汽车CAN培训ppt课件

课程名称:CAN总线系统,BBDC维修技术培训中心2007.7,2,卢五波（售后服务技术培训）010-6782-2248luwb,自我介绍,9:00,3,背景介绍CAN控制器区域网络（简称CAN通讯总线）是一种串行通讯系统，由Bosch公司1980年开发。CAN为双绞线通讯，DCX在2003年的WG、DR车型上首装CAN。在WG车上CANC用来完成PCM、ABM、TCM、ESM之间通讯，CANB主要用于车身系统的通讯。早期的CAN只用于模块间通讯，并无与DLC和诊断仪连接。它起源于欧洲，符合动力系统通讯诊断协议（J1979/ISO15031-5），2008年之前用于美国市场所有车型。从2004年HB车型开始，所有新开发的车型采用CAN通讯协议，目前采用CAN通讯总线的车型有：LX、HB、ND、WK。有些车型，一方面保持PCI通讯，一方面在稳定性控制等实时系统中采用CAN通讯总线，被称为混合通讯总线通讯的车型。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,4,采用CAN通讯总线的优点是：易改变客户自选功能。传感器就近输入模块。可进行多种整车配置。批量生产中节省成本。减少必需的零件品种。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,5,第四课CAN通讯总线,图17双绞/非屏蔽通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,电路说明CAN通讯总线由一对类似于CCD的双绞线构成。（图17）。波形类似于CCD，信号传输是镜像模式。双绞线以33-50mm的间距绞合在一起，减少电磁干扰。在插接器上这对导线使用相邻端子，导线的长度相等。为保证相同的阻抗，两导线中电容是一致的。,CAN通讯总线避免与点火、电机、占空比调驱动电路等大电流的电路并行，尽量用与高电流电路分开的插接器。,6,几种不同类型的CAN通讯总线：在模块数少于两个的车上采用单一种类的CAN通讯总线，多数车上使用两种CAN通讯总线，中低速CAN通讯总线和高速CAN通讯总线：CANB是中低速通讯总线，传输速率为83.3kbps或125.5kbps。CANC是高速通讯总线，传输速率是500kbps。诊断CANC线是高速通讯总线，与诊断仪连接。HSI（高速内部）CAN通讯总线是事件驱动的，传输速率在125kbps。类似于目前的CANB通讯总线，支持车身系统，无容错功能，HSI运行电压类似于CANC。,第四课CAN通讯总线,CAN通讯总线偏置电压系统的模块各自提供自己的偏置电压。如果通讯总线上出现断路，未受影响的一组模块仍可通讯。CAN通讯收发器为内置芯片，向通讯总线电路供电。,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,7,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,表5通讯总线比较,第四课CAN通讯总线,特征,PCI,CANB,CANC,诊断CANC,变速器媒介,速度,符合的工业标准,符合OBDII,符合OBDII,每条通讯总线可带模块数,单线,双绞线,双绞线,双绞线,包括诊断仪最多32个,包括诊断仪最多2个,8,不同CAN的优缺点：高速的CANC通讯总线在点火开关接通时才工作，以“实时”速率传输数据。汽车的PCM、ABM等用CANC传输数据。CANC无容错功能，出现短路时，不能通讯。中速CANB通讯总线不能快速传输数据，但在点火开关关闭后仍可能工作，很多CANB模块需要在点火开关关闭后仍然传输数据，例如CCN和WCM。CANB在83.3kbps时有容错功能，可以在某些短路发生时继续通讯。在一辆车上使用两种CAN通讯总线可以扬长避短。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,9,第四课CAN通讯总线,图18典型的CAN通讯总线（LX）请大家注意，在LX，300C车型中，前控制模块（FCM）是作为网关（CGW）模块出现的。,车身电气,10,CANC通讯总线的运行CANC通讯总线的运行符合ISO11898标准。CANC在点火开关接通时激活，偏置电压为2.5V左右。当CANC（+）和CANC（）电压相等时，通讯总线处于退行状态，逻辑值为“1”。当CANC（+）电压拉高CANC（）电压拉低通讯总线处于支配状态，逻辑值为“0”。