汽车网络的系统讨论

1、汽车网络的系统讨论 2016届本科毕业论文班 级：杭州技师学院14级交通运输 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016年06月汽车的网络系统讨论班 级：杭州技师学院学 号： 所在函授站 ： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2016年 月 汽车的网络系统讨论 摘要：随着科技的飞速发展，汽车装备日趋完善，汽车内部的装备的电子控制系统，大批的数据信息能够在不同的子系统中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信息实时挺高信息的利用率，传统的线束未能满足这种需求。简单介绍车载网络CAN的定义， CAN数据总线的组成与结构； 随着汽车电子设备的应用和不断增多， 导致了汽车布线越来越复杂、电气设备运行可靠性降

2、低、故障维修难度增大等问题，由此，人们选择了网络技术。 叙述了在各种汽车网络技术中，CAN 总线和 LIN 总线技术得到了较为广泛的应用。以雪铁龙C4轿车的CAN车载网络为例， 讲述汽车车载网络系统的故障分析与检测方法。车载自组织网络是未来智能交通系统的重中之重。 车载自组织网络具有节点数量大、高速运动、沿路径移动以及受通信质量受环境影响大等特性。因此其网络体系结构与通用的无线自组织网络有很大区别。关键字：CAN； 终端电阻； 车载网络；目录1 车载网络 （CAN） 的定义51.1CAN总线51.2 LIN总线61.3车载网络协议62 常用基本术语简介7 2.1多路传输7 2.2局域网73.车

3、载网络的拓扑结构73.1星形网络拓扑结构73.2总线型网络拓扑结构83.3环形网络拓扑结构84 车载网络的分类94.1 A 类总线 94.2 B 类总线94.3 C类总线94.4 D 类总线104.5 E 类总线105 CAN数据总线的组成105.1 CAN控制器105.2 CAN收发器115.3 数据传输终端 115.4 数据传输线116 CAN总线和LIN总线的区别116.1 组件 116.2 数据传输线及信号 126.4 媒体访问控制方式126.5 传输速率126.6 成本126.7 安全性127 CAN总线与LIN总线的联系137.1 CAN总线的区别137.2 LIN总线的区别138

4、 CAN在汽车上的应用148.1 CAN的工作特点148.2 CAN的应用现状159 汽车网络的作用159.1具有多路信息传输功能159.2具有“待机”节能和自动“启动”功能 169.3具有失效保护功能169.4具有故障自诊断功能1610 维修车型案例1610.1 电动车窗不工作1610.2 门控系统部分失灵17参考文献19致 谢20 VI绪论随着汽车电气设备的增多,如发动机控制系统、传动控制系统及从行驶、制动、转向控制系统到安全保证系统、仪表报警系统、电源管理系统等 ,使汽车电气系统形成一个复杂的大系统 , 且都集中在驾驶室里 ,如继续采用传统布线技术,必然导致车身布线更长更复杂 ,使运行可

5、靠性降低、故障维修难度增大。特别是在电子控制单元的大量引入后 ,为了提高信号的利用率,要求大批的数据信息能在不同的电子单元中共享 , 汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换,这使传统线束已远远不能满足需求。另外,近年来 ITS 的发展和以3G (GPS、GSI、GSM )为代表的新型电子通讯产品的出现,对汽车的综合布线和信息的共享交互也提出了更高的要求。针对上述问题,于是选择了网络技术,在借鉴计算机网络技术和现场控制技术的基础上,开发出了适用于汽车环境的汽车网络技术 。 随着超大规模集成电路技术的发展和嵌入式微处理器( Micro Controller Unit, MCU )在现代汽车

6、上的广泛应用,汽车上由电子控制单元 ( Electronic Control Unit , ECU )控制的电器设备越来越多 ,如电子燃油喷射装置 (EFI) 、防抱死制动装置 (ABS) 、防滑控制装置 (ARS) 、安全气囊装置 (SRS) 、电动门窗装置 、GPS导航定位系统 , 主动悬架系统以及照明控制 、车载电话 、音响 、DVD、仪表管理等 。电器设备的增加极大地提高了现代汽车的动力性和舒适性 ,同时也增加了车身的布线难度和成本 , 降低了汽车的可靠性 。因此 ,现在很多汽车都采用了CAN( Controller Area Network) 总线技术将这些控制设备联系起来 ,该技术

