尹力会总线课件50245 汽车总线系统原理与检修 五 CAN总线

汽车总线系统的原理和故障诊断,八.CAN总线,CAN是Controller-AreaNetwork（控制器局域网络）的缩写，对于车上的整个系统来说，控制单元间的数据交换都在同一平台上进行。这个平台称为协议，CAN总线就起到所谓数据交换高速公路的作用。,可以很方便地实现用控制单元来对系统进行控制，如控制ESP。,可以很方便地加装选装装置。CAN总线是一个开放系统，它可以与各种传输媒质进行适配，如铜线和光纤导线。,对控制单元的诊断可通过K线来进行，车内的诊断有时是通过CAN总线来完成（如安全气囊和车门控制单元），这就称为“虚拟K线”将来的车上有可能取消K线。可同时通过多个控制单元进行系统诊断。,1总线网络系统1从中央控制单元到各各单元的网络系统,2带有三个控制单元的车,3带有三个控制单元和总线系统的车,4带有三个控制单元的CAN驱动网络,5.CAN-数据总线是在控制单元之间的数据传送的一种形式。它连接单一的控制单元形成一个整体系统。一个控制单元关于整体系统状态的信息越多，则它越能够更好地控制确定一项功能。,2CAN总线系统的布置满足的要求：这就要求整个系统的布置满足以下要求：可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来。使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换。数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。,数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。目前CAN总线系统中的信号是采用数字方式经铜导线传输的因此其最大稳定传输速率可达1000Kbit/s(1Mbit/s)。大众和奥迪公司将最大标准传输速率规定为500Kbit/s考虑到信号的重复率及产生出的数据量，CAN总线系统分为三个专门的系统：CAN驱动总线（高速），500Kbit/s，可基本满足实时要求CAN舒适总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要求不高的情况。CANinfotainment总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要求不高的情况。,1=500Kbit/s=CAN驱动总线2=100Kbit/s=CAN舒适总线3=100Kbit/s=CAN“Infotainment”总线4=1000Kbit/s=最大数据传输速率,宝马车的K-CAN使用传输速度为100kBit/s的双绞铜线，并取代了以前的K总线。CAN系列的另一个总线是F-CAN。F-CAN表示底盘控制器区域网络。该总线的构造和功能与K-CAN完全相同。但F-CAN只用于传输底盘组件的数据。例如动态稳定控制系统。,3CAN总线的优点是：与传统布线方式相比数据传输速度更高提高了电磁兼容性（EMV）改善了应急运行特性,4CAN总线原理CAN总线是车内电子装置中的一个独立系统，它就是数据线，用于在连接的控制单元之间进行信息交换。由于自身的布置和结构特点，CAN总线工作时的可靠性很高。如果CAN总线系统出现故障，故障就会存入相应的控制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故障。,控制单元拥有自诊断功能，我们通过自诊断功能还可识别出与CAN总线相关的故障。用诊断仪读出CAN总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障。控制单元内的故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故障说明。如果想要更新故障显示内容，须重新起动发动机。CAN总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况均不应有CAN总线故障记录。为了能够确定及排除故障，就需要了解CAN总线上的数据交换基本原理。,1.信息交换想要交换的数据称为信息，每个控制单元均可发送和接收信息。信息包含在重要的物理量如发动机转速中，这时发动机转速是以二进制值（一系列0和1）来表示，例如：发动机转速为1800转/分时可表示成00010101。,在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特流，该比特流通过TX线（发送线）到达收发器（放大器），收发器将比特流转化成相应的电压值，最后这些电压值按时间顺序依次被传送到CAN总线的导线上。在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比特流，再经RX线（接收线）传至控制单元，控制单元将这些二进制连续值转换成信息。例如：00010101这个值又被转换成1800转/分这个发动机转速。每个控制单元均可接收发送出的信息。,人们也把该原理称为广播，就像一个广播电台发送某一节目一样，每个连接的用户均可接收。这种广播方式可以使得连接的所有控制单元总是处于相同的信息状态。,2.电信号传输一个发送，所有的接收,按时间顺序的电信号传输,3.数据传递（以转速接收传递显示过程为例）总线的功能原则上可与通过邮局寄信相比较。,包含写给收信人的信息的信件被插入信封中。