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1、1,一汽大众迈腾轿车,CAN-BUS系统,2,基本内容,简介,基本构造,功能,驱动系统,传送安全性和故障处理,数据传输,舒适系统,3,Canbus的由来由于现代汽车的技术水平大幅提高，要求能对更多的汽车运行参数进行控制，因而汽车控制器的数量在不断的上升，从开始的几个发展到几十个以至于上百个控制单元。控制单元数量的增加，使得它们互相之间的信息交换也越来越密集。为此德国BOSCH公司开发了一种设计先进的解决方案CAN数据总线，提供一种特殊的局域网来为汽车的控制器之间进行数据交换。,CAN-BUS系统,4,Canbus的发展历史,大众公司首次在97年PASSAT的舒适系统上采用了传送速率为62.5K
2、bit/m的Canbus。,98年在PASSAT和GOLF的驱动系统上增加了Canbus，传送速率为500Kbit/m。,2000年，大众公司在PASSAT和GOLF采用了带有网关的第二代Canbus。,2001年，大众公司提高了Canbus的设计标准，将舒适系统Canbus提高到100Kbit/m,驱动系统提高到500Kbit/m。,2002年，大众集团在新PQ24平台上使用带有车载网络控制单元的第三代Canbus。,2003年，大众集团在新PQ35平台上使用五重结构的Canbus系统，并且出现了单线的LIN-BUS。,CAN-BUS系统,5,CAN-Bus是Controller Area
3、Network的缩写，称为控制单元的局域网，它是车用控制单元传输信息的一种传送形式。车上的布线空间有限，CAN-Bus系统的控制单元连接方式采用铜缆串行方式。由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输。也就是说每个控制单元不指定接收者，把所有的信息都往外发送；由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息。,广播原理：一家发送，大家接收,CAN-BUS系统,6,CAN-BUS系统组成：CAN收发器:安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电 信号并将其送入数据传输线。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，影响数据的传
4、输。数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。,CAN-BUS系统,7,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，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，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。Canbus双绞线的基本颜色：Can总线的基本颜色：橙色；Can-Low总是棕色；Can-High:驱动系统(黑色)；舒适系统（绿色)；信息系统(紫色）；,CAN-BUS系统,8,由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，因此最新版本的CAN总线系统人为设定为5个不同的区域
5、，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5个局域网。其速率分别为(Kbit/m)：驱动系统（由15号线激活）：500;舒适系统（由30号线激活）：100信息系统（由30号线激活）：100；诊断系统（由30号线激活）：500仪表系统（由15号线激活）：100；Lin:20最大承载：1000,CAN-BUS系统,9,诊断接口,CAN-区域图,网关,J519,空调J255,舒适系统J393,左前门J386,右前门J387,左后门J388,右后门J389,转向柱J527,电动转向J500,G85,安全气囊J234,ABSJ104,变速箱,发动机,ESP传感器,收音机,车载电话,雨括
6、器 L,雨括器 R,J533,CAN-BUS系统,10,网关由于不同区域Canbus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变，能够让另一个系统接受，这个任务由网关(Gateway)来完成。另外，网关还具有改变信息优先级的功能。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。,CAN-BUS系统,11,LinbusLinbus是内部网络的缩写。所谓汽车中的内部网络是指所有的控制单元都在一个总成内（如空调等），并
7、且有主控制器和子控制器之分，整个总成内（主控制器和子控制器，子控制器和子控制器）信息都由Linbus相连，然后由主控制器通过Canbus与外界相连。Linbus是CANBUS的子网,但它只有一根数据线，线截面积为0.35mm2,并且没有屏蔽措施。Linbus系统规定一个主控制单元最多可以连接16个子控制单元。,CAN-BUS系统,12,诊断总线诊断总线是用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换，它被用来代替原来的K线或者L线的功能（废气处理控制器除外）。诊断总线目前只能在VAS5051和VAS5052 下工作，而不能适用于原来的诊断工具，如1552等。诊断总线通过网关转接到相应的CANBUS上
8、，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控制器上的K线存储器，而采用CAN线作为诊断仪器和控制器之间的信息连接线，我们称之为虚拟K线。,CAN-BUS系统,13,针脚号 对应的线束 1 15号线 4 接地 5 接地 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。,当车辆使用诊断CANBUS总线结构后，VAS5051等诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线（VAS5051/5A或VAS5051/6A）,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应的改动，具体信息看如下图表：注：5051
