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1、情境1：动力CAN总线的检测与修复,有一客户开来一辆奇瑞A5轿车，仪表盘上多个故障指示灯点亮，要求给予维修。要完成这个工作任务，首先我们得知道汽车动力CAN总线系统的结构与原理、检修动力CAN总线的各种方法。下面就分步来完成本学习情境的学习任务。,情境一,情境1：动力CAN总线的检测与修复,随着汽车技术的不断发展，汽车上采用的电控系统的数量越来越多，多个处理器之间相互连接、协调工作并共享信息构成了汽车车载计算机网络系统，简称车载网络。车载网络运用多路传输技术，采用多条不同速率的总路线分别连接不同类型的节点，并使用网关服务器来实现整车的信息共享和网络管理。由于车载网络应用的是计算机局域网技术，里
2、面涉及大量的计算机专用术语，如网络、总线、通信协议、网关、节点、多路传输等等。下面就简单地介绍这些基本概念。,任务,局域网,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,局域网,现场总线,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,局域网络是在一个有限区域内连接的计算机的网络，简称局域网。一般这个区域具有特定的职能，通过这个网络实现这个系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于这微处理器的应用系统或智能装置。局域网一般的数据传输速度在汽车上的网络
3、是局域网与现场总线（Field Bus）之间的一种结构。数据传输速度一般在10103Kbits范围，传输距离在几十米范围。,现场总线,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,现场总线（Field Bus）是在工业过程控制和生产自动化领域发展起来的一种网络体系，是在过程现场安装在控制室先进自动化装置中的一种串行数字通信链路。该系统是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。,局域网,现场总线,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常
4、用通信协议,车载网络协议标准,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,CAN,CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速器控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。,CAN,局域网,现场总线,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,数据总线,情境
5、1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,数据总线是模块间运行数据的通道，即所谓的信息高速公路。数据总线可以实现在一条数据线上传递的信号能被多个系统（控制单元）共享，从而最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。例如，常见的电脑键盘有104位键，可以发出百多个不同的指令，但键盘与主机之间的数据连接线却只有7根，键盘正是依靠这7根数据连接线上不同的电平组合（编码信号）来传递信号的。如果把这种方式应用在汽
6、车电气系统上，就可以大大简化目前的汽车电路。可以通过不同的编码信号来表示不同的开关动作信号解码后，根据指令接通或断开对应的用电设备（前照灯、刮水器、电动座椅等）。这样，就能将过去一线一用的专线制改为一线多用制，大大减少了汽车上电线的数目，缩小了线束的直径。当然，数据总线还将使计算机技术融人整个汽车系统之中，加速汽车智能化的发展。,数据总线2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,如果系统可以发送和接收数据，则这样的数据总线就称之为双向数据总线。数据总线实际是一条导线，或许是两条导线。形象地说CAN数据总线可以比作公共汽车，公共汽车可以同时运输大量乘客，CAN数据总
7、线包含大量的数据信息，如图1-1所示。为了抗电子干扰，双线制数据总线的两条线是绞在一起的，如图1-2所示。,图1-1 CAN数据总线,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,数据总线3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,各汽车制造商一直在设计各自的数据总线，如果不兼容，就称为专用数据总线。如果是按照某种国际标准设计的，就是非专用的。为使不同厂家生产的零部件能在同一辆汽车上协调工作，必须制定标准。按照ISO有关标准，CAN的拓扑结构为总
8、线式，因此也称为CAN总线（CAN-BUS）。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,图1-2 双线制数据总线的两条线是绞在一起,多路传输,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,多路传输是指在同一通道或线路上同时传输多条信息（图1-3）。事实上数据信息是依次传输的，但速度非常之快，似乎就是同时传输的。对一个人来说，十分之一秒算是非常快了，但对一台运算速度即使相对慢的计算机来说，十分之一秒却是很长的时间。如果将十分之一秒分成若干段，许多单
9、个的数据都能被传输（每一段传输一段），这就叫做分时多路传输。,图1-3 常规线路和多路传输线路的简单对比,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,多路传输2,从图1-3中可以看出多路传输系统所用电线比常规线路系统所用导线少得多。汽车上用的是单线或双线分时多路传输系统。ECU可以触发仪表板上的警告灯或故障指示灯等等，由于多路传输可以通过一根线（数据总线）执行多个指令，因此可以增加许多功能装置。,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,局域网,
