汽车CAN总线详细教程学习资料

1、第一页，共120页。CAN CAN 数据总线（数据总线（CAN BUSCAN BUS）第第4讲讲第二页，共120页。第三页，共120页。CANCAN通信通信(tng xn)(tng xn)技技术概述术概述 CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网络。由于其高性即控制器局域网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，能、高可靠性、及独特的设计，CAN越来越受到人们的重视越来越受到人们的重视(zhngsh)。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。 CAN最初是由德国的最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设

2、计的公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制，加速、刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些控等。由于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用且难以解决问题，采用CAN总线上述问题便得到很好地解决。总线上述问题便得到很好地解决。第四页，共120页。 1993年年CAN 成为成为(chngwi)国际标准国际标准IS

3、O11898(高速高速应用应用)和和ISO11519（低速应用）。（低速应用）。 CAN的规范从的规范从CAN 1.2 规范规范(标准格式标准格式)发展为兼容发展为兼容CAN 1.2 规范的规范的CAN2.0规范规范(CAN2.0A为标准格式，为标准格式，CAN2.0B为为扩展格式扩展格式)，目前应用的，目前应用的CAN器件大多符合器件大多符合CAN2.0规范。规范。 第五页，共120页。CANCAN总线总线(zn xin)(zn xin)特点特点 CAN CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CANCAN协协议的物理层和数据链路层功

4、能，可完成对通信数据的成帧处理，包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。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 CAN总线特点如下：总线特点如下：（1 1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。（2 2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级, ,可以满足不同的可以满足不

5、同的实时要求。实时要求。 （3 3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制）采用非破坏性位仲裁总线结构机制(jzh)(jzh)，当两个节点同时，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。级高的节点可不受影响地继续传输数据。第六页，共120页。（4 4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。接收数据。（5 5）直接通信距离最远可达）直接通信距离最远可达10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下）

6、。以下）。（6 6）通信速率最高可达）通信速率最高可达1MB/s1MB/s（此时距离最长（此时距离最长40m40m）。）。（7 7）节点数实际可达）节点数实际可达110110个。个。（8 8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8 8个。个。（9 9）每帧信息都有）每帧信息都有CRCCRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。校验及其他检错措施，数据出错率极低。（1010）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。价的双绞线即可，无特殊要求。（1111） 节点在错误严重节

7、点在错误严重(ynzhng)(ynzhng)的情况下，具有自动关闭总线的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。第七页，共120页。CAN的发展背景及其应用的发展背景及其应用(yngyng)情况情况第八页，共120页。汽车汽车(qch)电子技术发展的特点：电子技术发展的特点：n汽车电子控制技术汽车电子控制技术(jsh)从单一的控制逐步从单一的控制逐步发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。怠速控制、排气再循环。n电子技术电子技术(jsh)

8、从发动机控制扩展到汽车的从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，如制动防抱死系统、自动变各个组成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。速系统、信息显示系统等。n从汽车本身到融入外部社会环境。从汽车本身到融入外部社会环境。第九页，共120页。 现代汽车电子技术的分类：现代汽车电子技术的分类：单独控制系统：由一个电子控制单元（单独控制系统：由一个电子控制单元（ECU）控制）控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。制系统、自动变速器等。集中控制系统：由一个电子控制单元（集中控制系统：由一个电子控制单元（ECU）同

9、时）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。底盘控制系统。控制器局域网络系统（控制器局域网络系统（CAN总线系统）：由多个电总线系统）：由多个电子控制单元（子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元（统，各控制单元（ECU）的共用信息通过总线互）的共用信息通过总线互相相(h xing)传递。传递。第十页，共120页。带有中央带有中央(zhngyng)控制单元的车控制单元的车第十一页，共120页。带有三个中央带有三个中央(zhngyng)控制单元的车控制单元的车第十二页，共120页。带有三

10、个中央控制单元带有三个中央控制单元(dnyun)和总线系统的车和总线系统的车第十三页，共120页。带有三个中央控制单元带有三个中央控制单元(dnyun)的的CAN驱动网驱动网络络第十四页，共120页。第十五页，共120页。车用网络车用网络(wnglu)发展原因发展原因n电子技术发展电子技术发展-线束增加线束增加(zngji)n线控系统（线控系统（X-BY-WIRE）n计算机网络的广泛应用计算机网络的广泛应用n智能交通系统的应用智能交通系统的应用第十六页，共120页。汽车发展汽车发展(fzhn)带来的问题带来的问题n （1）汽车电子技术的发展）汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来越多汽车上电子装

