汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的檢修

CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的檢測(cè)汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)（1）汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作用一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)控制單元從整個(gè)系統(tǒng)中獲得的信息越多，該控制單元協(xié)調(diào)自身的功能會(huì)越好。CAN數(shù)據(jù)總線作為控制單元之間的一種數(shù)據(jù)傳遞形式，它將各個(gè)控制單元連接形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，如圖

所示。圖CAN數(shù)據(jù)總線（2）汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的類型1）根據(jù)傳輸導(dǎo)線類型分類根據(jù)傳輸導(dǎo)線的不同可分為單線、雙線和無(wú)線。單線傳輸如LIN-Bus總線；在CAN系統(tǒng)中一般均采用雙線傳輸；光纖總線（MOST）為環(huán)狀信息傳輸。新款車型中，很多都采用無(wú)線藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)，又叫BluetoothBus總線。2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸形式分類控制單元之間的線路連接關(guān)系可將多路傳輸分為線性網(wǎng)絡(luò)、星形網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等幾種，如圖

所示。（a）線性（b）被動(dòng)星形（c）環(huán)形圖

數(shù)據(jù)總線網(wǎng)路拓?fù)浞诸悎D3）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度分類目前，存在的多種汽車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其側(cè)重點(diǎn)不同。為方便研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用，SAE車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)劃分為A、B、C、D等類型。A類是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳輸位速率常小于10Kbit/s。該類網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于車身控制，如電動(dòng)車窗、中控門鎖、后視鏡、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明及早期的汽車故障診斷。B類是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般在10~125Kbit/s。該類網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示等方面的控制。C類是面向高速、實(shí)時(shí)控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率為125~1Mbit/s。該類網(wǎng)絡(luò)主要用于動(dòng)力系統(tǒng)等對(duì)實(shí)時(shí)控制及可靠性要求較高的場(chǎng)合。D類是智能數(shù)據(jù)總線，主要面向信息、多媒體系統(tǒng)等。該類網(wǎng)絡(luò)主要面向乘員的安全系統(tǒng)，應(yīng)用于車輛被動(dòng)安全性領(lǐng)域，位速率為250~400Mbit/s。（3）汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用術(shù)語(yǔ)1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息傳輸汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息一般采用多路傳輸。多路傳輸是指在同一通道或線路上同時(shí)傳輸多條信息。事實(shí)上數(shù)據(jù)信息是依次傳輸?shù)模俣确浅？?，幾乎就是同時(shí)傳輸。多路傳輸采用劃分時(shí)間片的方法來(lái)輪流接收和處理數(shù)據(jù)。可以看出，常規(guī)線路要比多路傳輸線路簡(jiǎn)單得多，但是多路傳輸系統(tǒng)ECU之間所用導(dǎo)線比常規(guī)線路系統(tǒng)所用導(dǎo)線少得多。由于多路傳輸可以通過(guò)一根線（數(shù)據(jù)總線）執(zhí)行多個(gè)指令，因此可以增加許多功能裝置。2）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（BUS）是模塊（如控制單元，智能傳感器等）間運(yùn)行數(shù)據(jù)的通道，即所謂的信息高速公路，如圖8.4所示。如果一個(gè)控制單元可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)，又可以從數(shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)，則這樣的數(shù)據(jù)總線就稱之為雙向數(shù)據(jù)總線。汽車上的信息高速公路實(shí)際是一條導(dǎo)線或兩條導(dǎo)線。3）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)式控制單元和控制單元或診斷測(cè)試儀（讀碼器）組成的電子系統(tǒng)，這些控制單元之間或控制單元與診斷測(cè)試儀之間用一根導(dǎo)線連接。網(wǎng)絡(luò)允許各個(gè)模塊相互通信，為了區(qū)分不同的設(shè)備，需設(shè)置不同的地址。從物理意義上講，汽車上許多模塊和數(shù)據(jù)總線距離很近，因此被稱之為L(zhǎng)AN（局域網(wǎng)）。摩托羅拉公司設(shè)計(jì)的一種智能車身輔助裝置網(wǎng)絡(luò)，被稱為L(zhǎng)IN（局域互聯(lián)網(wǎng)）。4）通信協(xié)議通信協(xié)議是通信雙方控制信息交換規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)、約定的集合,即指數(shù)據(jù)在總線上的傳輸規(guī)則。5）網(wǎng)關(guān)因?yàn)槠嚿嫌羞@么多總線和網(wǎng)絡(luò)，所以必須用一種有特殊功能的計(jì)算機(jī)達(dá)到信息共享和不產(chǎn)生協(xié)議間的沖突，實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸，這種計(jì)算機(jī)就稱為網(wǎng)關(guān)，如圖

