车载局域网 课件 学习任务4：FlexRay总线系统的检修

《车载网络系统的检修》授课人：建议课时：4课时目录CONTENTS车载网络系统常用工具的使用LIN总线系统的检修CAN总线系统的检修FlexRay总线系统的检修MOST总线系统的检修学习任务2学习任务3学习任务4学习任务5学习任务1任务目标1．知识目标（1）了解FlexRay总线的概念和特点（2）熟悉FlexRay总线结构（3）掌握FlexRay总线数据传输过程（4）掌握FlexRay总线的故障诊断方法2.能力目标（1）能够读识和分析FlexRay总线的电路图（2）能够测量FlexRay总线终端电阻和导线电阻（3）能够测量FlexRay总线工作电压和总线波形（4）能够对FlexRay总线故障进行检修任务导入某4S店接到了一辆宝马320Li轿车车主的维修委托，车主反映该车辆行驶中仪表多个故障灯点亮报警，转向盘转向沉重，车辆启动和行驶无明显异常现象。经过维修技师初步诊断测试后判断是车辆的FlexRay总线故障，接下来维修技师对客户的维修委托制定故障诊断及维修计划，并针对故障进行相应的维修。在执行车辆诊断及维修工作时，会涉及到FlexRay总线的哪些信息？FlexRay总线又如何进行检修呢？FlexRay总线系统的认知-概念和特点4.11.概念：FlexRay是一种用于汽车的高速、可确定性的，具备故障容错能力的总线技术，它将事件触发和时间触发两种方式相结合，具有高效的网络利用率和系统灵活性特点，可以作为新一代汽车内部网络的主干网络。目前，FlexRay总线已经成为汽车网络系统的标准，将在未来很多年内，引领汽车网络系统的发展方向。2.特点：（1）高传输速率（2）同步时基（3）确定性（4）高容错（5）灵活性FlexRay总线系统结构和数据传输-总线结构4.21.FlexRay

节点结构。FlexRay节点（Node）是指汽车总线中能完成数据信号发送、接收及转发的电子控制单元（控制模块），是车载网络系统中的通信端点或终端设备。节点的两个通信过程为：（1）发送数据:Host将有效的数据送给CC，在CC中进行编码，形成数据位流，通过BD发送到相应的通道上；（2）接收数据:在某一时刻，由BD访问栈，将数据位流送到CC进行解码，将数据部分由CC传送给Host。FlexRay总线系统结构和数据传输-总线结构4.22.拓扑结构。FlexRay的拓扑主要分为3种：总线型、星型、总线星型混合型。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.21.数据帧一个数据帧由头段（HeaderSegment)、有效负载段（PayloadSegment）和尾段（TrailerSegment）三部分组成。（1）帧头段共由5个字节（40位）组成；（2）负载段是用于传送数据的部分，FlexRay有效负载段包含0~254个字节数据；（3）尾段只含有24位的校验域，包含了由头段与有效负载段计算得出的CRC校验码。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.22.编码与解码编码的过程实际上就是对要发送的数据进行相应的处理“打包”的过程，如加上各种校验位、ID符等。解码的过程就是对收到的数据帧进行“解包”的过程，编码与解码主要发生在通信控制器与总线驱动器之间，编码与解码如下图所示。其中RxD为接收信号，TxD为发送信号，TxEN为通信控制器请求数据信号。对于双通道的节点，每个通道上的编码与解码的过程是同时完成的。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.23.媒体访问方式在媒体接入控制中，一个重要的概念就是通信周期（CommunicationCycle）。一个通信周期由静态段（StaticSegment)、动态段(DynamicSegment)、特征窗(SymbolWindow）和网络空闲时间(NetworkIdleTime）4个部分组成。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.24.时钟同步如果使用基于TDMA的通信协议，则通信媒介的访问在时间域中控制。因此，每个节点都必须保持时间同步，这一点非常重要。所有节点的时钟必须同步，并且最大偏差(精度)必须在限定范围内，这是实现时钟同步的前提条件。时钟同步机制如下图所示。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.24.唤醒与启动为了节省资源，部分节点处于不工作状态时，进入“节电模式”。当这些节点需要再次工作时，就需要“唤醒”它们。主机可以在通信信道上传输唤醒模式，当节点接收到唤醒特征符(Wakeup

Symbol)后，主机处理器和通信控制器才进行上电。FlexRay启动过程如下图所示。FlexRay总线系统结构和数据传输-数据传输及信号4.26.信号特性FlexRay总线信号必须在规定界限内。无论在时间轴上还是电压轴上，总线信号都不应进入内部区域内。FlexRay总线系统

测验题4.3引导问题1：补全下列语句中的缺失信息。节点的两个通讯过程为：1.发送数据：Host将有效的数据送给

，在

中进行编码，形成数据位流，通过

发送到相应的通道上。2.接收数据：在某一时刻，由BD访问

，将数据位流送到

进行解码，将数据部分由

传送给Host。FlexRay总线系统

测验题4.3

引导问题2：观察下面FlexRay总线信号，其中FlexRay总线信号1、FlexRay总线信号2如图所示，请判断信号1和信号2哪个是正常信号。为什么？FlexRay总线信号1FlexRay总线信号2FlexRay总线的故障诊断与检修-故障诊断方法4.41.FlexRay总线故障成因（1）电源故障。如果汽车电源系统提供的工作电压低于FlexRay总线节点（控制模块）的正常工作电压，节点（ECU/Node）可能短暂地停止工作，从而造成整个车载网络系统暂时无法通信。（2）总线通信线路故障。当汽车总线系统的通信线路出现故障（如双绞线互相短路、对电源短路、对地短路或者总线断路）时，会引起总线链路上的多个控制模块无法正常工作。（3）总线节点（控制模块）故障。控制模块故障一般包括软件故障和硬件故障两类。软件故障一般表现为传输协议或软件程序出现缺陷或发生冲突，从而导致总线信息传送出现混乱或无法正常传输；硬件故障一般是控制模块部件、集成电路及接口损坏。2.FlexRay总线故障诊断思路