在信封上写上地址和发信人。信件被投入邮筒中，不同发信人发给不同收信人的具有不同内容的许多信件被汇集在邮筒中。邮局寄发这些信件，并送达信件上注明其地址的收信人。这是一种把信息从发信人传送到收信人的有效方法。如果每个发信人都亲自把自己的信件带给收信人，则会导致交通混乱。如果发送例如作为广告宣传品的成批信件，一位发信人向多位收信人发送相同的信息，对此同样可利用邮寄途径的有效方法。,在CAN上，发送控制单元(发信人)的信息通过总线传送到接收控制单元(收信人)。借助地址和发信人信息，可把信息分配给正确的控制单元。车辆中的每个控制单元都可通过CAN与其它每个控制单元通信。,通过总线系统传送信息具有多重优点。除了减少电线束中的导线和控制单元上的插头连接外，例如一个控制单元的数据可同时发送到多个控制单元。,转速信息从接收到在转速表上显示的一个完整信息交换过程，从中可以清楚地看到数据传递的时间顺序以及CAN构件与控制单元之间的配合关系。首先是发动机控制单元的传感器接收到转速值。该值以固定的周期（循环往复地）到达微控制器的输入存储器内。由于瞬时转速值还用于其它控制单元，如组合仪表，所以该值应通过CAN总线来传递。,于是转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。该信息从发送存储器进入CAN构件的发送邮箱内。如果发送邮箱内有一个实时值，那么该值会由发送特征位（举起的小旗）显示出来。将发送任务委托给CAN构件，发动机控制单元就完成了此过程中的任务。发动机信息包括例如：标识=发动机_1，内容=转速。也可包括其它值，如怠速、扭矩等。,CAN构件通过RX-线来检查总线是否有源（是否正在交换别的信息），必要时会等待，直至总线空闲下来为止。（某一时间段内的电平1（无源）如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。,4发送过程,一个发送过程的开始查询：查询总线是否空闲?,5接收过程接收过程分两步：第一步：检查信息是否正确（在监控层）第二步：检查信息是否可用（在接受层）,连接的所有装置都接收发动机控制单元发送的信息。该信息是通过RX-线到达CAN构件各自的接收区。,接收器接收发动机的所有信息，并且在相应的监控层检查这些信息是否正确。这样就可以识别出只在某种情况下某一控制单元上出现的局部故障。所有连接的装置都接收发动机控制单元发送的信息（广播），可以通过监控层内所谓的CRC校验和数来确定是否有传递错误。CRC是CyclingRedundancyCheck的缩写，意思是“循环冗余码校验”。在发送每个信息时，所有数据位会产生并传递一个16位的校验和数。,接收器按同样的规则从所有已经接收到的数据位中计算出校验和数。随后接收到的校验和数与计算出的校验和数进行比较。如果确定无传递错误，那么连接的所有装置会给发射器一个确认回答，这个回答就是所谓的“信息收到符号”（Acknowledge，简写为Ack),它位于校验和数后。,然后已接收到的正确信息会到达相关CAN-构件的接受区。在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。如果不是，该信息就被拒收。如果是，该信息就会进入相应的接收邮箱。连接的组合仪表根据升起的“接收旗”就会知道：现在有一个信息（如转速）在排队等待处理。组合仪表调出该信息并将相应的值复制到它的输入存储器内。于是通过CAN-构件发送和接收信息的过程就结束了。在组合仪表内，转速经微控制器处理后到达执行元件并最后到达转速表。这个信息交换过程按设定好的循环时间（例如每10ms)在持续地重复进行。,6.传输速度信息通过导线的传输速度受物理性能和与之相关的易受干扰性限制。传输速度取决于CAN总线导线的导线长度和电压振幅(信号电平)。数据传输速度以Bit/s为单位说明，即在一秒钟内传输的位数。CAN规定在最大导线长度为40m时最大速度为1MBit/s。传输速度越低，导线长度就可以越长。,传输率在100kBit/s到1MBit/s之间。人们要求车辆中的电子系统象事件要求的那样迅速对事件作出反应。这就决定了，为了主管控制单元能够及时作出反应，必须非常快地传递重要数据。特别是在控制和调节驱动装置时会产生重要数据。CAN(动力传动系=驱动装置)由于这个原因被设计成高速CAN。用于舒适性和娱乐的，时间要求不急迫的数据通过CAN(车身)传递。,在相应的数据电码中为CAN规定了0和1信号的电平。如果CAN导线的信号处在静止位置，人们就称其为隐性电位。如果传递数据，则每根导线上的电平在隐性静止电位和显性工作电位之间波动。,在车辆的CAN网络中，为了提高行驶安全性，如果导线之一有故障，使用的收发器会提供只在一根导线上接收数据的能力。这时两根CAN导线中的哪根有故障不重要。这种当前的运行模式被称作单线运行。宝马的PT-CAN网络通常不提供这种能力。然而在特殊情况下可为紧急运行实现伪单线运行。,5K-CAN宝马车E65的K-CAN。E65的K-CAN分为两个部分：K-CAN系统K-CAN外围设备,F-CAN,6K-CAN基础知识应用于BMW车辆的车身控制器区域网络（简称K-CAN），用于将舒适和车身电子系统组件联网。例如，车灯控制、座椅调节和空调器。传输速度为100kBit/s。K-CAN以线性拓扑结构为基础。即与总线结构一致。,7总线结构一个总线结构形式网络上的每个终端设备（节点、控制单元）都通过一根共同的导线连接起来。,CAN是一个多主控总线。