汽車CAN總線技術與故障檢測

摘 要：隨著越來越多的汽車使用CAN總線技術，本文主要介紹了CAN技術的發展與基本工作原理，并闡述了如何對出現的CAN總線故障進行檢測。

關鍵字：CAN總線；故障；檢測

一、CAN總線概述

自上世紀50年代汽車技術與電子技術開始融合以來，電子技術在汽車上的應用范圍越來越大。但汽車控制單元的數量不斷增多，造成相應的傳感器、執行器的數目不斷增加，使汽車電路越來越復雜。汽車電路數量的增加，會造成布線十分復雜，占用汽車空間，使得汽車空間內布線困難。如果線束中出了問題，查找故障也很麻煩，增加了維修的難度及油耗。

20世紀80年代，RobertBosch公司在SAE（汽車工程協會）大會上介紹了一種新型的串行總線——CAN控制器局域網。CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、電子主干系統中，均嵌入CAN控制裝置，實現了多系統共享信息，減少了電線數量。

二、汽車CAN總線技術工作原理

CAN―BUS數據總線包括控制單元、控制器、收發器、數據傳輸終端。控制單元將信息進行運算，并將數據傳遞給控制器。控制器接收來自控制單元的信號，形成指令通過發送器傳遞總線。收發器接收總線數據，并將數據傳送到CAN控制器。控制器通過接收器傳遞信號進行轉換傳遞給控制單元。CAN―BUS數據總線中的數據“上傳”到網絡中，其他用戶通過網絡“接收”這個數據，對這個數據感興趣的用戶就會利用數據，而其他用戶則選擇忽略。

三、CAN總線的特點

1.信號雙線串行通信方式，具有傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優點。

2.通過間單并聯即可添加附加的總線用戶，具有優先權和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN控制器掛到CAN-bus上，形成多主機局部網絡。

3.可靠的錯誤處理和檢錯機制。

4.原則上每個總線用戶可以通過總線同所有其它用戶通信，通過干預法，控制總線上的數據交換。數據總線分為K-CAN（車身CAN）、PT-CAN（傳動系CAN）和F-CAN（底盤CAN），它們的傳輸速度不同。

四、汽車CAN總線技術的故障

CAN總線技術把汽車上的線路高度集中化，并且具有自診斷功能，其中引起汽車信息傳輸故障的原因有三種類型：

1.汽車電源系統引起的故障。汽車信息傳輸系統的核心部分是電控模塊，電控模塊的正常工作電壓在10.5-15.0V。汽車電源系統提供的正常工作電壓低于此值，就會造成一些對工作電壓要求高的電控模塊出現停止工作的狀態，系統無法通訊。

2.節點故障。節點故障屬于電控模塊故障，節點故障包括軟件故障和硬件故障。其中硬件故障一般是指芯片和集成電路的故障。軟件故障主要是指傳輸協議或軟件程序故障從而使汽車信息傳輸系統通訊出現故障。對于節點的故障問題，一般只有采用替換的方法進行檢測。

3.線路故障。汽車CAN總線的線路故障也就是通訊線路的故障問題。當汽車信號傳輸系統出現通訊線路故障時，會導致通信線路短路，通訊信號失真，還會引起系統錯誤動作。

五、CAN總線技術的故障測量

在汽車上安裝有CAN總線技術，當車輛出現故障時，首先應該檢測的是汽車信息傳輸系統是否正常。CAN總線技術有故障自診模式，系統通過自診讀出相應的故障代碼。

1.電阻的測量

汽車終端電阻中的兩個控制單元是相互連接的，因此兩個終端電阻是并聯的。當在一個帶有終端電阻的控制單元插頭拔下后測量的阻值沒有變化，可能是被拔下的控制單元終端電阻損壞出現斷路。如果在拔下控制單元后顯示的阻值變化無窮大，則可能是控制單元終端電阻損壞，或是該控制單元出現故障。當測量的結果為每一個終端電阻大約為120歐，而總值為60歐時，可以判斷連接電阻是正常的，但阻值不一定就是120歐，其相應的阻值依賴于總線的結構。

2.波形分析

（1）正常波形。正常情況下，CAN-High的高電平為3.6V，低電平為0V；CAN-Low的高電平為5V，低平為0V。

（2）CAN-High與CAN-Low之間短路。其特點為CAN-High和CAN-Low的電壓電位相同，這意味著，通訊僅為一條線路的電壓電位起作用，控制單元利用該電壓電位對地值確定傳輸數據。

（3）CAN-High對地短路。其特點為CAN-High的電壓置于0V，CAN-Low的電壓電位正常。在該故障情況下，變為單線工作。

（4）CAN-High對正極短路。CAN-High線的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓，CAN-Low線的電壓電位正常。在該故障情況下，變為單線工作。

（5）CAN-Low對地短路。CAN-Low的電壓置于0V.CAN-High的電壓電位正常。在該故障情況下，為單線工作。

（6）CAN-Low對正極短路。CAN-Low線的電壓電位大約為12V或者蓄電池電壓，CAN-High線的電壓電位正常。在該故障情況下，為單線工作。

（7）CAN-Low斷路。CAN-High線電壓電位正常，在CAN-Low線上為5V的隱性電壓電位和一個比特長的1V顯性電壓電位。當一個信息內容被正確的接受，則控制單元發送這個顯性電壓電位。

（8）CAN-High斷路。CAN-Low線電壓電位正常，在CAN-High線上為0V的顯性電壓電位和一個比特長的4V隱性電壓電位。

3.CAN導線的維修

當信號傳輸系統中的導線有破損和短路時，則需要接線，每段接線長度應該小于50mm，其中每兩段接線之間長度應該大于等于100mm，此外每條導線長度不應該超過5m，否則可能會導致脈沖信號會失真。

六、結束語

CAN總線技術具有多種優勢，廣泛應用于汽車的各種系統當中，采用總線的意義已超出節省電線的范圍，它已成為車內各零部件實施信息交互的標準接口，提高了診斷和檢修汽車故障的效率，整車的總線網絡成為整車的電器平臺，總線技術促進了汽車智能的發展。

作者簡介：

梁海潔（1974--），廣西貴港人，廣西工業職業技術學院汽車系，講師。