11、置越来越多汽车的整体布置空间缩小汽车的整体布置空间缩小 n （2）传统电器设备多为点到点通信）传统电器设备多为点到点通信导致了庞大的线导致了庞大的线束束 n （3）大量的连接器导致可靠性降低）大量的连接器导致可靠性降低(jingd)。n粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛盾粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越来越越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步电子化突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。n （4

12、）存在冗余的传感器。）存在冗余的传感器。第十七页，共120页。nVo l v o 汽车近三十年来线束增长汽车近三十年来线束增长(zngzhng)的情况的情况第十八页，共120页。 n 车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调线束，又可更好地控制和协调(xitio)汽车的各个系汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。统，使汽车性能达到最佳。第十九页，共120页。第二十页，共120页。汽车汽车(qch)网络化的优点网络化的优点 n布线

13、简单，设计简化，节约铜材，降低成本。布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。n可靠性提高，可维护性大为提高可靠性提高，可维护性大为提高 n实现信息共享，提高汽车性能实现信息共享，提高汽车性能n满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求求 n总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，便于集中之间的资源共享，便于集中(jzhng)实现各实现各子系统

14、的在线故障诊断。子系统的在线故障诊断。 第二十一页，共120页。CanbusCanbus的发展的发展(fzhn)(fzhn)历史历史大众公司首次在大众公司首次在9797年年PASSATPASSAT的舒适系统上采用的舒适系统上采用(ciyng)(ciyng)了传送速率为了传送速率为62.5Kbit/m62.5Kbit/m的的CanbusCanbus。9898年在年在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF的驱动系统上增加了的驱动系统上增加了CanbusCanbus，传送，传送(chun sn)(chun sn)速率为速率为500Kbit/m500Kbit/m。20002000年，大众公司在年

15、，大众公司在PASSATPASSAT和和GOLFGOLF采用采用了带有网关的第二代了带有网关的第二代CanbusCanbus。20012001年，大众公司提高了年，大众公司提高了CanbusCanbus的设计标准，将舒适的设计标准，将舒适系统系统CanbusCanbus提高到提高到100Kbit/m, 100Kbit/m, 驱动系统提高到驱动系统提高到500Kbit/m500Kbit/m。20022002年，大众集团在新年，大众集团在新PQ24PQ24平台上使用带有车载平台上使用带有车载网络控制单元的第三代网络控制单元的第三代CanbusCanbus。20032003年，大众集团在新年，大众集

16、团在新PQ35PQ35平台上使用五重结构的平台上使用五重结构的CanbusCanbus系统，并且出现了单线的系统，并且出现了单线的LIN-BUSLIN-BUS。第二十二页，共120页。2020世纪世纪8080年代，年代，BoschBosch的工程人员开始研究用于汽车的串行的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有程的要求。参加研究的还有Mercedes-BenzMercedes-Benz公司、公司、IntelIntel公司公司，还有德国两所大学的教授。，还有德国两所大学的教授。

17、 1986 1986年，年， Bosch Bosch在在SAESAE（汽车工程人员协会）大会上提出（汽车工程人员协会）大会上提出了了CANCAN 1987 1987年，年，INTELINTEL就推出了第一片就推出了第一片CANCAN控制控制(kngzh)(kngzh)芯片芯片8252682526；随后；随后PhilipsPhilips半导体推出了半导体推出了82C20082C200。 1993 1993年，年，CANCAN的国际标准的国际标准ISO11898ISO11898公布公布从此从此CAN CAN 协议被广泛的用于各类自动化控制协议被广泛的用于各类自动化控制(kngzh)(kngzh)领

18、域。领域。 第二十三页，共120页。19921992年，年，CIACIA（CAN in AutomationCAN in Automation）用户组织成立，之后制定了）用户组织成立，之后制定了第一个第一个CANCAN应用层应用层“CAL”“CAL”。 1994 1994年开始有了国际年开始有了国际CANCAN学术年会（学术年会（ICCICC）。）。 1994 1994年美国汽车工程师协会以年美国汽车工程师协会以CANCAN为基础制定了为基础制定了SAEJ1939SAEJ1939标准，标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。用于卡车和巴士控制和通信网络。 到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有到今

