車載CAN—BUS系統簡析

謝澤銓

【摘 要】電子控制技術和各種電子設備在現代汽車上的應用越來越多，為了便于眾多電控模塊之間的相互聯系而使用CAN-BUS總線系統，CAN-BUS系統主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發器、CAN-BUS數據傳輸線和CAN-BUS終端電阻。排除和預見CAN-BUS總線系統故障發生的工作，已經成為提高汽車電路維修的總要工作內容。

【關鍵詞】CAN-BUS總線系統 電路 結構 故障

隨著汽車技術日趨完善，尤其是車載網絡的快速發展，在汽車維修技術方面也對修理工提出了更高的要求，但是現在維修行業的現實是大多數汽車維修工的網絡技術理論素質普遍不高，這跟車載網絡本身高技術含量的性質形成了矛盾。從2010年以后出廠的汽車絕大多數都是采用車載網絡系統的，汽車維修過程中已經無法繞開車載網絡去維修車輛。在汽車維修的實踐中發現，車載網絡本身雖然理論性很強，但如果只是從汽車電工維修方面去作要求的話，那么沒有必要學得特別深入。下面就針對汽車電工維修工作需求，對車載CAN-BUS系統進行分析。

1 在汽車上采用CAN-BUS總線系統的原因

CAN-BUS即CAN總線技術，全稱為“控制器局域網總線技術（Controller Area Network-BUS）”。簡單來說CAN-BUS總線系統具備了以下優點：

（1）數據傳輸速度更高。通信距離最遠可達10KM（速率低于5Kbps）速率可達到1Mbps（通信距離小于40M）。

（2）優化了車身的布線方式，節省線束，降低了車身重量。車身上每個控制單元都可看做一臺獨立的電腦，它可以接受信息，能對各種信息進行處理、分析，然后發出一個指令，對某個執行器進行控制。電控單元之間的通訊采用CAN-BUS系統能優化布線方式，極大提高通訊效率。

（3）控制單元中有一個發生故障，其它控制單元仍可發送各自的數據，互不影響。汽車上的各個控制單元并不是獨立工作的，它們作為一個整體，需要信息的共享，那么這就存在一個信息傳遞的問題。比如發動機水溫信號，燃油控制系統需要，空調控制系統需要，點火控制系統也需要，那么信號在控制單元之間又是如何進行通信的呢？圖1和圖2代表了兩種不同的通訊方式，其中圖1代表的是傳統的信息傳遞過程，每項信息需獨立的數據線進行交換，有幾個信號就要有幾條信號傳輸線，這樣會導致電控單元針腳增加、線路復雜、故障率增多及維修困難。而采用CAN-BUS數據總線進行數據傳遞，如圖2所示，所有數據都通過兩根數據線進行傳遞，各個電控單元可以通過CAN總線進行數據交換，相同的數據只須進行通過CAN總線進行一次傳遞，某個控制單元接收到本系統的傳感器的信息后，經過分析處理會將此信息發送到總線系統上。這樣此信息會在總線系統上進行傳遞，每個與總線系統連接的控制單元都會接收到此信息，如果此信息對自己有用則會存儲下來，如果對其無用，則會進行忽略。控制單元中有一個發生故障，其它控制單元仍可發送各自的數據，互不影響。

2 CAN-BUS系統結構

（1）電控單元。CAN-BUS上的每個電控單元中均設有一個CAN控制器和一個CAN收發器，主要是對來自總線的數據進行接收、分析，并發送到CAN數據傳輸總線上。

（2）數據傳輸終端。CAN-BUS數據總線兩端通過終端電阻連接，終端電阻可以防止數據在到達線路終端后象回聲一樣返回，干擾原始數據，從而保證了數據的正確傳送，終端電阻一般裝在控制單元或網關內。

（3）數據傳輸總線。數據傳輸總線大部分車型用的是兩條雙向數據線，分為高位（CAN-H）和低位（CAN-L）數據線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數據線纏繞在一起，兩條線上的電位是相反的，電壓的和總等于常值，一般為5V。如圖3所示。

3 CAN-BUS系統的故障種類

（1）是汽車電源系統引起的故障。電控模塊的正常工作電壓在14.8V的范圍內。如果汽車電源系統提供的工作電壓低于該值，就會造成電控模塊停止工作，從而使整個汽車車載網絡出現無法通訊的現象。

（2）是節點故障。節點是汽車CAN-BUS系統中的電控模塊，因此節點故障就是電控模塊的故障。它包括軟件故障及硬件故障：軟件故障為傳輸協議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使汽車CAN-BUS系統通訊出現法工作現象，這種故障一般需要對模塊進行編程處理；而硬件故障一般由于通訊芯片或集成電路故障，造成CAN-BUS系統無法正常工作。

（3）通訊線路故障。通訊線路的短路、斷路以及線路物理性質引起的通訊信號衰減或失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統錯誤動作。判斷是否為通訊線路故障時，一般采用專業示波器來觀察通訊數據信號是否與標準通訊數據信號相符。

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