7、具有结构紧凑 、可靠性高 、功能完善和成本低的优点 ,能够很好地满足汽车特殊工作的要求。1 车载网络 （CAN） 的定义车载网络是按一定通信协议连接的一些电控单 元或智能装置 （带协议控制器的传感器、 执行机构 或接口）， 发出控制信号和传感器信号， 然后通过 网络传送到目的系统。 CAN （Controller Area Network） 即控制器局域网络， 是德国Bosch公司在20世纪80 年代初， 为了实现现代汽车中众多的控制与测试仪 器之间的数据交换而开发的一种有ISO定义的串行 数据通信协议， 主要用来实现车载各电控单元之间 的信息交换， 形成车载网络系统， 又称为CANBUS 总

8、线。 它的短帧数据结构、 非破环性总线性仲裁技 术以及灵活的通信方式， 适应了汽车的实时性和可 靠性要求。 汽车CAN总线的技术背景来源于工业现 场总线和计算机局域网这样非常成熟的技术， 因此 具有很高的可靠性和抗干扰性。 CAN作为一种多主 总线， 支持分布式实时控制的通信网络。 其通信介 质可以是双绞线、 同轴电缆或光导纤维。 在汽车发 动机控制部件、 传感器、 抗滑系统等应用中， 总线 的位速率最大可达1 Mb s。 CAN数据总线是一种各控制单元间的数据传输形 式， 它将各个控制单元形成一个整体， 所有信息都沿 2条线路传输， 与所参与的控制单元数及所涉及的信 息量的大小无关， 这样就

9、解决了随着新增信息量的加 大， 线路及控制单元上的插头的数目也增加的问题， 并且每条信息需要不同线路的问题也得以解决。 1.1 CAN总线 目前，在汽车网络中， CAN以其独特的设计，优异的性能和极高的可靠性得到了广泛的应用，在北美和西欧， CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以 CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。 它是目前唯一能在汽车网络领域中覆盖汽车中绝大多数应用范围的总线协议，被普遍认为是车载网络领域最有发展前途的总线规范之一，受到人们的格外青睐。CAN，即控制器局域网。 最初，被设计为汽车环境中的微控制器通信，

10、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。 如电子主干系统发动机管理系统、变速器控制器、仪表设备等。1.2 LIN总线 车身控制系统局部互联网 LIN（ Local Interconnect Network）是 Audi 和 Volvo 等公司于 1999 年提出的串行通信协议， 2003年投入使用。 LIN在汽车上的应用才刚刚起步，诞生的历史相对较短。1.3车载网络协议 国际上众多知名汽车公司早在 20世纪 80 年代就积极致力于汽车网络技术的研究及应用 , 迄今为止 ,已有多种网络标准 ,但其侧重的功能各有所不同 。为方便研究和设计应用 , SAE车辆网络委员会将汽车

11、数据传输网划分为 A、B、C 3类 。 A类网络主要应用于价格要求低 , 数据传输速度 、实时性 、可靠性要求均较低的情况 , 如车身系统的车门窗和后备箱等系统 ; 也作为一些传感器级和执行器级的底层局部连接网络 , 典型的 A 级网络如UART。 B级网络用于对数据传输速度要求较高的系统 ,是面向独立模块间数据共享的中速网络 ,位速率在 10 125kb /s, 用在一些车身控制系统 、仪表盘和一些低档的实时控制系统以及故障诊断系统等系统中 , 典型的 B类网络如 SAE J1850。 C类是面向高速 、实时闭环控制的多路传输网 , 位速率在 125kb /s 1M b /s之间 , 主要用

12、于牵引控制 、发动机控制 、ABS、某些线控等系统 , 典型的 C 级网络如 CAN 。 在今天的汽车中 ,作为一种典型应用 , 车体和舒适性控制模块都连接到 CAN 总线上 ,并借助于LIN 总线进行外围设备控制 。而汽车高速控制系统 ,通常会使用高速 CAN 总线连接在一起 。远程信息处理和多媒体连接需要高速互连 , 视频传输又需要同步数据流格式 ,这些都可由 D2B(Domestic Dig ital Bus)或 MOST (Media Oriented Systems Transport)协议来实现 。无线通信则通过 Blue tooth技术加以实现 。而在未来的 5 10 年里 ,

