车载网络系统CAN基讲稿.ppt

车载网络CAN系统 目录 CAN定义CAN的必要性CAN协议CAN双数据线CAN数据传输CAN的数据终端CAN的接点CAN的网关CAN的故障诊断 Can系统概述 随着现代汽车新技术的飞速发展 车辆动力 安全和舒适系统的不断完善 用于车辆中的电气设备越来越多 德国的博世BOSCH公司设计了CAN数据总线 奔驰 宝马 奥迪A6 帕萨特B5 宝来 波罗都采用了CAN数据总线 使车上的各个电脑都能进行数据交流 形成车载网络系统 一辆汽车不管有多少块电控单元 不管信息容量有多大 每块电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上 这两条导线就称作数据总线 亦称BUS线 整个网络则称CAN CAN是ControllerAreaNetwork 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 一 什么是CAN系统 传统通讯方式 CAN通讯方式 二 为什么要采用CAN系统 CAN ControllerAreaNetwork 控制器局域网 电脑之间的信息传递 有几个信号就要有几条信号传输线 如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线 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 POLO燃油泵控制 POLO的汽油发动机有一个新的燃油供给控制装置 用两个并联的继电器来代替单个集成防撞燃油关闭装置的燃油泵继电器 这两个继电器是燃油泵继电器和燃油供给继电器 位于车载网络系统控制单元上的继电器托架上 其工作方式为 a 打开驾驶员侧车门后 车门触点开关 或集控门锁的关闭单元 将信号发送到车载网络系统控制单元 接着车载网络系统控制单元控制燃油供给继电器 并使燃油泵运行大约2s b 当驾驶员侧车门短暂开启时 车载网络系统控制单元通过其定时开关切断燃油泵继电器 油泵停止运转 c 如果驾驶员侧车门开启超过30min 车载网络系统控制单元通过其定时控制装置使得燃油泵重新受控 d 当打开点火开关或起动发动机后 燃油泵通过燃油泵继电器J17由发动机控制单元控制 数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统 CAN数据传输系统的优点是 1 将传感器信号线减至最少 使更多的传感器信号进行高速数据传递 2 电控单元和电控单元插脚最小化应用 节省电控单元的有限空间 3 如果系统需要增加新的功能 仅需软件升级即可 4 各电控单元的监测对所连接的CAN总线进行实时监测 如出现故障该电控单元会存储故障码 5 CAN数据总线符合国际标准 以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换 CAN系统的优点 电子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 这种语言称 协议 汽车电脑网络常见的传输协议有数种 通常数据总线采用CAN协议 这个协议是由FORD Internet与BOSCH公司共同开发的高速汽车通信协议 三 什么是CAN协议 为避免通讯信号被干扰 CAN H和CAN L线相互缠绕在一起 构成一个封闭的数据传输通道 CAN BUS两条线上的电位是相反的 如果一条线的电压是5V 另一条线就是0V 两条线的电压和总等于常值 通过该种办法 CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰 同时CAN总线向外辐射也保持中性 即无辐射 四 CAN系统的双数据线 DrivetrainCANHigh 橙 黑Low 橙 棕 ConvenienceCANHigh 橙 绿Low 橙 棕 InfotainmentCANHigh 橙 紫Low 橙 棕 CAN数据传输总线 铁轨 CAN BUS火车 信息乘客上下车 信息发送与接收 五 CAN系统的数据传输 CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户 控制单元 将数据 讲入 网络中 其他用户通过网络 接听 这个数据 对这个数据感兴趣的用户就会利用数据 而其他用户则选择忽略 CAN系统的数据传输 CAN系统中的所有控制单元都能收到信息 并且每个都扮演识别器中的接收检验员 判断所收到的信息是否与相应的控制模块有关 如果有关 则采用 否则将被忽略 每个控制单元都能传递和接收数据 但只是有选择性地读取需要的数据信息 CAN系统的数据传输 CAN系统的数据传输 CAN系统的数据传输 CAN系统的数据传输 六 