第5章CAN總線傳輸系統(tǒng)5.1CAN總線的傳輸原理5.2CAN總線的特點5.3寶來轎車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的實例5.4車載網(wǎng)絡的故障類型與診斷方法5.5車載網(wǎng)絡的儀器檢測5.6CAN總線的相關(guān)故障實例

5.1CAN總線的傳輸原理

數(shù)據(jù)傳輸總線中的數(shù)據(jù)傳遞就像一個電話會議：一個電話用戶(控制單元)將數(shù)據(jù)“講”入網(wǎng)絡中，其他用戶通過網(wǎng)絡“接聽”這個數(shù)據(jù)。對這個數(shù)據(jù)感興趣的用戶就會利用數(shù)據(jù)，而其他用戶則選擇忽略，如圖5-1所示。圖5-1電話會議

數(shù)據(jù)傳輸總線是車內(nèi)電子裝置中的一個獨立系統(tǒng)，用于在連接的控制單元之間進行信息交換。由于自身的布置和結(jié)構(gòu)特點，數(shù)據(jù)傳輸總線工作時的可靠性很高。

如果數(shù)據(jù)傳輸總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障就會存入相應的控制單元的故障存儲器內(nèi)，然后可以用診斷儀讀出這些故障?？刂茊卧獡碛凶栽\斷功能，通過自診斷功能，人們可識別出與數(shù)據(jù)傳輸總線相關(guān)的故障。用診斷儀讀出數(shù)據(jù)傳輸總線的故障記錄后，可按這些信息準確地查尋故障?？刂茊卧獌?nèi)的故障記錄不僅可用于初步確定故障，還可用于讀出排除故障后的無故障說明。圖5-2基本車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的總線連接示意圖

1．信息交換

用于交換的數(shù)據(jù)稱為信息，每個控制單元均可發(fā)送和接收信息。用二進制值(一系列0和1)來表示信息，其中包含著要傳遞的物理量，例如：1800轉(zhuǎn)/分的發(fā)動機轉(zhuǎn)速可表示成00010101，如圖5-3所示。二進制數(shù)據(jù)流也稱為比特流。圖5-3二進制數(shù)據(jù)流在發(fā)送過程中，二進制值先被轉(zhuǎn)換成連續(xù)的比特流；該比特流通過TX線(發(fā)送線)到達收發(fā)器(放大器)；收發(fā)器將比特流轉(zhuǎn)化成相應的電壓值；最后這些電壓值按時間順序依次被傳送到數(shù)據(jù)傳輸總線的導線上。

在接收過程中，這些電壓值經(jīng)收發(fā)器又轉(zhuǎn)換成比特流，再經(jīng)RX線(接收線)傳至控制單元；控制單元將這些二進制連續(xù)值轉(zhuǎn)換成信息，例如：00010101這個值又被轉(zhuǎn)換成1800轉(zhuǎn)/分，如圖5-4所示。圖5-4車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸

2．功能元件

(1)控制單元。控制單元接收來自傳感器的信號，將其處理后再控制執(zhí)行元件，同時根據(jù)需要將傳感器信息通過CAN發(fā)送給其他控制單元，如圖5-5所示?？刂茊卧械闹匾獦?gòu)件有：CPU、CAN控制器和CAN收發(fā)器，另外還包括輸入/輸出存儲器和程序存儲器。圖5-5CAN網(wǎng)絡的構(gòu)架示意圖帶有CAN收發(fā)功能的控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-6所示。控制單元接收到的傳感器值(如發(fā)動機溫度或轉(zhuǎn)速)會被定期查詢并按順序存入輸入存儲器。存儲器內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)會被CPU運算處理，然后存入到輸出存儲器，以執(zhí)行控制功能。

現(xiàn)在，由于電控單元通過CAN控制器實現(xiàn)了網(wǎng)絡傳輸，因此，CAN網(wǎng)絡也成為了電控單元的輸入信息來源。同時，CAN網(wǎng)絡也成為了電控單元的信息輸出對象。

微控制器按事先規(guī)定好的程序來處理輸入值，處理后的結(jié)果存入相應的輸出存儲器內(nèi)，然后發(fā)送給各個執(zhí)行元件。為了能夠處理數(shù)據(jù)傳輸總線信息，各控制單元內(nèi)還有一個數(shù)據(jù)傳輸總線存儲區(qū)，用于容納接收到的和要發(fā)送的信息。

(2)數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件。數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件用于數(shù)據(jù)交換，它分為兩個區(qū)，一個是接收區(qū)，一個是發(fā)送區(qū)，如圖5-6所示。

數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件通過接收郵箱(接收信息存儲器)或發(fā)送郵箱(發(fā)送信息存儲器)與控制單元相連。該構(gòu)件一般集成在控制單元的微控制器芯片內(nèi)。圖5-6控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

(3)收發(fā)器。收發(fā)器就是一個發(fā)送/接收放大器。其中，發(fā)送器把數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件上連續(xù)的比特流(邏輯電平)轉(zhuǎn)換成電壓值(線路傳輸電平)，這個電壓值適合銅導線上的數(shù)據(jù)傳輸；接收器則把電壓信號轉(zhuǎn)換成連接的比特流，這種比特流適合CPU處理。

收發(fā)器通過TX線(發(fā)送導線)或RX線(接收導線)與數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件相連，如5-7所示。RX線通過一個放大器直接與數(shù)據(jù)傳輸總線相連，總在監(jiān)聽總線信號。

發(fā)送器的特點是TX線與總線的耦合，如圖5-8所示。這個耦合過程是通過一個斷路式集流器電路來實現(xiàn)的，因此，總線導線上就會出現(xiàn)如下兩種狀態(tài)。圖5-7與TX線耦合的收發(fā)器

狀態(tài)1：截止狀態(tài)，晶體管截止(開關(guān)未接合)；

無源：總線電平＝1，電阻高。

狀態(tài)0：接通狀態(tài)，晶體管導通(開關(guān)已接合)；

有源：總線電平＝0，電阻低。如圖5-9所示，假設有三個收發(fā)器耦合在一根總線導線上，若開關(guān)未接合表示1(無源)，開關(guān)已接合表示0(有源)，則收發(fā)器C有源，收發(fā)器A和B無源。工作過程如下：

(1)如果某一開關(guān)已接合，電阻上就有電流流過，于是總線導線上的電壓為0V。

(2)如果所有開關(guān)均未接合，那么就沒有電流流過，電阻上就沒有壓降，于是總線導線上的電壓為5V。

按照圖5-9所示連接方式，三個收發(fā)器連接在CAN總線上的工作狀態(tài)表如表5-1所示。圖5-8總線狀態(tài)的開關(guān)示意圖5-9三個收發(fā)器耦合在一根總線導線上

3．CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸過程

1)發(fā)送過程

下面以轉(zhuǎn)速傳感器信息的交換過程為例，闡述數(shù)據(jù)傳遞的時間順序以及數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件與控制單元之間的配合關(guān)系，具體發(fā)送過程如圖5-10所示，其工作過程如下：

(1)發(fā)動機控制單元的傳感器接收到轉(zhuǎn)速值。該值以固定的周期到達微控制器的輸入存儲器內(nèi)。由于該轉(zhuǎn)速值還用于其他控制單元，如組合儀表，所以該值應通過數(shù)據(jù)傳輸總線來傳遞。

(2)該轉(zhuǎn)速值被復制到發(fā)動機控制單元的發(fā)送存儲器內(nèi)。

(3)該信息從發(fā)送存儲器進入數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件的發(fā)送郵箱內(nèi)。如果發(fā)送郵箱內(nèi)有一個實時值，那么該值會由發(fā)送特征位(舉起的小旗示意有傳輸任務)顯示出來。將發(fā)送任務委托給數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件后，發(fā)動機控制單元就完成了此過程中的任務。

(4)發(fā)動機轉(zhuǎn)速值按協(xié)議被轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)傳輸總線的特殊格式，如圖5-11所示。圖5-10發(fā)送過程圖5-11數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)男畔⒏袷?/p>

(5)數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件通過RX線來檢查總線是否有源(是否正在交換別的信息)，如圖5-12所示，必要時會等待，直至總線空閑下來為止。如果總線空閑下來，發(fā)動機信息就會被發(fā)送出去。圖5-12總線空閑查詢

