现代汽车CAN-BUS多路信息传输系统

CAN是控制单元区域网络ControllerAreaNetwork的缩写含义是控制单元通过网络进行数据交换CAN数据总线可比作公共汽车

公共汽车可以同时运输大量乘客

CAN数据总线包含大量的数据信息第一页，共63页。第一页，共63页。第二页，共63页。第二页，共63页。数据传递的形式目前，在汽车上应用的数据传输形式有两种：形式1每项信息均通过各自独立的数据线进行交换第三页，共63页。第三页，共63页。在该例中，共需要5条数据线进行数据传递也就是说，每项信息都需要一个独立的数据线第四页，共63页。第四页，共63页。随着汽车控制系统越来越复杂，所需传输的信息量也越来越大因此数据线的数量和控制单元的针脚数也会相应增加所以这种数据传递形式只适用于有限信息两的数据交换和传输第五页，共63页。第五页，共63页。形式2各控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换——CAN数据总线第六页，共63页。第六页，共63页。与数据传输形式1相比，CAN数据总线，所有信息都通过两根数据线进行传递相同的数据只须通过CAN数据系统中的两根双向数据线进行传递通过该种数据传递形式，所有的信息，不管控制单元的多少和信息容量的大小，都可以通过这两条数据线进行传递，所以，如果控制单元间进行大量的信息交换，CAN数据点线也能完全胜任第七页，共63页。第七页，共63页。CAN数据传输系统一般说来，一个控制单元从整个系统中获得的信息越多，该控制单元协调自身的功能会越好CAN数据总线作为控制单元之间的一种数据传递形式，它将各个控制单元连接形成一个完整的系统第八页，共63页。第八页，共63页。动力控制CAN数据传输系统舒适系统CAN数据传输系统第九页，共63页。第九页，共63页。CAN数据传输系统的优点如果需要增加额外信息，只需修改软件即可通过控制单元和辅助安全措施对传递信息的持续检查，可以达到最低的故障率利用最少的传感器信号线传输多用途的传感信号控制单元间实现高速数据传递控制单元和控制单元插角最少化应用，从而节省更多有用空间CAN数据总线符合国际标准，便于不同的控制单元进行数据交换第十页，共63页。第十页，共63页。CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议一个电话用户（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CAN数据总线数据传输的原理对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略第十一页，共63页。第十一页，共63页。CAN数据总线的构成CAN数据总线由1个控制器、1个收发器、2个数据传输终端和2条数据传递线构成第十二页，共63页。第十二页，共63页。CAN数据总线各部件的功能CAN控制器的功能接收在控制单元中的微处理器中的数据处理数据并传送给CAN收发器接受CAN收发器的数据，处理并传送给微处理器第十三页，共63页。第十三页，共63页。CAN收发器的功能是一个发送器和接收器的组合将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据线发送出去接收数据，并将数据传送到CAN控制器第十四页，共63页。第十四页，共63页。数据传输终端的功能是一个电阻器阻止数据在传输终了被反射回来并产生反射波因为反射波会破坏数据第十五页，共63页。第十五页，共63页。用以传输数据的双向数据线分为CAN高位数据线（CAN-HIGH）和CAN低位数据线（CAN-LOW）数据总线没有指定接收器，数据通过数据总线发送并由各控制单元接受和计算数据传递线的功能第十六页，共63页。第十六页，共63页。CAN数据总线的数据传递过程第十七页，共63页。第十七页，共63页。提供数据控制单元向CAN控制器提供需要发送的数据发送数据CAN收发器接收由CAN控制器传来的数据，转为电信号并发送接收数据CAN系统中，所有控制单元转为接收器检查数据控制单元检查判断所接收的数据是否所需要的数据接受数据如接收的数据重要，它将被接受并进行处理。否则忽略第十八页，共63页。第十八页，共63页。CAN数据总线传递数据的构成CAN数据总线在极短的时间里，在各控制单元间传递数据，可将其分为7个部分CAN数据总线传递的数据由多位构成。在数据中，位数的多少由数据域的大小决定（一位是信息的最小单位——单位时间电路状态。在电子学中，一位只有0或1两个值。也就是只有”是“和”不是“两个状态）第十九页，共63页。第十九页，共63页。数据的形成图表如下：该形式在两条数据传输线上是一样的第二十页，共63页。