10、CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,模块/节点,模块就是一种电子装置。简单一点的如温度和压力传感器，复杂的如计算机（微处理器）。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同产生不同的电压信号，这些电压信号在计算机（一种数字装置）的输入接口被转变成数字信号。在计算机多路传输系统中一些简单的模块被称为节点。,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实
11、体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,网络,为了实现信息共享而把多条数据总线连在一起，或者把数据总线和模块当作一个系统称为网络。从物理意义上讲，汽车上许多模块和数据总线距离很近，因此被称之为LAN（局域网）。根据网络的结构，车载网络分为总线形网、星形网和环形网三种，如图1-4、1-5、1-6所示。,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,网络2,情境1：动力CAN总线的检测与
12、修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,总线形网络结构：在两根总线上多个节点并列连接，从其中一个节点能同时向所有节点进行传送呼叫。它的所有节点都通过相应硬件接口连接到两条公共总线上，任何一个节点发出的信息都可沿着总线传输，并被总线上其他任何一个节点接收。,图1-4 总线形网络结构,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,网络3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-5 星形网络扑结构,星形网络结构：是以中央节点控制数据传输的网络方式，
13、即以一台中心处理机为主组成的网络，中心处理机接收从各个节点来的数据，并进行处理，再向各节点发出指令。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,网络4,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-6 环形网络扑结构,环形网络结构：是将节点连接成环形，顺次进行数据传输，将被传送的信息数据进行中转，以到达需要的节点为止。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能
14、,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,网关,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,因为车上用这么多总线和网络，所以必须用一种有特殊功能的计算机达到信息共享和不产生协议间的冲突，实现无差错数据传输，这种计算机就叫做网关，图1-7 所示为上海大众途安车CAN-BUS数据总线，其中J533即为网关。,图1-7 上海大众途安车CAN-BUS数据总线,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上
15、多个故障指示灯点亮,为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，这就是数据传输的单元，称其为帧。一个数据帧由7个功能不同的基本区域：开始域、仲裁域、检验域、数据域、安全域、确认域和结束域构成（图1-8）。CAN以报文为单位进行信息传送，CAN中一个报文称一帧。,图1-8 数据帧结构,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（1）开始域,为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定
16、长度的数据单元，这就是数据传输的单元，称其为帧。一个数据帧由7个功能不同的基本区域：开始域、仲裁域、检验域、数据域、安全域、确认域和结束域构成（图1-8）。CAN以报文为单位进行信息传送，CAN中一个报文称一帧。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（2）仲裁域,仲裁域用于确定数据协议的优先权。如果两个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元优先发送。仲裁机制如下：总线
17、空闲时，任何单元都可以开始传送报文。如果两个以上的单元同时开始传送报文，就会出现总线访问冲突。通过使用标识符的逐位仲裁就可以解决这个冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。仲裁期间，每个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元继续发送。如果发送的是一“隐性”（1）电平，而监视到总线电平是一“显性”（0）电平，则这个单元就失去了仲裁，必须退出发送状态，改为接收状态，仲裁过程如图1-9所示。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧4
18、,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-9 仲裁过程,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧5,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-10 检验域结构图,（3）检验域,用于确定数据信息的数量，显示在数据域中所包含的信息项目数，它由保留位和数据长度码组成，如图1-10所示。两个保留位必须发送显性电平。数据长度码指示出数据场中的数据字节数，其数值大小为08。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模