2)接收過程

信息接收過程分為兩步，如圖5-13所示：

第一步：檢查信息是否正確(在監(jiān)控層)；

第二步：檢查信息是否可用(在接收層)。圖5-13信息接收過程

(1)信息接收。連接的所有裝置都接收發(fā)動機控制單元發(fā)送的信息。該信息通過RX線到達數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件各自的接收區(qū)。

(2)信息校驗。接收器接收發(fā)動機的所有信息，并且在相應的監(jiān)控層檢查這些信息是否正確。這樣就可以識別出在某種情況下某一控制單元上出現(xiàn)的局部故障。所有連接的裝置都接收發(fā)動機控制單元發(fā)送的信息，可以通過監(jiān)控層內(nèi)的CRC校驗和數(shù)來確定是否有傳遞錯誤。CRC是CyclingRedundancyCheck的縮寫，意思是“循環(huán)冗余碼校驗”。在發(fā)送每個信息時，所有數(shù)據(jù)位會產(chǎn)生并傳遞一個16位的校驗和數(shù)。接收器按同樣的規(guī)則從所有已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)位中計算出校驗和數(shù)。隨后接收到的校驗和數(shù)與計算出的校驗和數(shù)進行比較。如果確定無傳遞錯誤，那么連接的所有裝置會給發(fā)射器一個確認回答，這個回答就是所謂的“信息收到符號”(Acknowledge，簡寫為ACK)，它位于校驗和數(shù)后。

(3)信息接收。已接收到的正確信息會到達相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件的接收區(qū)。在那里來決定該信息是否用于完成各控制單元的功能。如果不是，該信息就被拒收；如果是，該信息就會進入相應的接收郵箱?？刂茊卧鶕?jù)接收信號(升起的“接收小旗”)就會知道：現(xiàn)在有一個信息(如轉(zhuǎn)速)在排隊等待處理，如圖5-14所示。圖5-14信息接收判斷組合儀表調(diào)出該信息并將相應的值復制到它的輸入存儲器內(nèi)。至此，通過數(shù)據(jù)傳輸總線構(gòu)件發(fā)送和接收信息的過程結(jié)束。在組合儀表內(nèi)，轉(zhuǎn)速經(jīng)微控制器處理后控制轉(zhuǎn)速表顯示相應的轉(zhuǎn)速。

3)?CAN總線的傳輸仲裁

如果多個控制單元同時發(fā)送信息，那么數(shù)據(jù)總線上就必然會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。為了避免發(fā)生這種情況，數(shù)據(jù)傳輸總線采用了如下的措施：

(1)每個控制單元在發(fā)送信息時通過發(fā)送標識符來識別。

(2)所有的控制單元都是通過各自的RX線來跟蹤總線上的一舉一動并獲知總線的狀態(tài)的。

(3)每個發(fā)射器將TX線和RX線的狀態(tài)一位一位地進行比較。

(4)數(shù)據(jù)傳輸總線的調(diào)整規(guī)則：用標識符中位于前部的“0”的個數(shù)代表信息的重要程度，從而就可保證按重要程度的順序來發(fā)送信息。

越早出現(xiàn)“1”的控制單元，越早退出發(fā)送狀態(tài)，而轉(zhuǎn)至接收狀態(tài)，如圖5-15所示，這種方法稱為仲裁。仲裁規(guī)則是標識符中的號碼越小，該信息越重要。圖5-15避免數(shù)據(jù)沖突的仲裁過程 5.2CAN總線的特點

1．CAN總線的應用狀態(tài)

現(xiàn)在轎車上大多使用兩種CAN總線，一種是低速CAN總線，傳輸速率為100Kb/s；另一種是高速CAN總線，傳輸速率是500Kb/s。通過網(wǎng)關(guān)，低速CAN總線可以與高速CAN總線進行數(shù)據(jù)交換。兩種CAN總線系統(tǒng)的應用狀態(tài)的區(qū)別如下：

(1)高速CAN數(shù)據(jù)總線通過點火開關(guān)切斷，或經(jīng)過短時無載運行后切斷；而低速CAN數(shù)據(jù)總線由常火線供電且必須保持隨時可用狀態(tài)。

(2)為了盡可能降低對供電網(wǎng)產(chǎn)生的負荷，在點火開關(guān)關(guān)閉后，若系統(tǒng)不再需要低速數(shù)據(jù)總線，那么低速數(shù)據(jù)總線就進入所謂的“休眠模式”。

(3)低速CAN數(shù)據(jù)總線在某條數(shù)據(jù)線短路，或某條CAN線斷路時，可以用另一條線繼續(xù)工作，這時會自動切換到“單線工作模式”。

(4)高速CAN數(shù)據(jù)總線的電信號與低速CAN數(shù)據(jù)總線的電信號不同。

2．CAN總線的鏈路

CAN總線是一種雙線式數(shù)據(jù)總線，各個CAN系統(tǒng)的所有控制單元都并聯(lián)在CAN數(shù)據(jù)總線上。CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導線分別叫CAN-High和CAN-Low線。兩條扭絞在一起的導線稱為雙絞線，控制單元之間的數(shù)據(jù)交換就是通過這兩條導線來完成的。

(1)雙絞線的鉸接式連接。對于設備配置相對比較低端的車型，低速CAN數(shù)據(jù)總線和高速CAN數(shù)據(jù)總線連接的電控單元相對較少，CAN雙絞線一般采用鉸接式連接，即所有相同系統(tǒng)的CAN-H線集中鉸接為一個中心接點，所有相同系統(tǒng)的CAN-L線集中鉸接為一個中心接點，如圖5-16所示，其在線束中的實物連接如圖5-17所示。圖5-16CAN總線的連接圖5-17CAN總線的連接實物

(2)雙絞線的插座式連接。對于設備配置相對比較高端的車型，低速CAN數(shù)據(jù)總線和高速CAN數(shù)據(jù)總線連接的電控單元比較多。CAN雙絞線一般采用插座式連接，例如在AudiA8的03年型車中采用了兩個CAN總線連接插頭。連接插頭分別構(gòu)成了舒適系統(tǒng)CAN總線(低速)及驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線(高速)的中央結(jié)點。各總線系統(tǒng)下的所有控制單元的CAN線均被連接到連接插座上，如圖5-18所示。連接插頭的功能電路如圖5-19所示。圖5-18CAN插座連接的結(jié)構(gòu)圖圖5-19CAN插座連接的功能電路圖5-19CAN插座連接的功能電路

驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線和舒適系統(tǒng)CAN總線以星形方式接入連接插座中。一個總線系統(tǒng)下的部分控制單元接在右邊的連接插座中，而其他部分則接在左邊的連接插座中。左側(cè)和右側(cè)的連接插座又通過CAN電纜連接，如圖5-20所示，最終將所有的舒適系統(tǒng)CAN總線的控制單元跟所有驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線的控制單元連接在一起。圖5-20奧迪A8上的CAN插座連接圖5-21連接插頭的位置

3．高速CAN總線

(1)高速CAN數(shù)據(jù)總線的主要聯(lián)網(wǎng)控制單元。高速CAN數(shù)據(jù)總線的主要聯(lián)網(wǎng)控制單元包括發(fā)動機控制單元、ABS控制單元、ESP控制單元、變速器控制單元、安全氣囊控制單元、組合儀表等。各控制單元通過高速CAN數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和CAN-Low線來進行數(shù)據(jù)交換。

(2)高速CAN數(shù)據(jù)總線上的信號電壓。在靜止狀態(tài)時，CAN-High和CAN-Low這兩條導線上作用有相同的預先設定值，該值稱為靜電平。對于動力CAN數(shù)據(jù)總線來說，這個值大約為2.5V。靜電平也稱為隱性狀態(tài)，CAN數(shù)據(jù)總線上連接的所有控制單元均可修改它。在顯性狀態(tài)時，CAN-High線上的電壓值會升高一個預定值，這個值至少為1V；而CAN-Low線上的電壓值會降低一個同樣大小的值。于是在動力CAN數(shù)據(jù)總線上，CAN-High線處于激活狀態(tài)，其電壓不低于3.5V(2.5V?+?1V?=?3.5V)，而CAN-Low線上的電壓值最多可降至1.5V(2.5V?-?1V?=?1.5V)。