13、TTP(Time Trigger Protocol)和 Flex Ray将使汽车发展成百分之百的电控系统 ,完全不需要后备机械系统的支持 。但是 ,至今仍没有一个通信网络可以完全满足未来汽车的所有成本和性能要求 。因此 ,汽车制造商和 OEM 商仍将继续采用多种协议 (包括LIN、CAN 和 MOST 等 ), 以实现未来汽车上的联网 。2 常用基本术语简介 2.1多路传输 多路传输的基本原理：由于总线式的网络结构是使用一条线路对多个信号进行传输，所以应当懂得多路传输技术的原理，否则一旦汽车故障电脑诊断仪在检测车辆时不工作，你就会不知所措，或者即使你的故障扫描仪在工作，你却找不到本应该找到的故

14、障。 多路传输即在同一通道或线路上同时传输多条信息。这听起来好像不可能，但在某种意义上讲是可能的。 从图中可以看出，常规线路要比多路传输线路简单得多，然而多路传输系统 ECU之间所用的导线比常规线路所用导线少得多。由于ECU可以触发仪表板上的警告灯或灯光故障指示灯等，又由于多路传输可以通过一根线（数据总线）执行多个指令，因此可以增加许多功能装置。 2.2局域网 局域网的定义及特点：局域网络是在一个有限区域内连接的计算机的网络。一般这个区域具有特殊的职能，通过这个网络实现这个系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于这微处理器的应用系统或智能装置。局域网一般的数据传输速度在

15、102-105K bit/s范围，传输距离100-250m，误码率低。汽车上的网络是局域网与现场总线(FieldBus）之间的一种结构。数据传输速度一般在10-103Kbit/s范围，传输距离在几十米范围。通常，将局域网划分成三类，即一般局域网（LAN）、高速局域网（HSLN）和计算机化分组交换机（C13X）。这三类局域网在系统结构和设计方案上差距很大，三类局域网主要是为满足不同要求而独立研制的。一般局域网和高速局域网的通信协议是分别定义的。3.车载网络的拓扑结构 所谓拓扑结构就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环形、总线型。 3.1星形网络拓扑结构 星型网络即以一台称之

16、为中心处理机为主组成的网络，各种类型的入网机均与该中心处理机有物理链路直接相连，因此，所有的网上传输信息均需通过该机转发，其结构如图所示。星型网络由于其物理结构，使其具有以下特点：通信功能简单，它可以根据需要由中心处理机分时或按优先权排队处理；中心处理机负载过重，扩充困难；构造较容易，适于同种机型相连；每台入网计算机均需与中心处理机有线路直接互连，因此线路利用率不高，信道容量浪费较大。 3.2总线型网络拓扑结构总线型网络即所有入网计算机通过分接头接入一条载波传输线上，如图所示。总线型网络拓扑结构的特点：通道利用率高，但网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限（受信道访问机制影响）。它适用于传输距离

17、较短、地域有限的组网环境，目前车载局域网多采用此种方式。3.3环形网络拓扑结构 环型网的主要特点是：由于一次通信信息在网中传输最大时间是固定的，因此实时性较高，每个网上结点只与其他两个结点有物理链路直接互连，因此传输控制机制较为简单；一个结点出故障可能会终止全网运行，因此可靠性较差；网络扩充需对全网进行拓扑和对访问控制机制进行调整，因此较为复杂。环型网拓扑结构环型网通过一个转发器将每台入网计算机接入网络，每个转发器与相邻两台转发器用物理链路相连，所有转发器组成一个拓扑为环的网络系统，如图所示。 环型由于其点一点通信的唯一性，因此，不宜在广域范围内组建计算机网络。它也是一种较为实用的局域网拓扑结

18、构，尤其是在实时性要求较高的环境中更是如此。4 车载网络的分类从20世纪80年代起，国际上众多知名汽车公司就开始致力于汽车网络技术的研究及应用。 目前，存在多种汽车网络标准。 20世纪 90年代中期，SAE把汽车网络分为A、B、C、D、E等类型。4.1 A 类总线 A类网主要面向传感器、执行器的低速网络，它传输数据的位速率通常小于 10 Kb/s，其总线标准以 LIN规范最有前途。 LIN 是一种基于 UART 的数据格式和简单的单线连接，位速率能满足绝大多数低端应用的需求。 另外，“ 单主多从”的访问机制也省去了许多复杂的仲裁过程，从属节点在没有晶体振荡的情况下可自行同步。 这既缩减了电控系