（见图19）。进入支配状态时，CANC（+）与CAN（）C的电位差为1.5V3.5V。进入退行状态时，CANC（+）与CAN（）C的电位差不大于50mv。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,11,总线电压,CANC-凸形，“0”，支配状态,CANC+凹形，“1”退行状态,电位差,图19CANC线的电压值,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,12,CANC通讯总线的终端电阻CANC通讯总线优化的终端电阻是60。为此有两个被称为主节点的模块各提供120的终端电阻，由两个60，1/4W的电阻构成。然后两个模块的终端电阻再并联起来是，得到60的优化终端电阻。终端电阻的中心抽头通过一个电容器接地。必要的话，电容的接地端也可以接到收发器的微处理器上（见图20）。原则上，这两个模块在车上的相对位置是远的。在LX上选择了FCM/（CGW）和SCM。在HB、ND、WK上选择了PCM和FCM/（CGW）。注：为保证通讯总线信号同时传输的常数不变，终端电阻必须数值相同，均匀匹配。CANC上的非主节点电阻在2.6K至3.0K之间。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,13,60,60,图20主CANC通讯总线模块（节点）,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,14,CANB通讯总线的运行点火开关处于接通或断开的情况下，CANB通讯总线状态都可能是激活的。当CANB（+）电压为00.2V，CANB（）为4.85V时，通讯总线处于退行状态，逻辑值为“1”。当CANB（+）电压为3.65V，CANB（）为1.40V时，通讯总线处于支配状态，逻辑值为“0”（见图21）。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,15,CANB+凹形,“1”,退行状态,CANB+凸形,“0”,支配状态,CANB+凹形,“1”,退行状态,图21CANB通讯总线的电压值,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,总线电压,16,CANB的网络管理CANB的管理建立在虚拟标志环信息结构基础上。每一个模块被赋予一个接收模块（或称为逻辑继承器）的唯一位置号和地址。当通讯总线唤醒后，每个模块传送“活跃信息”，这时标志环相位启动，或者说开始向逻辑继承器传送标志。如果没有监测到失配，标志环相位连续向逻辑继承器发送标志环信息。如果一个模块脱离了通讯总线，因超时而被其他模块感知，那么其余的模块发出活跃信息，并重新建立新的标志环，环上忽略丢失的模块。如果有新的模块发出活跃信息要加入进来，标志环自行配置，重新建立新的环，并包含新模块。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,17,CANB的休眠为防止点火开关关闭后过多地汲取电流（IOD），模块可从CANB标志环发出休眠字节，进入休眠模式。其他模块收到休眠字节后，向其逻辑继承器发出信号表明自己是否已经准备好进入休眠状态。当所有通讯总线上的模块都发出“休眠准备就绪”的字节时，最后一个准备好休眠的模块广播“通讯总线休眠通知”，整个通讯总线进入休眠状态。CANB通讯总线进入休眠后，有些CANB模块尚处于活跃状态，例如CCN、门模块，仍监测输入信号，此时电源消耗处于最低。如果点火开关处于关断状态，CANB模块提供“休眠准备就绪”的信号。CGW收到CANB和CANC在诊断模式下，不发出“休眠准备就绪”的信号。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,18,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,图22CANB通讯总线休眠模式电压值,第四课CAN通讯总线,19,模块的唤醒CANB通讯总线上的任何一个模块都可以通过发送“活跃信息”唤醒CANB通讯总线，这时休眠电压发生改变，CAN（+）拉高至12V，CAN（）拉低至0V（图22），唤醒了由直接电源供电的CANB模块，在1/3秒内这些模块开始传输信息。休眠的模块如果发现有信号输入，便发信号给其他模块，并唤醒它们。