因此在隱性狀態(tài)時，CAN-High線與CAN-Low線上的電壓差為0V，在顯性狀態(tài)時該差值最低為2V，如圖5-22所示。圖5-22CAN數(shù)據(jù)總線上的信號電壓變化

(3)高速CAN的收發(fā)器。收發(fā)器內(nèi)的CAN-High線和CAN-Low線上的信號轉(zhuǎn)換控制單元是通過收發(fā)器連接到高速CAN總線上的。在這個收發(fā)器內(nèi)有一個接收器，該接收器是安裝在接收一側(cè)的差動信號放大器，如圖5-23所示。圖5-23高速CAN數(shù)據(jù)總線的差動信號放大器圖5-24差動信號放大器內(nèi)的信號處理差動信號放大器用CAN-High線上的電壓(UCAN-High)減去CAN-Low線上的電壓(UCAN-Low)，就得出了輸出電壓。用這種方法可以消除靜電平或其他任何重疊的電壓(例如干擾)。

(4)高速CAN數(shù)據(jù)總線差動信號放大器內(nèi)的干擾過濾。由于數(shù)據(jù)總線也要布置在發(fā)動機艙內(nèi)，所以數(shù)據(jù)總線會遭受各種干擾。這些干擾包括對地短路和蓄電池電壓、點火裝置的火花放電和靜態(tài)放電。

CAN-High信號和CAN-Low信號經(jīng)過差動信號放大器處理后，可最大限度地消除干擾的影響，如圖5-25所示。這種差動放大技術(shù)的另一個優(yōu)點是：即使車上的供電電壓有波動(例如在起動發(fā)動機時)，各個控制單元的數(shù)據(jù)傳遞的可靠性也不會受影響。在該圖上可清楚地看到這種傳遞的效果。由于CAN-High線和CAN-Low線是扭絞在一起的，所以干擾脈沖Ｘ就總是有規(guī)律地作用在兩條線上。

由于差動信號放大器總是用CAN-High線上的電壓(3.5V?-?X)減去CAN-Low線上的電壓(1.5V?-?X)，因此在經(jīng)過差動處理后，(3.5V?-?X)?-?(1.5V?-?X)?=?2V，從而差動信號中就不再有干擾脈沖了。圖5-25差動信號放大器內(nèi)的干擾過濾

4．低速CAN數(shù)據(jù)總線

(1)低速CAN數(shù)據(jù)總線的主要聯(lián)網(wǎng)控制單元。低速CAN數(shù)據(jù)總線的主要聯(lián)網(wǎng)控制單元包括空調(diào)控制單元、車門控制單元、舒適控制單元、收音機和導航顯示控制單元等。各控制單元通過低速CAN數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和CAN-Low線來進行數(shù)據(jù)交換，如車窗升降、車內(nèi)燈開/關(guān)、門鎖控制、車輛定位(GPS)等。

(2)低速CAN數(shù)據(jù)總線上的信號電壓。為了使低速CAN數(shù)據(jù)總線的抗干擾性強且電流消耗低，與高速CAN數(shù)據(jù)總線相比，將其做了如下一些改動。

①首先，使用了單獨的驅(qū)動器(功率放大器)，使得這兩個CAN信號不再彼此依賴。與高速CAN數(shù)據(jù)總線不同，低速CAN數(shù)據(jù)總線的CAN-High線和CAN-Low線不通過電阻相連。也就是說，CAN-High線和CAN-Low線不再相互影響，而是彼此獨立工作。

②另外，還放棄了共同的電壓。在隱性狀態(tài)(靜電平)時，CAN-High信號為0V；在顯性狀態(tài)時，CAN-High信號大于等于3.6V。對于CAN-Low信號來說，隱性電平為5V，顯性電平小于等于1.4V，如圖5-26所示。圖5-26低速CAN總線的信號變化

(3)低速CAN數(shù)據(jù)總線的CAN收發(fā)器。低速CAN數(shù)據(jù)總線的收發(fā)器如圖5-27所示，其工作原理與高速CAN數(shù)據(jù)總線收發(fā)器的基本是一樣的，只是輸出的電壓電平和出現(xiàn)故障時切換到CAN-High線或CAN-Low線(單線工作模式)的方法不同。另外，CAN-High線和CAN-Low線之間的短路會被識別出來，并且在出現(xiàn)故障時會關(guān)閉CAN-Low驅(qū)動器，在這種情況下，CAN-High和CAN-Low信號是相同的。圖5-27低速CAN數(shù)據(jù)總線收發(fā)器的結(jié)構(gòu)

CAN-High線和CAN-Low線上的數(shù)據(jù)傳遞由安裝在收發(fā)器內(nèi)的故障邏輯電路監(jiān)控。故障邏輯電路檢驗兩條CAN導線上的信號，如果出現(xiàn)故障，如某條CAN導線斷路，那么故障邏輯電路會識別出該故障，從而使用另一條完好的導線(單線工作模式)。

在正常的工作模式下，使用的是CAN-High減去CAN-Low所得的信號(差動數(shù)據(jù)傳遞)。于是，在差動信號放大器內(nèi)相減后，隱性電平為?-5V，顯性電平為2.2V，因此隱性電平和顯性電平之間的電壓變化(電壓提升)就提高到7.2V或7.2V以上。這樣就可將干擾對低速CAN數(shù)據(jù)總線的兩條導線的影響降至最低(與高速CAN數(shù)據(jù)總線一樣)。

(4)單線工作模式下的低速CAN數(shù)據(jù)總線。如果因斷路、短路或與蓄電池電壓相連而導致兩條CAN導線中的一條不工作了，那么就會切換到單線工作模式。在單線工作模式下，只使用完好的CAN導線中的信號，這使得低速CAN數(shù)據(jù)總線仍可工作。同時，控制單元會記錄一個故障信息：系統(tǒng)工作在單線工作模式。

5．CAN數(shù)據(jù)總線上的阻抗匹配

數(shù)據(jù)傳輸終端是一個終端電阻，可防止數(shù)據(jù)在導線終端被反射而產(chǎn)生反射波，因為反射波會破壞數(shù)據(jù)。在高速CAN系統(tǒng)中，終端電阻接在CAN-High線和CAN-Low線之間。標準CAN-BUS的原始形式中，在總線的兩端各接有一個終端電阻，如圖5-28所示。圖5-28終端電阻布置圖圖5-29分布式終端電阻的布置圖高速CAN系統(tǒng)中，CAN-High線和CAN-Low線之間的總電阻為50Ω～70Ω。在15號線(點火開關(guān))斷開時，可以用電阻表測量CAN-High線和CAN-Low線之間的電阻。

低速系統(tǒng)CAN總線的特點是控制單元的負載電阻不在CAN高線和CAN低線之間，而在導線與地之間。電源電壓斷開時，CAN-Low線上的電阻也斷開，因此不能用電阻表進行測量。

6．CAN總線的電磁兼容原理

CAN總線采用了雙絞線自身校驗的結(jié)構(gòu)，既可以防止電磁干擾對傳輸信息的影響，也可以防止本身對外界的干擾。系統(tǒng)中采用高低電平兩根數(shù)據(jù)線，從而控制器輸出的信號可同時向兩根通信線發(fā)送，高低電平互為鏡像。

(1)抗干擾。如圖5-30所示，雙絞線保證外界干擾對CAN總線的兩根數(shù)據(jù)線的影響基本相同。由于CAN收發(fā)器利用差動放大器對兩路信號進行差運算，而差動運算能夠使得外界對CAN總線的兩根數(shù)據(jù)線的干擾影響自行運算抵消，因此消除了外界的干擾影響，如圖5-31所示。圖5-30外界干擾同時作用于CAN總線圖5-31差動放大濾除外界干擾

(2)不干擾外界。如圖5-32所示，雙絞線保證CAN總線的兩根數(shù)據(jù)線與外界任意一點之間的距離基本相同。由于CAN收發(fā)器發(fā)送到兩根數(shù)據(jù)線上的信號成鏡像關(guān)系，因此，CAN總線的H線的對外輻射和L線的對外輻射具有幅值相同、方向相反的特點。以上兩點加起來使得CAN總線的兩根數(shù)據(jù)線對外界任意一點的干擾影響可自行運算抵消。圖5-32鏡像信號抵消本身對外界的干擾5.3寶來轎車車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的實例