19、块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧6,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（4）数据域,数据域包括汽车技术信息，在数据域中，信息被传递到其他控制单元。,（5）安全域,安全域检测数据传输中的错误，有助于识别传输的干扰。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,帧7,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（6）确认
20、域,在确认域中，接收器接收信号并通知发送器，其所发信号已被正确接收；如果检查到错误，接收器立刻通知发送器，发送器会再发送一次数据。,（7）结束域,结束域用于标志数据帧的结束。由7位隐性位序列表示，通过这7位隐性位接收器可以判断一帧是否结束。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,通信协议的含义,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,两个实体要想成功地通信，它们必须“说同样的语言”，并按既定控制法则来保证相互的配合。具体地说，在通信内容、
21、怎样通信以及何时通信等方面，两个实体要遵从相互可以接受的一组约定和规则。这些约定和规则的集合称为协议。因此，协议可定义为在两实体间控制信息交换的规则之集合。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,通信协议的内容,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,通信协议主要内容如下：在一个简单的通信协议中，模块不分主从，根据规定的优先规则，模块间相互传递信息，并且都知道该接收什么信息。一个模块是主模块，其他则为从属模块，根据优先规则，它决定哪个从属
22、模块发信息以及何时发送信息。所有的模块都像旋转木马上的骑马人，一个上面有“免费卷”挂环的转圈绕着他们旋转。当一个模块有了有用的信息，它便抓住挂环挂上这条信息，任何一个需要这条信息的模块都可以从挂环上取下这条信息。通信协议中有个仲裁系统，通常这个系统按照每条信息的数字拼法为各数据传输设定优先规制。例如，以1结尾的数字信息要比以0结尾的有优先权。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,接口与实体,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,接口是
23、为两个系统、设备或部件之间连接服务的数据流穿越的界面。计算机通信接口由设备（或部件）和说明组成，一般包括四个方面内容：物理、电气、逻辑和过程。在物理方面，要指出插接器有多少个插脚。在电气方面，要确定接口电路信号的电压、宽度及它们的时间关系。在逻辑方面，包括说明为了传送如何把数据位或字符变换成字段，以及说明传输控制字符的功能使用等。换句话说，计算机通信接口的逻辑说明，提供了用于控制和实现穿越接口交换数据流的一种语言。在过程方面，它说明通信控制字符的法定顺序、各种字段的法定内容以及控制数据流穿越接口的命令和应答。如果把逻辑说明看成为确定数据流穿越接口的语法，那么过程说明就可作为语义。在计算机网络内
24、，不同系统中的实体需要通信。一般地说，实体是能够发送或接收信息的东西，而系统是包含一个或多个实体的物理物体。实体的例子如用户应用程序、文件传送程序包、进程、数据库管理系统、电子邮件设施及终端等；系统的例子是计算机、终端设备和遥感装置等。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,协议要素及其功能,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（1）协议的三要素,语法。确定通信双方之间“如何讲”，即由逻辑说明构成，要对信息或报文中各字段格式化，说明报
25、头（或标题）字段、命令和应答的结构。,语义。确定通信双方之间“讲什么”，即由过程说明构成，要对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。,定时规则。指出事件的顺序以及速度匹配、排序。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,协议要素及其功能2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（2）协议的功能,协议的功能是控制并指导两个对话实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。具体说来，每个协议都是
26、具有针对性的，用于特定的目的，所以各协议的功能是不一样的，但是有一些公共的功能是大多数协议都具有的。这些功能包括四个方面。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,协议要素及其功能3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,差错检测和纠。面向通信传输的协议常使用“应答重发”，循环冗余检验CRC、软件检查和等机制进行差错的检测和纠正作；而面向应用的协议常采用重新同步、恢复以及托付等更为高级的方法进行差错的检测和纠正工作。一般说来，协议中对异常
27、情况的处理说明要占很大的比重。,分块和重装。用协议控制进行传送的数据长度是有一定限制的，参加交换的数据都要求有一定的格式。为满足这个要求，就需要将实际应用中的数据进行加工处理，使之符合协议交换时的格式要求，只有这样才能应用协议进行数据交换。分块与重装就是这种加工处理操作。分块操作将大的数据划分成若干小块，如将报文划分成几个报文分组；重装操作则是将划分的小块数据重新组合复原，例如将报文分组还原成报文。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,协议要素及其功能4,情境1：
