步提高了Can-bus的设计标准, 将舒适系统Can-bus提高到100Kbit/s, 驱动系统提高到500Kbit/s, 2003 年, 大众集团公司在新PQ35 平台上使用五重结构的Can-bus系统, 及单线的LIN-BUS。目前大众在华销售所有车型均采用CAN数据总线网络。

2 轿车Can-bus系统的结构

Can-bus系统由CAN收发器、数据传输终端和数据传输线组成 (如图2 所示) 。CAN收发器安装在控制器内部, 同时兼具接收和发送的功能, 将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。数据传输终端是一个电阻, 防止数据在线端被反射, 以回声的形式返回, 影响数据的传输。数据传输线是双向数据线, 由高低双绞线组成。 CAN数据总线的两条导线分别叫CAN-High和CAN-Low线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线。各个CAN系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。

Can-bus采用双绞线自身校验的结构, 如图3 所示, 这样既可以防止电磁干扰对传输信息的影响, 也可以防止本身对外界的干扰。系统中采用高低电平两根数据线, 控制器输出的信号同时向两根通讯线发送, 高低电平互为镜像。并且每一个控制器都增加了终端电阻, 以减少数据传送时的过调效应。

目前轿车上的网络连接方式主要采用2 条CAN。一条用于驱动系统的高速CAN, 速率达到500kb/s, 主要面向实时性要求较高的控制单元, 如发动机、电动机等;另一条用于车身系统的低速CAN, 速率是100kb/s, 主要是针对车身控制的, 如车灯、车门、车窗等信号的采集以及反馈, 其特征是信号多, 但实时性要求低, 因此实现成本要求低。

由于不同区域Can总线的速率和识别代号不同, 因此一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域, 必须把它的识别信号和速率进行改变, 能够让另一个系统接收, 这个任务由网关 (Gateway) 来完成。另外, 网关还具有改变信息优先级的功能。

3 示波器波形分析

当Can-bus数据总线系统出现故障时, 如:通讯线路短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真, 都会引起多个电控单元无法工作或控制系统错误动作。判断是否为数据总线故障时, 可采用示波器来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符。

4 CAN数据总线典型故障及示波器分析

在CAN-BUS上, 信息传递是通过两个一进制逻辑状态0 (显性) 和1 (隐性) 来实现的, 每个逻辑状态都对应于相应的电压值控制单元, 利用两条线上的电压差来确认。

4.1 典型故障1:Can-Low断路

从波形图上可看出, Can-Low的波形为一条直线, 说明Can-Low的电压基本不变, 观察Can-Low一直处于高电平电压。结合CAN收发设备内部电路 (如图7 所示) , Can-Low电路上有上拉电阻, 如果Can-Low一直为高电位, 则Can-Low为“+”电压, 可判断出Can-Low处于断路状态。

4.2 典型故障2:Can-High断路

波形图显示Can-High的波形为一条直线, 说明Can-High的电压基本不变, 而观察Can-High一直处于低电平电压。结合CAN收发设备内部电路 (如图7 所示) , Can-High电路上有下拉电阻, 如果Can-High一直处于低电平电压, 则Can-High为接地, 可判断出Can-High处于断路状态。

4.3 典型故障3:Can-Low与地短接

波形图显示Can-Low的波形为一条直线, 说明Can-Low的电压基本不变, 再观察Can-Low一直处于低电平电压, 结合CAN收发设备内部电路 (如图7 所示) , 可判断出Can-Low也处于与地短接状态。

5 结论

传统汽车检测由于没有使用示波器, 经常是汽车明明有故障, 而扫描工具检测却显示系统正常。随着Can-bus在汽车综合控制上应用的广泛化, Can-bus的故障诊断技术必将得到重视。

参考文献

[1]于万海.汽车单片机与车载网络技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2007.