连接到该总线上的每个控制单元都可以发送信息。这些控制单元以事件控制方式进行通信。需要传输数据的控制单元在总线未占用时发送其信息。总线占用时，则发送具有最高优先级的信息。由于没有接收地址，每个控制单元都会接收到所发信息。因此，可以在运行期间向系统中添加其它接收站。无需更改软件或硬件。,CAN由一根双线导线构成，所有信号通过此双线导线在连接的控制单元之间传递。在车辆中一般使用一根不带屏蔽的对称导线(双绞线)。当两根单根导线相互均匀绞合时，就产生一根这样的对称导线。,传输以数字形式作为0和1信号(所谓的位)的序列进行。这时0和1分别对应于一个在标准或协议中定义的电平。不存在中间值。通过CAN传递的信号包含非常广泛且复杂的信息，由0和1信号排列组成。,进行CAN诊断和系统故障查询时，决定性的不是传递的信息内容，而是要检查总线上的信号电平是否对应于额定值和总线上的信号关系是否正常。如果这里不存在故障，则可认为总线无故障工作，车辆中出现的故障有其它原因。目前使用双铜导线进行数据传输使用双线导线的好处在于，即使出现故障时仍可以利用一根单线导线。,优点：易于安装易于扩展导线较短具有通过一根导线应急运行的特性缺点：网络扩展能力有限访问方式复杂,8终端电阻从电气角度来看，一根载流导体始终具有欧姆电阻、电感电阻和电容电阻。从点A向点B传输数据时，这些电阻的总电阻值会对数据传输产生影响。传输频率越高，电感电阻和电容电阻产生的影响就越大。这样，传输导线末端可能会接收到一个无法识别的信号。因此要通过终端电阻对导线进行适配，以便保持原有信号。电感电阻通过导线的线圈效应等产生。电容电阻通过与车身并联布线等产生。,在一个总线系统上使用不同的终端电阻。,它们通常由下列参数决定：总线系统的数据传输频率传输路径上的电感或电容负荷进行数据传输的电缆长度导线越长，导线的电感部分就越大控制单元分为基本控制单元和其它控制单元。通过电阻值进行划分。终端电阻用于确保总线系统内准确的信号流程。这些终端电阻装在总线系统的控制单元内。,宝马车K-CAN上的终端电阻值：,9CAN的电压电平CAN高位的电压电平由低变高时为逻辑1。电压电平再次变低时为逻辑0。,在CAN上传输一个优势位时，CAN-H与CAN-L导线之间的电压差为3V。CAN-L上对地电压为1V。CAN-H上对地电压为4V。例如：终端电阻损坏时，电压电平就会改变。这种电压变化会对CAN系统产生影响。总线设备之间的通信会出现问题。,10CAN上的唤醒功能通过总线唤醒K-CAN网络上的控制单元。因此取消了以前的总线端15唤醒导线功能。,CAN接收装置直接将唤醒信息传输至控制单元的输出级。输出级接通总线端30，设备被唤醒。,11识别并关闭故障设备为了防止故障设备持续干扰总线上的数据通信，CAN协议包括控制单元监控功能。超过规定的错误率时，就会限制相关控制单元的运行自由，甚至断开该单元与网络的连接。应急运行特性只有K-CAN具有应急运行特性。出现下列情况时，CAN作为单线总线运行：一个CAN导线（芯线）断路一个CAN导线（芯线）对地短路一个CAN导线（芯线）对供电电压UB+短路,12数据传输信息以数据帧形式异步（即没有同步脉冲）发送。该数据帧包括如下信息：数据帧的起始标记标识符用于标识信息内容及其优先级数据帧的长度长度不超过8字节的原始信息识别错误的机制数据帧的结束标记,控制单元需要发送数据时会将其信息发送到总线上。控制单元随即进入发送模式。此时其它所有控制单元都处于接收模式。接收信息后，这些控制单元根据标识符确定该信息是否与其相关。信息结束后，所用控制单元又能够重新通过总线传输数据。但当多个控制单元需要同时发送数据时，就由信息优先级决定首先由哪个控制单元发送。具有最低标识符即最高优先级的控制单元可首先使用总线。此时该控制单元可发送其完整信息，而其它控制单元必须等到总线不被占用。如果准备发送的控制单元识别到总线已占用，其发送请求就会延迟到当前传输过程结束。,13信息导向协议CAN协议的基础不是通过信息接收装置寻址进行数据交换。而是以信息识别（标识符）标识所传输信息的方式传输数据。同时，该标识符还能说明所传信息的优先级。所有控制单元都根据所接收信息的标识符检查该信息是否与其有关。因此，一个、多个或所有总线设备都能够接收信息，或没有任何总线设备接收信息。通过控制单元内集成的信息过滤功能，总线设备可放弃接收无用信息。,1。信息优先级排序由于信息标识符同时决定着信息优先级，因此可根据信息重要性进行快速总线访问。,特别重要的信息因而能够以较短访问时间访问总线。该访问时间不受总线目前负荷的影响。出现特殊情况时（例如干扰影响时间较长），这种特性也能确保特别重要的信息具有传输优先权。因此，即使在传输能力受限期间，也能够保证系统功能。,优先级最高的数据列先送出。为安全起见，ABSEDL控制单元因安全原因发出的数据列比自动变速箱控制单元(行车舒适性)发出的数据重要。,2.多主控功能授予总线访问权的不是上级控制单元（总线主控单元）。每个总线设备都有同等的权利，可在总线未占用的情况下开始发送信息。多个控制单元需要同时发送信息时，一种机制就会决定首先发送哪个信息。这种快速发送标准就是信息优先级。因此，每个总线设备都能直接与其它任何设备进行通信。,所有三个控制单元同时开始发送数据列。与此同时，它们在数据传输线上一比特一比特的比较数据。如果一个控制单元发出一个低级别比特而检测到一个高级别比特，它将停止发送而转为接收。,3.无损仲裁由于随时都可以访问总线，因此可能会出现多个设备需要同时占用总线的情况。