19、统的开发、生产和维护的成本，也保证了数据传输的可靠性。由于其软硬件平台极为简化，在低端多路通讯协议领域，受到了汽车界的广泛欢迎。 A类总线主要应用于只需要传输少量数据的场合，如调整电动窗、后视镜、灯光照明以及控制行李箱的开启和关闭等设备。 4.2 B 类总线 B类网主要面向数据共享的中速网络， 其中以CAN最为著名， 它是德国博世公司在 20 世纪 80 年代中期为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，是一种多主总线，位通信速率在 10 Kb/s至 125 Kb/s之间。 主要应用于一般的信息传输场合，如汽车仪表等。4.3 C类总线 C 类网为面向实时控

20、制的高速网络。 在欧洲，汽车厂商大多使用 “ 高速 CAN”为 C 类总线，它的位速率在 125 Kb/s至 1 Mb/s之间。 在美国，GM公司几乎在所有的车型上使用其专属的的 GMLAN 总线标准， 它是基于 CAN的比较成熟的车用高层协议。 C类总线主要应用于汽车动力传动系统中对通讯的实时性要求比较高的场合。4.4 D 类总线 D类网主要面向导航系统、多媒体等，一度被称为多媒体总线。 多媒体总线所服务的对象在汽车电子系统中占有相当重的份量，所涉及的车用区域也相当广泛，因此，其总线的带宽范围很大，用到的传输介质也有好几种。 鉴于这种情况，D类总线又划出低速、高速和无线三大范畴，分别对应 S

21、AE中的 IDB-C(基于 CAN的智能交通系统数据总线)、IDB-M(智能交通系统多媒体数据总线)和 IDB-Wireless(基于无线通讯方式的智能交通系统数据总线)。 D 类总线主要应用于更严格的实时控制场合及多媒体控制。4.5 E 类总线 E 类网是面向乘员安全系统的网络，主要应用于车辆的安全性领域。5 CAN数据总线的组成 CAN数据总线由1个控制器、1个收发器、2个数据传输终端以及2条数据传输线组成，除了数据传输线，其他元件都置于控制单元内部，控制单元功能不变，如图1所示。 51 CAN控制器 CAN控制器是接收控制单元传来的数据，对这些数据进行处理并将其传往CAN收发器。同样，C

22、AN控制器也接收由CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理并将其传往控制单元。 52 CAN收发器 CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信号后，将其送入数据传输线。它也为CAN控制器 接收和转发数据。 53 数据传输终端 数据传输终端是一个电阻器。它防止数据在线端被反射，以回声的形式返回， 这会影响数据的传输。 54 数据传输线 数据传输线是双向的，对数据进行传输。2条线分别被称为CANH线和CANL线。为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射，CAN总线采用2条线缠绕在一起，如图2所示。这2条线的电位相反，如果一条是高电平（5V），另一条就是低电平（0），始终保持电压总和为一常数。通过这

23、种办法，CAN数据总线得到了保护而免受外界的电磁场干扰，同时CAN数据总线向外辐射也保特中性，即无辐射。6 CAN总线和LIN总线的区别6.1 组件 CAN 总线工作时， CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线，同时，它也为CAN控制器接受和转发数据。CAN收发器电子单元中需要相对复杂的收发器，通常还需要用专门的协议控制器。LIN总线单元中的收发器较简单，而且由于协议简单，通常不需要专门的协议控制器。6.2 数据传输线及信号 CAN总线由高低双绞线组成，分为CAN高线（CAN一HIGH）和CAN低线（CAN一LOW）两条数据传输线。这两条线的电位相反，如一条是5

24、V，另一条就是0 V，始终保持电压总和为一常数。 CAN最常用的物理介质是双绞线。LIN总线仅适用一根 12 V信号线和一个无固定时间基准的节点同步时钟线。其总线有两个互补的逻辑值：显性或隐性。隐性时电平接近电瓶电压，并随之浮动;显性时电平接近地电平。6.3 振荡器 CAN总线中，每个节点都需要振荡器。LIN总线中，主节点需要振荡器，而在从节点不需要晶体振荡器而能进行自同步，这极大地降低了硬件平台的成本。6.4 媒体访问控制方式 CAN总线的媒体访问方式采用为多主机模式，即网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息，而不分主从，接人总线的任一电子单元都可通过总线仲裁来获取总线控制