19、天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CANCAN；高级客车上有；高级客车上有两套两套CANCAN，通过网关互联；，通过网关互联；19991999年一年就有近年一年就有近6 6千万个千万个CANCAN控制器投入控制器投入使用；使用；20002000年销售年销售1 1亿多亿多CANCAN的芯片；的芯片；20012001年用在汽车上的年用在汽车上的CANCAN节点节点(ji din)(ji din)数目超过数目超过1 1亿个亿个 。 但是轿车上基于但是轿车上基于CANCAN的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。有一个统一标准。第二十四页，共120页

20、。第二十五页，共120页。基于基于(jy)CAN总线的汽车电器网络结构总线的汽车电器网络结构发动机ECU自动变速器ECUABS/TCSECU安全气囊ECU电控悬架ECU巡航控制ECU动力转向ECU电机控制ECU电池管理ECU灯光控制ECU刮雨洗涤控制ECU电动座椅ECU门锁防盗ECU电动车窗ECU后视镜喇叭ECU气候控制ECU警告信号ECU仪表显示ECU整车控制器ECU（网关）整车控制器ECU（网关）高速总线低速总线故障诊断ECU第二十六页，共120页。 目前汽车上的网络连接方式主要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2条条CAN： 一条用于驱动系统的高速一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到

21、，速率达到500kb/s。主要面向实时性要求较高的控制单元，。主要面向实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等如发动机、电动机等 另一条用于车身系统的低速另一条用于车身系统的低速CAN，速率是，速率是100kb/s。主要是针对车身控制的，如车灯、车。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，因此实现多但实时性要求低，因此实现(shxin)成本要求成本要求低。低。 第二十七页，共120页。第二十八页，共120页。第二十九页，共120页。CAN总线布置总线布置(bzh)、结构和基本特点、结构和基本特点C

22、AN总线系统上并联有多个元件。这就要求整个总线系统上并联有多个元件。这就要求整个(zhngg)系系统的布置满足以下要求：统的布置满足以下要求： 可靠性高：传输故障（不论是由内部还是可靠性高：传输故障（不论是由内部还是(hi shi)外部引起的）应外部引起的）应能准确识别出来能准确识别出来 使用方便：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，以便进行信息交换原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：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

23、差。如果系统的某一处有故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。障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。 数据传输快数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很：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。快，这样才能满足实时要求。第三十页，共120页。CAN总线布置、结构和基本总线布置、结构和基本(jbn)特点特点考虑考虑(kol)到信号的重复率及产生出的数据量，到信号的重复率及产生出的数据量，CAN总线系统分为三总线系统分为三个专门的系统个专门的系统 CAN驱动驱动(q dn)总线（高速），总线（高速

24、），500Kbit/s，可基本满足实时，可基本满足实时要求。要求。 CAN舒适总线（低速），舒适总线（低速），100 Kbit/s，用于对时间要求不高的情，用于对时间要求不高的情况。况。 CAN“infotainment”总线（低速），总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要，用于对时间要求不高的情况。求不高的情况。第三十一页，共120页。CAN-BUSCAN-BUS系统组成：系统组成：CANCAN收发器收发器: : 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化为电信号并将其送入数据传输线。数据化为电信号并将其

25、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(fnhu)(fnhu)，影响数据的传输。，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。数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。第三十二页，共120页。Canbus上的控制器中发送信息的线路通过一个(y )开路集电极和总线相连。CanbusCanbus的收发器如图所示，使用一个电路进行控制，这样也就是说控制的收发器如图所示，使用一个电路进行控制，这样也就是说控制单元在某一时间段只能单元在某一时间段只能(zh nn)(zh nn)进行发送

26、或接受一项功能。进行发送或接受一项功能。逻辑逻辑“1”“1”：所有控制器的开关断开；总线电平为：所有控制器的开关断开；总线电平为5Vor3.5V5Vor3.5V；CanbusCanbus未未通讯。通讯。逻辑逻辑“0”“0”：某一控制器闭合；总线电平为：某一控制器闭合；总线电平为0 0伏；伏； Canbus Canbus进行通讯。进行通讯。Canbus的收发器的收发器第三十三页，共120页。因此总线导线上就会出现因此总线导线上就会出现(chxin)两种状态：两种状态：状态状态(zhungti)1： 截止状态截止状态(zhungti)，晶体管截止（开关未接合），晶体管截止（开关未接合）无源无源(w

