1、一、概述1、CAN的概况随着电子、程控技术在汽车上的应用，汽车的大多数部件控制由传统的机械控制逐步转变为现在的电子、程控控制，如电控燃油喷射发动机、自动变速器、电子转向和防盗系统等的控制。技术的进步，控制精度的提高，这就使得汽车上的控制单元数目增加，控制单元数目增加后导致线束增多、电路复杂、质量大、成本高、故障多、维修困难，为了减少线束、减少成本、优化结构，必须采用一种线束少、信息传输快、可控性强的信息传递系统。因而，一种新型的信息传递技术CAN总线技术产生了CAN技术及在汽车上的应用。CAN 全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网。CAN是国际上应用最广泛的
2、现场总线之一。CAN被用来作为汽车环境中微控制器之间的通信，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。一辆汽车不管有多少个电控单元，也不管信息容量有多大，每个电控单元都只需引出两条线共同接在节点上，这两条导线就称为数据总线,简称BUS。CAN 总线上的每个节点（ECU）都有自己的地址，数据是由控制单元向CAN 总线控制器提供，CAN收发器从CAN 控制器处接收到数据，并将此数据转化为电信号发出至数据总线，控制单元从数据总线上接收数据，并将接收到的数据进行检验，看是否是此控制单元所需，如果接收到的数据是此控制单元所需的，则被认可接收，反之将其忽略。从而完成数据传输。Canb
3、us一般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。由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，目前汽车CAN速率分别为500Kbit/m、100Kbit/m 的高低速总线布置形式。500Kbit/m 主要应用于驱动系统、诊断系统等，100Kbit/m 主要应用于舒适系统、信息系统、仪表系统等，现在有的轿车除了应用上述两条总线外，还有第三条总线，主要应用在卫星导航及智能通讯系统。由于不同区域Canbu
4、s 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。2、307轿车CAN的概述307轿车FULL CAN，2005年2月28日全面启动，2005年3月在法国全部完成。2006年6月在中国全部完成。如图1所示307 FULL CAN的改进结构包括：用CAN LS （CAN LOW SPEE
5、D） 网代替原307CAN/CAN中的VAN网（VAN网为一种自由结构，由四个相独立的多路传输网组成，是在老款车型中使用的网络类型）；用新一代元件代替原有的电子元件；未来生产的所有车辆将朝着FULL CAN这个方向发展；FULL CAN 307可分为两种类型三个网络，BSI再将这三个多路传输的网络联系起来组成一个单一的网络：CAN HS I/S：CAN高速网（500 Kb/s）；CAN LS舒适网：CAN低速网（125 K/s）；CAN LS车身网：CAN低速网（125 Kb/s）。 图1 307轿车FULL CAN网络结构 图2 307轿车FULL CAN结构的全车电控单元位置PFSI-保险
6、丝盒; BSI1-智能诊断盒；1630-自动变速箱；7122-GEP；8410-收音机; 8480-无线电传盒; 8025-空调控制面板；8080-空调电控单元; CV00-COM2000; 5007-灯光和雨量传感器; 6570-安全气囊与安全带电控单元; 6031-前排乘客车窗控制单元; 6811-天窗; 7500-驻车辅助电控单元; 7020/7800-ABS/ESP; 1320-发动机电控单元; 8602-防盗报警电控单元; 0004-组合仪表; 8415-CD; 1282-燃油辅助电控单元; 7804-ESP加速度传感器; 6032-驾驶员侧车窗控制单元; BSR1-拖车控制单元普通
7、车辆的并行方式通讯，每根线只传输一个二进制位。因此如果需要传输多个二进制位的话，就需要多根线进行。如图1所示307轿车FULL CAN网络结构是串行方式，数据将每个bit一个一个地被传输。标致307轿车选用的就是这种连接方式。此主题相关图片如上：总线进行帧的传输。它由两根截面为0.6平方毫米的绝缘铜线组成。简单的举例我可以用计算机联网来解释一下，现在就用网络的一条数据线（相当于307的LE BUS）来连通所有的数据，然后输送到交换机（相当于307的车载电脑ECU）就像局域网一样，大家用一条网线连接到交换机就可以连通每台电脑（车上的传感器）的数据了，但以前是要点对点，两台机之间是要两条线才能够连
8、通的，如果一台机要联10台机就必须要有10个输出和输入的线路的接口（相当于汽车的连接器）现在可以省了很多线，减少故障的出现和减少同样功能的传感器了，而且多控制和功率元件之间的信息交流不需要立即处理，但是应该小于驾驶员感觉的时间，还有一点是 抗电磁干扰的性能很强,以前有些车在电磁信号强的地方会操控失灵，死火等现象，电脑收集到许多偶然性故障都是因为电磁信号干扰所致，但用了CAN的多路传输技术就可以大大避免了。二、307轿车CAN的结构图3 网络结构图 BM34、BSI-智能控制盒；1320-发动机控制单元；CV00-COM2000；1282-燃油添加装置控制单元；1630-自动变速箱电控单元；84