在其它随机访问总线进程中，这样可能就会破坏所发信息。解决总线访问冲突需要在适当的解决策略范畴内反复占用总线。,因此，CAN协议使用了一种程序，该程序可确保始终都发送最重要的信息。这种机制称为无损仲裁。执行这个程序时对各信息标识符进行比较。随即便会首先发送最重要（最高优先级）的信息。这种机制可确保总线工作能力，此外还能考虑到信息优先级。优先级最高的数据列先送出。为安全起见，ABSEDL控制单元因安全原因发出的数据列比自动变速箱控制单元(行车舒适性)发出的数据重要。,数据列的优先权怎样被确认?根据其状态区的优先级，每个数据列被指定了一个由11比特组成的代码。下表所示为三个不同数据列的优先级。,所有三个控制单元同时开始发送数据列。与此同时，它们在数据传输线上一比特一比特的比较数据。如果一个控制单元发出一个低级别比特而检测到一个高级别比特，它将停止发送而转为接收。,例如：比特1：一ABSEDL控制单元发出一个高级别比特。一发动机控制单元也发出一个高级别比特。一自动变速箱控制单元在数据传输线上发出一个低级别比特并检测到高级别比特。这样它就失去了它的优先级成为一个接收者。,比特2：一ABSEDL控制单元发出一个高级别比特。一发动机控制单元在数据传输线上发出一个低级别比特并检测到高级别比特0这样它就失去了它的优先级成为一个接收者。比特3：一ABSEDL控制单元有最高的优先级因此得到此次存储分配。它继续发送数据列直至结束。ABSEDL控制单元完成发送之后，其他控制单元再开始发送。,5。识别和处理错误在车辆上应用CAN协议时对数据传输安全性的要求非常高。为了满足这些要求，CAN协议建立在多种识别错误信息措施的基础上。下列机制用于识别和处理错误：比特监控电码格式监控校验和对比发送装置监控监控是否遵守比特设码规定,6宝马的K-CAN系统/外围设备车辆组件（控制单元/模块）的数量分配给了两个“独立的”总线系统。将K-CAN划分为系统和外围设备减轻了总线系统的负荷。从而可以更好地使用总线，即使在发生碰撞的情况下。发生碰撞时，可能会因K-CAN内短路造成零件失灵。K-CAN外围设备就会延伸到这些危险区域内。当K-CAN外围设备失灵时，K-CAN系统仍保持可用性。分开K-CAN系统和外围设备具有下列优点：可随时通过总线扩展车辆组件通过使用第二根导线降低总线系统上总线设备的数据载荷提高可靠性,14PT-CANPT-CAN表示动力传动系控制器区域网络。RobertBoschGmbH将CAN开发为应用于车辆的总线系统。由于具有这种访问方式和根据目标寻址的特性，因此能够通过CAN有效建立起非常高效的事件控制系统。在多主控系统CAN中，任意数量总线设备之间可直接进行数据交换。PT-CAN的传输速度为500kBit/s，是BMW车辆上最快的CAN总线。该总线将所有属于传动装置的控制单元和模块连接在一起。所有总线设备以并联方式连接。这种CAN总线的特点是使用了三根导线，而不是过去的两根导线。第三根导线作为唤醒导线使用，与CAN总线的原有功能无关。,1。基础知识BMW车辆的动力传动系控制器区域网络（简称PT-CAN），用于将动力传动系的所属组件联网。例如，数字式发动机电子系统和动态稳定控制系统（PT-CAN=500kBit/s）。PT-CAN以线性拓扑结构为基础。即与总线结构一致。,2。总线结构PT-CAN与K-CAN总线结构的不同之处仅在于具有第三根导线。第三个导线仅作为唤醒导线使用。,3.PT-CAN的电压电平总线未启用时低位和高位的总线电平为2.5V。启用总线后，CAN低位的电压电平降低到低位（1.0V）。而CAN高位的电压电平升高到高位（4V），因此为逻辑1。,4.PT-CAN的终端电阻终端电阻用于确保总线系统内准确的信号流程。,PT-CAN的终端电阻安装在距离最远的两个控制单元上。两个120电阻并联连接得到总电阻60。可在CAN-H和CAN-L导线之间的总线上测到该电阻。,5.PT-CAN网络内的唤醒导线唤醒导线是一根单独的导线。唤醒导线与PT-CAN的原有功能无关。唤醒导线可使控制单元从休眠模式（节电模式）进入正常运行模式。,6。数据传输数据传输方式与K-CAN相同。信息数据帧形式异步（即没有同步脉冲）发送。该数据帧包括如下信息：数据帧的起始标记标识符用于标识信息内容及其优先级数据帧的长度长度不超过8字节的原始信息识别错误的机制数据帧的结束标记,控制单元将其信息发送到总线上。其它所有控制单元都接收该信息并确定是否与自身有关。但当多个控制单元需要同时发送数据时，就由信息优先级决定首先由哪个控制单元发送。如果准备发送的控制单元识别到总线已占用，其发送请求就会延迟到当前传输过程结束。,7.识别和处理错误在车辆上应用CAN协议时对数据传输安全性的要求非常高。为了满足这些要求，CAN协议建立在多种识别错误信息措施的基础上。下列机制用于识别和处理错误：比特监控电码格式监控校验和对比发送装置监控监控是否遵守比特设码规定,15数据传输的抗干扰强度通过导线进行的数据传输可能受车辆中的不同干扰源影响。车辆中的典型干扰源是在运行过程中或在通过开关断开或接通电路时产生火花的部件。其它干扰源例如有移动电话和发射台，即所有产生电磁波的装置。,为了防止干扰数据传输，数据总线导线被相互绞合。数据的传递方式为，在两根导线上相应的电平反向。如果例如在一根数据总线导线上的电压约为0伏，则在另一根导线上的电压约为5伏，反之亦然。于是对信号差而言，产生一个比单个信号更大的电压振幅。