一汽大眾汽車有限公司生產(chǎn)的寶來(Bora)轎車于2001年上市。該車的驅(qū)動系統(tǒng)、舒適與信息系統(tǒng)中裝用了兩套CAN總線系統(tǒng)，如圖5-33所示。圖5-331.8L寶來的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)寶來轎車的系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)內(nèi)置于儀表內(nèi)，負責驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線(高速)、舒適系統(tǒng)CAN總線(低速)和K診斷線的數(shù)據(jù)交換，如圖5-34所示。

CAN導線的基色為橙色；驅(qū)動系統(tǒng)CAN-High線上的標志色為黑色；舒適系統(tǒng)CAN-High線上的標志色為綠色；信息系統(tǒng)CAN-High線上的標志色為紫色；CAN-Low線的標志色都是棕色。圖5-341.8L寶來的CAN總線系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)

1．舒適CAN網(wǎng)絡

1)舒適CAN網(wǎng)絡的組成

寶來的舒適系統(tǒng)主要包括車外后視鏡調(diào)節(jié)、電動玻璃升降、中央門鎖、車內(nèi)燈、行李箱蓋開啟裝置等控制功能，原車電路圖見附錄Ⅰ。

2)舒適CAN網(wǎng)絡的電路分析

舒適CAN網(wǎng)絡的簡化電路如圖5-35所示。駕駛員側(cè)車門控制單元、副司機側(cè)車門控制單元、左后車門控制單元和右后車門控制單元分別配有兩路常電源。需注意的是，這兩路電源的供電對象是有差別的，如S37主要負責給玻璃升降供電，而S238主要負責給門鎖電機和后視鏡電機供電，掌握這一點對于故障診斷很有幫助。圖5-35寶來舒適CAN的電路簡圖(1)中控門鎖電路如圖5-36、圖5-37所示。圖5-37中控門鎖電路(二)(2)電動車窗電路如圖5-38所示。圖5-38電動車窗電路(3)電動后視鏡電路如圖5-39所示。圖5-39電動后視鏡電路圖5-39電動后視鏡電路(4)行李箱蓋開啟電路如圖5-40所示。圖5-40行李箱蓋開啟電路圖5-40行李箱蓋開啟電路(5)門控燈電路如圖5-41所示。圖5-41門控燈電路(6)背光照明電路如圖5-42所示。圖5-42背光照明電路

3)舒適CAN的自診斷

檢測儀解碼器VAG1552可以查詢故障存儲器和對控制模塊進行編碼，其功能同VAS5051的自診斷功能相同。在診斷系統(tǒng)中VAS5051的“故障查詢向?qū)А惫δ芸捎糜谶M行故障查找。

由于臨時性的導線開路或插頭松動引起的故障也將被存儲，這類故障作為偶發(fā)故障用“SP”顯示。舒適系統(tǒng)的典型故障碼有如下幾種。

(1)故障碼01328。

表示含義：舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線故障。

可能原因：①導線或插頭故障；②控制模塊損壞。

故障排除：①按照電路圖檢查導線和插頭，若導線完好，則拔下所有的車門主插頭，再依次插好，同時觀察數(shù)據(jù)流；②更換數(shù)據(jù)總線阻斷的控制模塊，因為新的故障被存儲，所以這些故障碼必須清除；③讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)1；④更換合適的控制模塊。

(2)故障碼01329。

表示含義：舒適系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線處于緊急模式。

可能原因：導線或插頭故障。

故障排除：①按照電路圖檢查導線和插頭，確定導線完好后，拔下所有的車門主插頭，再依次插好，同時觀察數(shù)據(jù)流；②更換總線阻斷的控制模塊，因為新的故障被存儲，所以這些故障碼必須清除；③更換合適的控制模塊；④讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)1。

(3)故障碼01330。

表示含義：舒適系統(tǒng)的中央控制模塊(J393)損壞、供電電壓過高/過低。

可能原因：①舒適系統(tǒng)的中央控制模塊損壞；②蓄電池損壞或沒電；③電壓調(diào)節(jié)器損壞；④發(fā)電機損壞。

故障排除：①更換舒適系統(tǒng)的中央控制模塊；②按照電路圖檢查導線和插頭；③讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號014，顯示區(qū)1。

(4)故障碼01331。

表示含義：駕駛員側(cè)車門控制模塊(J386)損壞、無通信、供電電壓過高/過低。

可能原因：①駕駛員側(cè)車門控制模塊(J386)損壞；②導線或插頭故障；③蓄電池損壞或沒電；④電壓調(diào)節(jié)器損壞；⑤發(fā)電機損壞。

故障排除：①更換駕駛員側(cè)車門控制模塊(J386)；②按照電路圖檢查導線和插頭；③若系統(tǒng)正常(雖然有故障記憶)，則清除故障存儲器，并執(zhí)行功能檢查；④讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)20；⑤可以檢查是否安裝了車門控制模塊，并讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號014，顯示區(qū)1。

(5)故障碼01332。

表示含義：前乘客車門控制模塊損壞、無通信、供電電壓過高/過低。

可能原因：①前乘客車門控制模塊(J387)損壞；②導線或插頭故障；③蓄電池損壞或沒電；④電壓調(diào)節(jié)器損壞；⑤發(fā)電機損壞。

故障排除：①更換前乘客側(cè)車門控制模塊(J387)；②按照電路圖檢查導線和插頭；③若系統(tǒng)正常(雖然有故障記憶)，則清除故障記憶，并進行功能檢查；④讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)20；⑤可以檢查是否安裝了車門控制模塊，并讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號014，顯示區(qū)1。

(6)故障碼01333。

表示含義：左后車門控制模塊(J388)損壞、無通信、供電電壓過高/過低。

可能原因：①左后車門控制模塊J388)損壞；②導線或插頭故障；③蓄電池損壞或沒電；④電壓調(diào)節(jié)器損壞；⑤發(fā)電機損壞。

故障排除：①更換左后車門控制模塊(J388)；②按照電路圖檢查導線和插頭；③若系統(tǒng)正常(雖然有故障記憶)，則清除故障存儲器并執(zhí)行功有檢查；④讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)3；⑤可以檢查是否安裝了車門控制模塊并讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號014，顯示區(qū)1。

(7)故障碼01334。

表示含義：右后車門控制模塊(J389)損壞、無通信、供電電壓過高/過低。

可能原因：①右后車門控制模塊(J389)損壞；②導線或插頭故障；③蓄電池損壞或沒電；④電壓調(diào)節(jié)器損壞；⑤發(fā)電機損壞。

故障排除：①更換右后車門控制模塊(J389)；②按照電路圖檢查導線和插頭；③若系統(tǒng)正常(雖然有故障記憶)，則清除故障存儲器并執(zhí)行功能檢查；④讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)3；⑤可以檢查是否安裝了車門控制模塊并讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號014，顯示區(qū)1。

(8)故障碼01335。

表示含義：駕駛員座椅/后視位置控制模塊不確定信號、無通信。

特別提示：控制模塊存儲了座椅和后視鏡的位置而且能夠重新設置這些位置。

可能原因：①導線或插頭故障；②座椅記憶控制模塊診斷與車門控制模塊診斷無通信。

故障排除：①按照電路圖檢查導線插頭；②讀取數(shù)據(jù)流：顯示組號012，顯示區(qū)4；③座椅存儲器有自己的K線，可以通過地址碼“36”讀出。

2．動力CAN網(wǎng)絡

1)動力CAN網(wǎng)絡的組成

如圖5-43所示，動力CAN網(wǎng)絡主要包括：發(fā)動機Motronic控制單元、自動變速箱控制單元、ABS/EDL控制單元、轉(zhuǎn)向角傳感器、四輪驅(qū)動控制單元、安全氣囊控制單元、儀表控制單元(內(nèi)置網(wǎng)關(guān))。圖5-43動力CAN網(wǎng)絡

2)動力CAN網(wǎng)絡的電路

寶來轎車的動力CAN網(wǎng)絡的電路圖如圖5-44和5-45圖所示。圖5-44寶來轎車動力CAN網(wǎng)絡的電路圖(一)圖5-45寶來轎車動力CAN網(wǎng)絡的電路圖(二)

