车载网络系统CAN基讲稿

1、车载网络车载网络CAN系统系统目录CAN定义CAN 的必要性CAN协议CAN双数据线CAN数据传输CAN的数据终端CAN 的接点CAN 的网关CAN的故障诊断Can 系统概述 随着现代汽车新技术的飞速随着现代汽车新技术的飞速发展，车辆动力、安全和舒适发展，车辆动力、安全和舒适系统的不断完善，用于车辆中系统的不断完善，用于车辆中的电气设备越来越多。德国的的电气设备越来越多。德国的博世博世BOSCHBOSCH公司设计了公司设计了CANCAN数据数据总线，奔驰、宝马、奥迪总线，奔驰、宝马、奥迪A6A6、帕萨特帕萨特B5B5、宝来、波罗都采用、宝来、波罗都采用了了CANCAN数据总线，使车上的各个数据

2、总线，使车上的各个电脑都能进行数据交流，形成电脑都能进行数据交流，形成车载网络系统。车载网络系统。动力控制CAN数据传输系统舒适系统CAN数据传输系统 一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息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，同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线，亦称亦称BUSBUS线。整个网络则称线。整个网络则称CANCAN，CANCAN是是Controller Area Network(Controller Area Network(控制单元区域网络控制单

3、元区域网络) )的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。一、什么是一、什么是CANCAN系统？系统？传统通讯方式传统通讯方式CANCAN通讯方式通讯方式二、为什么要采用二、为什么要采用CANCAN系统？系统？CAN:Controller Area Network(CAN:Controller Area Network(控制器局域网控制器局域网) ) 电脑之间的信息传递，有几个信号就电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线。如果传递信号要有几条信号传输线。如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元

4、针脚数增加、线路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。复杂、故障率增多及维修困难。POLOPOLO燃油泵控制燃油泵控制 POLO POLO 的汽油发动的汽油发动机有一个新的燃油供给机有一个新的燃油供给控制装置，用两个并联控制装置，用两个并联的继电器来代替单个集的继电器来代替单个集成防撞燃油关闭装置的成防撞燃油关闭装置的燃油泵继电器。这两个燃油泵继电器。这两个继电器是燃油泵继电器继电器是燃油泵继电器和燃油供给继电器，位和燃油供给继电器，位于车载网络系统控制单于车载网络系统控制单元上的继电器托架上。元上的继电器托架上。其工作方式为：其工作方式为： a a打开打开驾驶员侧车门后

5、，车门触点开关驾驶员侧车门后，车门触点开关( (或集控门锁的或集控门锁的关闭单元关闭单元) )将信号发送到车载网络系统控制单元，接着将信号发送到车载网络系统控制单元，接着车载网络系统控制单元控制燃油供给继电器，并使燃车载网络系统控制单元控制燃油供给继电器，并使燃油泵运行大约油泵运行大约2s2s。 b b当驾驶员侧车门短暂开启时，车载网络系统控制单元当驾驶员侧车门短暂开启时，车载网络系统控制单元通过其定时开关切断燃油泵继电器，油泵停止运转。通过其定时开关切断燃油泵继电器，油泵停止运转。c c如果驾驶员侧车门开启超过如果驾驶员侧车门开启超过30min30min，车载网络系统控，车载网络系统控制单元

6、通过其定时控制装置使得燃油泵重新受控。制单元通过其定时控制装置使得燃油泵重新受控。d d当打开点火开关或起动发动机后，燃油泵通过燃油泵当打开点火开关或起动发动机后，燃油泵通过燃油泵继电器继电器J17J17由发动机控制单元控制。由发动机控制单元控制。 数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统，数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统，CANCAN数据传输系统的优点是：数据传输系统的优点是：（1 1）将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进）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。行高速数据传递。（2 2）电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单）电控单元和

7、电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。元的有限空间。（3 3）如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。）如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。（4 4）各电控单元的监测对所连接的）各电控单元的监测对所连接的CANCAN总线进行实时监测，总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码。如出现故障该电控单元会存储故障码。 （5 5）CANCAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂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。家的电控单元间进行数据交换。CANCAN系统的优点系统的优点 电子计算机网络用电子语言来说话，各电电子计算机网络用电子语言

8、来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种语言称语言称“协议协议”，汽车电脑网络常见的传输协，汽车电脑网络常见的传输协议有数种。通常数据总线采用议有数种。通常数据总线采用CANCAN协议，这个协协议，这个协议是由议是由FORDFORD、InternetInternet与与BOSCHBOSCH公司共同开发的公司共同开发的高速汽车通信协议。高速汽车通信协议。 三、什么是三、什么是CANCAN协议？协议？ 为避免通讯信号被干扰，为避免通讯信号被干扰，CAN-HCAN-H和和CAN-LCAN-L线相互缠绕在一起，线相互缠绕在一起，构成一个封闭的数据传输

