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CAN数据传输系统的原理与故障诊断

    一汽—大众汽车有限公司生产的宝来(Bora)轿车，就采用了CAN数据总线技术，在动力传动系统和舒适系统中装用了两套CAN数据传输系统(图1)，本文将对此系统加以介绍。

1．CAN数据传输系统概述

(1)为什么要采用数据总线

    我们知道，汽车两块电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)，例如，宝来轿车发动机电控单元J220与自动变速器电控单元J217之间就需要有5条信号传输线。如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。

(2)什么是数据总线

    一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线。以前各电控单元之间好比有许多人骑着自行车来来往往，现在是这些人乘坐公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，故数据总线亦称BUS线。

(3)什么是CAN协议

    电子计算机网络用电子语言来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种语言称“协议”，汽车电脑网络常见的传输协议有数种。宝来车装用博世公司产品，数据总线采用CAN协议，这个协议是由福特、Internet与博世公司共同开发的高速汽车通信协议。CAN是Controller Area Network(控制单元区域网络)的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。

(4)CAN数据传输系统的优点

    数据总线与其他部件组合在一起就成为数据传输系统，CAN数据传输系统的优点是：

①将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递。

②电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间。

③如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。

④各电控单元的监测对所连接的CAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码。

⑤CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。

2．CAN数据传输系统构成及工作原理

(1)CAN数据传输系统构成

    CAN数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每块电脑外部连接了两条CAN数据总线。在系统中作为终端的两块电脑，其内部还装有一个数据传递终端(有时数据传递终端安装在电脑外部)。

(2)各部件功能

①CAN控制器作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器。同时CAN控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。

②CAN收发器 是一个发送器和接收器的组合，它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时，它也接收总线数据，并将数据传到CAN控制器。

③数据传递终端 实际是一个电阻器，作用是避免数据传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。

④CAN数据总线 用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起(图2)，两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。通过该种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射也保持中性，即无辐射。

(3)数据传递过程

    例如：发动机电脑向某电脑CAN收发器发送数据，该电脑CAN收发器接收到由发动机电脑传来的数据，转换信号并发给本电脑的控制器。CAN数据传输系统的其他电脑收发器均接收到此数据，但是要检查判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉(图3)。

3．动力CAN数据传输系统

(1)动力CAN数据传输系统的组成

    动力CAN数据总线连接3块电脑(图4)，它们是发动机、ABS／EDL及自动变速器电脑(动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑)。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS／EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500kbit/s速率传递数据，每一数据组传递大约需要0．25ms，每一电控单元7～20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS／EDL电控单元→发动机电控单元→自动变速器电控单元。

    在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器，高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。

(2)CAN数据传输系统故障码查询

    可以使用V．A．G1551、V．A．G1552或VAS5051电脑诊断仪，分别进入01、02、03地址，对发动机、ABS／EDL和自动变速器电控单元进行自诊断，再进入功能码02查询三块电控单元是否储存CAN数据传输故障码。

举例：宝来1．8T车AUM发动机控制单元CAN数据传输故障码

①SAE码P1626、V．A．G码18034——数据总线缺少来自自动变速器控制单元的信息。

②SAE码P1636、V．A．G码18004——数据总线缺少来自安全气囊控制单元的信息。

③SAE码P1648、V．A．G码18056——数据总线损坏。

④SAE码P1649、V．A．G码18057——数据总线缺少来自ABS／EDL控制单元的信息。

⑤SAE码P1650、V．A．G码18058——数据总线缺少来自组合仪表控制单元的信息。

⑥SAE码P1682、V．A．G码18090——数据总线中来自ABS／EDL控制单元的信号不可靠。

⑦SAE码P1683、V．A．G码18091——数据总线中来自安全气囊控制单元的信号不可靠。

⑧SAE码P1683、V．A．G码18261——数据总线中来自ABS／EDL控制单元的信号不可靠。

(3)CAN数据传输系统故障诊断

①诊断条件 已查询出CAN数据总线的一个故障码。

②必备工具仪表：检测盒V．A．G1598／31、万用表V．A．G1526、成套辅助接线V．A．G1594和电路图。

③诊断步骤 关闭点火开关，拔开发动机控制单元插头，将V．A．G1598／31插到控制单元，此时不要连接线束插头。使用万用表测量58针与60针之间的电阻，这是数据传递终端的电阻值，规定值为60—72欧姆，如不符合规定应更换发动机控制单元，如符合规定应按照电路图测量数据总线的故障点。

4．舒适CAN数据传输系统

(1)舒适CAN数据传输系统的组成

    舒适CAN数据总线连接五块控制单元，包括中央控制单元及四个车门的控制单元。舒适CAN数据传递有五个功能：中央门锁、电动窗、照明开关、后视镜加热及自诊断功能。控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点，这样做的好处是，如果一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据。

    该系统使经过车门的导线数量减少，线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运行。四个车门控制单元都是由中央控制单元控制，只需较少的自诊断线。

    数据总线以62．5kbit／s速率传递数据，每一组数据传递大约需要lms，每个电控单元20ms发送一次数据(图5)。优先权顺序为：中央控制单元→驾驶员侧车门控制单元→前排乘客侧车门控制单元→左后车门控制单元→右后车门控制单元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递，所以发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。

(2)CAN数据传输系统故障码查询

    可以使用V．A．G1551、V．A．G1552或VAS5051，进入地址码46，对舒适系统控制单元进行自诊断，进入功能码02查询舒适系统中央控制单元是否储存故障码。

举例：宝来舒适系统中央控制单元CAN数据传输故障码：

①V．A．G码01328——舒适系统数据总线或控制单元存在故障。

②V．A．G码01329——舒适系统数据总线处于紧急模式。

(3)CAN数据传输系统故障诊断。

①诊断条件 已查询出CAN数据总线的一个故障码。

②必备工具仪表 万用表V．A．G1526和电路图。

③诊断步骤 按照电路图使用万用表测量数据总线的故障点。如未查出故障，先xx故障码，再拔下所有车门插头并依次插好，同时读取数据块012组的显区1，视显示情况更换某一个控制单元。