对于FlexRay总线系统的故障，可使用车辆专用诊断仪读取故障码、查看数据流、读取总线波形进行综合分析和判断。通过查阅车辆维修手册、分析网络拓扑图及控制策略，梳理逻辑关联，确定故障成因。

FlexRay总线的故障诊断与检修-故障诊断方法4.43.FlexRay总线故障诊断检测方法（1）测量FlexRay总线终端电阻

（2）测量FlexRay导线电阻（3）测量FlexRay总线工作电压

（4）测量FlexRay总线波形4.FlexRay总线维修FlexRay总线电缆损坏时可以进行修复，维修FlexRay的线路时，需注意尽可能保持总线双绞线布置方式，剥掉绝缘层的维修部位不能简单连接，必须使用热缩管固定密封。如果总线传送介质进水，可能干扰波涌阻抗，从而影响总线系统的效率。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.41.案例一：宝马520轿车FlexRay总线故障检修（1）故障现象。一辆行驶里程约10.2万km的2013年宝马520轿车，用户反映该车辆在行驶中仪表中DSC故障报警灯、ABS故障报警灯、RPA故障报警灯偶尔点亮报警；中央信息显示屏提示“动态稳定系统失效”等文字信息，方向会突然变重；雨刮器会自动运行，通过开关无法关闭。故障现象并不是一直存在，有时候会自动消除，有时候需要重新关闭一次点火开关。（2）故障诊断。接车后验证用户反映的故障现象，用户反映的故障现象并没有当前存在，仪表和中央信息显示屏没有当前的故障报警和相应的文字信息提示。连接ISID进行诊断检测，读取故障存储器中的故障内容如下：

①CD8420-DME、FlexRay：通信故障；

②C98420-SZL、FlexRay：通信故障；

③CD0420-ZGM、FlexRay：通信故障；

④CD0487-中央网关模块：FlexRay同步失效；

⑤D5041F-EPS、FlexRay：线路故障／电气故障；

⑥D34420-DSC、FlexRay:通信故障；

⑦D50420-EPS、FlexRay：通信故障。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.4F1exRay总线系统的电压范围（电压值以对地测量方式得到）：

①系统接通：无总线通信2.5V；

②高电平信号：3.1V（电压信号上升600mV）；

③低电平信号：1.9V（电压信号下降600mV）。此款车的FlexRay总线网络连接图如右图所示。更换至DME的FlexRay导线，按照规范要求进行双绞布置，还原拆卸的部件，删除故障存储，试车故障现象没有再次出现，故障排除。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.42.案例二：宝马320Li轿车FlexRay总线故障检修（1）故障现象。一辆行驶里程约1万km的2013年宝马320Li轿车。用户反映：该车辆行驶中仪表里多个故障灯点亮报警，转动转向盘感觉很重；车辆启动和行驶驾驶无明显异常现象。（2）故障诊断。接车后首先验证用户反映的故障现象，车辆启动着车的情况下仪表巾发动机故障灯、DSC故障灯，EPS故障灯等点亮报警。转动转向盘，转向盘助力失效。连接ISID进行诊断检测，ISTA诊断测试树状图如右图所示。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.4诊断测试结束，故障存储器中储存了大量的故障，摘取重要的故障存储内容如下：

①S0258无法与下列装置通信：一体式底盘管理系统1407；

②S0392无法与下列装置通信：发动机电子系统1407；

③S0395无法与下列装置通信：动态稳定控制系统1407；

④S0399无法与下列装置通信：电动机械式助力转向系统。

此款车的FlexRay总线网络连接图如右图所示。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.4选择故障内容执行检测计划，系统进行了提示。如果无法与多个控制模块进行通信，则可能是总线通信／同步有故障。控制模块被拔下时，该故障可能由总线单元的单个控制模块造成。多个控制模块同时造成故障的可能性极其小。必要时在总线单元的另一个控制模块上继续故障查询。对于FlexRay总线的检测，只能进行线路和电压的测量，电压值以对地测量方式得到。

FlexRay总线系统的电压范围：

①系统接通：无总线通信2.5V；

②高电平信号：3.1V（电压信号上升600mV）；

③低电平信号：1.9V（电压信号下降600mV）。

FlexRay总线的故障诊断与检修-检修实例4.4此款车的FlexRay总线电路图如右图所示。测量检测结果如下。断开FEM的A173*8B的13号、14号脚，测量DME的A46*1B的48号、47号脚之间的电阻（FlexRay终端电阻）为109Ω。拔下A67*1B及A46*1B测量DME到EPS之间的导线正常，没有对地短路及相互短路。

测量DSC及FEM的终端电阻（A173*8B