27、 yun)： 总线电平总线电平=1，电阻高，电阻高状态状态0： 接通状态，晶体管导通（开关已接合）接通状态，晶体管导通（开关已接合）有源：有源： 总线电平总线电平=0，电阻低，电阻低第三十四页，共120页。2 2个以上个以上(yshng)(yshng)控制器所组成的控制器所组成的CanbusCanbus系统系统当用当用2 2个以上个以上(yshng)(yshng)的控制器连接在的控制器连接在CanbusCanbus总线上（如图所示），用逻辑总线上（如图所示），用逻辑1 1来表来表示断开和用逻辑示断开和用逻辑0 0表示闭合。不考虑其他总表示闭合。不考虑其他总线规则情况下，总线会出现下图的情况：线

28、规则情况下，总线会出现下图的情况：1.1.任何开关闭合，总线上的电压为任何开关闭合，总线上的电压为0 0伏伏2.2.所有开关断开，总线上的电压为所有开关断开，总线上的电压为5 5伏伏因此：因此：1.1.只要只要(zhyo)(zhyo)任何一个控制器激活，则总线激活任何一个控制器激活，则总线激活2.2.所有控制器关闭，总线处于未激活状态所有控制器关闭，总线处于未激活状态激活的总线称为显性电平；激活的总线称为显性电平；未激活的总线电平称为隐形电平未激活的总线电平称为隐形电平功能功能(gngnng)第三十五页，共120页。CAN构件构件(gujin)通过通过RX-线来检查总线是否有源（是否正在交换线

29、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。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（某一时间段内的电平1（无源）如果总线空闲下来，发动机信（无源）如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。息就会被发送出去。第三十六页，共120页。第三十七页，共120页。 Canbus Canbus采用双绞线自身校验的结构，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响采用双绞线自身校验的结构，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响(yngxing)(yngxing)，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，也可以防止本身对外界的干扰。系统中

30、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，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，已减少数据传送时的过调效应。制器都增加了终端电阻，已减少数据传送时的过调效应。基本基本(jbn)构造构造+1V-1V外界的干扰同时作用于两根导线外界的干扰同时作用于两根导线产生的电磁波辐射相互抵消产生的电磁波辐射相互抵消0 V数据传输线数据传输终端数据传输终端CAN收发器CAN收发器第三十八页，共120页。原则上原则上CAN总线用一条导线就足以满足功能要求总线用一条导线就足以满足功能要求(yoqi)了，但了，但该

31、总线系统上还是配备了第二条导线。在这个第二条导线上，信该总线系统上还是配备了第二条导线。在这个第二条导线上，信号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。第三十九页，共120页。CAN导线导线(doxin)的特点的特点 各个各个CAN系统的所有控制单元都并联在系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。数据总线上。CAN数据总线的两条导线分别数据总线的两条导线分别(fnbi)叫叫CAN-High和和CAN-Low线。线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线。双绞线双绞线, CAN-High 和和 CAN-Low线线 (C

32、AN驱动驱动(q dn)数据总线）数据总线）控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的，控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的，这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。第四十页，共120页。第四十一页，共120页。为了为了(wi le)清楚起见清楚起见CAN导线分别用单颜色来表示导线分别用单颜色来表示CAN-High线总是黄色，线总是黄色，CAN-Low-线总是绿色线总是绿色第四十二页，共120页。 由于汽车不同控制器对由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，因此总线的性能要求不同，因此(ync)最新版本的最新版本的

33、CAN总总线系统人为设定为线系统人为设定为5个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪表、诊断总线等表、诊断总线等5个局域网。其速率分别为个局域网。其速率分别为(Kbit/s)：驱动系统（由驱动系统（由15号线激活）：号线激活）：500; 舒适系统（由舒适系统（由30号线激活）：号线激活）：100信息系统（由信息系统（由30号线激活）：号线激活）：100；诊断系统（由诊断系统（由30号线激活）：号线激活）：500仪表系统（由仪表系统（由15号线激活）：号线激活）：100；Lin: 20最大承载：最大承载：1000CAN

34、仪表CAN 驱动CAN 信息CAN 舒适 CAN 诊断基本基本(jbn)构造构造第四十三页，共120页。基本基本(jbn)构造构造网关网关 由于不同区域由于不同区域CanbusCanbus总线的速率和识别代号不同，因此一个信号要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，这个任务由网关变，能够让另一个系统接受，这个任务由网关(Gateway)(Gateway)来完成。另外，来完成。另外，网关还具有改变信息网关还具有改变信息(xnx)(xnx)优先级的