28、动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,排序。对发送出的数据进行编号以标识它们的顺序，通过排序，可达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。,流量控制。通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,常用通信协议,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,目前，汽车多路信息通信系统中采用的通信协议有多种形式，主要有8种（表1-1）。,表1-1 8种典型的通信协议,注：SAE
29、美国汽车工程师学会：ISO国际标准化组织,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,常用通信协议2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,除以上8种通信协议之外，还有其它协议，如：宝马公司（BMW）1994年提出的DAN集中式网络协议。阿尔法罗密欧公司的DAN集中式网络协议。卢卡斯（Lucas）公司的光学分布式星形耦合器系统。日立公司的集中式光学单纤维双向通信。飞利浦公司的DDR分布式网络协议等。到目前为止，世界上尚无一个可以兼容各大汽车公
30、司通信协议的通用标准，也就是说想用某个公司的通信协议取代其它公司的协议，是很难做到的，因此，在汽车上就形成了多种类型的多路通信系统共存的局面。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,车载网络协议标准,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,目前汽车网络标准很多，其侧重功能各不相同。为方便研究和设计应用，SAE(美国机动车工程师协会)将汽车数据传输网分为A、B、C、D类型。按照系统的复杂程度、信息量、必要的动作响应速度、可靠性要求等，车载网
31、络系统又可以分为低速（A）、中速（B）、高速（C、D）三类，如图1-11所示。,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,车载网络协议标准2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,车载网络系统,A类网络,B类网络,C类网络,D类网络,A类网络主要面向执行器、传感器。传输位速率通常小于20Kbit/s，主要应用于电动车窗、后视镜、灯光照明等。,B类网络主要面向模块间数据共享。传输位速率在30K125K bit/s。主要应用于车身电子舒适性模块
32、、仪表显示、安全气囊等。,C类网络主要面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率可达1Mbit/s以上。主要用于牵引控制、发动机控制、ABS 等系统。,D类网络称为智能数据总线，主要面向信息、多媒体系统。当用于信息多媒体系统时多采用D2B、MOST光纤传输，位速率为250K400Mbit/s。,低速网络,中速网络,高速网络,高速网络,图1-11 车载网络系统的分类,局域网,CAN,数据总线,多路传输,模块/节点,网络,网关,帧,通信协议的含义,通信协议的内容,接口与实体,协议要素及其功能,常用通信协议,车载网络协议标准,现场总线,动力CAN总线系统的结构与原理,情境1：动力CAN总线的检测与修
33、复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,车用网络大致可以分为四个系统：动力传动系统、车身系统、安全系统、信息（媒体娱乐）系统。如图1-12所示为奥迪A6L车载网络结构图。这里说说动力传动系统。,图1-12 奥迪A6L车载网络结构图,动力CAN总线系统的结构与原理2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,动力CAN数据总线连接3块电脑，它们是发动机、ABS及自动变速器电脑（动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑），图1-13所示为奥迪A6L动力CAN总线组成图。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS电3组和自动变速器电脑2组。数据总
34、线以500Kbits速率传递数据，每一数据组传递大约需要0.25ms，每一电控单元720ms发送一次数据。优先权顺序为ABS电控单元发动机电控单元自动变速器电控单元。,图1-13 奥迪A6L动力CAN总线组成图,动力CAN总线系统的结构与原理3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-14 奇瑞A5轿车CAN数据传输系统构成,下面以奇瑞A5轿车为例进行讲解：,A5轿车CAN数据传输系统构成如图1-14所示。,动力CAN总线系统的结构与原理4,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-15 CAN系统组成图,CAN数据传输系统中每
35、块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每个电脑内部还装有一个数据传递终端，如图1-15所示。,动力CAN总线系统的结构与原理5,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-16 发射器和接收器结构示意图,各部件功能：,CAN控制器。作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传送给CAN收发器。同时CAN控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器（电脑内部数据的接收、处理及传送）。,CAN收发器。是一个发送器和接收器的组合（如图1-16所示），它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时，它也接收总线数据，并将