9、通道，构成一个封闭的数据传输通道，CAN-BUSCAN-BUS两条线上的电位是两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是相反的，如果一条线的电压是5V5V，另一条线就是，另一条线就是0V0V，两条，两条线的电压和总等于常值。通过该种办法，线的电压和总等于常值。通过该种办法，CANCAN总线得到保护总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时而免受外界电磁场干扰，同时CANCAN总线向外辐射也保持中性，总线向外辐射也保持中性，即无辐射。即无辐射。 四、CAN系统的双数据线 High：橙/黑 Low ：橙/棕 High：橙/绿 Low： 橙/棕 High：橙/紫 Low ：橙/棕CAN CAN 数据传输

10、总线数据传输总线铁轨：铁轨：CANCANBUS BUS 火车：信息火车：信息 乘客上下车：信息发送与接收乘客上下车：信息发送与接收五、CAN系统的数据传输nCAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议n一个电话用户（控制单元）将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据对这个数据感兴对这个数据感兴趣的用户就会利趣的用户就会利用数据，而其他用数据，而其他用户则选择忽略用户则选择忽略CANCAN系统的数据传输系统的数据传输 CAN系统中的所有控制单元都能收到信息，并且每个都扮演识别器中的接收检验员，判断所收到的信息是否与相应的控制模块有关，如果有关，则采用；否则将被忽略。 每个控制单元都能

11、传递和接收数据，但只是有选择性地读取需要的数据信息。CANCAN系统的数据传输系统的数据传输CAN系统的数据传输CAN系统的数据传输CAN系统的数据传输六、CAN的数据传输终端数据传递终端：数据传递终端：实际是一个电阻器实际是一个电阻器, ,作用是避免数据传输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。终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。七、CAN的数据线的接点nCANCAN通信线由通信线由(CAN H) (CAN H) 和和(CAN L)(CAN L)组成组成 CANCAN数据总线数据总线连接点连接点通常置于控制单元外部的通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接

12、点也可能设在发动线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。机电控单元内部。 中央线束连接（星形接法）左侧A柱 舒适系统数据总线 (orange-green)信息娱乐系统数据总线 (orange-violet)驱动数据总线(orange-black)右侧A柱J234G85J217J285J104J220AUDI A4 CAN的数据线的接点总线接点八、八、CANCAN系统的网关系统的网关网关采用独立的控制模块或借用其他网关采用独立的控制模块或借用其他控制模块（通常是仪表模块）控制模块（通常是仪表模块）什么是网关（gateway） 网关实际上就是一种模块，它工作的好网关实际上就是一种

13、模块，它工作的好坏决定了不同的总线、模块和网络相互间通坏决定了不同的总线、模块和网络相互间通信的好坏。实际上针对通用协议的信的好坏。实际上针对通用协议的OBDOBD系系统，你的统，你的OBDOBD故障扫描仪就是网关，只不故障扫描仪就是网关，只不过是针对它的屏幕而言。网关就像一个居民过是针对它的屏幕而言。网关就像一个居民小区的门卫，在他让任何客人进大门之前，小区的门卫，在他让任何客人进大门之前，他得问问客人是否是应邀前来，或者通知某他得问问客人是否是应邀前来，或者通知某位住户有人来访了。对不兼容但却需要互相位住户有人来访了。对不兼容但却需要互相通信的总线和网络来说，网关模组所起作用通信的总线和网

14、络来说，网关模组所起作用就和门卫一样。就和门卫一样。作为诊断 gateway.作为数据 gateway网关系统的作用网关系统的作用网关系统的作用 网关相当于翻译转换器网关相当于翻译转换器, ,由于由于CAN -BUS CAN -BUS 总线的总线的高高/ /低位线传输速率都很高，而自诊断仪器低位线传输速率都很高，而自诊断仪器 VAG 1551VAG 1551和和VAS 5051 VAS 5051 的自诊断的自诊断K K线的读取速率线的读取速率分别为分别为 9600/10400 b/S9600/10400 b/S，为了实现自诊断通，为了实现自诊断通讯，所以需要讯，所以需要Gate-wayGate