,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,第四课CAN通讯总线,20,CANB通讯总线的偏置电压和终端电阻CANB通讯总线优化的终端电阻随通讯总线上模块的变化而变化，理论上模块少的车上，CANB的终端电阻大些；模块多的车上，终端电阻小些。用电阻表测量CANB的终端电阻值时，断开蓄电池电源，CANB收发器的内部连接断开，终端电阻断路，因此，这时测量到的电阻值为非常大。每个CANB有两个内部终端电阻，分别连接在CAN（+）和CAN（）的收发器端。为了提供CANB的偏置电压和终端电阻，两个内部终端电阻的另一端分别接5V参考电源和接地线（见图23）。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,21,（5V）,（G）,终端电阻,终端电阻,扼流圈,*电容*电阻,图23CANB通讯总线模块（节点）,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,22,故障抵制CANB通讯总线传输速率在83.3kbps，有容错功能。如果通讯总线有一根导线，例如CANB（+）与地线短路，另一根与地线有电位差，CANB可以继续通讯。如果硬件或软件出现故障，CAN通讯总线不会持久地停留在支配电压状态。模块必须有足够的过电压保护功能。CANC模块应能承受通讯总线电路上-3V至+16V电压而不损坏。CANB模块应能承受-10至+27V的通讯总线电压而不损坏。另外，CANB在模块接地电压出现偏差时有能力保持通讯，能接受3V的地线偏差，如果是在单线通讯的模式下，这个电压减到1.2V。CANC通讯总线没有容错功能。如果出现对地或对电源短路，通讯将不能进行。注：有些模块有有限的容错功能，例如FCM/CGW的CANC诊断线（-）对地短路时，与诊断仪的通讯仍可以进行。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,23,诊断CANC在大多数采用CANC的车上，诊断CANC通讯总线专用于连接诊断仪和车载模块，诊断线有专用的通讯协议，以500kbps的实时速率传输数据。StarSCAN扫描仪通过诊断CANC通讯总线和网关模块让不同类型的通讯总线彼此连通，实现诊断功能，使用DRBIII或通过单纯升级DRBIII是不能实现的。为了达到与不同通讯总线匹配的要求，诊断仪终端电阻很大，全部诊断CANC的终端电阻值由网关模块提供，CGW提供60的终端电阻。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,24,第四课CAN通讯总线,网关和中央网关模块（CGW）典型的汽车网关模块的作用是使汽车系统中不同电压、不同速率的通讯总线之间互相传输信息。具体讲，一些网关模块可以在CANB、CANC、诊断CANC之间交换信息。另一些网关可以在CAN通讯总线和PCI之间传输信息。按照车型的不同，其他组合通讯也可以通过网关实现。当网关模块与诊断CANC连接在一起，就称为中央网关模块（CGW）。一旦有故障存在，中央网关模块也可以监测CAN网络故障记录网络故障码（“U”DTC）。,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,25,整车配置采用CAN通讯总线的汽车被称为“运行时可配置”（RuntimeConfigurable）的汽车，在这种车上，支持车载模块的多种应用配置。在正常的运行情况下，通讯总线呈活跃状态，模块接收来自通讯总线信息，根据具体的整车配置，调整其功能，满足这种配置上的要求。采用“运行时可配置”功能，通过“即插即用”功能，简化了生产和服务中更换模块的步骤。汽车模块的注册信息和选配信息都存在CGW中，这就是整车配置信息，通过CAN通讯总线可以传送给汽车的各个模块。在正常情况下，CGW每2秒钟向车上各个模块发送一次PCM中的当前VIN码与CGW所存的原始VIN码。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,26,服务流程为便于维修CGW中的整车配置信息在CCN中做了备份。如果更换CGW模块，新的模块可以从CCN中学习到“整车配置”数据。如果CGW是初次安装的，它里面存放VIN的储单元里没有VIN。当PCM传输出来的当前VIN码与CCN里的VIN码相匹配，则将“整车配置”的备份数据传输给新的CGW。