9、10-收音机；2003-驾驶学校模块；6230-红外线接收器；8080-空调电控单元；6031-前座乘客车窗升降电机+控制单元；6810-天窗电控单元和电机；6032-驾驶员侧车窗升降电机+控制部件；7800-稳定性控制电控单元；6570-安全气囊和安全带张紧器控制单元；7020-ABS电控单元；7803-稳定性控制方向盘角度传感器；7215-多功能显示屏；8415-换碟机；8500-导航控制单元；8602-防盗警报单元 1、307轿车FULL CAN总布置307轿车FULL CAN总布置图如图3所示，为了满足这些需求，使用了多条通讯总线或者通讯网。CAN 总线是串行总线，在使用时，只需在电控
10、单元上追加CAN总线通信的外围电路和接口，便可将电控单元连接于网络上。通过一条CAN线，代替了原来的大量线束，实现了控制单元的信息共享，简化了线束设计，降低了线束布置的复杂性，同时降低了故障率。307轿车使用CAN 总线后，大量的信息可以被共享，这样可以实现更加复杂、更加可靠的分布式功能控制算法和逻辑。底盘总成系统，如ESP系统，AT系统等，通常需要发动机、制动系统、变速器之间进行CAN总线通信；舒适系统，如车身控制模块之间，需要CAN总线通信；新能源系统，电机、电池、发动机等动力总成之间，需要CAN 总线通信。图4 CAN多主结构 CAN网为一种多主结构如图4所示，为了屏蔽对网络的干扰，分别
11、在1320和BSI中各设置了两个60欧的终端电阻。为了网络的正常运行，有终端电阻的两个电控单元之间的总线长度不能超过40m，CAN网上其它任意两个电控单元之间距离不能少于10cm，任意一个电控单元与总线之间的距离不能大于30cm。2、307轿车 FULL CAN的通讯总线CAN网由两根线组成总线，Data和DataB，这两根线之间的电阻可以对于两个不同的逻辑状态进行编码：如果U Data U DataB 0，那么比特为 1如果U Data U DataB 60,则说明网络断路，相反，如果测出的电阻值R60，则说明网络短路。2、网络电压CAN HS I/S电压包括诊断工具与电控单元之间进行通行的
12、诊断K线被网速为500Kb/s的CAN网络数据线所取代另外，DIAG ON CAN和DIAG CAN I/S这两个高速诊断网络数据线可以大量减少某些电控单元下载和电子编程的时间。对CAN LS网络的诊断，CAN LS车身或舒适网上的电控单元经过BSI通过DIAG ON CAN网络诊断线（500Kb/s）与诊断工具进行通讯。对 CAN HS I/S网络的诊断包括CAN HS I/S上的某些电控单元通过DIAG CAN I/S网络数据线与诊断工具进行通讯（另外的一些电控单元仍然通过K线与诊断工具进行通讯），诊断接口与BSI之间的连接线实际上是CAN HS I/S网路延伸出来的部分。将来，将会取消诊
13、断K线，与诊断工具的通讯将仅仅通过DIAG ON CAN和DIAG CAN I/S进行。六、案例分析1、现象（1）车辆无法启动 东风标致307轿车VIN:LDC933L27A0230824 DAM：12208 UW 1 0361 里程：2569KM（2）启动发动机无反应没有马达声,仪表灯全亮（3）车外是现象雨刮片自动刮起,近光灯自动点亮2、分析307轿车多路信息传输系统故障的原因一般有三种：一是汽车电源系统引起的故障；二是汽车多路信息传输系统的链路故障；三是汽车多路信息传输系统的节点故障。（1）汽车电源系统故障引起的汽车多路信息传输系统故障307轿车多路信息传输系统的核心部分是含有通讯IC芯片
14、的电控模块ECM，电控模块ECM的正常工作电压在10.515.0V的范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块ECM出现短暂的停止工作，从而使整个汽车多路信息传输系统出现短暂的无法通讯。这种现象就如同用微机故障诊断仪在未起动发动机时就已经设定好要检测的传感器界面，当发动机起动时，往往微机故障诊断仪又回到初始界面。（2）节点故障节点是307轿车多路信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块ECM的故障。它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车多路信息传输系统通讯出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障一般
15、由于通讯芯片或集成电路故障，造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输协议回点到点信息传输协议的汽车多路信息传输系统，如果有节点故障，将出现整个汽车多路信息传输系统无法工作。（3）链路故障 当汽车多路信息传输系统的链路（或通讯线路）出现故障时，如；通讯线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符。 通过对以上三种汽车多路信息传输系统故障的分析，可以总结出该系统一般诊断步骤为：了解该车型的汽车多路传输系统特点（包括：传输介质、几种子网及汽车多路信息传输系统的结构形式等）。汽车多路信息传输系统的功能，如：有无唤醒功能和休眠功能等。检查汽车电源系统是否存在故障，如：交流发电机的输出波形是否正常（若不正常将导致信号干扰等故障）等。检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，采用替换法或采用跨线法进行检测。如果是节点故障，只能采用替换法进行检测。图13 网络故障图如图13，当CAN网一条