CAN的数据传输终端 数据传递终端 实际是一个电阻器 作用是避免数据传输终了反射回来 产生反射波而使数据遭到破坏 七 CAN的数据线的接点 CAN通信线由 CANH 和 CANL 组成CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中 在特殊情况下 连接点也可能设在发动机电控单元内部 中央线束连接 星形接法 左侧A柱 舒适系统数据总线 orange green 信息娱乐系统数据总线 orange violet 驱动数据总线 orange black 右侧A柱 J234 G85 J217 J285 J104 J220 AUDIA4CAN的数据线的接点 总线接点 八 CAN系统的网关 网关采用独立的控制模块或借用其他控制模块 通常是仪表模块 什么是网关 gateway 网关实际上就是一种模块 它工作的好坏决定了不同的总线 模块和网络相互间通信的好坏 实际上针对通用协议的OBD 系统 你的OBD 故障扫描仪就是网关 只不过是针对它的屏幕而言 网关就像一个居民小区的门卫 在他让任何客人进大门之前 他得问问客人是否是应邀前来 或者通知某位住户有人来访了 对不兼容但却需要互相通信的总线和网络来说 网关模组所起作用就和门卫一样 作为诊断gateway 作为数据gateway 使连接在不同的数据总线上的控制单元能够交换数据 在不改变数据的情况下 将驱动总线 舒适总线 信息娱乐总线的诊断信息传递到K线 网关系统的作用 网关系统的作用 网关相当于翻译转换器 由于CAN BUS总线的高 低位线传输速率都很高 而自诊断仪器VAG1551和VAS5051的自诊断K线的读取速率分别为9600 10400b S 为了实现自诊断通讯 所以需要Gate way网关系统进行转换 大众车CAN总线的传输速率 动力CAN500Kb S 舒适CAN100Kb S 而网关电脑相当于沟通动力CAN和舒适CAN的桥梁 网关的作用 第一 它可以把CAN的数据转变成可以识别的OBD 诊断数据语言 方便诊断 第二 低速的CAN和高速的CAN需要做到信息共享 就必须在车上加装一个网关 第三 与电脑中的网关作用是一样的 负责接收和发送信息 第四 激活和监控CAN网络工作状态 第五 实现车辆数据的同步性 如奔驰S320车上的网关是点火开关电脑 N73 宝马745车上的网关是ZGM中央电脑 奥迪A6车上的网关是仪表电脑 大众车系的网关是仪表板 网关系统的结构 POLO汽车仪表的连接 网关的编码 在大众车型上 gateway系统有单独的地址码 19 系统的编码取决于车上有哪些控制单元是通过CAN总线来传输数据的 Coding 06或07 例如 gateway编码原则自动变速箱 00001ABS 00002安全气囊 00004总和 00007所以输入19 07进行编码 00007 或 00006 网关系统的通信 大众车型上 可利用10功能 自适应Adaptation来控制哪些控制单元 可通过CAN总线来传输信息 在地址17 组合仪表中 输入相应的通道来完成 例如 通道60 动力CAN通道61 舒适CAN通道62 信息CAN Converter LoginCD AUDIA6总线结构图 J533网关 1 数据总线由于大量网络功能和大量的数据传递要求不同数据总线的相互作用 除舒适和动力CAN总线外 还使用了若干条LIN总线 MOST总线是光纤传输 其传输率为21 2Mbaud 主要传递娱乐信息 不同的总线间的数据通过网关J533来进行 数据诊断接口J533用于诊断单元和车上控制单元的数据交换 数据传输率是500kBaud sec 驱动总线 动力CAN 驱动CAN总线的特点如下 传输率500kBaud双绞线 高 桔 黑 低 桔 棕 不能单线运行 如果单线短路或断路可导致全部失效 A6L车型CAN控制特点说明 A6L 数据总线自诊断接口J533位置 J533在手套箱的前部元件支架上 BUS线路测试导通性 断路或短路 电脑电源或搭铁检查 关闭点火开关 控制单元插头 此时不要连接线束插头 使用万用表测量控制单元H脚与L脚之间的电阻 这是数据传递终端的电阻值 规定值为115至120 如不符合规定应更换控制单元 故障码逻辑判断法 信号波形测试法 九 CAN数据传输系统检修方法 CAN BUS网络检修 故障现象具有下列特征 断路 总线上无电压 对正极短接 总线上无电压变化 总线电压U U蓄电池 对地短接 总线上无电压变化 总线电压U 0V 原因可能为 导线中断 导线局部磨损 插头连接损坏 触头损坏 污垢 锈蚀 导线烧毁 控制单元供电故障 控制单元损坏 CAN BUS网络检修 CAN BUS总线测试 干扰总线系统的控制单元该故障原因可能由于软件引起 症状 由电码干扰而导致的功能无法执行或功能异常 