15、-way网关网关系统进行转换。系统进行转换。 大众车大众车CANCAN总线的传输速率，动力总线的传输速率，动力 CAN CAN 500Kb/S500Kb/S，舒适，舒适CAN 100Kb/SCAN 100Kb/S，而网关电脑相，而网关电脑相当于沟通动力当于沟通动力 CAN CAN 和和舒适舒适CAN CAN 的桥梁。的桥梁。网关的作用 第一：它可以把第一：它可以把CANCAN的数据转变成可以识别的的数据转变成可以识别的OBDOBD诊断数据语言，方便诊断。诊断数据语言，方便诊断。 第二：低速的第二：低速的CANCAN和高速的和高速的CANCAN需要做到信息共享，需要做到信息共享，就必须在车上加装

16、一个网关。就必须在车上加装一个网关。 第三：与电脑中的网关作用是一样的，负责接收和发第三：与电脑中的网关作用是一样的，负责接收和发送信息。送信息。 第四：激活和监控第四：激活和监控CANCAN网络工作状态。网络工作状态。 第五：实现车辆数据的同步性。第五：实现车辆数据的同步性。 如奔驰如奔驰S320S320车上的网关是点火开关电脑（车上的网关是点火开关电脑（N73N73），宝），宝马马745745车上的网关是车上的网关是ZGMZGM中央电脑，奥迪中央电脑，奥迪A6A6车上的网车上的网关是仪表电脑。关是仪表电脑。大众车系的网关是仪表板 Gate-way系统系统CPU-仪表仪表板板数据网关数据网关

17、诊断网关诊断网关CAN-动力总线动力总线CAN-舒适总线舒适总线 K-K-线到诊断座线到诊断座仪表控制仪表控制单元单元地址码地址码:192001YEAR2001YEARI-Pump(V6TDI)发动机发动机变速箱变速箱ABS气囊气囊转 向 传转 向 传感器感器动力动力CANRadioRNSDSPMFS副油箱副油箱W8自动空调自动空调左前车左前车门电脑门电脑LF右前车右前车门电脑门电脑RF右后车右后车门电脑门电脑左后车左后车门电脑门电脑ZM/ZV记忆记忆座椅座椅CAN-舒适CAN-舒适CAN-信息信息GatewayGateway网关系统的结构1920272889连接器连接器T32b (红色红色)

18、OBD- 诊断座诊断座K-wire25连接器连接器T32a(蓝色蓝色)CANCAN CAN 动力动力CAN-CAN-舒适舒适79 8 Gate-wayGate-way系统系统J519J519POLO汽车仪表的连接汽车仪表的连接网关的编码 在大众车型上在大众车型上 , gateway, gateway系统有单独的地址码系统有单独的地址码-19. -19. 系系统的编码取决于车上有哪些控制单元是通过统的编码取决于车上有哪些控制单元是通过CANCAN总线总线来传输数据的。来传输数据的。. . 例如：例如： gatewaygateway编码原则编码原则 自动变速箱：自动变速箱：0000100001 A

19、BSABS：0000200002 安全气囊：安全气囊：0000400004 总和：总和：0000700007 所以输入所以输入19-0719-07进行编码进行编码-00007-00007-或或-00006-00006-网关系统的通信 大众车型上大众车型上, , 可利用可利用1010功能：自适应功能：自适应 AdaptationAdaptation来控制哪些控制单元，可通过来控制哪些控制单元，可通过CANCAN总线来传输信息，在地址总线来传输信息，在地址17-17-组合仪表组合仪表中，输入相应的通道来完成。中，输入相应的通道来完成。 例如：例如： 通道通道 60 60 ：动力：动力 CANCAN

20、 通道通道 61 61 ：舒适：舒适 CANCAN 通道通道 62 62 ：信息：信息 CANCANConverterLoginCDAUDI A6总线结构图J533J533网关网关（1 1）数据总线）数据总线由于大量网络功能和大量的数据传递要求不同数据总线的由于大量网络功能和大量的数据传递要求不同数据总线的相互作用。除舒适和动力相互作用。除舒适和动力CANCAN总线外，还使用了若干条总线外，还使用了若干条LINLIN总线。总线。MOSTMOST总线是光纤传输，其传输率为总线是光纤传输，其传输率为21.2Mbaud21.2Mbaud，主要传递娱乐信息。不同的总线间的数据通，主要传递娱乐信息。不同

21、的总线间的数据通过网关过网关J533J533来进行。来进行。 数据诊断接口数据诊断接口J533J533用于诊断单元和车上控制单元的数据交换。数据传输率是用于诊断单元和车上控制单元的数据交换。数据传输率是500kBaud/sec500kBaud/sec。驱动总线（动力驱动总线（动力CANCAN）驱动驱动CANCAN总线的特点如下：总线的特点如下： 传输率传输率500kBaud 500kBaud 双绞线（高双绞线（高- -桔桔/ /黑，低黑，低- -桔桔/ /棕）棕） 不能单线运行，如果单线短路或断路不能单线运行，如果单线短路或断路可导致全部失效可导致全部失效 。A6L车型车型CAN控制特点说明控