35、功能。如车辆发生相撞事故，气囊优先级的功能。如车辆发生相撞事故，气囊控制单元会发出负加速度传感器的信号，这个信号的优先级在驱动系统控制单元会发出负加速度传感器的信号，这个信号的优先级在驱动系统是非常高，但转到舒适系统后，网关调低了它的优先级，因为它在舒适是非常高，但转到舒适系统后，网关调低了它的优先级，因为它在舒适系统功能只是打开门和灯。系统功能只是打开门和灯。第四十四页，共120页。第四十五页，共120页。基本基本(jbn)构造构造诊断总线诊断总线网关网关仪表总线仪表总线驱动总线驱动总线舒适总线舒适总线信息总线信息总线诊断总线诊断总线诊断总线是用于诊断仪器和相应控制单元之诊断总线是用于诊断仪

36、器和相应控制单元之间的信息交换，它被用来代替原来的间的信息交换，它被用来代替原来的K K线或线或者者L L线的功能（废气处理控制器除外）。线的功能（废气处理控制器除外）。诊断总线目前只能在诊断总线目前只能在VAS5051VAS5051和和VAS5052VAS5052下工下工作，而不能适用于原来的诊断工具，如作，而不能适用于原来的诊断工具，如15521552等。诊断总线通过网关转接到相应的等。诊断总线通过网关转接到相应的CANBUSCANBUS上，然后再连接相应的控制器进行数据交换上，然后再连接相应的控制器进行数据交换。随着诊断总线的使用，大众集团将逐步淘汰随着诊断总线的使用，大众集团将逐步淘汰

37、控制器上的控制器上的K K线存储器，而采用线存储器，而采用CANCAN线作为诊线作为诊断仪器和控制器之间的信息连接线，我们断仪器和控制器之间的信息连接线，我们(w men)(w men)称之为虚拟称之为虚拟K K线。线。第四十六页，共120页。第四十七页，共120页。针脚号 对应的线束 1 15号线 4 接地(jid) 5 接地(jid) 6 CANBUS(高） 7 k线 14 CANBUS(低） 15 L线 16 30号线注：未标明的针脚号暂未使用。基本基本(jbn)构造构造当车辆使用诊断当车辆使用诊断CANBUSCANBUS总线结构后，总线结构后，VAS5051VAS5051等等诊断仪器必

38、须使用相对应的新型诊断线（诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线（VAS5051/5AVAS5051/5A或或VAS5051/6AVAS5051/6A）, , 否则无法读出相应否则无法读出相应的诊断信息。另外，车上的诊断接口也作出了相的诊断信息。另外，车上的诊断接口也作出了相应的改动应的改动(gidng)(gidng)，具体信息看如下图表：，具体信息看如下图表：注：注：50515051仪器的版本号必须大于仪器的版本号必须大于3.03.0以上以上 才能使用诊断才能使用诊断CANBUSCANBUS总线。总线。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。第四十八页，共120页。C

39、AN总线总线(zn xin)CAN总线总线(zn xin)是车内电子装置中的一个独立系统，它就是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。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由于自身的布置和结构特点(tdin)，CAN总线工作时的可靠性很高总线工作时的可靠性很高如果如果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。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控制单元拥有自诊断功能，我

40、们通过自诊断功能还可识别出与CAN总线相关的故障。总线相关的故障。用诊断仪（如用诊断仪（如VAS5051，5052）读出）读出CAN总线故障记录后，既可按总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障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。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。第四十九页，共120页。CAN总线正常的一个重要前提条件是：车在任何总线正常的一个重要前提条件是：车在任何(rnh)工况均工况均不应有不应有CA

41、N总线故障记录。总线故障记录。 为了能够为了能够(nnggu)确定及排除故障，就需要了解确定及排除故障，就需要了解CAN总总线上的数据交换基本原理。线上的数据交换基本原理。第五十页，共120页。CAN总线总线(zn xin)数据交换基本原理数据交换基本原理不同不同(b tn)的数据传递（以的数据传递（以CAN驱动数据总线为例）驱动数据总线为例）1、提高数据、提高数据(shj)传递的可靠性传递的可靠性 为了提高数据传递的可靠性，为了提高数据传递的可靠性，CAN数据总线系统的两数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为