CAN-BUS系统 篇2

一、 CAN-BUS的工作原理

CAN-BUS是Controller Area Network-BUS的缩写, 称为控制单元的局域网, 它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。CAN-BUS系统的控制单元连接方式采用铜缆串行方式。由于控制器采用串行合用方式, 因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单元不指定接收者, 把所有的信息都往外发送;由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息。

二、CAN-BUS系统组成

CAN收发器: 安装在控制器内部, 同时兼具接受和发送的功能, 将控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线。

数据传输终端:是一个电阻, 防止数据在线端被反射, 以回声的形式返回, 影响数据的传输。

数据传输线:双向数据线, 由高低双绞线组成, 分为Can-Low和Can-high。

网关:由于不同区域CAN-BUS总线的速率和识别代号不同, 因此一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域, 必须把它的识别信号和速率进行改变, 能够让另一个系统接受, 这个任务由网关 (Gateway) 来完成。另外, 网关还具有改变信息优先级的功能。

三、CAN-BUS上的信息

1.二进制:

CAN-BUS上的信息是以二进制形式出现的。也就是说控制单元将信息转换成二进制, CAN-BUS用电平来模拟二进制, 接受控制单元将电平转换成二进制数据, 再将二进制数据转换成正常数据。

2.优先级:

因为CAN-BUS采用串行数据传递 (单根数据线) 方式, 如果有多个控制器同时需要发出信号, 那么在总线上一定会发生数据冲突。所有每一个数据列都有它的优先级。当有多个控制器试图发送信息时, 它们自己的接收器为信息优先级进行仲裁, 当其他控制器发送的信息优先级高于自己控制器发送信息时, 通知自己发送器停止发送, 整个控制器进入接收状态。

四、 CAN-BUS典型故障

五、检测方法

1. 插拔法:

一根总线上多个控制单元故障, 插拔顺序按优先顺序, 常见有气囊控制单元, ABS控制单元和自动变速箱控制单元;

2. 颜色法:

目测总线上是否有高低连接问题;

3. 电阻法:

主要针对驱动总线, 看电阻是否一般在60～66Ω左右, 也可测单个控制单元上的终端电阻是否损坏;

4. 电压法:

对舒适系统可测单根数据线电压是否标准;

5. 波形法:

CAN-BUS系统 篇3

当前汽车技术已经发展到第四代,即计算机技术、电子技术、综合控制技术、智能传感器技术等先进汽车电子技术。现代汽车的电子结构是通过几种通信系统将微控制器、传感器和执行器连接起来的,汽车电控单元已不再是线束连接,而是网络系统连接起来的。因此,网络信息通信技术的引入是汽车电子技术发展的里程碑。

现代汽车中电子设备比比皆是,涉及汽车的主要部件,基本上可分为三类:动力电子系统、底盘电子系统、车上电子系统。而车用信息通信系统,即Telematics也将会成为汽车电子系统的重要组成部分。

2 CAN总线基本知识[3,4]

CAN (Controller Area Network)是控制单元(ECU)通过网络进行数据交换的一种通信方式,即控制器局域网络。是国际上应用最广泛的现场总线之一。

2.1 CAN总线在汽车上应用的原因

随着汽车工业的发展,现代汽车使用的电子控制系统和通信系统越来越多,如安全气囊(SRS)、发动机电控系统、防抱死制动系统(ABS)、自动变速器控制系统、自动巡航系统(ACC)舒适系统和信息娱乐系统等。各个系统、系统和组合仪表、系统和诊断接口之间均需要进行数据交换,如此巨大的数据交换量,如仍采用导线进行点对点的连接传输方式将会面临各种困难。因此,用网络信息通信传输系统取而代之就成为必然的选择。主要表现为:

(1)人们对车辆安全性和舒适性要求的逐步提高,以及各国对排放的限制和对环保的重视;

(2)现代车辆上都安装了越来越多的电器部件(控制单元/传感器/执行元件);

(3)电控单元/电子元部件间需要进行适时高速大量的信息交换,同时要保证数据传输时较高的安全性及可靠性;

(4)此外,数据总线技术在车上的应用,减少连接插头尺寸即减小控制单元尺寸,增大安装空间;可以降低车辆自重:减少线束数量从而减轻了重量,降低成本及故障诊断时的复杂程度。

因此,CAN总线传输系统将是今后很长一段时间内车载网络系统的主要协议标准。图1-1为CAN总线结构示意图。

2.2 CAN总线的特点

(1)控制单元之间的信息交换共享都是在同一平台(协议)上进行。

(2) CAN总线系统的数据传输相当于高速公路的作用;