所示。圖

網(wǎng)關(guān)原理示意圖CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)CAN是ControllerAreaNetwork（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）的縮寫(xiě)，含義是電控單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CAN數(shù)據(jù)總線具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，諸如低成本，極高的總線利用率，較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（可達(dá)10km），較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（可達(dá)1Mbit/s），可根據(jù)信息的ID決定接收或屏蔽該信息，可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制，發(fā)送的信息遭到破壞之后可自動(dòng)重發(fā)，各控制單元在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能，信息不包含原地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來(lái)指示功能信息和優(yōu)先級(jí)信息。（1）CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的組成CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)由1個(gè)控制器、1個(gè)收發(fā)器、2個(gè)數(shù)據(jù)傳輸終端和2條數(shù)據(jù)傳輸線構(gòu)成，如圖所示。圖CAN系統(tǒng)組成圖1）CAN控制器CAN控制器的作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器。同時(shí)，CAN控制器也接收收發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳輸給微處理器。2）CAN收發(fā)器CAN收發(fā)器安裝在控制器內(nèi)部，是一個(gè)發(fā)送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并通過(guò)數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去。同時(shí)，它也接收總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳到CAN控制器。3）數(shù)據(jù)傳輸終端數(shù)據(jù)傳輸終端是一個(gè)終端電阻，防止數(shù)據(jù)在導(dǎo)線終端被反射產(chǎn)生反射波，反射波會(huì)破壞數(shù)據(jù)。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，它接在CAN高線和CAN低線之間。4）數(shù)據(jù)總線CAN數(shù)據(jù)總線是用于傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為CAN高位（CANhigh）線和CAN低位（CANlow）數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)使用差分電壓傳送，使CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)即使在一條數(shù)據(jù)線斷開(kāi)或者在噪聲極大的環(huán)境中也能工作。靜態(tài)時(shí)，兩條電壓均約為2.5V，此時(shí)狀態(tài)表示為邏輯“1”，也可以稱為“隱形”位；工作時(shí)，CANH比CANL高，表示邏輯“0”，稱為“顯性”位。（2）CAN數(shù)據(jù)總線的傳輸原理CAN-BUS數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸原理在很大程度上類似電話會(huì)議的方式，如圖所示。一個(gè)用戶（控制單元）向網(wǎng)絡(luò)中“講入”數(shù)據(jù)，而其他用戶“收聽(tīng)”到這些數(shù)據(jù)。圖

數(shù)據(jù)傳遞示意圖8.1.3大眾車系CAN數(shù)據(jù)總線（1）驅(qū)動(dòng)CAN總線驅(qū)動(dòng)CAN總線主要由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、ABS控制單元、ESP控制單元、自動(dòng)變速器控制單元、安全氣囊控制單元及組合儀表控制單元等組成。驅(qū)動(dòng)CAN總線由15號(hào)線激活，傳輸速率是所有CAN總線中最高的，達(dá)500kbit/s。其采用終端電阻結(jié)構(gòu)，中心電阻為66Ω（發(fā)動(dòng)機(jī)電阻），且高低CAN線為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即任一根CAN線斷路，則CAN系統(tǒng)無(wú)法工作。（2）舒適CAN總線舒適CAN總線的聯(lián)網(wǎng)控制單元：自動(dòng)空調(diào)控制單元、車門控制單元、舒適控制單元、收音機(jī)和導(dǎo)航顯示控制單元。舒適CAN總線由30號(hào)線激活，傳輸速率達(dá)100kbit/s，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的波形信號(hào)，終端電阻，且高低CAN線分離，即任一根CAN線斷路，CAN系統(tǒng)不受影響。舒適系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)的波形信號(hào)，如圖