42、别称为CAN-High线和线和CAN-Low线。线。第五十一页，共120页。2、在显性状态、在显性状态(zhungti)和隐性状态和隐性状态(zhungti)之间进行转换之间进行转换时时CAN导线上的电压变化导线上的电压变化 在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。对于为静电平。对于CAN驱动数据总线来说，这个驱动数据总线来说，这个(zh ge)值大约为值大约为2.5V。 静电平也称为静电平也称为(chn wi)隐性状态，因为连接的所有控制单元隐性状态，因为连接的所有控制单元均可修改它。均可修改它。第五十二页，共12

43、0页。 在显性状态时，在显性状态时，CAN-High线上的电压线上的电压(diny)值会升高一值会升高一个预定值（对个预定值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。而）。而CAN-Low线上的电压线上的电压(diny)值会降低一个同样值（对值会降低一个同样值（对CAN驱驱动数据总线来说，这个值至少为动数据总线来说，这个值至少为1V）。于是在）。于是在CAN驱动数据总驱动数据总线上，线上，CAN-High线就处于激活状态，其电压线就处于激活状态，其电压(diny)不低于不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而，而CAN-Low线上的电压线上的电压(din

44、y)值最多值最多可降至可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。因此在隐性状态因此在隐性状态(zhungti)时，时，CAN-High线与线与CAN-Low线上的电线上的电压差为压差为0V，在显性状态，在显性状态(zhungti)时该差值最低为时该差值最低为2V。第五十三页，共120页。3、CAN数据总线上的信号变化数据总线上的信号变化(binhu)（以（以CAN驱动数据总线为例）驱动数据总线为例）第五十四页，共120页。4、收发器内的、收发器内的CAN-High线和线和 CAN-Low线上的信号线上的信号(xnho)转换转换 控制单元是通过收发器联接到控制单元是通过收发器联接到CAN驱动总

45、线上的，在这个收发器驱动总线上的，在这个收发器内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器。内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器。 差动信号放大器用于处理来自差动信号放大器用于处理来自CAN-High线和线和CAN-Low线的信号线的信号，除此以外还负责将转换后的信号传至控制单元的，除此以外还负责将转换后的信号传至控制单元的CAN接收区。这个接收区。这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出转换后的信号称为差动信号放大器的输出(shch)电压。电压。 差动信号放大器用差动信号放大器用CAN-High线上的电压（线上的电压（UCAN-High）减去）减去CAN-Lo

46、w线上的电压（线上的电压（UCAN-Low），就得出了输出），就得出了输出(shch)电压电压，用这种方法可以消除静电平（对于，用这种方法可以消除静电平（对于CAN驱动数据总线来说是驱动数据总线来说是2.5V）或其它任何重叠的电压。或其它任何重叠的电压。第五十五页，共120页。第五十六页，共120页。5、CAN驱动驱动(q dn)数据总线差动信号放大器内的信号转换数据总线差动信号放大器内的信号转换 收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用CAN-High-线上作线上作用用(zuyng)的电压减去的电压减去CAN-Low-线上作用线上作用(zuyng)的电

47、压。的电压。第五十七页，共120页。6、CAN驱动数据总线差动信号放大器内的干扰驱动数据总线差动信号放大器内的干扰(gnro)过滤过滤由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要(ji yo)遭受各种干扰。在保养时遭受各种干扰。在保养时要考虑对要考虑对 地地 短短 路路 和和 蓄蓄 电电 池池 电电 压压 、 点点 火火 装装 置置 的的 火火 花花 放放 电电 和和 静静 态态 放放 电电 。在该图的上部可清楚地看到这种传递的效果。在该图的上部可清楚地看到这种传递的效果。由于由于CAN-High线和线和CAN-Low线是扭绞线是扭绞(n

48、i jio)在一起的（在一起的（双绞线），所以干扰脉冲双绞线），所以干扰脉冲X就总是有规律地作用在两条线上。就总是有规律地作用在两条线上。由于差动信号放大器总是用由于差动信号放大器总是用CAN-High线上的电压（线上的电压（3.5V-X)减去减去CAN-Low线上的电压线上的电压(1.5V-X)，因此在经过处理后，因此在经过处理后,差动差动信号中就不再有干扰脉冲了信号中就不再有干扰脉冲了.(3,5V - X) - (1,5V - X) = 2V第五十八页，共120页。7、信号、信号(xnho)电平电平控制控制(kngzh)单元信号在收发器内的放大单元信号在收发器内的放大收发器发送一侧的任务是

