【课件】4-1 舒适CAN总线系统认知

项目四舒适CAN总线系统检修任务一舒适CAN总线系统认知VehicleNetworkandBusTechnology任务导入近几年，国内外推出的车型基本上都配备了一个、两个甚至多个网络系统，如国内神龙汽车有限公司去年推出的“毕加索”轿车装备了VAN网、“萨拉”N7轿车将装备VAN和CAN混合网、“标致307”系列车将采用FulICAN网系统、比亚迪很多车型装载有CAN和LIN总线。汽车CAN总线网络架构一般有单路和多路两种网络架构形成。不管哪种结构，都主要由动力和传动控制系统、底盘和安全控制系统、车身和舒适控制系统、通信和信息娱乐系统以及诊断系统等组成，并随着汽车CAN总线网络的发展而扩展。任务目标了解舒适CAN网络的框架；掌握舒适CAN网络的控制方法；能够正确说出舒适CAN网络框架；能够正确描述舒适CAN网络的控制方法；具备从多途径的信息源中检索专业知识的能力；养成定期反思与总结的习惯，改进不足，精益求精；积极主动与小组成员交流、讨论学习成果，取长补短，完成自我提升。新授PART.01NewTeaching目录CONTENTS舒适CAN网络框架认识01舒适CAN网络的控制方法02一、舒适CAN网络框架认识舒适CAN总线网络是将舒适CAN总线和总线上控制单元（如空调电控单元、车门电控单元、多媒体控制单元、仪表控制板单元等）连接在一起所形成的网络系统。与所有CAN总线一样，舒适CAN总线也属于双绞式，其数据传输速率为100Kbit/s，也称为低速CAN总线。一、舒适CAN网络框架认识舒适CAN总线网络结构图如下所示。舒适CAN与动力CAN组成结构图一、舒适CAN网络框架认识（1）舒适CAN总线中CAN-H和CAN-L使用了独立的驱动器（功率放大器）；动力CAN总线中CAN-H和CAN-L共用一个驱动器（功率放大器）。（2）舒适CAN总线中CAN-H和CAN-L没有彼此依赖的关系，可以单线运行；动力CAN总线中CAN-H和CAN-L相互依赖，不能单线运行。控制单元通过舒适CAN总线的CAN-High线和CAN-Low线来进行数据交换实现部分舒适系统中各元件功能，如车门打开/关闭、车内灯点亮/熄灭、车辆导航系统（GPS）等。与动力CAN比较，两者有明显的差异性：一、舒适CAN网络框架认识（3）舒适CAN总线中收发器内有故障逻辑电路，用来校验两条CAN导线上的信号，若出现故障，故障逻辑电路会识别出该故障，从而使用完好的一条导线（单线工作模式）；动力CAN总线中收发器内有故障逻辑电路，不能识别故障（不能单线工作）。（4）舒适CAN总线中CAN-H线和CAN-L线之间发生短路时，故障逻辑电路会识别出该故障，并且，在出现故障时会关闭CAN-L驱动器；动力CAN没有此功能。（5）舒适CAN总线保持随时可用状态，进入所谓“睡眠模式”（降低对供电电网产生的负荷）；动力CAN总线供电切断或经过短时无载运行后会切断。一、舒适CAN网络框架认识（6）舒适CAN总线速率100kb/s，属于低速CAN；动力CAN总线速率500kb/s，属于高速CAN。（7）动力CAN总线CAN-H为橙/黑色；舒适CAN总线CAN-H为橙/绿色。一、舒适CAN网络框架认识触发点的设定。触发点应位于被测信号的幅值范围内。CAN-H信号的触发点宜设定在2.5～3.5V之间，CAN-L信号的触发点宜设定在1.5～2.5V之间。时间轴精度的设定。时间轴精度应尽可能选择得高一些，以利于发现电压波形短暂、细微的变化，一般将时间轴精度设定为每个单格0.02ms，即0.02ms/Div。具体的电压波形。图中的曲线8即为一条CAN总线信息的具体的电压波形。二、舒适CAN网络的控制方法321舒适系统也称为车身低速控制系统，多采用的CAN总线，将车窗、空调、仪表、雨刷、座椅等连接起来，通过CAN总线实现信息共享，对于如何实现各种功能以及不同系统之间如何交互并保持同步，可以有自己的定义方式。