,如果干扰信号影响CAN双线数据线，则两根芯线中的每一根都在相同的方向上受到相同程度的影响。因为信息被以推挽方式输入到导线上，每根导线的零位线将因干扰移动相同的量，然而两个电压的偏差保持不变。因此，干扰对要传递的信号没有影响。CAN的两根导线被称为CAN高和CAN低。,绞合的导线以及CAN高与CAN低上反向的电平保证数据传输时的抗干扰强度高。,16CAN的诊断通过带有不同功率特性的各种总线系统进行控制单元之间的数据交换。这些总线系统通过所谓的网关彼此相连。网关的任务是在连接的总线系统之间进行数据交换。车辆中的下列功能区域分配给各个总线：（以宝马车为例）-PT-CAN：驱动机构和底盘范围的控制单元-K-CAN：车身电子系统区域中的控制单元-F-CAN：底盘电子装置区域中的控制单元-本地CAN：驱动机构的外围设备控制单元-Byteflight：安全气囊控制单元-MOST：音频和通信范围的控制单元,一旦在该通信复合结构中出现故障，就会在参与的各控制单元中生成故障存储信息。故障通常被划分为线路故障和逻辑故障，例如缺少信息。值得注意的是，一般情况下一个故障原因会在不同控制单元中造成多条故障存储信息。,下列故障原因可能会导致总线故障：,-总线导线短路,-总线导线断路,-总线导线接地,控制单元发送或接收部分出现故障,存在的测试模块对所有故障存储信息进行分析。对组合出现的故障存储信息进行分析后可找到最可能的故障原因。目前仅对控制器区域网络系统和Byteflight(BMW安全总线系统)进行分析(E65、E60)。当在车辆中存在一低压状态时，同样也可能(错误地)记录为总线故障。因此在分析总线故障之前应检查低压故障是否存储在超过两个控制单元中。如果回答是肯定的，就不用进行其他的总线故障分析了，而只在供电范围内查询故障原因。,CAN(控制器区域网络)总线系统是一种线形总线系统，并具有以下特征：信号双向传播，信息被所有用户接收。每个用户决定，他是否利用该信息，通过简单的并联可添加新的用户，总线系统是一个多主控单元结构，每个用户可能是主控单元也可能是副控制单元，就根据其作为发射器还是接收器被连接，传输媒介由一根双线数据线组成。导线的名称为：CANLow(低速)和CANHigh(高速)，断开损坏的控制单元。,原则上每个用户可以通过总线同所有其他的用户联系。通过干预法，控制总线上的数据交换。K-CAN(车身CAN)数据总线和PT-CAN总线(传动系CAN)的主要区别是：K-CAN：传输率约为100kBits/s。可以进行单线运行。PT-CAN：传输率约为500kBits/s。不可以进行单线运行。主控制单元：主控单元是主动式通信方，通信的主动权由它发出。主控单元控制总线和通信。它能够在总线网络中向被动式用户(副控制单元)发送信息，并根据被动式用户的要求接收信息。副控制单元：副控制单元是一个被动式通信用户。它被要求接收和发送数据。,多主控单元系统：在一个多主控单元系统中所有的通信用户在某个时间都能够担当主控单元或副控制单元的角色。将传输路径的控制功能主要分配给其中一个设备。该设备变为主控控制单元。其它所有设备都具有副控功能。,故障原因CAN总线上通信故障可能是下列原因：-CANLow(低速)或CANHigh(高速)通信线断路或者短路-插头连接损坏(触头损坏、污垢、锈蚀)-车用电源系统中的故障电压(例如由损坏的点火线圈或接地连接引起)-某个控制单元中的通信部件故障-某个控制单元的供电故障(当蓄电池电量快耗尽时蓄电池电压缓慢下降可能导致故障记录存储，因为不是所有的控制单元由于电压下降而同时关闭),CAN一般构造坚固且抗短路。对地短路、对车载网络电压短路和导线相互短路不会损坏控制单元。在最坏的情况下有故障的总线系统失灵。然而车辆中的总线系统不仅会遭受短路，而且当水汽侵入时可能例如在接地、正极和CAN导线之间出现接触电阻。CAN的所有故障通常被存储在故障代码存储器中。然而故障记录仅在个别情况下允许简单的诊断。绝大多数时候必须进行详细的检查。,短路和因水汽引起的接触电阻所产生的故障通常只能用示波器可靠诊断。对于用示波器进行的诊断，推荐使用存储器示波器。为了能够同时显示CAN高和CAN低导线上的信号，此示波器应具有两个通道。,在连接测量导线并调整示波器后，可以切合实际地对显示的示波图进行分析。在分析电平时要注意，在用示波器进行测量时必须考虑一个最大10%的测量误差。,在无故障的情况下在示波图中可看到，CAN高和CAN低的脉冲始终沿相反的方向移动。在查找CAN高和CAN低时将首先查找隐性电位。在隐性电位时，总线停留大多数的时间。CAN高是脉冲由隐性电位沿正向成像的通道。对于CAN低，导线上的脉冲由隐性电位沿负向成像。,使用检测仪进行波形分析：,就车检测时使用适配器两通道工作情况下DSO的连线,备注：两条CAN-BUS总线每一条线都通过一个通道进行测量。通过DSO图形的分析可以很容易地发现故障。这里通道A红色的测量线连接CAN-high,黑色的测量线连接接地；通道B红色的测量线连接CAN-Low,黑色的测量线连接接地.,1:KanalA测量CAN-High2:KanalB测量CAN-Low3:KanalA和KanalB的零线坐标置于等高。（黄色的零标记被绿色的零标记所遮盖）。在同一零坐标线下对电压值进行分析更为简便。4:KanalB的电压/单位的设定。在0.5V/单位值的设定下，DSO的显示被较好地利用。这便于电压值的读取。5KanalA的电压/单位的设定。在0.5V/单位值的设定下，DSO的显示被较好地利用。这便于电压值的读取。6.