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数据总线 CAN&LIN,徐向海,培训内容,CAN数据总线结构、原理,数据总线波形分析,总线线束修理,总线波形测量练习,数据总线分类、总线诊断接口、网关,1、开发CAN Bus 系统的理由,安全、舒适及排放方面需求,电气元件的增加,更多控制单元间大量高速传递需求,实现减轻车身重量,CAN数据总线结构原理,Data Bus控制单元数据公共汽车。根据国际通用数据通信协议， 通过一根或两根数据线，在电控单元间传递数字数据信号。是ISO*1 国际标准化的串行通信协议。 CAN控制单元通过网络交换数据。 Controller控制单元 Area局域领域 Network相互连接网络。 应用领域：汽车、数控机床、工程机械等,2、什么是CAN Bus,CAN数据总线的数据传递类似于电话会议 对这个数据感兴趣的用户就会利用该数据，而其他用户则选择忽略,3、控制单元网络传输发展史,1983-1986年 大众与Bosch制定 软件协议，由Intel 生产控制器。 1990年 首次应用于汽车 奔驰 S级 12 缸发动机的汽车。 1996年 用于奥迪 A8 D2自动变速器 3.7升 V8 01V AG5的汽车。 1997年 用于帕萨特 B5 AG。 VAN Bus 用于标志、雷诺、雪铁龙等，菲利普公司产品。 J1850-HBCC 用于福特，莫托罗拉公司产品。 J1850-DLC 用于通用，莫托罗拉公司产品。,4、CAN Bus的优点 1)数据传递更安全可靠; 2)低成本; 3)高速实时传递; 4)有条件实现单线功能; 5)适用于各种汽车; 6)开放的标准.,例如： 帕萨特 B5 01V AG5,发动机控制单元,自动变速器控制单元,发动机转速,燃油消耗,节气门位置,发动机干预,升档/降档,无CAN-BUS，需要5条信号线,例如：帕萨特B5 01V AG5,发动机转速 燃油消耗 节气门位置 发动机干预 升档/降档,有CAN-BAS，只需2条总线,中央控制单元,传感器和执行机构,每项信息通过独立的数据线进行交换。 缺点：线的数量和控制单元插脚增多,无CAN-BUS,动力总线连接三个控制单元,动力总线只有点火开关打开时工作,有CAN-BUS 各控制单元间的所有信息都通过两根数据线进行交换。,优先权判定,所有控制单元同时开始向CAN-BUS发射信息避免数据碰撞，在12位的状态域中预先定义数据的优先权 发射隐性电位的控制单元，若检测到一个显性电压，那么该控制单元停止发射转为接收,变速箱控制单元变成接收,自变箱电脑发射信号,ABS / ESP 发射信号,发动机电脑发射信号,发动机控制单元变成接收,优先权,控制单元,信息传递,1,2,3,4,ABS/EDL 控制单元,发动机控制单元,发动机控制单元,自动箱控制单元,发动机制动控制,牵引力控制调整,发动机转速,节气门位置,爆振,冷却液温度,车速,档位信号,齿轮转速,发动机干预,数据使用优先权,睡眠模式唤醒（Sleep Mode / Wake-up）： 为了减少系统电源的功率消耗，可以将CAN 器件设为睡眠模式以便停止内部活动及断开与总线驱动的连接。CAN 器件可由总线激活，或系统内部状态而被唤醒。,CAN Bus 硬件 控制器、收发器、两个终端电阻、两条传输线 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，影响数据的传输。 数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。,仪表,发动机,ABS,数据传递过程,CAN BUS线,控制单元1,控制单元2,控制单元3,控制单元4,数据使用,数据使用,数据,数据检查,数据接收,数据检查,数据检查,数据接收,数据接收,数据发射,信号传输技术数据,CAN bus最高传播速度：1 Mbps 最多接入控制单元数：32个 最长一根 CAN bus 线长度：40 m 通用版本：Bosch CAN 2.0 单位换算： 1 bps = 1 bits per second（位/秒） 8 bits（位）= 1 byte（字节） 1 Mbps（兆bps）= 1 000 kbps（千bps）= 1 000 000 bps,二进制代码,CAN bus 以字符串定义单个信息,8比特信息,水温传感器使用8比特信号的举例,一个8比特信息有256不同的值,对应的数字,对应的温度,数据格式,CAN (当前 CAN 2.0版) 每个信息由七个部分构成，这就是信息的基本框架称为数据域。,开始域（1位）,控制域（6位）,数据域（64位）,安全域（16位）,检验域（2位）,结束域（7位）,状态域（12位）,CAN bus信息极限 108 位,总线错误状态,总线关闭态 总线关闭态是不能参加总线上通信的状态。信息的接收和发送均被禁止。 这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理，根据计数值决定进入何种状态。错误状态和计数值的系如表。错误状态和计数值,噪音和干扰问题,两条数据线相互缠绕，防止电磁波干扰和向外辐射，规定绞距20mm。,两条数据线传递相同信号，但数值互为镜像（对称） 。即便有干扰，但两个信号的电位差不变。,周围电磁干扰源发出电磁波，总线会产生感应电压。