22、制特点说明A6LA6L数据总线自诊断接口数据总线自诊断接口 J533J533位置位置J533J533在手套箱的在手套箱的前部元件支架上前部元件支架上BUSBUS线路测试线路测试导通性、断路或短路、导通性、断路或短路、电脑电源或搭铁电脑电源或搭铁检查；检查； 关闭点火开关，控制单元插头，此时不要连接线束关闭点火开关，控制单元插头，此时不要连接线束插头。使用万用表测量控制单元插头。使用万用表测量控制单元H H脚与脚与L L脚之间的电脚之间的电阻，这是数据传递终端的电阻值，规定值为阻，这是数据传递终端的电阻值，规定值为115115至至120120，如不符合规定应更换控制单元；，如不符合规定应更换控制

23、单元； 故障码逻辑判断法；故障码逻辑判断法； 信号波形测试法。信号波形测试法。九九 、CANCAN数据传输系统检修方法数据传输系统检修方法CAN-BUSCAN-BUS网络检修网络检修 故障现象具有下列特征：故障现象具有下列特征： 断路：总线上无电压断路：总线上无电压 对正极短接：总线上无电压变化，对正极短接：总线上无电压变化，总线电压总线电压U=UU=U蓄电池蓄电池 对地短接：总线上无电压变化，总对地短接：总线上无电压变化，总线电压线电压U=0VU=0V 原因可能为：原因可能为： 导线中断导线中断 导线局部磨损导线局部磨损 插头连接损坏插头连接损坏/ /触头损坏触头损坏/ /污垢、锈蚀污垢、锈

24、蚀 导线烧毁导线烧毁 控制单元供电故障控制单元供电故障 控制单元损坏控制单元损坏CAN-BUSCAN-BUS网络检修网络检修CAN-BUSCAN-BUS总线测试总线测试 干扰总线系统的控制单元干扰总线系统的控制单元 该故障原因可能由于软件引起。该故障原因可能由于软件引起。 症状：由电码干扰而导致的功能无法执行或功能异症状：由电码干扰而导致的功能无法执行或功能异常。常。 确定干扰总线系统的控制单元确定干扰总线系统的控制单元： 依次取下每根总线上连接的控制单元保险丝。依次取下每根总线上连接的控制单元保险丝。 每脱开一个控制单元后，重复总线测试。每脱开一个控制单元后，重复总线测试。 如果在脱开某个控

25、制单元后数据传送重新正常，如果在脱开某个控制单元后数据传送重新正常，则表明该控制单元干扰了数据交换。则表明该控制单元干扰了数据交换。 可更换相关的控制单元。可更换相关的控制单元。奔驰奔驰CAN HCAN H（高位线）（高位线） 当没有通信时当没有通信时,CAN-H ,CAN-H 线上存在有线上存在有 0.025 V0.025 V电压电压 当激活通信时当激活通信时, ,电压上升到电压上升到0.65 V0.65 V 数据通信时的波形是上升沿数据通信时的波形是上升沿奔驰奔驰CAN LCAN L 当没有通信时当没有通信时,CAN-L ,CAN-L 线上存在有线上存在有 11V11V电压电压 当激活通信

26、当激活通信, ,电压下降到电压下降到 4.65 V4.65 V 数据通信时的波形是下降沿图数据通信时的波形是下降沿图CAN H和L同步工作波形高位线高位线低位线低位线CAN L 发生故障时,仍然继续通信CAN-BUSCAN-BUS系统故障检修系统故障检修 CAN-BUSCAN-BUS信息传输系统的车辆出现故障，整信息传输系统的车辆出现故障，整个汽车信息传输系统中的有些信息将无法传输，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将无法正常工作，从而接收这些信息的电控模块将无法正常工作，从而为故障诊断带来困难。为故障诊断带来困难。 对于汽车对于汽车CAN-BUSCAN-BUS系

27、统故障的维修，应根据系统故障的维修，应根据CAN-BUSCAN-BUS系统的具体结构和控制回路具体分析。系统的具体结构和控制回路具体分析。一般说来，引起汽车一般说来，引起汽车CAN-BUSCAN-BUS系统故障的原因有系统故障的原因有三种：一是三种：一是汽车电源系统汽车电源系统引起的故障；二是汽车引起的故障；二是汽车CAN-BUSCAN-BUS系统的线路故障；三是汽车系统的线路故障；三是汽车CAN-BUSCAN-BUS系系统的节点故障。统的节点故障。电源故障引起的电源故障引起的CAN-BUSCAN-BUS故障故障 汽车汽车CAN-BUSCAN-BUS传输系统的核心部分是含有传输系统的核心部分是