触发点的设定，它位于被测定信号的范围内。在CAN-high信号为2.5至3.5V之间，在CAN-Low信号为1.5至2.5V之间.7:时间单位值应尽可能选择得小一些，最小的时间单位值为0.02ms/单位。DSO没有更小的时间单位，为此要显示单一比特（2s在CAN-Antrieb）是不可能的。8:显示为一条信息。,电压值的应用在CAN-BUS的信息传送被通过两个逻辑状态0（显性）和1（隐性）来实现。每一个逻辑状态都对应于相应的电压值。控制单元应用其电压差值获得数据。,1.KanalA和KanalB的零线。KanalB的绿色零标记遮盖了KanalA的黄色零标记。2.CAN-High的隐性电压电位大约为2,6V(逻辑值1).3.CAN-High的显性电压电位大约为3.8V(逻辑值0).4.CAN-Low的隐性电压电位大约为2,4V(逻辑值1).CAN-Low的显性电压电位大约为1.2V(逻辑值0).,备注：总是利用两条线的电压差确认数据。当CAN-High的电压值上升时，相应CAN-Low的电压值下降。正如DSO显示所示，CAN-Bus仅只能有两种工作状态。在隐性电压电位时，两个电压值很接近。在显性电压电位时，两个电压差值达约为2.5V.电压值大约有100mV的小波动。,当两个CAN信号用一个DSO通道进行测量，显示为其相应的电压差。这种测量方式在故障查询方面不如双通道的测量方式，两条线分开接地测量。例如:在短路的故障形式下利用单通道模式分析是不可行的。在双线工作模式下CAN-Bus的每一条线路都有电压电位显示，这更有利于判定故障。单线工作模式主要用于快速查看总线是否为激活状态。,在双通道模式下检测CAN,DSO可以对CAN-Komfort进行测量，例如：利用测试盒连接中央舒适电器控制单元。在双通道工作模式下DSO的连接,两条CAN-BUS总线每一条线都通过一个通道进行测量。通过DSO图形的分析可以很容易地发现故障。由于需要单一的电压测量值，CAN-Komfort和CAN-Infotainment采用双通道测量是必要的（见下页）。CAN-Komfort和CAN-Infotainment采用该形式的连接可以简单地判定“单线工作“故障。,DSO的设置,通道A和通道B的零坐标线等高。通道A的零标记被通道B所掩盖。在读取数值时，可以将零线相互分开。通道A显示CAN-High3.通道A电压/单位的设定：该电压单位值应被选取，如此DSO的显示可被较好地利用。这便于电压值的读取。4.通道B显示CAN-Low.5.通道B电压单位值的设定应与通道A相符。这便于电压电位的比较分析。6.时间单位值应尽可能选取得小。由于CAN-Komfort和CAN-Infotainment的比特周期较长(10s)，所以在DSO内可以显示一个比特。,说明：CAN-Komfort和CAN-Infotainment电压电位与CAN-Antrieb显示有所不同。在CAN-Komfort和CAN-Infotainment的CAN-Low线隐性电位高于CAN-high线。CAN-high线的显性电位高于CAN-Iow线。为了读取数值建议将两条零线分开。,CAN故障图表当故障存储记录“Antrieb总线故障“时，用DSO进行检测是必要的，可以确定故障点的位置以及故障引发的原因例如：线路短路。1.CAN-High与CAN-Low短路2.CAN-High对正极短路3.CAN-High对地短路4.CAN-Low对地短路5.CAN-Low对正极短路6.CAN-High断路7.CAN-Low断路,PT-CAN的无故障示波图,K-CAN的无故障示波图,CAN-High与CAN-Low短路.电压电位置于隐性电压值（大约2.5V）。通过插拔CAN-Antrieb总线上的控制单元可以判断，是由于控制单元引起的短路还是由于CAN-high和CAN-Low线路连接引起的短路。当为线路短路引起的短路，需要将CAN线组（CAN-High和CAN-Low）从线节点处依次拔取，同时注意DSO的图形。当故障线组被取下后，DSO的图形恢复正常。,一根CAN导线上对工作电压短路CAN-high对正极短路：CAN-high线的电压电位被置于12V.CAN-Low线的隐性电压被置于大约12V.这是由于在控制单元的收发器内的CAN-high和CAN-Low的内部错接引起的。该故障的判断方法与故障1相同。,一根CAN导线对地短路CAN-high对地短路：CAN-High的电压位于0V.CAN-Low的电压也位于0V.可是在CAN-Low线上还能够看到一小部分的电压变化。该故障的判断方法与故障1相同。,总线导线之间短路。总线进入单线运行模式,CAN-Low对地短路：CAN-Low的电压大约为0V.CAN-High线的隐性电压也被降至0V.该故障的判断方法与故障1相同。,CAN-Low对正极短路：两条总线电压都大约为12V。该故障的判断方法与故障1相同。,CAN-High断路,CAN-Low断路,如果一根总线导线上的信号未被完全到达0V或工作电压上，而是仅在其方向上移动某个值，则不存在直接短路。导线已通过一个电阻与该电位连接。通过电阻的间接短路通常会在车辆中发生渗水时出现。此外，污垢、清洗剂和盐可能导致任意的接触电阻。另一种可能性例如是，一根总线电缆磨损并通过油漆、污垢和氧化铁与接地连接。,必须非常细致地判断由此产生的示波图，因为故障症状与接触电阻的大小有关并可能差别很大。对于CAN导线由于电阻引起的所有负载，可作为经验法则提出，隐性电位能够略微移动。它们总是向负载电阻拉动的方向移动。