汽车CAN总线及多路信号传输系统

1、1,汽车CAN总线及多路信号传输系统,授课人：李娜,2,1,2,3,4,汽车CAN总线应用概述,CAN总线工作原理,汽车多路信号传输系统,典型故障诊断方法,内容,3,1 汽车CAN总线应用概述,为什么要在汽车内采用总线系统？,4,1 汽车CAN总线应用概述,目前，汽车内采用的数据传输方式： 方式一，传统的数据传输方式 每条信息均通过各自独立的数据线进行传输 方式二，总线数据传输方式 各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换,5,1 汽车CAN总线应用概述,方式一,方式二,需要5条数据线，控制器的针脚数也相应增加 只适用于有限信息量的数据交换和传输,所有信息都可以通过两根数据线进行传递

2、适用于控制单元间进行大量的信息交换,6,1 汽车CAN总线应用概述,CAN 是一种世界标准的串行通讯协议，为数据高速公路确定统一的“交通”规则。 CAN 是由ROBERT BOSCH 公司和Intel公司专门为汽车内数据交换开发的总线系统,7,1 汽车CAN总线应用概述,CAN总线的优点 总线功能有较高的可靠性和功能安全性，能大大减少因插头连接和导线所引起的故障 因敷设导线减少而降低装配成本，并减轻线束重量 因采用较小的控制单元和插头而使空间节约下来，并使安装和修改更加容易 控制器之间的数据传输较快 系统诊断能力更强,8,2.1 网络拓扑 总线型网络拓扑结构 总线两端，各需要安装一个120的终

3、端电阻 节点数至少2个，实际可达110个,2 CAN总线工作原理,9,2 CAN总线工作原理,2.2 CAN-bus节点 电控单元+通信芯片 一般由微处理器、CAN控制器、CAN收发器组成,10,2 CAN总线工作原理,2.3 数据传递线 采用双绞线结构，分为CAN_H与CAN_L CAN_H与CAN_L两个信号成镜像，防止电磁干扰,11,2 CAN总线工作原理,2.4 通信方式 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,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,12,2 CAN总线工作原理,2.5 优先级 网络上的节点可分成

4、不同的优先级,可以满足不同的实时要求 采用非破坏性位仲裁总线结构机制，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，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据,13,3 汽车多路信号传输系统,根据通信速率，汽车的CAN总线网络可以分成两类 高速网 通信速度可达1Mbps，目前常用的在500Kbps，主要用于汽车动力控制系统，如发动机管理系统，自动变速箱，制动防抱死装置等。 低速网 通信速度不大于125Kbps，目前常用的在100Kbps，主要用于中央门锁，自动门窗，自动空调，汽车定位等舒适系统。 网关控制器（Gateway Controller）用于协调高低速网络之间的数据通

5、讯。,14,3 汽车多路信号传输系统,CAN 驱动 500 kBaud CAN 舒适 100 kBaud CAN 信息娱乐 100 kBaud,三条数据总线,CAN总线 在Audi A4 2001 的布置,15,3 汽车多路信号传输系统,CAN 数据总线网络连接部件及参与工作的控制器,发动机控制单元,自动变速器控制单元,ESP控制单元,安全气囊控制单元,氧传感器（美国）,转向角度传感器,转向柱电气控制单元,多功能方向盘控制单元,导航、电视等,导航系统接口,导航系统控制单元,收音机,车载电话控制单元,远程通讯、电话控制单元,卡片阅读器,语音输入控制单元,汽车电气控制单元,座椅调节控制单元,停车辅

6、助控制单元,挂车识别控制单元,空调控制单元,驻车加热控制单元,轮胎压力监控控制单元,舒适系统中央控制单元,显示（信息娱乐） CAN bus,舒适 CAN bus,驱动 CAN bus,16,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），100 Kbit/s，用于对时间要求不高的情况。 CAN显示总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要求不高的情况。,3 汽车多路信号传输系统,17,3 汽车多路信号传输系统,CAN驱动总线 速率为500 kBit/s，用于将CAN驱动数据总线

7、方面的控制单元联成网络。 控制单元有： 发动机控制单元 ABS-控制单元 ESP-控制单元 变速器控制单元 安全气囊控制单元 组合仪表,18,3 汽车多路信号传输系统,在显性状态和隐性状态之间进行转换时CAN导线上的电压变化,19,3 汽车多路信号传输系统,CAN舒适总线与CAN显示总线 速率为100kBit/s，用于将CAN舒适总线和CAN显示总线方面的控制单元连成网 控制单元有： 全自动空调/空调控制单元 车门控制单元 舒适控制单元 收音机和导航显示控制单元,20,3 汽车多路信号传输系统,舒适系统信号，为了使低速CAN抗干扰性强且电流消耗低 使用单独的驱动器，CAN-HIGH和CAN-L

8、OW不再有依赖关系 放弃共同的中压，隐性电平=-5V，显性电平=2.2V,舒适系统的Canbus信号和驱动系统有很大区别： Can-High的高电平为：3.6伏 Can-High的低电平为：0伏 Can-Low 的高电平为: 5伏 Can-low 的低电平为：1.4伏 逻辑“1”：Can-high=3.6V Can-low=1.4V 逻辑“0”：Can-high=0V Can-low=5V,21,3 汽车多路信号传输系统,网关将三个系统联成网络 电平电压、电阻配置不同 传输速率不同 网关，协调高低速网络之间的数据通信,22,4 典型故障诊断方法,汽车CAN总线系统的故障一般有三类 一类是电源故

9、障 二类是节点故障 三类是链路故障,23,4 典型故障诊断方法,1、电源故障 含有通信芯片的电控单元，正常工作电压在10.515.0V范围内 保证汽车电源系统提供的电压在10.5V以上,蓄电池 充电状态,蓄电池电压10.515伏,24,4 典型故障诊断方法,硬件故障 通信芯片或集成电路损坏 一般单独出现，更换电控单元并重新自适应匹配软件,2、节点故障 节点就是汽车多路信息传输系统中的电控单元 电控单元故障包括： 软件故障， 传输协议或软件程序有缺陷或冲突 一般成批出现、无法维修,25,4 典型故障诊断方法,3、链路故障 链路是指各节点间的通信连接线路 链路故障包括： 短路 断路 线路因物理性质 改变而引起的通 讯信号衰减或失真,衰耗增加导致环型网络通讯中断,26,4 典型故障诊断方法,一般诊断步骤 装有CAN总线多路信息传输系统的车辆出现故障，应首先检测数据总线是否正常 在检查数据总线系统前，必须保证所有与数据总线相连的控制单元无功能故障 如果存在功能故障，先排除该故障；记下该故障并消除所有控制单元的故障代码 功能故障，指不会直接影响总线系统，但会影响某一功能流程的故障,27,