(3) CAN总线系统可同时通过多个控制单元进行系统诊断;

(4) CAN总线系统方便加装选装装置;

(5) CAN总线系统方便用控制单元对系统进行控制;

(6) CAN总线是一个开放的系统,它可以和各种传输媒质进行适配,如铜线和光纤导线。

3 CAN总线故障分析[5,6]

3.1 故障类型

汽车CAN总线系统常见的故障主要有以下几种情况:

3.1.1 电源系统引起的故障

汽车CAN总线数据信息传输系统的核心是含有通信IC集成电路的电控ECU,其工作电压在10.5～15.0 V的范围内。如果电源系统提供的工作电压低于该值,某些电控单元停止工作,从而使整个CAN总线数据传输系统无法通讯。

3.1.2 节点故障

节点故障就是电控模块的故障,一般有硬件故障和软件故障两种。

硬件故障是由于集成电路故障造成CAN总线信息传输系统无法正常工作。

软件故障是软件程序或传输协议有缺陷或冲突,从而使CAN总线信息传输系统通讯出现混乱或无法工作,这种故障一般成批出现,且无法维修。

对于采用低版本信息传输协议或点到点信息传输协议的CAN总线信息传输系统,如果有节点故障,将使整个CAN无法工作。

3.1.3 链路故障

当CAN总线信息传输系统的链路(或通讯线路)出现故障时,如:通讯线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真,都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误等故障。

判断是否为链路故障,一般采用专用诊断仪或示波器读取通讯数据信号并与标准通讯数据信号相对比。

3.2 故障部位

CAN总线常见的故障部位主要有:

(1)车用电源系统中的故障;

(2) CAN-H或CAN-L短路或断路;

(3)控制单元的供电故障;

(4)插接器接触不良(端子脏污、锈蚀、损坏);

(5)控制单元故障

3.3 故障诊断步骤

CAN总线故障诊断的步骤主要有:

1.检测汽车电源系统是否存在故障,如交流发电机的输出波形是否正常。

2.了解车辆C A N总线信息传输系统的特点:

(1)信息传输方式:CAN总线、LAN总线等;

(2)传输介质:同轴电缆、双绞线、光纤等;

(3)网络通讯协议的类型:CAN-Bus协议、A-BUS协议、VAN协议,PALMENT协议、CCD协议、HBCC、DLCS协议等

3.了解车辆CAN总线信息传输系统的各种功能,如有无唤醒功能、休眠功能等。

4. 检查节点,只能采用替换法进行检测。

5.检查车辆CAN总线信息传输系统的链路是否存在故障,采用替换法或采用跨线法进行检测。

4 车辆典型CAN总线故障分析

4.1一辆奥迪A6L轿车的后尾灯、顶灯不亮,电子驻车制动发出警告,驻车辅助失效,前、后右侧玻璃无法升降,如何进行故障诊断?

该车生产日期为2006年,行驶里程为6000km,出现的故障现象是:后尾灯、顶灯不亮,电子驻车制动报警,驻车辅助失效,前、后右则玻璃无法升降诊断步骤如下:

(1)连接VA S 5 0 5 2读取故障码,舒适控制单元J393、电动驻车和手制动器控制器J540、泊车辅助控制器J446均显示无法达到,网关有J393无法通信故障

(2)分析可能为CAN总线通信出现问题,先检查各个相关控制单元的供电、搭铁。首先检查J393的15号线、31号线均正常,检查30号线发现仅有3.4V电压,应为蓄电池电压,不正常。

A-蓄电池;J234-安全气囊控制器;J644-电源管理系统控制器;N253-蓄电池断路器;S131-熔断熔丝1;S132熔断熔丝2;S133-熔断熔丝3;SF6-熔丝架F上的熔丝6;13-发动机舱内右侧接地点;18-发动机缸体上的接地点;

B272-正极连接(30),在主导线束中;B300-正极连接4(30)),在主导线束中;

B301-正极连接5 (30),在主导线束中;B397-(舒适/便捷功能高速CAN总线),在主导线束中;