如果负载电阻向接地拉动，则这些电位向0V方向移动。当电阻向+12V拉动时，电位向+12V方向移动。显性信号也同样受影响。但为此需要小得多的电阻。,17CAN总线导线的维修理念控制单元通过插头连接在CAN上。在插头的压接点中始终只能连接一根导线。这就导致，第二根导线必须在一个规定点上连接到CAN线束上。在通常情况下这同样通过压接点进行。为了避免在维修CAN导线时把新的、可能影响安全的故障无意间引入车辆系统中，CAN的压接点绝对不能打开和通过维修更新。如果要脱开CAN导线，则只允许在与下个压接节点相距100mm处进行。CAN导线的绞合对于CAN的干扰影响具有决定意义。只有绞合不受损坏，才能保证CAN抗干扰地工作。由于这个原因，在维修CAN导线时只允许尽量少地干涉该绞合。,驱动CANHighor/bk（桔黑）Lowor/br（桔棕）,舒适CANHighor/gn（桔绿）Lowor/br（桔棕）,信息娱乐CANHighor/vio（桔紫）Lowor/br（桔棕）,总线接点,舒适系统数据总线信息娱乐系统数据总线,奥迪右侧A柱宝来仪表台右侧线束内,奥迪左侧A柱宝来白色插头,驱动数据总线,打开接点位置,终端电阻（大众车系）终端电阻装在系统的2个控制单元内。终端电阻阻止CAN总线信号在CAN总线上产生变化电压的反射。当终端电阻出现故障，则因为线路的反射影响，控制单元的信号无效。当用DSO进行信号的CAN总线信号的测量，该信号与标准信号不相符，则可能为终端电阻损坏。在CAN-Antrieb上的终端电阻可以用万用表进行测量。但是在CAN-Komfort和CAN-Infotainment上不能用万用表测量。,终端电阻检测为了测量两个终端电阻（总的阻值），划出万用表的测量连线。,终端电阻的测量步骤：1.将蓄电池的电极线拔除。2.等待大约5分钟，直到所有的电容器都充分放电3.连接测量仪器并测量总阻值。4.将一个带有终端电阻控制单元的插头拔下来。5.检测总的阻值受否发生变化。6.第一个控制单元（带有终端电阻）的插头连接好，再将第二个控制单元的插头拔下来。7.检测总的阻值受否发生变化。8.分析测量结果。,在控制单元内装置的不是一个固定阻值的终端电阻。它是由很多个被测量的电阻组合在一起被称为终端电阻。作为标准值或者试验值两个终端电阻每一个以120欧姆为起始。在Audi也使用另一种终端电阻。在带有泵-喷嘴-单元的1.9TDI车型上，发动机控制单元装置为66欧姆终端电阻。总的阻值依赖于车辆的总线结构。所以终端电阻是根据车型设计的。,备注：对总的阻值测量后，还需要将一个带有终端电阻控制单元的插头拔下，进行两次的单个电阻的测量。当在控制单元被拔取后测量的阻值发生了变化，则说明两个阻值都正常。操作程序也是很重要的，对于所有车型终端电阻的阻值是不同的。例如A31.9TDI车型在ESP控制单元出现了故障，阻值显示的为66欧姆。这说明，仅测量到了带有66欧姆的发动机控制单元的阻值。以前该车型装置有2个120欧姆的终端电阻，在电阻完好的情况下总的阻值大约60欧姆。但是将该发动机控制单元拔下后，阻值变为.在该情况下如果没有进行进一步的复核校验，则以为该车辆是正常的。误认为66欧姆为两个120欧姆的总阻值。,故障查询过程查询的前提一般性的查询前提：对故障缺陷的检查查询故障存储针对故障缺陷HST和API检查车辆正确控制单元编码检查车辆正确电器元件匹配保险丝检查,检查过程：在故障查询中的过程检查前提工作（如上所述）用故障查询指南读取所有故障存储。故障查询指南的结果（如果存在）用读取测量数据块确定故障存储记录（如果存在）用执行元件自诊断确定故障存储记录（如果存在）用DSO确定故障存储记录用万用表进行电器检测，例如：线路通断,PT-CAN、F-CAN、本地CAN电阻测量过程（宝马车系）在通常情况下，测量电阻时被测件在测量前先断电。为此应断开车辆蓄电池接线。大约等待三分钟直至系统中所有的电容器放完电。电阻测量过程：CAN总线必须断电，不允许使用其他测量仪(并联测量仪)，测量在CANLow(低速)和CANHigh(高速)导线间进行，实际值允许与标准值有几欧姆的偏差。,PT-CAN、F-CAN、本地CAN终端电阻的测量在测试仪上切换到测量系统-万用表测量功能：电阻测量范围：自动为了避免信号反射，在两个CAN总线上连接阻值各为120的用户(在PT-CAN网络中的距离最远)。这两个终端电阻为相互并联，并构成一个60的替代电阻。在断开电源电压后，可以在通信线之间对该替代电阻进行测量。此外，单个电阻可以各自分开测量。(测量60等效电阻的窍门：将一个容易触及的控制单元从总线上拆下，然后测量插头上CANLow(低速)和CANHigh(高速)间的电阻。,直流电压测量PT-CAN、F-CAN、本地CAN检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！在测试仪上切换到测量系统-万用表测量功能：电压测量方式：=测量范围：自动为了确定CANLow(低速)或CANHigh(高速)导线是否损坏，可以测量CANLow(低速)(或者CANHigh(高速)的对地电压。CANLow(低速)对地：电压大约2.4VCANHigh(高速)对地：电压大约2.6V这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个100mV的偏差。,示波器测量PT-CAN、F-CAN、本地CAN检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！