25、权，并向总线系统中发送信息，其单元在发出完整的ID时即为主机。通常情况下，CAN总线使用11位ID(甚至更多)。 LIN 总线的媒体访问方式采用单主控制器，多从设备的模式，即没有总线仲裁。所有的信息传送都由主机控制，每一子系统中有且只有一个主机，从机必须等待主机发出了与它对应的ID后才能发送信息。 LIN总线一般使用 6位 ID，在一个子系统中能有较少的单元。6.5 传输速率 CAN 总线汽车中使用时的位速率较高，通常为500 Kb/s，最低速率达到 100 Kb/s。LIN总线的最高位速率可达 20 Kb/s，对于大多数低端的应用对象来说，这个速度是可以接受的。6.6 成本 CAN 总线可用

26、于各种信息传送的场合，但低速CAN总线用于车身控制网络成本太高；LIN总线成本低，用于对速率及可靠性要求不是很高的场合，如舒适系统或某些子系统等。基于通用 UART接口，几乎所有微控制器都具备 LIN必需的硬件。6.7 安全性 CAN总线采用可靠性较强的 15位 CRC校验，安全性较高； LIN总线采用数据累加和校验及错误检测功能，安全性较低。2.4 CAN 总线与 LIN 总线的联系 从某种意义上讲，LIN就是 CAN的经济版通信网络，其可定位于 CAN的通信层。它是一种辅助的总线网络，是一个值得投资的总线通信，在不需要 CAN总线的带宽和多功能的场合，如制动装置和智能传感器之间的通讯，可大

27、大节省成本。在汽车网络中，由于汽车产品包括部件和整机，对价格和复杂性非常敏感，LIN处于低端，它的传输速度低、结构简单、价格低廉，在汽车网络系统低端使用 LIN会显现其必要性和优越性。 而 CAN总线可将传感器的信号减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。 总线利用率高，数据传输距离较长（长达10km），数据传输速率高（高达1Mbit/s）组网自由，扩展性强。如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。对复杂的汽车网络具有强大的优势。总之，在汽车网络中，CAN 总线与 LIN总线是互补的关系。7 CAN总线与LIN总线的联系7.1 CAN总线的区别 目前，在汽车网络中， CAN以其独特的

28、设计，优异的性能和极高的可靠性得到了广泛的应用，在北美和西欧， CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以 CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。 它是目前唯一能在汽车网络领域中覆盖汽车中绝大多数应用范围的总线协议，被普遍认为是车载网络领域最有发展前途的总线规范之一，受到人们的格外青睐。 CAN，即控制器局域网。 最初，被设计为汽车环境中的微控制器通信，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。 如电子主干系统、发动机管理系统、变速器控制器、仪表设备等。7.2 LIN总线的区别 车身控制系统局部互联网 L

29、IN（ Local Interconnect Network）是 Audi 和 Volvo 等公司于 1999 年提出的串行通信协议， 2003年投入使用。 LIN在汽车上的应用才刚刚起步，诞生的历史相对较短。 8 CAN在汽车上的应用8.1 CAN的工作特点 CAN 作为一种多主总线 , 支持分布式实时控制的通讯网络。其通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。在汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中,总线的位速率最大可达1M b /s。 CAN 总线属于总线式串行通讯网络,由于其采用了许多新技术及独特的设计,与一般的通讯总线相比,CAN 总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性

30、。其特点可以概括如下:CAN为多主方式工作 , 网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息,而不分主从,通信方式灵活,且无需站址等节点信息,以方便构成多机备份系统。CAN 网络上的节点信息分成不同的优先级 ,可满足不同的实时要求 ,高优先级的数据最多可在 134s内得到传输 。 CAN采用非破坏性总线仲裁技术 ,当多个节点同时向总线发送信息时 , 优先级较低的节点会主动退出发送 ,而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据 , 从而大大节省了总线冲突仲裁时间 。尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况 。 CAN只需通过帧滤波即可实现点对点 、点对多点及全局传播等几种

31、方式传送 接 / 受数据 ,无需专门的 “调度 ” 。 CAN采用 NRZ 编码。直接通信距离最远可达 10km (速 率 5kb /s), 最高 通信速 率可达1M b /s(此时通信距离最长为 40m )。 CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路,目前可达110个;标示符可达 2032种 (CAN2.0A),而扩展标准(CAN2.0B)的标示符几乎不受限制 。 采用短帧结构 ,传输时间短 ,受干扰概率低,具有极好的检错效果 。 CAN 每帧信息都有CRC效验及其他检错措施,保证数据出错率极低 。CAN的通信介质可为双铰线、同轴电缆或光纤,选择灵活 。CAN节点在错误严重的情况下具有自动关