所示。圖

舒適CAN總線的信號(hào)波形（3）診斷系統(tǒng)總線診斷總線是用于診斷儀器和相應(yīng)控制單元之間的信息交換，它與網(wǎng)關(guān)的連接，它被用來(lái)代替原來(lái)的K線或L線的功能。診斷總線目前只能在VAS5051、VAS5052和VAS5053下工作，而不能適用于原來(lái)的診斷工具。下圖

為診斷系統(tǒng)總線。圖

診斷系統(tǒng)總線CAN數(shù)據(jù)總線的檢測(cè)

（1）萬(wàn)用表檢測(cè)CAN數(shù)據(jù)總線可以采用數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)試，以判斷數(shù)據(jù)總線的信號(hào)傳輸是否存在故障，檢測(cè)方法如圖

所示。圖

用萬(wàn)用表檢測(cè)CAN總線1）終端電阻的測(cè)量用萬(wàn)用表電阻擋直接測(cè)量CAN-High線和CAN-Low線之間的電阻，正常情況下應(yīng)該有一個(gè)規(guī)定的電阻（電阻大小隨車型而異），不應(yīng)直接導(dǎo)通；用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量CAN-High線或CAN-Low線分別與搭鐵或蓄電池正極之間的導(dǎo)通性，正常情況下應(yīng)不導(dǎo)通。2）電壓測(cè)量①用萬(wàn)用表檢測(cè)動(dòng)力CAN總線。CAN-High線信號(hào)在總線空閑時(shí)的電壓約為2.5V，總線上有信號(hào)傳輸時(shí)，電壓值在2.5V和3.5V之間高頻波動(dòng)，因此CAN-High線的主體電壓應(yīng)是2.5V，所以萬(wàn)用表的測(cè)量值大于2.5V但靠近2.5V。同理，CAN-Low線信號(hào)在總線空閑時(shí)的電壓約為2.5V，總線上有信號(hào)傳輸時(shí)，總線上的電壓值在2.5V和1.5V之間高頻波動(dòng)，因此CAN-Low線的主體電壓應(yīng)是2.5V，所以萬(wàn)用表的測(cè)量值小于2.5V但靠近2.5V。②用萬(wàn)用表檢測(cè)舒適/信息CAN總線。CAN-High線信號(hào)在總線空閑時(shí)的電壓約為0V，總線上有信號(hào)傳輸時(shí)，總線上的電壓值在0V和3.6V之間高頻波動(dòng)，因此CAN-High線的主體電壓應(yīng)為0V，所以萬(wàn)用表的測(cè)量值為0.35V左右。同理，CAN-Low線信號(hào)在總線空閑時(shí)的電壓約為5V，總線上有信號(hào)傳輸時(shí)，總線上的電壓值在5V和1.4V之間高頻波動(dòng)，因此CAN-Low線的主體電壓應(yīng)是5V，所以萬(wàn)用表的測(cè)量值為4.65V左右。（2）CAN總線的波形檢測(cè)圖

波形檢測(cè)電路連接圖CAN總線標(biāo)準(zhǔn)波形

LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的檢測(cè)LIN即LocalInterconnectNetwork，其含義是局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。所謂汽車中的局部互聯(lián)網(wǎng)是指所有的控制單元都在一個(gè)總成內(nèi)（如空調(diào)等）。LIN總線是CAN總線網(wǎng)絡(luò)下的子系統(tǒng)。車上各個(gè)LIN總線系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是由控制單元通過(guò)CAN數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)的。下圖為空調(diào)系統(tǒng)LIN系統(tǒng)。LIN的含義

LIN總線主控制單元連接在CAN總線上，它執(zhí)行LIN的主功能。LIN總線主控制單元的主要作用是：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)傳遞的速率，發(fā)送信息標(biāo)題；主控制單元