49、将控制单元收发器发送一侧的任务是将控制单元(dnyun)内的内的CAN控制器控制器的较弱信号放大，使之达到的较弱信号放大，使之达到CAN导线上的信号电平和控制单元导线上的信号电平和控制单元(dnyun)输入端的信号电平。输入端的信号电平。联接在联接在CAN数据总线上的控制单元的作用就像是数据总线上的控制单元的作用就像是CAN导导线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）。这个负载电线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）。这个负载电阻取决于联接的控制单元数量和其电阻。阻取决于联接的控制单元数量和其电阻。收发器将收发器将CAN信号输送到信号输送到CAN数据总线的两条导线上，相应地数据总线的两条导线上，

50、相应地在在CAN-High线上的电压就升高，而在线上的电压就升高，而在CAN-Low线上的电压就线上的电压就降低一个同样大小的值。对于驱动降低一个同样大小的值。对于驱动CAN数据总线来说，一条导数据总线来说，一条导线上的电压改变值不低于线上的电压改变值不低于1V，对于，对于CAN舒适舒适/Infotainment总线总线来说，这个值不低于来说，这个值不低于3.6V。第五十九页，共120页。第六十页，共120页。8、CAN驱动驱动(q dn)数据总线的特点数据总线的特点CAN驱动驱动(q dn)数据总线的速率为数据总线的速率为500 kBit/s，用于将，用于将CAN驱动驱动(q dn)数据总线

51、方面的控制单元联成网络。数据总线方面的控制单元联成网络。CAN驱动数据总线控制单元驱动数据总线控制单元(dnyun)有：有：- 发动机控制单元发动机控制单元(dnyun)- ABS-控制单元控制单元(dnyun)- ESP-控制单元控制单元(dnyun)- 变速器控制单元变速器控制单元(dnyun)- 安全气囊控制单元安全气囊控制单元(dnyun)- 组合仪表组合仪表第六十一页，共120页。CAN驱动数据总线由驱动数据总线由15号接线柱（点火开关）接通，短时工作号接线柱（点火开关）接通，短时工作(gngzu)后，又完全关闭。后，又完全关闭。第六十二页，共120页。CAN驱动驱动(q dn)数据

52、总线上的信号变化数据总线上的信号变化下面图中所示的是一个真实的下面图中所示的是一个真实的CAN-电报变化图，它由一个收发器产生，并由电报变化图，它由一个收发器产生，并由VAS5051的数字存储式示波器（的数字存储式示波器（DSO）接收下来。两个电平之间的叠加信号）接收下来。两个电平之间的叠加信号(xnho)变化表示变化表示2.5V的隐性电平。的隐性电平。CAN-High线上的显性电压约为线上的显性电压约为3.5V，CAN-Low线约为线约为1.5V。第六十三页，共120页。CAN舒适舒适(shsh)/ Infotainment数据总线的特点数据总线的特点CAN舒适舒适/ Infotainmen

53、t数据总线的速率为数据总线的速率为100 kBit/s，用，用于将于将CAN舒适总线和舒适总线和CAN Infotainment总线方面总线方面(fngmin)的控制单元联成网。的控制单元联成网。CAN舒适舒适/ Infotainment数据总线控制单元有：数据总线控制单元有：- 全自动空调全自动空调/空调控制单元空调控制单元- 车门车门(chmn)控制单元控制单元- 舒适控制单元舒适控制单元- 收音机和导航显示单元控制单元收音机和导航显示单元控制单元第六十四页，共120页。 控制单元通过控制单元通过CAN驱动数据总线的驱动数据总线的CAN-High线和线和CAN-Low线来进行数据交换，如车

54、门开线来进行数据交换，如车门开/关、车内灯开关、车内灯开/关、车辆位置关、车辆位置（GPS)等等。等等。 由于使用同样由于使用同样(tngyng)的脉冲频率，所以的脉冲频率，所以CAN舒适数据舒适数据总线和总线和CAN Infotainment总线可以共同使用一对导线，当然前总线可以共同使用一对导线，当然前提条件是相应的车上有这两种数据总线（提条件是相应的车上有这两种数据总线（(如如 Golf IV und Polo MJ 2002)。第六十五页，共120页。舒适系统舒适系统(xtng)的信号图的信号图舒适舒适(shsh)(shsh)系统的系统的CanbusCanbus信号和驱动信号和驱动系统