32、闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响 。8.2 CAN的应用现状目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN。1条用于驱动系统的高速 CAN ,速率达到500kb/s;另1条用于车身系统的低速 CAN ,速率是100kb/s。驱动系统的高速 CAN 的主要连接对象是发动机控制器、ABS及ASR控制器、安全气囊控制器、组合仪表等等。它们的基本特征相同,都是控制与汽车行驶直接相关的系统。车身系统的低速 CAN 的主要连接对象是 4 门以上的中控门锁与防盗控制开关、电动车窗 、后视镜和车厢内照明灯等,如图 2 所示。有些先进的轿车除了上述 2条 CAN 总线外,还会有第 3条 CAN 总线 ,

33、它主要负责卫星导航及智能通讯系统。现在,驱动系统的高速 CAN 和车身系统的低速 CAN 这 2条独立的总线之间没有关系 ,工程师们将逐步克服技术障碍,设置“网关”,在各个CAN 之间搭桥,以实现资源共享。同时,将各个数据总线的信息反馈到仪表板总成的显示屏上,驾车者只要看仪表板,就可以知道各个电控装置是否工作正常 。 目前,支持CAN协议的有英特尔、摩托罗拉、惠普、西门子、MICROCHIP、NEC、SILION等著名公司。戴姆勒-奔驰是第一个将 CAN 总线应用于发动机管理系统的汽车制造商。现在,奔驰公司生产的大部分轿车和载货汽车都使用基于 CAN的发动机管理系统,它的传送速度为 500kb

34、 /s。欧洲大部分汽车制造商,如宝马 、保时捷、劳斯莱斯、大众、沃尔沃、雷诺等都已经使用了CAN 总线。目前, CAN主要用于车身控制和娱乐便利系统,也就是低速 CAN。不久前发布的ISO 15765标准是一个用于故障诊断的标准化 CAN 接口 ,它将在欧洲被强制执行 。这就意味着在不久的将来 ,欧洲的每一辆轿车都至少有一个CAN节点 。现在欧洲大部分厂商都决定至少在发动机管理方面使用CAN,高速CAN应用将进一步推广。随着全球采购的到来,美国两大汽车制造商也已经决定在发动机管理等方面使用 CAN。另外,日本、韩国的汽车制造商也在积极研究CAN技术 。9 汽车网络的作用 为了解决汽车各电子控制

35、单元之间的信息交换与共享，世界各主要车系均不同程度地采用了车载网络系统。 车载 网络系统主要是用来进行数据传输的 ，该系统的功能可以从以下几个方面来进行说 明。9.1具有多路信息传输功 能 由于车载网络系统具有多路信息传输功能，该功能可以使数字信号通过共同传输线路进行传输。系统工作时各种操作开关 的输入指令或传感器检测到的各种信息，先输送到中央徽处理器(CPU)进行D(模拟数字)转换、处理，得到的数字信号以串行信号的方式通过上述的共同传输线路传输 给相应的电子 控制 单元(例如发动机ECU)，由该电子控制单元将接 收到的数字信号 处理成 为执 行指令，并进行相应的动作。由于汽车的各种控制功能的

36、信息均是通过共 同传输线路进行传输的，由此可以使汽车上的电气线束数量大大的减少。 9.2具有“待机”节能和自动“启动”功能 该功能可以大大减少在断开点火开关后蓄电池电能的额外消耗。当车载网络系统处于“待机”状态时，该系统将会停止诸如信号传输和CPU控制等功能，由此节约了蓄电池的 电能；一旦有人进行功能操作，处于“待机”状态的有关电子控制单元就会自动“启动”工作，同时也将“启动”信息通过共同的传输线路传送给其他电子控制单元。 9.3具有失效保护功能 车载网络系统的失效保护主要分为硬件失效保护与软件失效保护两大类。 当系统的中央微处理器(CPU)或其外围的相关电路出现问题时 ，硬件 失效 保护功能

37、就会输出固定的控制信号，以确保车辆继续维持正常的行驶：当系统某一电子控制单元出现故障时，软件失效保护功能将不受来自有故障的电子控制单元信 息的影响，由此可以确保系统可以继续工作。 9.4具有故障自诊断功能 车载网络系统所具有的故障自诊断功能，主要有多路传输通信系统自诊断模式与各系统输入线路的故障自诊断模式两种。这两种模式既可以对自身的故障进行自诊断，同时也能对其他电子控制单元进行故障诊断。10 维修车型案例10.1 电动车窗不工作 故障现象 一辆上海大众POLO轿车，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 首先连接VA