基于集成思想，将车身分成不同的区域，分区域控制元件，实现人与车的交互。不同的车型系统的硬件设计与软件设计比较复杂，在动力系统控制策略，提过控制过程中的关键技术，这里不再赘述，接下来从硬件组成和软件设计简单介绍车身控制CAN的设计思路。（一）硬件组成根据CAN通信原理，硬件由CAN控制器与CAN驱动器组成。微处理器可以集成在控制器中，也可以独立出来，不过集成式控制器（包含有微处理器）能够更大程度上简化电气系统的硬件设计，使得系统的可靠性提高。控制器与驱动器之间采用光电耦合隔离，可以较好的实现各个CAN节点之间的电器隔离，可以增强干扰性和稳定性。二、舒适CAN网络的控制方法根据不同的模块加入不同的外部接口电路，如输入电路，电压调节线路等，仪表系统模块结构图如下图所示。仪表系统模块组成（一）硬件组成二、舒适CAN网络的控制方法二、舒适CAN网络的控制方法CAN驱动器与CAN总线的接口部分采取了一定的安全和抗干扰措施，电阻R连接在CAN-H和CAN-L之间，可以匹配总线的阻抗，同时数据的抗干扰性和可靠性增强。芯片发出控制信号给微处理器，微处理器对信号进行分析处理，同时内嵌的CAN控制器交换信息帧，通过CAN收发器把信息帧发送到总线上，来实现对车窗和车灯等低速电器的控制。在上图中（一）硬件组成（二）软件设计二、舒适CAN网络的控制方法由于硬件部分采用“集成模块思想”，故软件部分也需采用“模块编程”软件部分包括主程序模块、初始化模块、发送模块与接收模块等。仪表系统CAN控制器传输速度可高达1Mbit/s，可同时支持CAN报文中的标准（11位）和扩展（29位）ID两种报文模式。（二）软件设计二、舒适CAN网络的控制方法它具有报文过滤功能，用于对接收到的报文ID码和预先设定的接收缓冲区ID码进行比较，从而确定接收到的报文是否有效。将接收到的数据自动装载到相应的报文寄存器中，不同数据放入不同的报文寄存器中。各控制单元按规定格式和周期发送数据到总线上，同时也要接收其他控制器的信息。总线上其他控制器根据需要各取所需要的报文。1234实训PART.02Practicaltraining任务实施示波器的认识与使用步骤1：以INW-XG-02手持式数字存储示波器为例，如下图所示。示波器外观及操作面任务实施操作面板说明如下表所示（示波器操作面板功能说明）。按键功能F1-F5界面菜单自定义键（从左到右选择菜单栏功能）AB通道的垂直系统设置水平系统设置TRIGGER触发系统设置SCOPE显示、获取方式和自动测量SAVE存储设置和屏幕拷贝CURSOR光标测量USER辅助功能设置任务实施操作面板说明如下表所示（示波器操作面板功能说明）。MATH数学运算功能ZOOM缩放功能CLEAR/MENU菜单隐藏POWER开机/关机RUN/STOP运行/暂停AUTO无触发状态下的自动采集功能拨盘：调节数值大小任务实施按下POWER键，界面显示如下图所示。示波器界面显示任务实施示波器界面图标说明见下表：序号说明1显示触发源状态，显示如下∶A选择数字示波器的A通道信号作为触发信号源。B选择数字示波器的B通道信号作为触发信号源。AB选择A、B通道的信号，作为交替触发信号源。2显示触发耦合方式，显示如下∶交流触发耦合方式，即触发信号中只有大于10Hz的交流信号可以通过耦合电容器，直流分量被阻断，此方式为一般触发耦合方式。直流触发耦合方式，即触发信号的交流信号和直流分量，均可以送至触发电路，此方式适宜观测超低频信号。高频抑制方式，即触发信号中高于80kHz的交流信号被抑制，此方式适宜观测低频信号。低频抑制方式，即触发信号中低于80kHz的交流信号被抑制，此方式适宜观测高频信号。任务实施示波器界面图标说明见下表：3此读数指示边沿触发电平值。4显示触发状态，显示如下∶RMED示波器正在采集预触发数据。在此状态下忽略所有触发。READY示波器已采集所有预触发数据并准备接发。