试论汽车CAN总线技术及其检测维修

郑鹏

摘 要：电子技术的发展转变了传统的汽车通信方式，特别是CAN总线技术的使用，对于汽车通信方式进行了进一步的优化。基于此，本文分析了汽车CAN总线技术的原理及优势，说明了汽车CAN总线的常见故障，阐述了汽车CAN总线的检测维修方式。

关键词：汽车CAN总线技术；常见故障；检测维修

引言：随着我国电子技术的不断发展，各个行业对于电子技术的应用都进行了深入的研究与应用。其中，在现代汽车生产领域，使用的电控系统更加多样，为人们提供了更加优质的服务。为了确保汽车中包含的各个电控系统之间有着更好的信息共享效果，同时对导线及传感器的使用量进行控制与降低，CAN总线技术的优势就凸显了出来，被相关人员广泛应用于汽车生产中。与传统的电气系统连接方式不同，CAN总线技术是一种更加新型的通信方式，其工作原理、结构、故障形式以及检测维修方式都有着其自身的独特性。

一、汽车CAN总线技术的原理及优势分析

（一）汽车CAN总线的工作原理分析

CAN总线技术是控制器局域网总线技术的简称。汽车CAN总线技术在工作中，会将汽车上的各个控制单元利用中央控制器进行连接，形成了汽车电子控制网络结构。这样的连接方式就能够加强对汽车对各个电控单元的管理，使的各个电控单元之间的工作更加协调。在实际的使用中，不论整车中包含多少电控单元，只需要利用两根导线就能将其与总控进行连接。在CAN总线上，每个节点都有着固定的地址，数据信息由控制单元发出，经过总线传递至CAN控制器中；CAN控制器能够将数据信息转化为电信号，并将电信号传递至控制单元；控制单元对接收到的信号进行检测，并结合该单元需要进行判断，若需要就将信号接收，如果不需要就将其忽略。

（二）汽车CAN总线技术的优势分析

第一，开发难度相对较小。现阶段，汽车CAN总线技术使用的通信协议的实现是由CAN控制器芯片以及CAN控制器接口芯片进行的。这样的操控效果实现方式使得系统的开发难度显著降低。

第二，数据通信信号相对较强。在汽车CAN总线控制系统中，由于使用了CAN控制器，所以能实现对更多的电控单元进行控制，汽车内的局域网也能够根据节点状态及时的进行数据信息的收发。

第三，使用范围较为广泛。汽车CAN总线技术的使用为分布式控制系统内部数据通信提供了技术上的支持。经过近十年的发展，CAN总线技术已经在机械制造、航空航天等领域得到了拓展性的应用。

二、汽车CAN总线的常见故障分析

第一，电源系统故障。在汽车多路信息传输系统中，核心的电控模块ECM包含着通信IC芯片。为了使其能够正常运行，该模块的工作电压必须要保持在10.5-15.0V的范围内[1]。一旦汽车电源系统提供的工作电压没有达到规定的标准，就会导致汽车的多路信息传输系统短时间内无法正常通信。

第二，节点故障。节点故障包括软件故障及硬件故障。其中，软件故障就是传输协议或是软件程序出现了缺陷，导致汽车多路信息传输系统通信出现混乱或是无法正常工作。该故障一般无法进行维修；硬件故障主要是由集成电路或是通信芯片产生的故障，使得汽车多路信息传输系统无法正常工作。

第三，链路故障。主要包括通信线路的短路、断路或者物理性质造成的通信信号减弱与失真等，最终导致多个电控单元无法正常工作。

三、汽车CAN总线的检测维修

（一）波形测量

在进行波形测量时，可以使用VAS5051上的示波器对CAN-High波形以及CAN-Low波形进行同时测量。该示波器包含DSO1以及DSO2两种通道，所以能够实现CAN-High波形以及CAN-Low波形同一界面下的显示，可以更加直观的分析出系统出现的问题以及故障的位置。在测量中，要将CAN-High线与通道DSO1的红色测量端子（正极）进行连接、将CAN-Low线与通道DSO2的红色测量端子进行连接、两者的黑色测量端子（负极）要同时接地。

