车载CAN—BUS系统简析

谢泽铨

【摘 要】电子控制技术和各种电子设备在现代汽车上的应用越来越多，为了便于众多电控模块之间的相互联系而使用CAN-BUS总线系统，CAN-BUS系统主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。排除和预见CAN-BUS总线系统故障发生的工作，已经成为提高汽车电路维修的总要工作内容。

【关键词】CAN-BUS总线系统 电路 结构 故障

随着汽车技术日趋完善，尤其是车载网络的快速发展，在汽车维修技术方面也对修理工提出了更高的要求，但是现在维修行业的现实是大多数汽车维修工的网络技术理论素质普遍不高，这跟车载网络本身高技术含量的性质形成了矛盾。从2010年以后出厂的汽车绝大多数都是采用车载网络系统的，汽车维修过程中已经无法绕开车载网络去维修车辆。在汽车维修的实践中发现，车载网络本身虽然理论性很强，但如果只是从汽车电工维修方面去作要求的话，那么没有必要学得特别深入。下面就针对汽车电工维修工作需求，对车载CAN-BUS系统进行分析。

1 在汽车上采用CAN-BUS总线系统的原因

CAN-BUS即CAN总线技术，全称为“控制器局域网总线技术（Controller Area Network-BUS）”。简单来说CAN-BUS总线系统具备了以下优点：

（1）数据传输速度更高。通信距离最远可达10KM（速率低于5Kbps）速率可达到1Mbps（通信距离小于40M）。

（2）优化了车身的布线方式，节省线束，降低了车身重量。车身上每个控制单元都可看做一台独立的电脑，它可以接受信息，能对各种信息进行处理、分析，然后发出一个指令，对某个执行器进行控制。电控单元之间的通讯采用CAN-BUS系统能优化布线方式，极大提高通讯效率。

（3）控制单元中有一个发生故障，其它控制单元仍可发送各自的数据，互不影响。汽车上的各个控制单元并不是独立工作的，它们作为一个整体，需要信息的共享，那么这就存在一个信息传递的问题。比如发动机水温信号，燃油控制系统需要，空调控制系统需要，点火控制系统也需要，那么信号在控制单元之间又是如何进行通信的呢？图1和图2代表了两种不同的通讯方式，其中图1代表的是传统的信息传递过程，每项信息需独立的数据线进行交换，有几个信号就要有几条信号传输线，这样会导致电控单元针脚增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。而采用CAN-BUS数据总线进行数据传递，如图2所示，所有数据都通过两根数据线进行传递，各个电控单元可以通过CAN总线进行数据交换，相同的数据只须进行通过CAN总线进行一次传递，某个控制单元接收到本系统的传感器的信息后，经过分析处理会将此信息发送到总线系统上。这样此信息会在总线系统上进行传递，每个与总线系统连接的控制单元都会接收到此信息，如果此信息对自己有用则会存储下来，如果对其无用，则会进行忽略。控制单元中有一个发生故障，其它控制单元仍可发送各自的数据，互不影响。

2 CAN-BUS系统结构

（1）电控单元。CAN-BUS上的每个电控单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器，主要是对来自总线的数据进行接收、分析，并发送到CAN数据传输总线上。

（2）数据传输终端。CAN-BUS数据总线两端通过终端电阻连接，终端电阻可以防止数据在到达线路终端后象回声一样返回，干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻一般装在控制单元或网关内。

（3）数据传输总线。数据传输总线大部分车型用的是两条双向数据线，分为高位（CAN-H）和低位（CAN-L）数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一起，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值，一般为5V。如图3所示。

3 CAN-BUS系统的故障种类

（1）是汽车电源系统引起的故障。电控模块的正常工作电压在14.8V的范围内。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，就会造成电控模块停止工作，从而使整个汽车车载网络出现无法通讯的现象。

（2）是节点故障。节点是汽车CAN-BUS系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块的故障。它包括软件故障及硬件故障：软件故障为传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车CAN-BUS系统通讯出现法工作现象，这种故障一般需要对模块进行编程处理；而硬件故障一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成CAN-BUS系统无法正常工作。

（3）通讯线路故障。通讯线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。判断是否为通讯线路故障时，一般采用专业示波器来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符。

参考文献：

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