TRIG'ED示波器已发现一个触发，并正在采集触发后的数据。STOP示波器已停止采集波形数据。AUTO示波器处于自动方式并在无触发状态下采集波形。SCAN在扫描模式下数字示波器连续采集并显示波形。5此处显示触发点距中心刻度处时间的读数。任务实施示波器界面图标说明见下表：6此图标表示供电方式，即∶数字示波器使用电池供电。数字示波器使用直流适配器供电。7屏幕上的标记指明所显示波形的地电平参考点。如没有标记，说明该通道未打开。810×∶该图标表示通道探头倍率设置为10倍，在使用中只有当探头倍率设置在“0×”时，数字示波器的通道菜单才可进行这样的设置，否则测量的电压幅值将被扩大10倍。Bw∶该图标表示通道带宽受限制，即此时的带宽为20MHz（对于带宽高于25MHz的数字示波器才有此功能）。9M值表示显示主时基方式及相应的时基档级。任务实施（1）垂直系统设置A、B通道及信号的垂直移动设置，每个通道有独立的菜单，每个项目都按不同的通道单独设置。按A或B功能按键，系统显示将显示A或B通道的操作菜单，下面以A通道为例作为说明。选择A通道后的界面如下图所示。选择A通道后的界面显示任务实施菜单栏说明及操作按钮见下表：菜单栏菜单说明操作输入A通道开：打开A通道关：关闭A通道按F1打开A通道再按F1关闭通道耦合直流：通过输入信号的交流和直流成分，用以观察直流或含有直流分量的交流信号。交流：以观察被挡输入信阻拦信号的直流成分，用阻隔了直流分量的交流信号。接地：显示通道输入端被等效接地时的直流电电平。按F2选择“直流”再按F2选择“交流”再按F2选择“接地”任务实施菜单栏说明及操作按钮见下表：带宽限制示波器的带宽限制20MHz，以减少显示噪声。按F3选择全带宽，再按F3带宽限制20MHZ。偏置电压偏置电压（xxmV）：通过拨盘调节通道篇偏置电压，当被测信号中的直流分量相对交流的幅值很大时，可以用偏置电压来抵消直流分量，这样可以观察放大的交流信号。归零：使偏置电压回到零点。返回：返回A通道菜单。按F5，选择其它，再通过拨盘选择探头倍率，如10X倍率，然后按一下拨盘进行“确认”，再按下拨盘关闭菜单，确认后A通道幅度即可显示。其他探头倍率：1×10×100×1000×根据探头衰减系数选取其中一个值，以保持被测信号读数正确。极性：正常（波形正常显示）；反向（波形以反相方式显示）。按F5，选择其它，再过拨盘选择极性为反相，然后按一下拨盘进行“确认”，再按下拨盘关闭菜单。任务实施（1）水平系统设置信号时基的改变和水平移动，按键可减慢或加快仪器的扫描速率，从5ns/div～50s/div。注∶因其型号不同，则水平最小时基档级也有差别。（2）触发系统设置触发决定了数字示波器何时开始采集数据和显示波形。一旦触发被正确设定，它可以将不稳定的显示转换成有意义的波形。数字示波器在开始采集数据时，先收集足够的数据用来在触发点的左方画出波形。数字示波器在等待触发条件发生时，连续地采集足够多的数据以在触发点的右方画出波形。任务实施数字示波器的触发功能由触发功能按键|TRIGGER启动，按键后按界面菜单进行设置，下图所示分别边沿触发，视频触发，脉宽触发三种波形。设置各类型触发参数时，根据菜单栏对应选择F1-F5功能键来设置，数值调节时则使用拨盘。边沿触发界面显示视频触发界面显示交替脉宽触发界面显示任务实施（3）测试CAN电压信号过程使用示波器进行波形测试是一种很有效的排除网络故障的方法。将示波器A通道和B通道分别接上OBD的（CAN_H）引脚，通道二接上OBD的（CAN_L）引脚，并使用BNC转黑色香蕉头接一个鳄鱼夹，连接上汽车OBD接口的接地引脚，如下图所示。（OBD引脚分布查看具体车型维修手册）示波器接汽车OBD任务实施步骤如下操作∶①将探头菜单衰减系数设定为10×，并将探头上的开关设定为10×。②将A通道的探头连接到电路被测点。③按下AUTO按钮。数字示波器将自动设置使波形显示达到最佳。④在此基础上，进一步调节垂直、水平档位，直