确定干扰总线系统的控制单元 依次取下每根总线上连接的控制单元保险丝 每脱开一个控制单元后 重复总线测试 如果在脱开某个控制单元后数据传送重新正常 则表明该控制单元干扰了数据交换 可更换相关的控制单元 奔驰CANH 高位线 当没有通信时 CAN H线上存在有0 025V电压当激活通信时 电压上升到0 65V数据通信时的波形是上升沿 奔驰CANL 当没有通信时 CAN L线上存在有11V电压当激活通信 电压下降到4 65V数据通信时的波形是下降沿图 CANH和L同步工作波形 高位线 低位线 CANL发生故障时 仍然继续通信 CAN BUS系统故障检修 CAN BUS信息传输系统的车辆出现故障 整个汽车信息传输系统中的有些信息将无法传输 接收这些信息的电控模块将无法正常工作 从而为故障诊断带来困难 对于汽车CAN BUS系统故障的维修 应根据CAN BUS系统的具体结构和控制回路具体分析 一般说来 引起汽车CAN BUS系统故障的原因有三种 一是汽车电源系统引起的故障 二是汽车CAN BUS系统的线路故障 三是汽车CAN BUS系统的节点故障 电源故障引起的CAN BUS故障 汽车CAN BUS传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控模块ECM 电控模块ECM的正常工作电压在10 5 15 0V的范围内 如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值 就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停止工作 从而使整个汽车CAN BUS系统出现短暂的无法通讯 故障实例 故障现象一辆上海别克轿车 在车辆行驶过程中 时常出现转速表 里程表 燃油表和水温表指示为零的现象 故障实例 故障检测过程用TECH2扫描工具 微机故障诊断仪 读取故障代码 发现各个电控模块均没有当前故障代码 而在历史故障代码中出现多个故障代码 其中 SDM 安全气囊控制模块 中出现U1040 失去与ABS控制模块的对话 U1000 二级功能失效 U1064 失去多重对话 U1016 失去与PCM的对话 IPC 仪表控制模块 中出现U1016 失去与PCM的对话 BCM 车身控制模块 中出现U1000 二级功能失效 故障分析和排除 经过故障代码的读取可以知道 该车的CAN BUS系统存在故障 因为OBD 规定U字头的故障代码为汽车CAN BUS系统的故障代码 通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道 以上的电控模块共用一根电源线 并且通过前围板 由于故障代码为间歇性的 断定可能是这根电源线发生间歇性断路故障 经检查发现 此根电源先由于磨损导致接触不良 经过处理后故障排除 节点故障 节点是汽车CAN BUS系统中的电控模块 因此节点故障就是电控模块ECM的故障 它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突 从而使汽车CAN BUS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 硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障 造成汽车CAN BUS系统无法正常工作 对于采用低版本信息传输协议即点到点信息传输协议的汽车CAN BUS系统 如果有节点故障 将出现整个汽车CAN BUS系统无法工作 故障实例故障现象一辆上海帕萨特B5轿车在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警 同时发动机转速表不能运行故障 故障检测 用V A G 1552故障阅读仪读取发动机控制系统的故障代码 发现有两个偶发性故障代码 18044 安全气囊控制单元无信号输出 18048 仪表数据输出错误 用V A G 1552故障阅读仪读取仪表系统的故障代码为 与发动机控制单元无通讯 与安全气囊控制单元无通讯 故障分析与排除 通过读取故障代码可以初步判断故障在于汽车CAN BUS系统 通过对汽车电气线路进行分析 电源系统引起故障的概率很小 故障很可能是节点或线路故障 用替换法尝试安全气囊控制单元 故障得以排除 线路故障 当汽车CAN BUS系统的线路 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动作 判断是否为线路故障时 一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符 故障实例3 故障现象一辆奥迪100轿车的电控自动空调系统在