3)動力CAN的自診斷

通過組合儀表內(nèi)的數(shù)據(jù)總線自診斷接口(J533)，數(shù)據(jù)總線與自診斷K線可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。更換了組合儀表后，必須對新?lián)Q上的組合儀表的數(shù)據(jù)總線自診斷接口(J533)進行編碼，即使已存有正確的編碼也是如此。數(shù)據(jù)總線自診斷接口(J533)有一個自診斷地址。進入系統(tǒng)自診斷的流程如下：

(1)連接故障解碼器，接通點火開關(guān)，按動“PRINT”鍵接通打印機(鍵內(nèi)指示燈亮)，按動“1”鍵選擇“快速數(shù)據(jù)傳遞”。顯示屏顯示：(2)按動“1”和“9”鍵選擇“入口”。顯示屏顯示：(3)按動“Q”鍵確認輸入。顯示屏顯示：(4)按動“0”鍵確認輸入。顯示屏顯示：(5)按動“—”鍵，顯示屏顯示：總線系統(tǒng)的典型故障代碼如下。

(1)故障碼00778。

表示含義：轉(zhuǎn)向角傳感器(G85)無法通信。

可能故障：轉(zhuǎn)向角傳感器通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：與數(shù)據(jù)總線相連的系統(tǒng)的功能不正常。

故障排除：①檢查數(shù)據(jù)總線自診斷接口的編碼；②查詢ABS控制模塊故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查接轉(zhuǎn)向角傳感器的數(shù)據(jù)總線。

(2)故障碼01044。

表示含義：控制模塊編碼錯誤。

可能故障：①與數(shù)據(jù)總線相連的某控制模塊編碼錯誤；②與數(shù)據(jù)總線相連的某控制模塊損壞。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢與數(shù)據(jù)總線相連的所有控制模塊的故障存儲器，并排除故障；③檢查并改正控制模塊編碼，如果需要，更換控制模塊。

(3)故障碼01312。

表示含義：數(shù)據(jù)總線損壞。

可能故障：①數(shù)據(jù)線有故障；②數(shù)據(jù)總線在“Bus-off”狀態(tài)。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②檢查控制模塊編碼；③按照電路圖檢查數(shù)據(jù)總線；④更換損壞的控制模塊。

(4)故障碼01314。

表示含義：發(fā)動機控制模塊無法通信。

可能故障：發(fā)動機控制模塊通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢發(fā)動機的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查發(fā)動機控制模塊數(shù)據(jù)總線。

(5)故障碼01315。

表示含義：變速器控制模塊無法通信。

可能故障：變速器控制模塊通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢發(fā)動機控制模塊的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查發(fā)動機控制模塊的數(shù)據(jù)總線。

(6)故障碼01316。

表示含義：制動控制模塊無法通信。

可能故障：ABS控制模塊通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢ABS控制模塊的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查ABS控制模塊的數(shù)據(jù)總線。

(7)故障碼01317。

表示含義：組合儀表內(nèi)的控制模塊(J285)無法通信。

可能故障：①控制模塊數(shù)據(jù)線有故障；②控制模塊損壞。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢與數(shù)據(jù)總線相連的所有控制模塊的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查數(shù)據(jù)總線。

(8)故障碼01321。

表示含義：安全氣囊控制模塊(J234)無法通信。

可能故障：安全氣囊控制模塊通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：安全氣囊警告燈亮。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢安全氣囊控制模塊的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查安全氣囊控制模塊的數(shù)據(jù)總線。

(9)故障碼01324。

表示含義：四輪驅(qū)動控制模塊(J492)無法通信。

可能故障：四輪驅(qū)動控制模塊通過數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)接收不正常。

可能影響：①行駛性能不良(換檔沖擊，負荷變化沖擊)；②無行駛動力控制。

故障排除：①讀取數(shù)據(jù)流；②查詢四輪驅(qū)動控制模塊的故障存儲器并排除故障；③按照電路圖檢查四輪驅(qū)動控制模塊的數(shù)據(jù)總線。5.4車載網(wǎng)絡的故障類型與診斷方法

5.4.1CAN-Bus總線系統(tǒng)的故障類型

1．汽車電源系統(tǒng)故障引起的車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)故障

1)故障機理

車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的核心部分是含有通信芯片的電控模塊ECM。電控模塊ECM的正常工作電壓在10.5V～15.0V的范圍內(nèi)。如果汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓要求高的電控模塊ECM出現(xiàn)短暫的停滯工作，從而使整個車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)短暫的無法通信。這種現(xiàn)象就如同在未起動發(fā)動機時，用故障診斷儀設定好要檢測的傳感器界面，當發(fā)動機啟動時，由于電壓下降導致通信中斷，致使故障診斷儀又回到初始界面。

2)故障實例

(1)故障現(xiàn)象。一輛上海別克轎車，在車輛行駛過程中，時常出現(xiàn)轉(zhuǎn)速表、里程表、燃油表和水溫表指示為零的現(xiàn)象。

(2)故障檢測過程。用TECH2故障診斷儀讀取故障代碼，發(fā)現(xiàn)各個電控模塊均沒有當前故障代碼，而在歷史故障代碼中出現(xiàn)多個故障代碼。其中，SDM(安全氣囊控制模塊)中出現(xiàn)U1040——失去與ABS控制模塊的對話、U1000——二級功能失效、U1064——失去多重對話、U1016——失去與PCM的對話、IPC(儀表控制模塊)中出現(xiàn)U1016——失去與PCM的對話；BCM(車身控制模塊)中出現(xiàn)U1000——二級功能失效。

(3)故障分析和排除。經(jīng)過故障代碼的讀取可以知道，該車的多路信息傳輸系統(tǒng)存在故障，因為U字頭的故障代碼為車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的故障代碼，其車載網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)關(guān)系如圖5-46所示。通過查閱上海別克轎車的電源系統(tǒng)的電路圖發(fā)現(xiàn)，上面的電控模塊共用一根電源線，并且通過前圍板。由于故障代碼為間歇性的，初步斷定可能是這根電源線發(fā)生間歇性斷路故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，該電源線由于磨損導致接觸不良，經(jīng)過維修處理后故障排除。圖5-46上汽通用別克轎車的多路傳輸電路

2．節(jié)點故障

1)故障機理

節(jié)點是車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)中的電控模塊，因此節(jié)點故障就是電控模塊故障，包括軟件故障和硬件故障。軟件故障即傳輸協(xié)議或軟件程序存在缺陷或沖突，從而使車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)通信出現(xiàn)混亂或無法工作，這種故障一般成批出現(xiàn)，且無法維修。硬件故障一般是指通信芯片或集成電路故障，會造成車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)無法正常工作。

2)故障實例

(1)故障現(xiàn)象。一輛上海帕薩特B5轎車在使用中出現(xiàn)機油壓力報警燈與安全氣囊故障指示燈報警，同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速表不能運行等故障。

(2)故障檢測。用V.A.G.1552故障閱讀儀讀取的儀表系統(tǒng)的故障代碼為：01314049—到發(fā)動機控制單元無通信；01321049—到安全氣囊控制單元無通信。

(3)故障分析與排除。通過讀取的故障代碼可以初步判斷故障在于車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)。通過對汽車電氣線路進行分析發(fā)現(xiàn)，由于電源系統(tǒng)引起故障的概率很小，因此故障很可能是節(jié)點或鏈路故障。用替換法測試安全氣囊控制單元，故障得以排除。

3．鏈路故障

1)故障機理

當車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的鏈路出現(xiàn)故障時，如：通信線路的短路、斷路以及線路物理性質(zhì)引起的通信信號衰減失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統(tǒng)錯誤動作。判斷是否為鏈路故障時，一般采用示波器或汽車專用光纖診斷儀來觀察通信數(shù)據(jù)信號是否與標準通信數(shù)據(jù)信號相符。

2)故障實例

(1)故障現(xiàn)象。一輛奧迪100轎車的自動空調(diào)系統(tǒng)在開關(guān)接通的情況下，鼓風機能工作，但是空調(diào)系統(tǒng)卻不制冷。