在测试仪上切换到测量系统-示波器设置测量方式：=测量范围：+/-5V频率范围：1kHz为了弄清CAN总线是否完好工作，监测总线上的通信情况十分有用。在此重要的不是分析各个字节的情况，而是只要观察CAN总线的工作情况。示波器测量说明：”CAN总线很可能无故障工作”。如果用示波器测量CANLow(低速)和接地导线间的电压，然后在电压极限U(最小)=1.5V和U(最大)=2.5V时得到一个近似矩形的信号。,如果用示波器测量CANHigh(高速)和接地导线间的电压，然后在电压极限U(最小)=2.5V和U(最大)=3.5V时得到一个近似矩形的信号。这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个100mV的偏差。,K-CAN的电阻测量因为根据控制单元内部电路逻辑电阻是变化的，在K-CAN总线上可以进行未定义的电阻测量！,K-CAN的直流电压测量检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！在测试仪上切换到测量系统-万用表测量功能：电压测量方式：=测量范围：+/-10V为了确定CANLow(低速)或CANHigh(高速)导线是否损坏，可以测量CANLow(低速)(或者CANHigh(高速)的对地电压。CANLow(低速)对地：电压大约4.8VCANHigh(高速)对地：电压大约0.2V这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个100mV的偏差。,K-CAN的示波器测量检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！在测试仪上切换到测量系统-示波器设置测量方式：=测量范围：自动频率范围：1kHz为了弄清CAN总线是否完好工作，监测总线上的通信情况十分有用。在此重要的不是分析各个字节的情况，而是只要观察CAN总线的工作情况。示波器测量说明：”CAN总线很可能无故障工作”。,如果用示波器测量CANLow(低速)和接地导线间的电压，然后在电压极限U(最小)=1V和U(最大)=5V时得到一个近似矩形的信号。如果用示波器测量CANHigh(高速)和接地导线间的电压，然后在电压极限U(最小)=0V和U(最大)=4V时得到一个近似矩形的信号。这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个100mV的偏差。,CAN总线失效K-CAN数据总线或PT-CAN数据总线失效原因可能是CAN(低速)或CAN(高速)导线短路，或某个控制单元损坏。为了查找故障原因，应进行下列工作步骤：将CAN总线用户一个一个依次拔出，直至找到故障原因(=控制单元x)。检查控制单元x导线是否短路如有必要检测控制单元x如果某个控制单元至CAN总线的分支线短路，仅执行该工作步骤就成功了。如果CAN总线导线自身短路，则必须检查电线束。,诊断在CAN总线控制单元中可能有两个不同的总线故障记录：CAN通信故障CAN线路故障通信故障概括得说明了CAN总线上损坏的、不能再进行通信控制单元。只有当故障目前不存在，才可以读取故障”CAN通信故障”。如果当前存在故障，则不能再与控制单元通信。因此也不能读取故障代码存储器！,导线物理故障可以通过使用容错CAN收发器识别。但是目前只有用于K-CAN数据总线的容错收发器。因此仅连接在K-CAN数据总线上的控制单元会有故障代码存储记录”CAN线路故障”！此外CAN收发器无法区分下表中所列的各个故障类型。如果总线故障”CAN线路故障”记录在一个控制单元中，则表明：CAN(高速)断路CAN(低速)断路CAN(高速)对地或正极短路CAN(低速)对地或正极短路CAN(高速)对CAN(低速)短路,断路(单线运行)：在每个控制单元中都有各自的一个总线端。这意味着，一旦断路，电平可能在整个K-CAN网络上保持。这会导致发送控制单元不能识别该故障，并继续在双线模式下工作。但如果控制单元越过中断位传送一条信息，则接收控制单元仅在未损坏的总线导线上确定活性。接收控制单元将由此识别出单线运行状态，并存储下故障”CAN线路故障”。如果不同的控制单元通过接收到除中段位以外的信息，则会有多个控制单元在单线运行状态下输入该故障代码存储内容。,短路：如果在系统中存在短路，则所有K-CAN控制单元必定记录了故障”CAN线路故障”。为了查找短路，根据”CAN总线失效”执行工作步骤。,18奥迪的驱动系统CAN总线/舒适系统CAN总线连接插座,连接插头分别构成了舒适系统CAN总线及驱动系统CAN总线的中央结点。各总线系统下的所有控制单元的CAN线均被连接到连接插座上。驱动系统CAN总线和舒适系统CAN总线以星形方式接入连接插座中。一个总线系统下的部分控制单元接在右边的连接插座中，而其它部分则接在左边的连接插座中。,另一方面，左侧和右侧的连接插座又通过CAN电缆连接，最终将所有的舒适系统CAN总线的控制单元跟所有驱动系统CAN总线的控制单元连接在一起。,1安装位置连接插座被安装在仪表板总成的左右两侧的盖板下面。取下连接插头时，应该首先将锁止钩打开。对于左置或右置方向盘车，两个侧面的连接插座的插脚分布是不同的。,2检测箱对于CAN连接插座可以使用检测箱1598/38。借助于此检测箱及VAS5051上的数字存储示波器，使得获取控制单元在舒适系统CAN总线及驱动系统CAN总线的单根导线上的信号成为万能