CAN總線報文通信丟失的故障樹分析方法淺析

李 敏，蔡 營，岳意娥

（東風汽車公司技術中心，湖北 武漢 430058）

近些年來CAN總線在汽車電子應用上越來越廣泛，可以實現信息共享的同時減少了線束的數量。一般乘用車上的CAN網絡節點有十幾個，甚至二三十個，對這些節點之間進行CAN總線信號交換的可靠性要求很高，但是由于某些原因，比如整車環境 （如蓄電池電壓不穩定或過低）、CAN節點故障、傳輸線束故障導致目標控制器接收不到源控制器的某個報文，從而出現某個報文通信丟失的故障，嚴重的會影響整車的性能和安全［1］。所以查找通信丟失的故障原因很有必要，沒有清晰的排查思路，很難快速高效地找到故障點。根據我們實車排查的經驗，形成了一套CAN報文通信丟失的故障樹分析方法。

1 報文通信丟失判定機制

報文通信丟失分為兩種情況：一種是收不到其它CAN節點的報文，一種是自身節點發不出報文。在整車網絡中，連續一定時間內未收到報文則被認為與某CAN節點通信丟失故障。Busoff是某CAN節點發送不出去報文，累計到一定數量則按照總線協議規定進入Busoff模式。

2 報文通信丟失的故障樹排查方法

我們把通信丟失的報文稱為特定報文，把發送特定報文的控制器稱為源控制器，接收特定報文的控制器稱為目標控制器。實時故障排查我們從源控制器、報文傳輸線路、目標控制器三大方面去排查。

2.1 歷史故障排查方法

根據實車故障排查經驗，當診斷儀讀到有報文通信丟失相關的故障碼時：與某CAN節點通信丟失或者與某CAN節點Busoff，首先判斷故障碼為歷史故障碼還是實時故障碼。如果為歷史故障碼，可能的原因有：①車輛非正常下電，比如人為拔掉過蓄電池負極電纜；②在非OFF擋更換過車上的控制器；③控制器插接件出現過進水、接觸不良等問題；④外部設備引入故障碼，比如數據記錄儀、故障診斷儀、用戶私自加裝設備；⑤整車蓄電池電壓不穩定。歷史故障碼可以在查找到問題原因后進行清除故障碼操作，并根據可能的原因進行人為再現進行驗證。

2.2 實時故障排查方法

當診斷儀讀到有報文通信丟失相關的故障碼時：與某CAN節點通信丟失或者與某CAN節點Busoff，如果為實時故障碼，采用CANoe軟件進行監測特定報文是否發出，如果源控制器的特定報文未發出，故障點有可能是：源控制器電壓不穩定，過高或過低都會導致通信故障；線束問題、源控制器本身硬件或軟件問題；其它控制器的故障導致總線負載率升高、錯誤幀增加，從而影響了源控制器的特定報文被超時發送，導致發生報文丟失的故障。

如果源控制器的特定報文已發出，排除了源控制器的故障嫌疑，如果此網段上沒有發生其它報文通信丟失的故障，可以初步判斷傳輸線路是良好，故障原因可以鎖定在目標控制器上，有可能目標控制器的緩沖區溢出，誤認為特定報文丟失。

當診斷儀讀到Busoff故障，如果報文丟失所在的網段有錯誤幀，或者錯誤幀不斷增多，可以從以下方面進行故障分析。

1）CAN網絡終端電阻不匹配：終端電阻不匹配會導致網絡抗干擾能力差。整車需要在斷電的情況下用萬用表進行測量終端電阻，如果終端電阻不滿足設計要求，則有可能是：某控制器的故障、CAN主干線上線束故障、CAN支線上的線束故障或插接件接觸不良。

2）某個控制器的故障有可能導致整車網絡節點Busoff，如某控制器的插接件接觸不良、進水，硬件問題，軟件問題。在整車上，可以采用逐個拆除控制器的方法進行排查，鎖定嫌疑控制器，然后解析控制器的硬件或者軟件。

上述故障分析法形成故障樹，如圖1所示，表1列出了故障樹符號說明［2］。

圖1 CAN總線報文通信丟失的故障樹

表1 故障樹符號說明

2.3 報文通信丟失案例分析

2.3 .1 案例1

故障車輛 車輛不能起動，節點1報通信丟失故障。

故障現象 車輛在ON擋時，總線分析軟件檢測網絡報文，負載率升高，有錯誤幀，如圖2所示，節點1有故障碼：與節點2通信丟失。

圖2 總線負載率與錯誤幀

故障分析 總線分析軟件檢測網絡報文，節點1的特定報文未發出 （其他報文正常發出），用萬用表測試了蓄電池和節點1的電源均正常，節點1的線束接觸正常，更換了節點1控制器，故障依然存在。初步判斷是網段上其它控制器故障導致的干擾。采用逐個去掉控制器來進行排除，當去掉節點3控制器的時候，網絡錯誤幀不再出現，故障也消失。為了進一步確認是節點3的問題，更換了節點3控制器，網絡恢復正常。故障點鎖定在節點3控制器，需進一步專業解析節點3控制器。

2.3.2 案例2

故障車輛 某用戶的車輛在左反光鏡碰撞后整車無法正常行駛，露天情況下，經歷淋雨，車輛車窗電機部分出現明顯燒糊現象。

故障現象 車輛在ON擋時，總線分析軟件檢測到此網絡busoff，有錯誤幀。

故障分析 在整車斷電的情況下，采用萬用表測量CAN線電壓和終端電阻，CAN線電壓為0 V （正常值為2．5 V），CANH和CANL之間電阻為4 Ω左右 （正常值為58～64 Ω）。檢查總線干線的線束連接正常，再將總線網絡上的控制器逐個去掉，將ABS控制器拔掉后，CAN報文恢復正常，終端電阻恢復為59．0 Ω，CAN線電壓恢復為2．5 V；初步判斷ABS控制器或者ABS連接端線束異常，引起CAN總線網絡異常。更換了ABS控制器，CAN總線通信恢復，錯誤幀消失，終端電阻和總線電壓恢復正常。網絡busoff問題點鎖定在ABS控制器，需進一步專業解析ABS。

3 結束語

本文從信號源控制器、傳輸線路、信號目標控制器進行展開分析，并形成故障樹分析方法。此方法可以快速高效地找到故障點，可以作為測試人員進行報文通信丟失的故障排查的指導，有較強的實用性。