注：因为“整车配置”数据是根据VIN码而存在的，所以不要在两车之间互换模块。将两辆车上的模块组合在一起，会导致丢失“整车配置”数据，造成两辆汽车不能正常工作。用新模块进行时更换的方法也是要避免的，这会误将VIN码写入新模块，造成将来该模块的正常使用。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,27,诊断不是所有CAN通讯总线的模块都有同样的自诊断能力。有些模块将提供具体的故障信息，有些则不能。（见图24、25、26）在装有CGW的车上，诊断工具不是作为车上的另一个模块出现，而是通过CGW与车载模块通讯。诊断故障码“U”字头故障码专门为通讯系统定义的故障码。它与“B”、“P”、“C”构成了完整的诊断故障码系列。CAN通讯总线模块有生成“U”字头故障码的能力。例如：“丢失与一个或多个模块的通讯”、“通讯总线故障”等。有些CAN通讯总线的模块能监测通讯总线上的实际电压，这些模块可以生成另外一些故障码，例如“电压过高”、“电压过低”、“短路”、“断路”等。“Active”表示活跃故障码、“Stored”表示“存储故障码”。,第四课CAN通讯总线,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,28,车身电气系统,图24CAN通讯总线的诊断,第四课CAN通讯总线,确定哪条CAN通讯总线有故障,用StarSCAN确定，与FCM是否能通讯，车上的车型说明信息是否都已出现在StarSCAN的上标题栏中？,与FCM的通讯确认了,用StarSCAN确定，与PCM是否能通讯，车上的整车说明信息VIN是否都已出现在StarSCAN的标题栏中？,是,是,是,否,否,在正常值之上,在正常值之下,是,是,否,否,否,与PCM的通讯确认了,用StarSCAN的ECUVIEW或NETWORKTOPOLOGYVIEW,与CANC通讯总线的通讯可以进行吗?,CANC通讯总线的通讯个到了确认,用NETWORKTOPOLOGYVIEW,确定CANB通讯总线上的模块是否活跃，与CANB通讯总线的通讯可以进行吗?,发现了CANB通讯总线的通讯问题。,测量通讯总线上的每一根导线的电压，电压值显示正常吗？,测量出的通讯总线电压在正常值之上还是在正常值之下？,参阅CAN通讯总线以下对电源短路诊断流程进行。,发现了诊断CANC上的问题，用StarSCAN对诊断CANC进行测试。,需要对诊断CANC做进一步的测试。,发现了CANC通讯总线的故障，需要对CANC进行进一步的测试,验证了CANB通讯总线工作正常。诊断通讯总线上丢失通讯的个别模块。,诊断CABB通讯总线，找出信号瘫痪的原因。,参阅CAN通讯总线对以下地线短路诊断流程进行。,29,车身电气系统,图25CAN通讯总线对电源短路的诊断,确定是对直接电源短路还是对点火电源短路？,一边循环点火钥匙，一边观察StarSCAN.故障是与点火电源相关的吗？,是,是,是,是,否,否,否,否,一边拔下保险（一次一个），一边观察StarSCAN.，确定是哪个保险造成通讯总线电压改变，并记录结果,一边拔下继电器（一次一个），一边观察StarSCAN，确定是哪个继电器造成通讯总线电压改变，并记录结果,拔下某个保险和继电器时电压有改变吗？,研究测试结果。参考维修手册，拔保险或继电器时，能发现是哪个系统出问题了吗？,进行故障隔离。,这个故障是否能隔离出来，找到具体部件或电路？,需要进行进一步的故障隔离。研究故障症状重新测试。,研究症状，重新进行测试。,记录测试结果。将点火开关置于出现故障时的位置。,研究症状，重新进行测试。,处理故障。,第四课CAN通讯总线,30,车身电气系统第一部分汽车模块通讯,图26CAN通讯总线对地短路的诊断,第四课CAN通讯总线,断开汽车的电池，用电阻表测量通讯总线上的对地电阻。,确定哪条通讯总线对地短路。,隔离通讯总线上的一部分，监测电阻表因短路故障而反映出的电阻变化，找出短路的地方。电阻表有变化吗？,否,否,是,是,被隔离的通讯总线部分存在着故障，隔离病消除故障（电路故障或模块故障）。,重新连接被隔离的插接器。用欧姆表测量通讯总线上另一部分的电路。电阻是否有变化？,研究故障，重新进行测试。,被隔离的通讯总线部分存在着故障，隔离病消除故障（电路故障或模块故障）。,31,CAN通讯总线补充教材：CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。C