CAN-BUS進行信息传递是通过两个二进制的逻辑状态，即0（显性）以及1（隐性）来完成的。其中，每一个逻辑状态都有相应的电压值对应，所以在控制单元中，可以通过两条线上的电压差进行数据的确认。例如，当DSO显示CAN-BUS上仅包含两种工作状态，在逻辑值为1时，两者的电压差相对较小；在逻辑值为0时，CAN-High的电压值上升、CAN-Low的电压值下降，且两者的电压差为2.5V左右（波动范围为±100mV）。利用波形测量，能够迅速的完成CAN总线系统故障位置的判断。

（二）终端电阻测量

在汽车CAN总线系统中，包含终端电阻的两个控制单元呈现连接状态，所以两个终端电阻呈现了并联的状态。在终端电阻的测量中，若测量的结果显示两个终端电阻的电阻值约为120Ω、且总值为60Ω时，则能够说明终端电阻是正常的。相关技术人员要明确终端电阻的阻值并不一定都为120Ω，要依照总线结构进行判断[2]。在完成终端电阻的总阻值测量后，可以将其中一个含有终端电阻的控制单元进行断开，则能够测量单一终端电阻的阻值。若是断开某一含有终端电阻的控制单元后，并没有出现阻值的变化，则意味着系统中存在问题，例如终端电阻损坏或CAN-BUS断路等；若出现阻值无限大的情况，则意味着连接的控制单元的终端电阻出现问题，或者是控制该单位的CAN-BUS存在故障。

（三）测量数据块中CAN总线通信状态的读取

在进行测量数据块中CAN总线通信状态的读取中，可以使用专用检测仪VAS5051以及VAG1551进行。利用专业检测仪，能够实现对控制单元信息交流及工作状态的检测。当某一控制单元显示为1时，则意味着执行自动诊断的控制单元正在从该控制单元中接收信息；当控制单元显示为0时，则意味着正在执行自动诊断的控制单元没有从该控制单元中接收信息。造成这样情况的原因普遍为组合仪表之间的连线断开或是没有进行该控制单元的安装。

（四）汽车CAN总线技术的其他检测维修方式

第一，CAN导线的维修。当CAN-BUS导线出现破损或者是断路需要进行接线时，相关技术人员要控制每段接线的长度小于50mm，且每两段接线之间的长度要不低于100mm；若相关技术人员需要在中央接点处进行维修时，则要严格控制开关处于闭合状态，且只在距离接点100mm之外断开导线。同时，相关技术人员要控制每条CAN-BUS导线长度小于等于5m，避免出现脉冲信号的失真。

第二，报文检测。在通信数据中，报文的内容是固定不变的，但是由于在传输的过程中会遇到较多格式上的问题，所以会阻碍数据执行。相关技术人员要对帧的格式、大小等指标进行严格的、详细的检查，确保数据传输中报文的准确性。

第三，应答检测。在CAN总线技术的实际操作中，通信协议执行指令会传输到接收站中进行应答认证。如果发送站没有接收到应答，则一味着接收站中的帧存在错误，具体来说，就是ACK场已经被损坏或是网络中的报文没有站点进行接收。针对上述的问题，相关技术人员可以使用应答错误检测进行具体问题的查找并进行及时的解决。

总结：综上所述，CAN总线技术在汽车生产领域被广泛的应用，为了确保汽车运行的安全性，对其进行检测维修十分必要。在汽车 CAN总线技术中，常常会出现电源系统故障、节点故障以及链路故障，通过波形测量、终端电阻测量、测量数据块中CAN总线通信状态的读取以及其他检测维修方式，能够准确的发现汽车CAN总线中故障出现的位置及具体问题，能够及时的进行故障处理，提升了汽车CAN总线的运行质量。

参考文献：

[1]蔡应春，徐明亮，杨欣.汽车CAN总线技术及其检测维修的研究[J].内燃机与配件，2016（10）：65-66.

[2]罗振华，蒋芬.汽车CAN总线技术及其检测维修[J].现代经济信息，2014（17）：387.