(2)故障檢測與排除。通過觀察，發(fā)現(xiàn)空調(diào)壓縮機的電磁離合器不吸合，但發(fā)動機工作正常。檢查電磁離合器線路的電阻值，電阻值符合規(guī)定值；檢查空調(diào)控制單元的數(shù)據(jù)端，發(fā)現(xiàn)沒有數(shù)據(jù)信號。此時用V.A.G.1552故障閱讀儀讀取發(fā)動機控制系統(tǒng)和空調(diào)控制系統(tǒng)的故障代碼，均無故障代碼。用V.A.G.1552故障閱讀儀讀取空調(diào)控制單元的數(shù)據(jù)流，發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為零。由于發(fā)動機工作正常，因此發(fā)動機控制單元接收的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號應該正常，再檢查發(fā)動機控制單元和空調(diào)控制單元之間的通信線路，發(fā)現(xiàn)兩者之間的通信線的接腳變形，從而造成鏈路斷路。修復接插件后，故障排除。5.4.2車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的基本診斷步驟和檢測方法

1．基本診斷步驟

通過對上一小節(jié)三種車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)故障的分析，可以總結(jié)出該系統(tǒng)的一般診斷步驟如下：

(1)了解該車型的車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)特點(包括傳輸介質(zhì)、幾種子網(wǎng)及車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的機構(gòu)形式等)。

(2)了解車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的功能，如：有無喚醒功能和休眠功能等。

(3)檢查汽車電源系統(tǒng)是否存在故障，如：交流發(fā)電機的輸出波形是否正常(若不正常將導致信號干擾等故障)等。

(4)檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的鏈路是否存在故障，采用替換法或跨線法進行檢測。

(5)如果是節(jié)點故障，只能采用替換法進行檢測。

2．雙線式車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的檢測方法

在檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)前，須保證所有與車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)相連的控制單元無功能故障。功能故障是指不會直接影響車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，但會影響某一系統(tǒng)的功能流程的故障。例如：傳感器損壞，其結(jié)果就是傳感器信號不能通過車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)傳遞。這種功能故障對車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)有間接影響，即會影響需要該傳感器信號的控制單元的通信。如存在功能故障，記下該故障并消除所有控制單元的故障代碼，然后排除該故障。排除所有功能故障后，如果控制單元間的數(shù)據(jù)傳遞仍不正常，則檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)。檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)時，須區(qū)分以下兩種可能的情況。

(1)兩個控制單元組成的雙線式數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的檢測。檢測時，關(guān)閉點火開關(guān)，斷開兩個控制單元，如圖5-47所示。接下來檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)是否斷路、短路或?qū)φ龢O/地短路。如果車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)無故障，則更換較易拆下(或較便宜)的一個控制單元后再測試一下。如果車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)仍不能正常工作，繼續(xù)更換另一個控制單元。圖5-47兩個控制單元組成的雙線式車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)

(2)三個或更多控制單元組成的雙線式車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的檢測。檢測時，先讀出控制單元內(nèi)的故障代碼。如圖5-48所示，如果控制單元1與控制單元2和控制單元3之間無通信，則關(guān)閉點火開關(guān)，斷開與車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)相連的控制單元，檢查車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)是否斷路。如果車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)無故障，更換控制單元1；如果所有控制單元均不能發(fā)送和接收信號(故障存儲器存儲“硬件故障”)，則關(guān)閉點火開關(guān)，斷開與車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)相連的控制單元，檢測車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)是否短路、是否對正極/地短路。圖5-48三個控制單元組成的雙線式車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)如果車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)上查不出引起硬件損壞的原因，則檢查是否是某一控制單元引起該故障：斷開所有通過CAN車載網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)的控制單元，關(guān)閉點火開關(guān)；只接上其中一個控制單元，連接VAG1551或VAG1552，打開點火開關(guān)，清除剛接上的控制單元的故障代碼；用功能06來結(jié)束輸出，關(guān)閉并再打開點火開關(guān)，打開點火開關(guān)10s后用故障閱讀儀讀出剛接上的控制單元的故障存儲器內(nèi)的內(nèi)容。如顯示“硬件損壞”，則更換剛接上的控制單元；如未顯示“硬件損壞”，則接上下一個控制單元，重復上述過程。 5.5車載網(wǎng)絡的儀器檢測

1．CAN數(shù)據(jù)總線的萬用表檢測

CAN數(shù)據(jù)總線可以采用數(shù)字萬用表進行電壓信號測試，從而大致判斷數(shù)據(jù)總線的信號傳輸是否存在故障。檢測方法如圖5-49所示。圖5-49CAN總線的萬用表檢測在用數(shù)字萬用表測量頻率信號時，由于萬用表具有分段采集和有效值運算的工作特性，因此，數(shù)字萬用表的顯示值只能反映被測信號的主體信號電壓值，而不能顯示被測信號的每個細節(jié)。由此可見，采用數(shù)字萬用表測量CAN總線的信號電壓時，萬用表的顯示值和CAN總線的主體信號電壓值具有對應關(guān)系。下面根據(jù)動力CAN和舒適CAN的信號特點分別分析使用萬用表測量時的顯示值。

(1)用萬用表測量動力CAN總線。動力CAN的信號如圖5-50所示。CAN-High信號在總線空閑時的電壓約為2.5V?？偩€上有信號傳輸時總線上的電壓值在2.5V和3.5V之間高頻波動，因此CAN-High的主體電壓應是2.5V，所以萬用表的測量值在2.5V～3.5V之間，大于2.5V但靠近2.5V。

同理，CAN-Low信號在總線空閑時的電壓約為2.5V?？偩€上有信號傳輸時總線上的電壓值在2.5V和1.5V之間高頻波動，因此CAN-Low的主體電壓應是2.5V，所以萬用表的測量值在1.5V～2.5V之間，小于2.5V但靠近2.5V。圖5-50動力CAN的信號波形

(2)用萬用表測量舒適CAN總線。舒適CAN的信號如圖5-51所示。CAN-High信號在總線空閑時的電壓約為0V?？偩€上有信號傳輸時總線上的電壓值在0V～5V之間高頻波動，因此CAN-High的主體電壓應是0V，所以萬用表的測量值為0.35V左右。

同理，CAN-Low信號在總線空閑時的電壓約為5V?？偩€上有信號傳輸時總線上的電壓值在0V～5V之間高頻波動，因此CAN-Low的主體電壓應是5V，所以萬用表的測量值為4.65V左右。圖5-51舒適CAN的信號波形

2．CAN數(shù)據(jù)總線的波形檢測

1)在雙通道模式下檢測舒適CAN

(1)檢測電路的連接如圖5-52所示。圖5-52雙通道模式檢測電路連接

(2)波形顯示如圖5-53、5-54所示。

舒適CAN的信號電位見表5-2，電壓電位必須達到最小的規(guī)定區(qū)域，并在示波器屏幕上用藍線給出界限值。例如：CAN-High的顯性電壓電位至少達到3.6V。如果未達到區(qū)域要求范圍，控制單元將不能準確地判定電壓電位是邏輯值0或者1，這將導致出現(xiàn)故障存儲或者單線工作狀態(tài)。圖5-53同一零點坐標下的雙通道波形圖5-54不同零點坐標下的雙通道波形2)在單通道模式下檢測舒適CAN

(1)檢測電路的連接如圖5-55所示。圖5-55單通道模式檢測電路連接

(2)波形顯示如圖5-56所示。圖5-56單通道模式下的檢測波形

3)動力CAN的故障波形

當故障存儲器記錄“動力CAN總線故障”時，用示波器進行檢測是必要的，因為可以確定故障點的位置以及故障引發(fā)的原因。在下面的故障波形分析中，用通道A測量CAN-High的電壓，用通道B測量CAN-Low的電壓。

(1)故障波形1—CAN-High與CAN-Low的短路波形，見圖5-57。電壓電位置于隱性電壓值(大約2.5?V)。通過插拔動力CAN總線上的控制單元可以判斷是由于控制單元引起的短路還是由于CAN-High和CAN-Low線路連接引起的短路。當為線路短路引起的短路時，需要將CAN線組(CAN-High和CAN-Low)從線節(jié)點處依次拔取，同時注意數(shù)字示波器的波形。當故障線組被取下后，數(shù)字示波器的波形應恢復正常。

