汽车CAN数据传输系统的原理及故障实例

(1)什么是数据总线

    一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线。以前各电控单元之间好比有许多人骑着自行车来来往往，现在是这些人乘坐公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，故数据总线亦称BUS线。

    (2)为什么要采用数据总线

    我们知道，汽车两块电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)，例如，宝来轿车发动机电控单元J220与自动变速器电控单元J217之间就需要有5条信号传输线。如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。

    (3)什么是CAN协议

    电子计算机网络用电子语言来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种语言称“协议”，汽车电脑网络常见的传输协议有数种。宝来车装用博世公司产品，数据总线采用CAN协议，这个协议是由福特、Internet与博世公司共同开发的高速汽车通信协议。CAN是ControllerAreaNetwork(控制单元区域网络)的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。

    (4)CAN数据传输系统的优点

    数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统，CAN数据传输系统的优点是：

    ①将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。  

    ②电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。  

    ③如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。  

    ④各电控单元的监测对所连接的CAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码。  

    ⑤CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。

    2．CAN数据传输系统构成及工作原理

    (1)CAN数据传输系统构成

    CAN数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每块电脑外部连接了两条CAN数据总线。在系统中作为终端的两块电脑，其内部还装有一个数据传递终端(有时数据传递终端安装在电脑外部)。

    (2)各部件功能

    ①CAN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。  

    ②CAN收发器是一个发送器和接收器的组合，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，并将数据传到CAN控制器。  

    ③数据传递终端实际是一个电阻器，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。

    ④CAN数据总线  

    用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。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(图2)，两条线上的电位是相反的，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。通过该种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射也保持中性，即无辐射。

    (3)数据传递过程

    例如：发动机电脑向某电脑CAN收发器发送数据，该电脑CAN收发器接收到由发动机电脑传来的数据，转换信号并发给本电脑的控制器。CAN数据传输系统的其他电脑收发器均接收到此数据，但是要检查判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉。

3．动力CAN数据传输系统

    (1)动力CAN数据传输系统的组成

    动力CAN数据总线连接3块电脑(图4)，它们是发动机、ABS／EDL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)。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS／EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500kbit/s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7～20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS／EDL电控单元→发动机电控单元→自动变速器电控单元。

    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数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

    CAN数据传输系统的原理

    故障现象：一辆上海大众波罗（POLO）轿车（车身编码为LSVFA49J822044665，配备手动变速器和两前门电动窗，无中控门锁），在某装饰部加装一套防盗器和中控门锁后，出现电动车窗无法工作现象。

    故障检测与排除：首先连接VAG1552故障阅读仪，输入09地址码（车载网络管理系统控制单元），利用02功能（查询故障存储器）读取故障代码，得到两个偶发性故障代码：一个是电源电压太低；一个是CAN网络线断路。利用05功能（清楚故障存储器）清除故障代码后，再利用02功能（查询故障存储器）读取故障代码，没有故障代码存在。利用06功能（结束输出），再输入19（数据总线控制单元），利用02功能（查询故障存储器）读取故障代码，没有故障代码。再输入46（舒适系统），利用02功能（查询故障存储器）读取故障代码，读得的故障代码是01330，含义是：ConvenienceSyscontralUnit-T393PowerSupplyTooSamall（舒适系统中央控制单元-T393电源供给太小）。利用05功能（清楚故障存储器）清除故障代码后，再利用02功能（查询故障存储器）读取故障代码，没有故障代码存在。按压车窗开关，没有反应。

    再输入09地址码读取电脑版本为：  

    6Q1937049C00BN-SG  

    1S32  

    Coding09216WSC00000  

    发现电脑编码不对，该车的电脑编码应该是17566，而读得的结果为09216。利用VAG1552故障阅读仪进入07（编码），输入17566。退出再进入19读版本，发现数据总线编码为00014，是正确的。  

    退出输入46地址码读取电脑版本为：  

    6Q0959433G  

    3Bkomfortgert0001  

    Coding01024WSC12345  

    发现该编码也不对，该电脑编码应该是00067，而读得的结果为01024。利用VAG1552故障阅读仪进入07（编码），输入00067。  

    退出系统，按压电动车窗开关，电动车窗工作正常。

    故障分析：该车故障的真正原因是电脑编码错误，为什么会导致电脑编码错误呢？分析造成电脑编码错误的原因时，发现在是在装饰部安装防盗器和中控门锁时，他们用试灯测量电脑管脚，可能是装防盗器时查找某个信号或电源时，误把试灯接头插入诊断导线K线或L线。错误地给电脑一个编码信号，从而导致次故障。

    现在汽车已经进入高科技时代，因此出现故障不要盲目用试灯测量。因为很多汽车现在都是网络传输，如POLO轿车在德国装备了15块电脑，上海大众（POLO）轿车装备14块电脑，全部电脑都是网络传输，数据共享，因此在故障检修时一定要倍加小心。