36、数据传到CAN控制器。,动力CAN总线系统的结构与原理6,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-17 终端电阻布置图,数据传递终端。实际是一个电阻器（如图1-17所示），作用是避免数据传输终了反射回来产生反射波而使数据遭到破坏。,CAN数据总线。用以传输数据的双向数据线。,动力CAN总线系统的结构与原理7,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,a.CAN总线电平 CAN总线分为CAN高位（CAN-high）和低位（CAN-low）数据线，对地电压分别用VCAN-H和VCAN-L表示，它们这间的差值称为差分电压Vdiff，即Vdi
37、ff=VCAN-H-VCAN-L。满足条件0.9VVdiff5.0V时，代表逻辑数字“0”，当前传送的数据位被称为“显性”位；当-0.1VVdiff0.5V时，代表逻辑数字“1”，当前传送的数据位被称为“隐性”位，电压波形与逻辑电平定义如图1-18所示。,动力CAN总线系统的结构与原理8,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,控制单元在某一时间段只能进行发送或接收一项功能：逻辑“1”：所有控制器的开关断开；总线电平为5V或是3.5V；CAN总线未通信。逻辑“0”：某一控制器闭合；总线电平为0V；CAN总线进行通信。,图1-18 电压波形与逻辑电平定义,动力CAN总
38、线系统的结构与原理9,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,b.CAN总线上信息的表示形式 CAN-BUS 上的信息是以二进制形式出现的。也就是说，控制单元将信息转换成二进制，CAN-BUS用电平来模拟二进制，接收控制单元将电平转换成二进制数据，再将二进制数据转换成正常数据，二进制信号如图1-19所示。,图1-19 二进制信号示意图,动力CAN总线系统的结构与原理10,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,如图1-20所示，控制单元将发动机转速值信号先转换成二进制信号（00010101），然后由发送器转换成一串电平信号发送出去。,图1
39、-20 转速信号传输示意图,控制单元的接收器先读取电平信号，转换成二进信号（00010101），然后再解码成发动机转速值。,动力CAN总线系统的结构与原理11,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,c.CAN数据传输系统差分原理 如图1-21所示，为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两线条上的电位是相反的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。通过这种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射了保持中性，即无辐射。,图1-21 CAN数据传输系统差分原理图,动力CAN总线系统的结
40、构与原理12,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,c.车用电控单元数据的发送 除了命令和请求信息外，汽车的一些基本状态信息（如发动机转速、车轮转速、冷却液温度等）是大部分控制单元必须获取的数据，控制单元采用广播发送式向总线发送。如果在同一时刻所有控制单元都向总线发送数据，将发生总线数据冲突，此时，CAN总线协议提出用标识符识别数据优先权的总线仲裁。表1-2列出了汽车各电控单元产生及发送的数据类型，及其它各单元对这些信息共享的程序。,动力CAN总线系统的结构与原理13,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,表1-2 汽车各电控单元产生
41、及发送的数据类型,由表1-2看出，油量位置和转速信号具有较高的优先级，是因为它们的实时性要求强，并直接影响发动机的动力性、经济性和排放性能。,动力CAN总线系统的万用表检测,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,如果信息传输系统有故障，则整个汽车信息传输系统中的有些信息将无法传输，接收这些信息的电控模块就无法正常工作，从而会出现故障灯亮起、废气排放超标、怠速不稳，动力不足等故障现象。对于动力CAN总线系统故障，可以进行如下检测：,下面以奇瑞A5轿车为例进行讲解：,动力CAN总线系统的万用表检测2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,
42、CAN-H：,CAN-L：,当没有通信时，CAN-H线上存在有0.025 V电压。当激活通信时，电压上升到0.65V。数据通信时的波形是上升沿（图1-22）。,当没有通信时，CAH-L线上存在有11V电压。当激活通信，电压下降到4.65 V。数据通信时的波形是下降沿图（图1-23）。,图1-2 CAN-H工作波形,图1-2 CAN-L工作波形,动力CAN总线系统的波形分析,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,下面以奇瑞A5轿车为例进行讲解：,故障现象：,断路：总线上无电压。对正极短接：总线上无电压变化，总线电压=蓄电池。对地短接：总线上无电压变化，总线电压=0V