(2)故障波形2—CAN-High對正極短路的波形，見圖5-58。CAN-High線的電壓電位被置于12?V，CAN-Low線的隱性電壓也被置于大約12V。這是由于控制單元收發(fā)器內(nèi)的CAN-High和CAN-Low的內(nèi)部連接關(guān)系引起的。該故障的判斷方法與故障1的相同。圖5-57動力CAN-High與動力CAN-Low短路故障的波形圖5-58動力CAN-High對正極短路故障的波形

(3)故障波形3—CAN-High對地短路的波形，見圖5-59。CAN-High的電壓位于0V，CAN-Low的電壓也位于0V。可是在CAN-Low線上還能夠看到一小部分的電壓變化。該故障的判斷方法與故障1的相同。圖5-59動力CAN-High對地短路故障的波形

(4)故障波形4—CAN-Low對地短路的波形，見圖5-60。CAN-Low的電壓大約為0?V，CAN-High的隱性電壓也被降至0?V。該故障的判斷方法與故障1的相同。

(5)故障波形5—CAN-Low對正極短路的波形，見圖5-61。兩條總線的電壓大約都為12V。該故障的判斷方法與故障1的相同。圖5-60動力CAN-Low對地短路故障的波形圖5-61動力CAN-Low對正極短路故障的波形

(6)故障波形6—CAN-High斷路的波形，見圖5-62。由于電流無法再流向中央終端電阻以通過CAN-Low線，因此兩條導線的電壓均接近1V。如果還有其他控制單元在工作，那么圖中顯示出的電平就會與CAN-High線上的正常電壓一同變化。

(7)故障波形7—CAN-Low斷路的波形，見圖5-63。由于電流無法再流向中央終端電阻以通過CAN-High線，因此兩條導線電壓均接近5V。如果還有其他控制單元在工作，那么圖中顯示出的電平就會與CAN-Low線上的正常電壓一同變化。

圖5-62動力CAN-High斷路故障的波形圖5-63動力CAN-Low斷路故障的波形

4)舒適CAN和信息CAN的故障波形

當故障存儲器記錄“舒適總線故障”時，用數(shù)字示波器進行檢測可以確定故障點的位置以及引發(fā)故障的原因。此外，舒適CAN和信息CAN具有單線工作能力。這意味著，在故障存儲器中記錄有“舒適總線單線工作”故障時，可以用數(shù)字示波器進行檢測，以確定兩條CAN總線中哪一條有故障。

在下面的故障波形分析中，用通道A測量CAN-High的電壓，用通道B測量CAN-Low的電壓。

(1)故障波形1—CAN-High與CAN-Low之間短路時的波形。此時，CAN-High和CAN-Low的電壓電位相同。CAN-High與CAN-Low之間的短路會影響所有的舒適CAN或者信息CAN。舒適CAN或者信息CAN因此而單線工作。這意味著，通信僅為一條線路的電壓電位起作用(見讀取測量數(shù)據(jù)塊部分)。控制單元利用該電壓電位對地值確定傳輸數(shù)據(jù)。

在圖5-64中，數(shù)字示波器波形為通道A和通道B的零線坐標重疊。通過設置，可以看到CAN-Low線和CAN-High線的電壓電位是相同的。

在圖5-65中，波形也為相同信號，只是將兩個通道的零線坐標分開了。

圖5-64CAN-High與CAN-Low之間短路故障的零線坐標重疊波形圖5-65CAN-High與CAN-Low之間短路故障的零線坐標分開波形

(2)故障波形2—CAN-High對地短路的波形，見圖5-66。CAN-High的電壓置于0V，CAN-Low的電壓電位正常。在該故障情況下，所有舒適CAN或信息CAN變?yōu)閱尉€工作。人們可能第一眼便會猜測，該故障是由于CAN-High斷路引起的。但是，斷路的波形與之不同(見故障波形7)。

(3)故障波形3—CAN-High對正極短路的波形，見圖5-67。CAN-High的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓，CAN-Low的電壓電位正常。在該故障情況下，所有舒適CAN或者信息CAN變?yōu)閱尉€工作。

圖5-66CAN-High對地短路故障的波形圖5-67CAN-High對正極短路故障的波形

(4)故障波形4—CAN-Low對地短路的波形，見圖5-68。CAN-Low的電壓置于0V，CAN-High的電壓電位正常。在該故障情況下，所有舒適CAN或者信息CAN變?yōu)閱尉€工作。人們可能第一眼便會猜測，該故障是由斷損的CAN-Low引起的。但是，斷損的波形與之不同(見故障波形6)。

(5)故障波形5—CAN-Low對正極短路的波形，見圖5-69。CAN-Low線的電壓電位大約為12?V或者蓄電池電壓，CAN-High線的電壓電位正常。在該故障情況下，所有舒適CAN或者信息CAN變?yōu)閱尉€工作。圖5-68CAN-Low對地短路故障的波形圖5-69CAN-Low對正極短路故障的波形

(6)故障波形6—CAN-Low斷路。在圖5-70中，多個控制單元組成的系統(tǒng)發(fā)生CAN-Low線斷路故障，檢測波形如圖5-71所示。CAN-High的電壓電位正常，在CAN-Low上為5V的隱性電壓電位和一個比特長的1V顯性電壓電位。當一個信息內(nèi)容被正確的接收時，控制單元發(fā)送這個顯性電壓電位?！癆”部分是信息的一部分，該信息被一個控制單元所發(fā)送。若在“B”時間點收到正確的信息，則所有控制單元都同時發(fā)送一個顯性的電壓電位。正因為如此，該比特的電位差要大一些。圖5-70多個控制單元系統(tǒng)的CAN-Low的斷路故障和檢測圖5-71CAN-Low斷路故障的波形圖5-72在較大的時間/單位值顯示同一個故障在圖5-72的波形中，用較大的時間/單位值顯示同一個故障。從這里可以看出來，信息“1”僅在CAN-High上被發(fā)送，但是在CAN-Low上的“A”處也給予了確認答復。同樣，信息2在“B”處給予答復。信息3在兩條線被發(fā)送，CAN-Low顯示信息3的電壓電位。由此分析可知，A、B、D為單線工作，C為雙線工作。

在圖5-71中，控制單元1發(fā)送一條信息，因為控制單元1的CAN-Low斷路，所以其他的控制單元僅能夠單線接收(如圖5-72中1、2和4)。通過對控制單元4連接測量，數(shù)字示波器顯示控制單元1的發(fā)送為單線工作，控制單元2、3、4、5和6對接收給予確認答復，這在數(shù)字示波器的兩個通道上都有顯示(如圖5-72中的A、B和D處)。也可以通過測試說明這些控制單元之間沒有線路斷路的情況。例如：控制單元2發(fā)送一個信息，所有控制單元接收該信息，該信息被雙線工作傳送(見圖5-72中數(shù)字示波器信息3和位置C)，而控制單元1位只能單線接收。

(7)故障波形7—CAN-High斷路的波形，見圖5-73。CAN-High斷路的故障波形特點如同故障波形6。

前面介紹的短路都是沒有電阻連接的直接線路短路。在實際中還經(jīng)常出現(xiàn)由于破損的線束導致的短路。破損的線束靠近接地或者正極，經(jīng)常還帶有潮氣，這將使該處產(chǎn)生連接電阻。下面數(shù)字示波器波形顯示的為有連接電阻情況的短路。

(8)故障波形8—CAN-High對正極通過連接電阻短路的波形，見圖5-74。此時，CAN-High的隱性電壓電位拉向正極方向。在數(shù)字示波器波形上人們可以看出，CAN-High的隱性電壓電位大約為1.8V，而正常大約應為0V，該1.8V電壓是由于連接電阻引起的。電阻越小，則隱性電壓電位越大。在沒有連接電阻的情況下，該電壓值等于蓄電池電壓。圖5-73CAN-High斷路故障的波形圖5-74CAN-High對正極通過連接電阻短路故障的波形

(9)故障波形9—CAN-High通過連接電阻對地短路的波形，見圖5-75。此時，CAN-High的顯性電位移向接地方向。在數(shù)字示波器的波形上可以看到，CAN-High的顯性電壓大約為1V，而正常的電壓大約為4V，這1V的電壓是由于受連接電阻影響而產(chǎn)生的。電阻越小，則顯性電壓越小。在沒有連接電阻而短路的情況下，該電壓為0V。