第二十页，共63页。开始域：标志数据开始。带有大约5V电压（由系统决定）的1位，被送入高位CAN线；带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线。状态域：判定数据中的优先权。如果两个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元，优先发送第二十一页，共63页。第二十一页，共63页。检查域：显示在数据域中所包含的信息项目数。在本部分允许任何接收器检查是否已经接收到所传递过来的所有信息。数据域：在数据域中，信息被传递到其他控制单元。第二十二页，共63页。第二十二页，共63页。确认域：在此，接收器信号通知发送器，接收器已经正确收到数据。若检查到错误，接收器立即通知发送器，发送器然后再发送一次数据结束域：标志数据报告结束。在此是显示错误并重复发送数据的最后一次机会安全域：检测传递数据中的错误。第二十三页，共63页。第二十三页，共63页。数据是如何产生的？数据由多位构成每1位只有0或1两个值或状态。下面以灯开关为例说明带有0或1的状态是如何产生的。灯开关打开或关闭，这说明灯开关有两个不同的状态。第二十四页，共63页。第二十四页，共63页。灯开关处于值1的状态：开关闭合，灯亮开关处于值0的状态：开关打开，灯不亮第二十五页，共63页。第二十五页，共63页。位值为1的状态：CAN发送器打开，在舒适系统中电压为5V，在动力传动系统中，电压大约为2.5V。相同电压施加在传递线上。从原理上讲，CAN数据总线的功能与此完全相同，CAN发送器也能产生2个不同位状态第二十六页，共63页。第二十六页，共63页。位值为0的状态：CAN发送器关闭，接地；传输线同样接地，大约为0V通过2个位，可以产生4个变化每1项信息均可以由每个变化状态表示，并与所有的控制单元相联系第二十七页，共63页。第二十七页，共63页。信息通过2个连续位进行传递例释第二十八页，共63页。第二十八页，共63页。随着位数的增加，信息量增加情况1位的位值变化产生信息2位的位值变化产生信息3位的位值变化产生信息0V10℃

0V；0V10℃0V；0V；0V10℃5V20℃0V；5V20℃0V；0V；5V20℃5V；0V30℃0V；5V；0V30℃5V；5V40℃0V；5V；5V40℃5V；0V；0V50℃5V；0V；5V60℃5V；5V；0V70℃5V；5V；5V80℃第二十九页，共63页。第二十九页，共63页。CAN数据总线的数据分配如果多个控制单元要同时发送各自的数据，那么系统就必须决定哪个控制单元首先进行发送具有最高优先权的数据，首先发送基于安全考虑，由ABS/EDL控制单元提供的数据比自动变速器控制单元提供的数据（驾驶舒适）更重要，因此具有优先权第三十页，共63页。第三十页，共63页。数据如何进行分配？每个位都有1个值，该值定义为电位这样就有2个可能：高电位或低电位位电压位值电位0V0高电位5V1低电位第三十一页，共63页。第三十一页，共63页。如何确认数据报告的优先权？在状态域中，由11位组成的编码，其数据的组合形式决定了数据的优先权。下面是3组不同数据报告的优先权：优先权数据报告状态域形式1Brake1(制动1）001101000002Engine1（发动机1）010100000003Gearbox1（变速器1）10001000000第三十二页，共63页。第三十二页，共63页。3个控制单元同时发送数据，此时，在数据传输线上进行一位一位的比较如果1个控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位，那么该控制单元就停止发送而转为接收器第三十三页，共63页。第三十三页，共63页。例如：ABS/EDL控制单元发送了1个高电位MOTRONIC控制单元也发送了1个高电位自动变速器控制单元发送了1个低电位而检测到1个高电位，那么它将失去优先权而转为接收器位1第三十四页，共63页。第三十四页，共63页。位2ABS/EDL控制单元发送了1个高电位MOTRONIC控制单元发送了1个低电位并检测到1个高电位，那么，它也失去优先权，而转为接收器位3ABS/EDL控制单元拥有最高优先权并接收分配的数据，该优先权保证其持续发送数据直至发送终了ABS/EDL控制单元结束发送数据后，其他控制单元再发送各自的数据第三十五页，共63页。第三十五页，共63页。CAN数据总线的抗干扰车辆在工作过程中，电火花和电磁开关联合作用会产生电磁干扰；移动电话和发送站以及任何产生电磁波的物体会产生电磁干扰电磁干扰能够影响或破坏CAN的数据传送为防止数据传输受到干扰，2根数据传输线缠绕在一起，这样可以防止数据线所产生的辐射噪音。第三十六页，共63页。