B406-连接1(舒适/便捷功能低速CAN总线),在主导线束中

(3)查ELSA电路图(见图3-1),发现供电是由蓄电池正极-S132熔丝-B300 (正极连接4,在主导线束中)-ST1-J393。ST1是右后尾箱饰板内黑色熔丝架,ST1上的熔丝均由B300供电,ST1上有舒适控制单元J393、电动驻车和手制动器控制器J1540、泊车辅助控制器J446、右后车门控制器389、前排乘客侧车门控制器J387

(4)检查ST1上的所有熔丝电压,均为3.4 V由此分析为ST1前方供电或连接问题。俭查发现蓄电池正极到B300连接松动,有虚接现象,重新紧固螺钉,故障排除

4.2一辆奥迪Q7组合仪表黑屏,无法启动,如何进行故障诊断?

该车生产日期为2010年,行驶里程为3500km,出现的故障现象是:把钥匙插入点火锁内,转向柱能解锁,但仪表灯不亮,组合仪表黑屏;起动时防盗报警,无法起动;右前车门、后盖无法打开。诊断步骤如下:

(1)连接VAS5052诊断仪检测,由于没有15号线供电,所有控制单元无法进入;进入引导性故障查寻,整个驱动CAN系统显示故障,整个舒适CAN系统均无法到达。

(2)根据故障现象分析可能为进入及起动许可控制器J518或数据总线诊断接口J533故障,更换后故障依旧。

(3)由于故障涉及驱动CAN和舒适CAN系统,分析可能为舒适CAN总线网络故障,其故障信息引起驱动CAN系统故障。联系到车门和后盖无法打开的故障现象有可能导致驱动CAN防盗系统故障,重点检查车门、后盖控制器及其相关线路。

(4)拆下后顶灯,发现后盖电动机线束被压在电动机下面,造成后盖控制器J605两根舒适CAN线短路

E406-后盖上锁按钮,在行李箱中;J605-后盖控制器;J756-后盖控制器2;V375-后盖控制器中的电动机;

V376-后盖控制器2中的电动机;218—接地连接1,在后盖导线束中;668-左侧D柱上的接地点2;

Q44-连接2,在后盖导线束中;.-CAN总线(数据导线)

(5)如图3-2、图3-3所示,分析电路图得知,这两条舒适CAN线短路将造成整个舒适CAN系统瘫痪,进而影响驱动CAN系统无法收到车门、后盖等信息,导致防盗系统报警,车辆无法起动。

(6)拆下后盖电动机取出短路的两条舒适CAN数据线,将线束包扎处理,故障消失。

J393-舒适/便捷功能系统中央控制器;SD5-熔丝座D上的熔丝5;SF6-熔丝座F上的熔丝6;St7-熔丝座F上的熔丝7;

SF8-熔丝座F上的熔丝8;SF10-熔丝座F上的熔丝10;SF12-熔丝座F上的熔丝12;51-行李箱内的右侧接地点;

392地链接27,在主导线束中;B3Q2-正极连接6 (30),在主导线束中;B397-连接1(舒适/便捷功能CAN总线High),

在主导线束中;B406-连接1舒适/便捷功能总线CAN-L),在主导线束中;-CAN总线(数据导线)

5 结论与展望

车载网络技术是现代汽车电子技术的重要组成部分,是现代车辆信息传输与控制的基础。随着电子技术的发展,一些车辆的电控装置越来越多,技术越来越先进,电控程度越来越复杂,使得车辆上的电控单元也越来越多,传感器数量逐步增加,更加加速了汽车总线系统的运用和发展。由于总线系统采用的是网络技术,因此在信息传输方面与传统的电控系统有着很大的差异,在故障诊断方面也大不相同。本文分析总结了C A N总线技术存在的故障类型,并通过对奥迪两款不同类型车辆C A N总线故障的详实分析,表明了汽车网络总线技术在车辆上的运用,尤其是故障诊断分析中有着极其重要的地位。

参考文献

[1]刘春晖,刘宝军,汽车车载网络技术详解[M],机械工业出版社,2015.