,驱动系统的CAN信号和逻辑信号： CAN-High的高电平为：3.5V CAN-High的低电平为：2.5V CAN-Low 的高电平为：2.5V CAN-Low 的低电平为：1.5V 逻辑“1”：CAN-High=3.5V CAN-Low=1.5V 逻辑“0”：CAN-High=2.5V CAN-Low=2.5V,驱动系统的信号图,10us,舒适系统的Canbus信号和驱动系统有很大区别： CAN-High的高电平为：3.6V CAN-High的低电平为：0V CAN-Low 的高电平为：5V CAN-Low 的低电平为：1.4V 逻辑“1”：CAN-High=3.6V CAN-Low=1.4V 逻辑“0”：CAN-High=0V CAN-Low=5V,舒适系统的信号图,总线系统的分类,1、为何CAN BUS 分为几个系统和使用不同传输速率：,CAN bus动力(Bosch) 500 kbit/s CAN bus 舒适(VW) 100 kbit/s CAN bus 信息(VW) 100 kbit/s,系统容量所限 (最多32个控制单元) 故障的关联性要求 (例如舒适总线和信息总线) 历史发展: 不同的速率和电压 成本问题: 低速率的控制器和收发器比较便宜,TDI 柴油喷射电脑,发动机电脑,自变箱电脑,ABS电脑,安全气囊 电脑,方向盘 转角信号,高速总线,前左门电脑,前右门电脑,后右门电脑,后左门电脑,舒适电脑,座椅记忆,低速总线,网关电脑,执行协议 KWP2000,K线,2、2001以前大众车的数据传输系统,诊断总线,舒适总线,信息总线,仪表总线,采用PQ35平台的CAN 系统,网关控制单元,动力总线,发动机,制动系统,气囊,转向角传感器,电子转向助力,Gateway 总线控制单元,动力总线系统,收音机导航,显示界面,停车加热,信息总线系统,网关,电网管理电脑,转向柱开关,拖车电脑,仪表电脑,空调电脑,舒适总线系统,网关电脑,雨刷器控制器,司机门控制单元,副司机门控制单元,舒适系统控制单元,舒适总线系统 （接上页）,动力,仪表,舒适,信息,诊断,桔/棕 桔/黑,桔/棕 桔/绿,桔/棕 桔/紫,桔/棕 桔/红,桔/棕 桔/兰,LIN总线 紫/兰（只需要单线）,CAN Low,CAN导线颜色,CAN High,低位都是桔/棕,动力总线,主要特征 速率: 500 000 bps ( high speed CAN bus) - 传输1比特持续时间: 0.002 msec -无信息传输模式的基本电压:对地2.5V -信息传输周期:在7-20毫秒之间 线径: 0.35 mm2 - 无单线工作模式,舒适总线,主要特征: 速率: 100 000 bps 传输1比特持续时间: 0.010 msec 无信息传输模式的基本电压: CAN-H = 0 V CAN-L = 5 V (12 V) 信息传输周期: 每20毫秒 线径: 0.35 mm2 舒适总线可以单线工作,信息总线,主要特征: - 速率:100000 bps -传输1比特持续时间: 0.010 msec. -无信息传输模式的基本电压: CAN-H = 0V CAN-L =5 V (12 V) -信息传输周期:每20 msec. 线径:0.35 mm2,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VAG 1552等。诊断总线通过网关转接到相应的CAN-BUS上，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。,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CAN-BUS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：VAS 505X仪器的版本号必须高于3.0 才能使用诊断CAN-BUS总线。 新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。,明锐诊断接口,网关J533,自动变速箱控制单元 J217,舒适系统中央控制单元 J393,Control unit,仪表内的诊断接口 J285,空调控制单元,Data telegram,Gateway 的作用是使所有连接在CAN总线上的控制单元实现数据交换 驱动总线、舒适总线和显示总线 (信息娱乐总线)。 因为这几种总线的传输速度是不同的，所以不能直接进行数据交换。,网关第一种安装在：,安装在 仪表 内,网关第二种安装在： Fabia gateway 在汽车电气控制单元内,汽车电气控制单元,网关第三种安装在：,独立的控制单元 明锐、昊锐,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，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/s（千位/秒）： 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）：500 LIN: 20,J533数据块 驱动125/126/127 舒适130/131/132 信息娱乐140/141,网关的诊断地址：19,Display group,网关是一个长编码控制单元,LIN-BUS LIN代表Local Interconnect Network（局部互连网络）,“局部互连”指的是所有控制单元被安装在一个有限的结构空间（例如车顶）内。它也被称为“局部子系统”。 一辆汽车中各个LIN总线系统之间的数据交换是通过CAN数据总线进行的，而且每一次只交换一个控制单元的数据。 LIN总线系统是一根单线总线。导线有基本颜色（紫色）和识别颜色。导线截面积为0.35mm2。不需要进行屏蔽。 系统允许一个LIN主控制单元和最多16个LIN从属控制单元之间进行数据交换。 LIN总线的数据传送速率是120Kbit/s（千位/秒）。最多相当于舒适总线的五分之一。,例如明锐使用LIN总线位置： J400刮水马达单元-J519 J397雨量光线传感器-J519 J386左前门控制单元-J388左后门控制单元， J387右前门单元-J389右后门单元 J527转向柱控制单元-E221多功能电子方向盘装置,CAN 总线波形,K VK-36mz,驱动总线,驱动总线错误波形,High ，low 短路,High 对正极 短路,High 对地 短路,low 对地短路,low 对正极 短路,舒适 / 便利功能系统 CAN,舒适系统CAN错误波形,High 对地短路,High 对正极短路,low 对地短路,Low 对正极短路,High 开路,High 对正极 短路，有接触电阻,High 对地 短路，有接触电阻,LOW 对正极 短路，有接触电阻,LOW 对地短路，有接触电阻,