9、仪器的版本号必须大于3.0以上 才能使用诊断CANBUS总线。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。,CAN-BUS系统,14,Canbus上的信息Canbus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，Canbus用电平来模拟二进制，接受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。例如：控制单元B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兵发送出去。控制单元A的接收器先读取电平信号，转换成二进制信号(00010101)，然后再解码成发动机转速值。,CAN-BUS系统,15,逻辑信号和差分放大器,log.0“,l
10、og:1“,差分放大器对应于逻辑电平,CAN-BUS系统,16,Canbus的收发器Canbus上的控制器中发送信息的线路通过一个开路集电极和总线相连。,Canbus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进行发送或接受一项功能。逻辑“1”：所有控制器的开关断开；总线电平为5Vor3.5V；Canbus未通讯。逻辑“0”：某一控制器闭合；总线电平为0伏；Canbus进行通讯。,CAN-BUS系统,17,典型收发器线路图（TJA 1050）：,CAN-BUS系统,18,2个以上控制器所组成的Canbus系统当用2个以上的控制器连接在Canbus总线上（如图所示
11、），用逻辑1来表示断开和用逻辑0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：1.任何开关闭合，总线上的电压为0伏2.所有开关断开，总线上的电压为5伏,因此：1.只要任何一个控制器激活，则总线激活2.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；未激活的总线电平称为隐形电平,CAN-BUS系统,19,Canbus 的数据结构当控制器发送信息时，并不仅仅是数据本身，它同时还带有属性数据打成数据包一起传送。该数据包共有7个数据段，分别储存有开始区（1位），有限级别区（11位），检验区（6位）数据区（64位），安全区（16位），确认区（2位）和结束区（7位）。,CAN-BUS
12、系统,20,优先级确认因为Canbus采用串行数据传递（单根数据线)方式，如果有多个控制器同时需要发出信号，那么在总线上一定会发生数据冲突。所有每一个数据列都有它的优先级。当有多个控制器试图发送信息时，它们自己的接收器为信息优先级进行仲裁，当其他控制器发送的信息优先级高于自己控制器发送信息时，通知自己发送器停止发送，整个控制器进入接收状态。在信息数据列中有11位的状态区，这11位二进制中前7位既是发送信息的控制器标识符，同时又表示了它的优先级，即从前往后数，前面零越多，优先级越高。而后4位则是这个控制器发送不同信息的编号，如发动机控制单元既要发送转速信号，又要发送水温等信号，则后4位就有所不同
13、。,CAN-BUS系统,21,Canbus系统的难题-发送和接受的同步,CAN-BUS系统,22,同步解决方案一：边沿对齐,为了保证发送和接受能够同步，Canbus规定了边沿对齐规则。也就是说接收器发现每一次电平反向的节拍不对时，必须调整边沿，以求得同步。这个规则在电平变化频繁时能有效的保证了接收的正确性,CAN-BUS系统,23,数据的位填充,为了保证发送和接受能够同步，Canbus规定了位填充规则。也就是说最多5位出现一样的电平信号，第六位必须有一个反向电平。这个规则能有效的保证了接收的正确性。,CAN-BUS系统,24,出错帧（Error Frame):当控制器在接收其他控制器或自己发送
14、器的信息时，发现信息有错误，可以发送出错帧，出错帧至少有6个显性电平和8个隐性电平，至多12个显性电平和8个隐性电平构成。,错误发送控制单元,接收控制单元,接收控制单元,Canbus系统,CAN-BUS系统,25,驱动系统,Canbus驱动系统由15号激活,速率是所有Canbus中最高达到500 kBit/s，采用终端电阻结构，其中心电阻为66欧姆（发动机电阻）；并且高低Canbus线为环状结构，即任一根Canbus线断路，则Canbus无法工作。,CAN-BUS系统,26,驱动系统电路简图,CAN-BUS系统,27,驱动系统的Canbus信号和逻辑信号：Can-High的高电平为：3.5伏C
15、an-High的低电平为：2.5伏Can-Low 的高电平为:2.5伏Can-low 的低电平为：1.5伏逻辑“1”：Can-high(3.5)Can-low=(1.5)逻辑“0”：Can-high(2.5)Can-low(2.5),驱动系统的信号图,CAN-BUS系统,28,舒适系统,Canbus舒适系统由30号激活,速率达到100 kBit/s，没有终端电阻，且高低Canbus线分离，即任一根Canbus线断路，Canbus工作不受影响。,CAN-BUS系统,29,舒适系统电路简图,测舒适系统高低线的电阻为无穷大！,CAN-BUS系统,30,10us,舒适系统的Canbus信号和驱动系统有
16、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(3.6)Can-low=(1.4)逻辑“0”：Can-high(0)Can-low(5),舒适系统的信号图,CAN-BUS系统,31,内部故障管理控制单元内部有错误计数器。一次发送失败计数加8，一次接收错误计数加1。当累计超过127时，控制器不再允许发送信息，当累计超过255时，控制器自动与总线脱离.但是，控制器发送信息时，没有受到答复信号，控制器将重复发送，而错误计数不计数。,CAN-BUS系统,32,典型故障1：Ca
17、n-Low 断路,CAN-BUS系统,33,示波仪判断,CAN-BUS系统,34,典型故障2：Can-high 断路,CAN-BUS系统,35,示波仪判断,CAN-BUS系统,36,典型故障3：Can-Low 与电瓶短接,CAN-BUS系统,37,示波仪判断,CAN-BUS系统,38,典型故障4：Can-Low 与地短接,CAN-BUS系统,39,示波仪判断,CAN-BUS系统,40,典型故障5：Can-Low与Can-high短接,CAN-BUS系统,41,示波仪判断,CAN-BUS系统,42,典型故障6：Can-Low与Can-high交叉连接,CAN-BUS系统,43,示波仪判断,CAN-BUS系统,