[2]罗峰,孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].电子工业出版社,2014.

[3]郑易.汽车车载网络维修必会技能200问[M].机械工业出版社,2015,杨春杰,王曙光,亢红波.CAN总线技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.Yang Chunjie,Wang Shuguang,Kang Hongbo.CAN bus technology[M],Beijing:Beihang University press,2010.

[4]巨永峰.汽车电子技术的发展趋势[J].陕西:现代电子技术,2003(9):15.Ju Yongfeng.The development trend of automotive electronics technology[J].Shanxi:modern electronic technology,2003(9):15.

[5]史久根、张培仁、陈真勇CAN现场总线系统设计技术[M].北京:北京国防工业出版社,2004.Zhang Peiren,Shi Jiugen,Chen Zhenyong.CAN field bus system design technology[M].Beijing National Defense Industry Press,2004.

[6]饶运涛、邹继军.现场总线CAN原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.6.

[7]杜尚丰,曹晓钟,徐津.CAN总线测控技术及其应用[M].北京:电子工业出版社,2007.

CAN-BUS系统 篇4

随着现场总线技术发展的成熟,应用范围在迅速扩大,特别是CAN总线已经成为一种国际标准(IOS-11898),是最有前途的现场总线之一[1]。基于CAN总线设计的文献比较多,但是基于can总线实训设备的文献比较少。综上所述,本研究设计1款内置2种CAN控制芯片的CAN-Bus综合实训设备。本设计不但可以完成对每个CAN控制器单独控制,又可以完成对2个CAN控制器同时控制,实现CAN总线中继器和CAN-Switch的功能。

1 硬件设计

AT89S52的P0口连接到SJA1000的AD0-AD7,AT89S51的ALE、、、、RST分别与SJA1000各口连接,AT89S51的与SJA1000的连接,使AT89S51可通过中断方式0访问SJA1000,SJA1000的MODE引脚接高。[2]AT89S51的P 2口连接到M C P 2 5 1 5的、S O、S I、S C K、R S T,A T 8 9 S 5 1的与MCP2515的连接,通过中断方式1访问MCP2515。TX0与RX0直接与CAN收发器82C250连接,再由CANH、CANL接入CAN总线传输介质。AT89S51的P1口及相关引脚连接到ADC0804,通过ADC0804将传感器采集模拟信号转换成数字信号并传送给AT89S51。考虑到此设备产学研一体化的特点,我们选用CTM1050作为CAN总线收发器。如考虑成本,可以直接将CTM1050换成PCA82C250。

2 软件设计

根据本设备设计了20多个基础实验内容,涉及SJA1000、MCP2515的BasicCAN和PeliCAN两种协议模式实验;PeliCAN模式下标准帧和扩展帧实验;不待验收滤波器的实验以及带验收滤波器的一对一、一对多实验。发送模式由简单的自发自收,一发一收,多设备之间网络传送,循序渐进,由易向难。

由于篇幅有限,重点讲授CAN总线采集和接收节点设计。CAN总线采集节点软件设计依次由微处理器初始化、SJA1000Pelican模式初始化、采集模块初始化、AD处理、Pelican模式发送5个模块组成。通过定时器中断0触发每0.5秒通过Pelican模式想CAN网络发送一次。CAN总线汇聚节点软件设计依次由微处理器初始化、SJA1000Pelican模式初始化、串口初始化、Pelican模式接收、Pelican模式发送、串口通信6个模块组成,通过外部中断触发接收CAN总线网络上数据,接收中断流程图如图2所示。汇聚节点将接收到数据经过处理后,可根据情况通过中断触发对某个CAN总线节点发送控制命令完成作业,例如继电器吸合等操作,发送中断流程图如图3所示。

3 结语

经过2年使用,能对学生后期现场总线和嵌入式实训、毕业设计、顶岗实习甚至工作打下了较好的现场总线理论基础和实践技能。本设备相关研究曾获市级科技进步三等奖,院级科研进步二等奖,院级教学成果一等奖等荣誉。

参考文献

[1]王鸿磊,李传发,张雪松.基于AT89S52的CAN通信接口设计[J].计算机技术与发展,2006.12:190-192