43、。,动力CAN总线系统的波形分析2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,故障原因：,导线中断。导线局部磨损。插头连接损坏/触头损坏/污垢、锈蚀。控制单元损坏。控制单元供电故障。导线烧毁。,下面使用示波器检测CAN网络，测试波形如图1-24至图1-28所示。,动力CAN总线系统的波形分析3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-24,动力CAN总线系统的波形分析4,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-25,动力CAN总线系统的波形分析5,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故
44、障指示灯点亮,图1-26,动力CAN总线系统的波形分析6,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-27,动力CAN总线系统的波形分析7,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-28,动力CAN总线系统的故障自诊断,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,对于动力CAN总线系统故障，可通过OBD-进行故障自诊断，通过故障码进行逻辑判断。奇瑞A5轿车OBD-诊断座线路如图1-29所示。,图1-29 OBD-诊断座线路,动力CAN总线系统终端电阻的检测与CAN导线维修,情境1：动力CAN总线的检测与修复任
45、务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,对于奇瑞A5动力CAN总线系统故障，也可通过测总线系统终端电阻值的办法进行检测。方法是：关闭点火开关，拔下控制单元插头，此时不要连接线束插头。使用万用表测量A21发动机控制单元62针与81针之间的电阻，电路如图1-30所示，这是数据传递终端的电阻值，规定值为123，如不符合规定应更换发动机控制单元。,图1-30 发动机管理系统终端电阻的检测,动力CAN总线系统维修举例,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,一汽大众宝来轿车动力CAN数据传输系统故障诊断方法：该车动力CAN总线连接3块控制单元，如图1-31所示，它们是发动机、ABS/
46、EDL及自动变速器控制单元（动力CAN总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等控制单元）。CAN总线可以同时传递10组数据：发动机控制单元5组、ABS/EDL控制单元3组和自动变速器控制单元2组。数据总线以500kbit/s速率传递数据，每一数据传递大约需要0.25ms，每一控制单元720ms发送一次数据；优先权顺序为ABS/EDL控制单元、发动机控制单元、自动变速器控制单元。在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器。高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN总线连接点通常置于控制单元外部的线束
47、中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机控制单元内部。,动力CAN总线系统维修举例2,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,图1-31 发动机管理系统终端电阻的检测,动力CAN总线系统维修举例3,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（1）检查条件,1）CAN总线自诊断时未发现故障。2）ABS控制单元已按数据总线编制了代码。,（2）手动变速器车的检测步骤,所用的专用工具及设备如下：检测盒V.A.G1598/21、检测盒V.A.G1598/22、便携式万用表V.A.G31526或万用表V.A.G1715、成套辅助接线V.A.G1594。
48、1）关闭点火开关。2）松开并拔下发动机控制单元插头。3）将V.A.G1598/22接到发动机控制单元线束上。,动力CAN总线系统维修举例4,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,4）检查带终端电阻的ABS控制单元的CAN总线，即测量检测盒插口29与41之间电阻，规定 值115135。5）如果电阻值不符合要求，拆下空气滤清器。6）松开并拔下ABS控制单元插头。7）检查CAN总线彼此间是否短路，测量检测盒上插口29至41间电阻，规定值为。8）如果未达到规定值（导线彼此间短路），按电路图排除导线故障。9）如果达到规定值（导线彼此间无短路），将检测盒V.A.G1598/2
49、1接到ABS控制单元线束上。10）按电路图检查V.A.G1598/22与V.A.G1598/21插口间CAN总线是否断路，插口29与10、插口41与11的导线电阻：最大1.5。11）检查导线是否对蓄电池正极或地短路。12）如确定导线无故障，更换ABS控制单元。,动力CAN总线系统维修举例5,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,13）如果电阻值在规定范围内，拆下空气滤清器。14）松开并拔下ABS控制单元插头。15）检查发动机控制单元与ABS控制单元间导线是否对地或正极短路。16）如果确定导线无故障，再插上发动机控制单元插头。17）将V.A.G11598/212接到
50、ABS控制单元线束上。18）检查发动机控制单元内的终端电阻，即测量检测盒插口10与11之间电阻，规定值 115135。19）如果电阻值不在规定值范围内，更换发动机控制单元。,动力CAN总线系统维修举例6,情境1：动力CAN总线的检测与修复任务：仪表盘上多个故障指示灯点亮,（3）自动变速器车的检测步骤,1）关闭点火开关。2）拔下变速器控制单元插头。3）将V.A.G1598/18接到控制单元线束上，并锁止。4）检查CAN总线（其上有发动机控制单元及ABS控制单元的终端电阻），检查检测盒插口3与25间电阻，规定值5575。如果显示05，原因为两数据线间短路，应检查导线；如果显示135，原因为导线断路