(10)故障波形10—CAN-Low對正極通過連接電阻短路的波形，見圖5-76。此時，CAN-Low的隱性電壓電位拉向正極方向。在數(shù)字示波器波形上人們可以看到，CAN-Low的隱性電壓電位大約為13V，而正常電壓大約應為5V，該13V電壓是由于連接電阻引起的。電阻越小則隱性電壓電位越大。在沒有連接電阻的情況下，該電壓值為蓄電池電壓。圖5-75CAN-High通過連接電阻對地短路故障的波形圖5-76CAN-Low對正極通過連接電阻短路故障的波形

(11)故障波形11—CAN-Low通過連接電阻對地短路的波形，見圖5-77。此時，CAN-Low的隱性電壓電位拉向0?V方向。在數(shù)字示波器波形上人們可以看到，CAN-Low的隱性電壓電位大約為3V，而正常電壓大約應為5V，該3V電壓是由于連接電阻引起的。電阻越小則隱性電壓電位越小。在沒有連接電阻的情況下，該電壓值為0V電壓。圖5-77CAN-Low通過連接電阻對地短路故障的波形

(12)故障波形12—CAN-High與CAN-Low之間通過連接電阻短路的波形，見圖5-78。在短路的情況下，CAN-High與CAN-Low的隱性電壓電位相互靠近。CAN-High的隱性電壓大約為1V，而正常值為0V；CAN-Low的電壓大約為4V，而正常值為5V。CAN-High與CAN-Low的顯性電壓電位為正常。圖5-78CAN-High與CAN-Low之間通過連接電阻短路故障的波形

3．總線傳輸系統(tǒng)的自診斷

帶有CAN數(shù)據(jù)總線的多路傳輸系統(tǒng)支持自診斷功能，但是CAN數(shù)據(jù)總線不同于普通K線的傳遞方式，其對檢測儀的要求很高。也就是說普通的解碼器不能滿足帶有CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的檢測要求，但是支持帶有CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的解碼器卻能兼容具有K線傳遞的系統(tǒng)。

1)故障自診斷原理

在設計汽車電子控制系統(tǒng)的同時，增加了故障自診斷功能模塊。故障自診斷模塊監(jiān)測的對象是電控汽車上的各種傳感器、電子控制系統(tǒng)本身以及各種執(zhí)行元件，故障判斷正是針對上述三種對象進行的。故障自診斷模塊共用汽車電子控制系統(tǒng)的信號輸入電路，在汽車運行過程中不斷監(jiān)測上述三種對象的輸入信號。當某一信號超出對應的范圍或元件出現(xiàn)故障時，將把這一故障以故障碼的形式存入內(nèi)部存儲器，同時點亮儀表盤上的故障指示燈。針對三種監(jiān)控對象產(chǎn)生的故障，故障自診斷模塊采取如下不同的應急措施：

(1)當某一傳感器或電路產(chǎn)生故障后，其信號就不能再作為汽車的控制參數(shù)。為了維護汽車的運行，故障自診斷模塊便從其程序存儲器中調(diào)出預先設定的經(jīng)驗值，以作為該電路的應急輸入?yún)?shù)，從而保證汽車可以繼續(xù)工作。

(2)當電子控制系統(tǒng)自身產(chǎn)生故障時，故障自診斷模塊便觸發(fā)備用控制回路對汽車進行簡單的應急控制，使汽車可以開到修理廠進行維修，這種應急功能叫做“安全回家功能”。

(3)當某一執(zhí)行元件出現(xiàn)可能導致其他元件損壞或嚴重后果的故障時，為了安全起見，故障自診斷模塊會采取一定的安全措施，自動停止某些功能的執(zhí)行，這種功能稱為故障保險。如：當點火器出現(xiàn)故障時，故障自診斷模塊就會切斷燃油噴射系統(tǒng)的電源，使噴油嘴停止噴油，防止未燃燒混合氣體進入排氣系統(tǒng)，從而引起爆炸。

2)自診斷系統(tǒng)的功能

(1)發(fā)現(xiàn)故障。輸入到微處理器的電壓信號，在正常狀態(tài)下有一定的范圍。如果此范圍以外的信號被輸入時，ECU就會診斷出該信號系統(tǒng)處于異常狀態(tài)下。例如，發(fā)動機冷卻水溫信號系統(tǒng)規(guī)定正常狀態(tài)時，傳感器的電壓為0.08V～4.8V(-50℃～+139℃)，超出這一范圍即被診斷為異常。如果微機本身發(fā)生故障，則由設有緊急監(jiān)控定時器(WDT)的限時電路加以監(jiān)控。如果出現(xiàn)程序異常，則定期進行限時電路的再設置以停止工作，以便采用微機再設置的故障檢測方法。

(2)故障分類。當微處理器工作正常時，通過診斷程序檢測輸入信號的異常情況，再根據(jù)檢測結(jié)果分為輕度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等，并且將故障按重要性分類，預先編輯在程序中。當微處理器本身發(fā)生故障時，則通過WDT進行故障分類。

(3)故障報警。一般通過設置在儀表板上的報警燈的閃亮來向車主報警。在裝有顯示器的汽車上，也有直接用文字來顯示報警內(nèi)容的。

(4)故障存儲。當檢測故障時，可以使用在存儲器中存儲的故障代碼。一般情況下，即使點火開關(guān)處于斷開位置，微處理器和存儲部分的電源也保持接通狀態(tài)而使存儲的內(nèi)容不會丟失。只有在斷開蓄電池電源或拔掉熔絲時，由于切斷了微處理器的電源，存儲器內(nèi)的故障碼才會被消除。

(5)故障處理。在汽車運行過程中如果發(fā)生故障，為了不妨礙正常行駛，由微處理器進行調(diào)控，即利用預編程序中的代用值(標準值)進行計算以保持基本的行駛性能，待停車后再由車主或維修人員進行相應的檢修。

(6)故障自診斷模塊。從上述基本工作原理的分析來看，故障自診斷模塊應該包括監(jiān)測輸入、邏輯運算及控制、程序及數(shù)據(jù)存儲器、備用控制回路、信息和數(shù)據(jù)驅(qū)動輸出等模塊。

3)具有CAN多路傳輸系統(tǒng)的車輛對故障診斷儀的要求

(1)能夠自動識別汽車控制電腦的型號和版本。故障診斷儀應能夠自動識別當前測試車型的控制電腦型號和版本，而不用人工選擇車款、車型、診斷插座類型等信息。一旦識別了ECU的型號，相應的故障碼、清碼方法、數(shù)據(jù)流內(nèi)容、執(zhí)行元件、特殊功能等就都確定了。

(2)能夠完全訪問汽車控制電腦上開放的存儲資源。在汽車故障自診斷系統(tǒng)的設計過程中，預留了很多供外部診斷設備訪問的存儲單元，這些存儲單元存放了反映汽車運行過程中非常重要的數(shù)據(jù)。外部診斷設備要能夠安全訪問這些存儲資源，必須100%地按照該車型的診斷通信協(xié)議中的所有通信方式進行訪問。

(3)能夠按照原廠要求顯示不失真地從汽車控制電腦上獲取的數(shù)據(jù)。完全按照診斷通信協(xié)議獲得診斷數(shù)據(jù)之后，必須按照原廠要求顯示這些數(shù)據(jù)，每一項數(shù)據(jù)都有一定的顯示格式。如：不同的數(shù)據(jù)，它顯示的整數(shù)位、小數(shù)位、單位以及空白位置等都有明確的規(guī)定。

(4)必須支持以下五個功能：

①讀取故障碼；

②清除故障碼；

③動態(tài)數(shù)據(jù)分析；

④執(zhí)行元件測試；

⑤對特定的車系/車型支持專業(yè)功能。如提供系統(tǒng)基本調(diào)整、自適應匹配(含防盜電腦及鑰匙匹配)、編碼、單獨通道數(shù)據(jù)、登錄系統(tǒng)、傳送汽車底盤號等專業(yè)功能。

4)?CAN數(shù)據(jù)總線自診斷系統(tǒng)所能識別的故障記憶