55、有很大区别：系统有很大区别：Can-HighCan-High的高电平为：的高电平为：3.63.6伏伏Can-HighCan-High的低电平为：的低电平为：0 0伏伏Can-Low Can-Low 的高电平为的高电平为: 5: 5伏伏Can-low Can-low 的低电平为：的低电平为：1.41.4伏伏逻辑逻辑“1”1”：Can-high=3.6VCan-high=3.6V Can-low=1.4VCan-low=1.4V逻辑逻辑“0”0”：Can-high=0VCan-high=0VCan-low=5VCan-low=5V第六十六页，共120页。1、CAN舒适舒适(shsh)/ Infot

56、ainment数据总线的差动数据传递数据总线的差动数据传递 为了使低速为了使低速CAN抗干扰性强且电流消耗低，与抗干扰性强且电流消耗低，与CAN驱动驱动(q dn)数据总线相比就需做一些改动。数据总线相比就需做一些改动。 首先，由于使用了单独的驱动首先，由于使用了单独的驱动(q dn)器（功率放大器），这器（功率放大器），这两个两个CAN信号就不再有彼此依赖的关系了。与信号就不再有彼此依赖的关系了。与CAN驱动驱动(q dn)数数据总线不同，据总线不同，CAN舒适舒适/ Infotainment数据总线的数据总线的CAN-High线和线和CAN-Low线不是通过电阻相连的。也就是说：线不是通过

57、电阻相连的。也就是说：CAN-High线和线和CAN-Low线不再彼此相互影响，而是彼此独立作为电压源来工作。线不再彼此相互影响，而是彼此独立作为电压源来工作。 另外还放弃了共同的中压，在隐性状态（静电平）时，另外还放弃了共同的中压，在隐性状态（静电平）时，CAN-High信号为信号为0V，在显性状态时，在显性状态时3.6V。 对于对于CAN-Low信号来说，隐性电平为信号来说，隐性电平为5V，显性电平，显性电平1.4V。于是在差频信号放大器内相减后，隐性电平为于是在差频信号放大器内相减后，隐性电平为-5V，显性电平为，显性电平为2.2V，那么隐性电平和显性电平之间的电压变化（电压提升）就提高

58、到，那么隐性电平和显性电平之间的电压变化（电压提升）就提高到7.2V。第六十七页，共120页。2、CAN舒适舒适(shsh)/Infotainment数据总线的数据总线的CAN-收发器收发器第六十八页，共120页。测舒适系统(xtng)高低线的电阻为无穷大！第六十九页，共120页。总系统总系统(xtng)通过网关将三个系统通过网关将三个系统(xtng)联成网络联成网络 由于电压电平和电阻配置不同，所以在由于电压电平和电阻配置不同，所以在CAN驱动数据总线和驱动数据总线和CAN舒适舒适/Infotainment数据总线之间无法进行耦合联接数据总线之间无法进行耦合联接(lin ji)。另外这两种数

59、据总线的传输速率是不同的，这就决定了它们无。另外这两种数据总线的传输速率是不同的，这就决定了它们无法使用不同的信号。法使用不同的信号。 这就需要在这两个系统之间能完成一个转换。这个转换过这就需要在这两个系统之间能完成一个转换。这个转换过程是通过所谓的网关来实现的。根据车辆的不同，网关可能安程是通过所谓的网关来实现的。根据车辆的不同，网关可能安装在组合仪表内、车上供电控制单元内或在自己的网关控制单装在组合仪表内、车上供电控制单元内或在自己的网关控制单元内。元内。第七十页，共120页。 由于通过由于通过CAN数据总线的所有信息都供网关使用，所以网数据总线的所有信息都供网关使用，所以网关也用作诊断接

60、口。关也用作诊断接口。 目前是通过网关的目前是通过网关的K-线来查询诊断信息，从线来查询诊断信息，从Touran车开始车开始(kish)是通过是通过CAN数据总线诊断线来完成这个工作的。数据总线诊断线来完成这个工作的。第七十一页，共120页。可以用火车站作为例子来清楚可以用火车站作为例子来清楚(qng chu)地说明网关的原理地说明网关的原理第七十二页，共120页。与与CAN舒适数据总线和舒适数据总线和CAN Infotainment数据总线不数据总线不同，同，CAN驱动数据总线不可与驱动数据总线不可与CAN舒适数据总线或舒适数据总线或CAN Infotainment数据总线通过电气相连！数据