第三十六页，共63页。2根数据线上的电压是相反的若一根数据线上的电压约为0V；则另一根数据线上的电压就是约为5V第三十七页，共63页。第三十七页，共63页。这样2根线的总电压值仍保持一个常值从而所产生的电磁场效应由于极性相反而相互抵消所以，数据传输线通过这中方法得到保护而免受外界辐射干扰同时，向外辐射时，实际上保持中性（即无辐射）第三十八页，共63页。第三十八页，共63页。舒适系统CAN数据纵线连接舒适系统中的各个控制单元：一个中央控制单元两个或四个车门控制单元舒适系统CAN数据总线第三十九页，共63页。第三十九页，共63页。中央门锁控制功能电动窗控制功能照明开关控制功能电动调节和加热后视镜控制功能故障自诊断功能舒适系统CAN数据总线传递数据的功能第四十页，共63页。第四十页，共63页。舒适系统CAN数据总线的结构控制单元的各条传输线以星状形式连接汇聚一点第四十一页，共63页。第四十一页，共63页。若一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据通过车门联接所确定的线路较少如果出现对地短路、对正极短路或线路间短路，CAN系统会转为应急模式运行和转为单线模式运行由于故障自诊断完全由中央控制单元控制，所以只需要较少的自诊断线由于舒适系统中的数据可以较低的速率传递，所以发送器只需较低的功率舒适系统CAN数据总线的优点第四十二页，共63页。第四十二页，共63页。系统传输数据的速率为62.5kbit/s。这意味着它以0~125kbit/s的速率范围（低速状态）传输。一个数据报告传递大约需要1ms每个控制单元每20ms发送一次数据舒适系统CAN数据总线的特点第四十三页，共63页。第四十三页，共63页。中央控制单元驾驶员侧车门前乘客侧车门左后车门右后车门舒适系统控制单元的优先权顺序第四十四页，共63页。第四十四页，共63页。舒适系统CAN数据总线控制单元电路图驾驶员侧车门控制单元J386前乘客侧车门控制单元J387左后车门控制单元J388右后车门控制单元J389舒适系统中央控制单元J393第四十五页，共63页。第四十五页，共63页。30号线保险丝-中央控制单元15号线保险丝-中央控制单元30号线保险丝-电动窗30号线保险丝-中央门锁高/低位CAN线接地线正极线输入信号输出信号第四十六页，共63页。第四十六页，共63页。舒适系统CAN数据总线故障自诊断诊断设备：目前国内通用型故障诊断仪器能进行CAN数据总线故障检测的为金德K80多功能诊断仪，今后将有很多诊断仪器能够进行CAN数据总线的检测诊断。第四十七页，共63页。第四十七页，共63页。各种汽车的最新版本的专用故障诊断仪均能够进行该车种的CAN数据总线系统的故障检测诊断。例如大众汽车可以用VAS5051进行CAN数据总线的故障检测诊断。VAS5051故障诊断仪第四十八页，共63页。第四十八页，共63页。第四十九页，共63页。第四十九页，共63页。下面以VAS5051为例说明大众车系舒适系统CAN数据总线的故障检测诊断方法步骤：说明：在故障诊断和故障检测过程中，通过CAN数据总线传递信息的所有控制单元均被认为是一个完整系统第五十页，共63页。第五十页，共63页。舒适系统的地址码：46-舒适系统与CAN数据总线有关部门的功能：02功能：故障查询在故障记忆中，有2个CAN数据总线的特殊故障01328-舒适系统数据传递故障：如果两个或多个控制单元间数据传递出现故障，便存储该故障记忆。可能的故障原因有：控制单元故障；两条数据线断路；插头和插座连接故障。第五十一页，共63页。第五十一页，共63页。01329-应急运转模式：该故障记忆表明CAN数据总线系统已经进入应急运转模式。可能故障原因：某一根数据总线断路插头和插座连接故障第五十二页，共63页。第五十二页，共63页。08功能-阅读测量数据块012通道：中央控制单元——显示与CAN数据总线相关的4组数据区域。第五十三页，共63页。第五十三页，共63页。数据区域1：检测传递数据该区域显示数据传递正确与否（比如单根数据线故障）。数据区域2：前排装备情况该区域显示前排车门控制单元在传递数据过程中是否匹配第五十四页，共63页。第五十四页，共63页。数据区域3：后排装备情况该区域显示后排车门控制单元在传递数据过程中是否匹配数据区域4：其他附件情况该区域显示座椅与后视镜调整记忆系统是否合适；舒适系统与记忆系统是否交换数据第五十五页，共63页。第五十五页，共63页。动力传动系统CAN数据总线动力传动系统CAN数据总线连接部件：Motronic控制单元ABS/EDL控制单元自动变速器控制单元第五十六页，共63页。第五十六页，共63页。同时传递的数据（10组）：5组数据来自Motronic控制单元3组数据来自ABS/EDL控