38、G1552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功能读取故障代码，读得的故障代码是01330，表明舒适系统中央控制单元-T393电源供给太小。 利用05功能清除故障代码后，再利用02功能读取故障代码，没有故障代码存在。按压车窗开关，没有反应。

39、 输入09地址码读取计算机版本，发现计算机编码不对。再输入46地址码读取计算机版本，发现该编码也不对。 进入07（编码）后退出，再进入19发现数据总线编码为正确的。退出系统，按压电动车窗开关，电动车窗工作正常。 分析表明，造成故障的原因是在安装防盗器和中控门锁查找某个信号或电源时，用试灯测量计算机管脚，误把试灯接头插入诊断导线K线或L线，错误地给计算机一个编码信号，从而导致本次故障。因此，出现故障不要盲目用试灯测量。10.2 门控系统部分失灵故障现象一辆奔驰 W220 轿车，停放两个月后，发现驾驶员侧的门控系统功能部分失灵， 包括 3 个副电动窗不能调节、右后视镜不能调节、座椅不能调节且操作钮

40、没有照明、车外后视镜背面的转向灯也不亮。故障检测根据故障现象，首先连接原厂故障检测仪STAR Diagnosis 进行检测，结果显示!符号，表示系统无法连接。检测电源系统，检查熔丝 L5，发现其没有熔断；打开车门内饰板，测量控制单元的电源也正常。用示波器单独测量左前门的门控计算机 N69/1 的 CAN B 信号。 拔下 1 号插头将 3 脚的 CAN-BL 和 4 脚的CAN-BH 线（分别是白线和绿线）取出，插上电源插头。 将示波器探头一端搭铁， 一端连接到 3 脚或 4脚，在拨动某个开关时应该有数据指令信号传出，而检测结果是没有数据指令信号传出。至此，基本可以判定此故障是由于门控计算机

41、CAN BUS 数据网络不能接收或输出指令， 从而造成门控计算机和其他计算机不能对话造成的。 奔驰 W220 轿车所有的电路均以 CAN 网络连接， 其系统中有 H 和 L 线路即高位 CAN 线和低位CAN 线，其传输速率可达 10Mbps。CAN BUS 系统由车上安装的计算机通讯的数据总线、 每个系统的控制单元和收发器等元件组成， 同时接收某个控制单元发出的命令，个别处理、分析及接收输入信号，并根据指令去控制输出组件。在奔驰 W220 轿车的 CAN BUS 网络中，分为CAN B 和 CAN C 两个相对独立的数据系统，CAN B为中等速度网络，CAN C 为高速网络。 CAN B 为

42、车身 网 络 ，CAN C 为 发 动 机 动 力 传 输 及 底 盘 系 统 网络。由于发动机在运转时必须控制点火正时和喷油顺序等，再加之发动机电脑的高速执行时间，如果利用传输速度比较慢的 CAN 是无法完成的。对于该车的故障，根据奔驰 W220 轿车的 CANBUS 网络系统的工作原理，可以判定其是因为门控计算机 N69/1 损坏从而导致故障检测仪 STAR Diagnosis 无法通过 CAN B 网络进入 N69/1 计算机进行系统诊断，且其它控制单元与它也无法进行通讯对话。 例如当组合开关 N80 发送指令让其执行点亮后视镜背面的转向灯时，它无法接收该指令；而当拨动电动座椅开关时，也无法向其他控制单元发送指令，最终致使车门计算机部分功能失去控制。将车门计算机 N69/1 打开检查其电路板, 经检测 CPU 没有供电电源。根据电路板上的主电源和计算机内的稳压电源的输出端，顺着印刷电路查找，结果发现在电路板的正面和反面的电源连接孔有断路情况。经过仔细分析，该线是给 CAN BUS 数据处理器的电源，并且在连接孔周围有很多水浸过的痕迹。用酒精清洗干净，用电烙铁焊好，接上电源用示波器测量，在波动某个开关时，从示波器上可以看出有CAN B 数据指令输出，上车试验一切正常。总 结这两篇案例是从书上借鉴过来，经过我仔细观看后，发现案例讲的非常详细，对我