28、含有通讯通讯ICIC芯片的电控模块芯片的电控模块ECMECM，电控模块，电控模块ECMECM的正常工作电压在的正常工作电压在10.515.0V10.515.0V的范围的范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低内。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于该值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块的电控模块ECMECM出现短暂的停止工作，从出现短暂的停止工作，从而使整个汽车而使整个汽车CAN-BUSCAN-BUS系统出现短暂的无系统出现短暂的无法通讯。法通讯。 故障实例故障实例 故障现象故障现象 一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中，一辆上海别克轿车，在车辆行驶过程中

29、，时常出现转速表、里程表、燃油表和水温时常出现转速表、里程表、燃油表和水温表指示为零的现象。表指示为零的现象。故障实例故障实例 故障检测过程故障检测过程 用用TECH2TECH2扫描工具（微机故障诊断仪）读取故障扫描工具（微机故障诊断仪）读取故障代码，发现各个电控模块均没有当前故障代码，代码，发现各个电控模块均没有当前故障代码，而在历史故障代码中出现多个故障代码。其中：而在历史故障代码中出现多个故障代码。其中：SDMSDM（安全气囊控制模块）中出现（安全气囊控制模块）中出现U1040U1040失失去与去与ABSABS控制模块的对话，控制模块的对话，U1000U1000二级功能失二级功能失效，效

30、，U1064U1064失去多重对话，失去多重对话，U1016U1016失去与失去与PCMPCM的对话；的对话；IPCIPC（仪表控制模块）中出现（仪表控制模块）中出现U1016U1016失去与失去与PCMPCM的对话；的对话；BCMBCM（车身控制（车身控制模块）中出现模块）中出现U1000U1000二级功能失效。二级功能失效。故障分析和排除故障分析和排除 经过故障代码的读取可以知道，该车的经过故障代码的读取可以知道，该车的CAN-BUSCAN-BUS系统存在故障，因为系统存在故障，因为OBD-OBD-规定规定U U字头的故障代字头的故障代码为汽车码为汽车CAN-BUSCAN-BUS系统的故障

31、代码。通过查阅上系统的故障代码。通过查阅上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道，以上海别克轿车的电源系统的电路图可以知道，以上的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。的电控模块共用一根电源线，并且通过前围板。由于故障代码为间歇性的，断定可能是这根电源由于故障代码为间歇性的，断定可能是这根电源线发生间歇性断路故障。线发生间歇性断路故障。 经检查发现，此根电源先由于磨损导致接触不良，经检查发现，此根电源先由于磨损导致接触不良，经过处理后故障排除。经过处理后故障排除。节点故障节点故障 节点是汽车节点是汽车CAN-BUSCAN-BUS系统中的电控模块，因此节系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块

32、点故障就是电控模块ECMECM的故障。它包括软件故的故障。它包括软件故障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使障即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车汽车CAN-BUSCAN-BUS系统通讯出现混乱或无法工作，这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。种故障一般成批出现，且无法维修。 硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成汽车汽车CAN-BUS系统无法正常工作。对于采用低版系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输协议即点到点信息传输协议的汽车本信息传输协议即点到点信息传输协议的汽车CAN-BUS系统，如果有节点故障

33、，将出现整个汽系统，如果有节点故障，将出现整个汽车车CAN-BUS系统无法工作。系统无法工作。 故障实例故障实例 故障现象故障现象 一辆上海帕萨特一辆上海帕萨特B5B5轿车在使用中出现机油压力报轿车在使用中出现机油压力报警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速警灯与安全气囊故障指示灯报警，同时发动机转速表不能运行故障。表不能运行故障。故障检测故障检测 用用V.A.G.1552V.A.G.1552故障阅读仪读取发动机控制故障阅读仪读取发动机控制系统的故障代码，发现有两个偶发性故障系统的故障代码，发现有两个偶发性故障代码：代码：1804418044安全气囊控制单元无信号安全气囊控制单元无信号输出；输出；1804818048仪表数据输出错误。用仪表数据输出错误。用V.A.G.1552V.A.G.1552故障阅读仪读取仪表系统的故故障阅读仪读取仪表系统的故障代码为：与发动机控制单元无通讯；与障代码为：与发动机控制单元无通讯；与安全气囊控制单元无通讯。安全气囊控制单元无通讯。故障分析