曹向红

天津交通职业学院 天津市 300110

1 CAN总线在汽车中的应用

汽车上电子控制单元越来越多，为减少汽车线束，同时降低整车成本，CAN总线技术应用越来越广泛。汽车CAN总线大致有两种连接方式，一是高速CAN总线，速率可达到500kb/s。另一种是用于车身系统的低速CAN总线，速率为100kb/s。

目前，CAN总线技术已被国内外汽车企业广泛应用。结合信号重复率等情况，CAN数据总线系统共有五种类型：

第一类驱动CAN数据总线。数据传输速率是500kb/s，属于典型的高速CAN总线，利用驱动系统内控制单元中的应用来建立网络。

第二类是舒适CAN数据总线。数据传输速率是100kb/s，属于低速CAN总线，利用舒适系统控制单元中应用来建立网络。

第三类是信息娱乐CAN数据总线。传输速率是100kb/s，属于典型的低速CAN总线，利用导航系统中应用来建立网络。

第四类是组合仪表CAN总线。它也是低速CAN总线之一，传输速率是100kb/s。

第五类是诊断CAN总线。它是高速CAN总线之一，传输速率是500kb/s。

2 CAN总线的组成与特点

2.1 CAN总线系统的组成

对于CAN数据总线来说，它主要有三个方面，一是ECU，即电控单元，二是传输介质双绞线，三是终端电阻。

1.电控单元

CAN总线连接的电控单元，就是我们所说的CAN总线节点，从理论来看，这一总线能够与很多节点相连。对于电控单元来说，它包括很多方面，例如CAN控制器以及收发器等。

（1）输入电路：用来接收传感器和控制开关的输入信号，并将其转化为单片机能够识别的数字信号。

（2）输出电路：这一电路能够令控制信号向功率信号转化，从而对执行器有效驱动，所以输出电路包括放大驱动电路。

（3）单片机：当前，汽车电控单元内单片机以增强型单片机为主，主要就是结合高温、振动等情况而开发的。

图1 CAN总线的应用

（4）CAN控制器：单独的CAN控制器是以单片机为依托，主要是独立数字集成电路芯片。

2.CAN数据传输线

在汽车中，使用的CAN数据线以双绞线为主，它有两类，一类是CAN高电平数据线，也就是CAN-High，一类是低电平数据线，也就是CAN-Low线。这一结构可以对总线进行共同读写。数据传输以差分电压为主，这样就算在1条数据线断开的情况下，CAN数据总线也可以运行。

3.CAN终端电阻

对于CAN来说，它的两端与120欧电阻器相连，也就是与双绞线两侧相连，对于终端电阻来说，能够对传输线终端不受到反射的影响，从而返回方式以回波为主，不会对数据传输产生不良影响。

2.2 CAN总线的特点

CAN总线是一种将CAN物理层与数据链路层功能有效集合的串行数据通信协议，能够处理数据帧，它包括很多方面，例如数据块编码等。CAN总线具体特点如下：

1.可以多主方式工作。

2.采用双线差分信号。

3.广播传输报文。

4.全部节点均能够获取报文。

5.在协议中，无节点数据的约束，在总线中，能够动态改变节点数量。

6.对于信息来说，它的内容以标识符标识为主，在网络内，这一标识符只有一个。

7.根据需要可以进行相关性过滤。

8.想要使系统数据一致性得以保证，就要有两大功能，一是差错检测机制，二是差错处理机制，例如接口抗电磁干扰能力等。

9.位编码形式以MRZ位填充为主。

3 CAN总线系统故障案例分析

3.1 案例1：大众CC 2.0TSI 至尊型打不着车

1.故障现象

起动车辆时起动机没有反应，发动机无法起动，偶尔起动后随即熄灭；组合仪表上多个故障灯点亮；组合仪表档位没有显示。

2.故障诊断过程

分析故障现象： 制动器电子系统、电子助力转向系统 、电子驻车系统等多个故障灯点亮，选档杆单元E313指示灯闪烁。

使用诊断仪VAS5052A 扫描车辆，VIN码无法识别！

图2 诊断仪扫描车辆电脑

（1）不显示VIN码，车辆发动机电脑无通讯，动力CAN总线上的控制单元都无法通讯，其他系统可正常读取J533故障码数据流。

图3 读取网关故障码与数据流

（2）根据故障码提示和数据流的显示为动力总线故障，大众cc轿车动力CAN总线网络图4所示，可能故障原因为：

图4 大众cc轿车动力CAN总线网络图

①CAN总线故障；

②控制单元故障。

分析故障码：01771 大灯控制单元无通信，故障可能为大灯控制单元内部损坏导致动力总线失效，拔下大灯控制单元插头，故障依旧。

（3）使用 VAS5051测试工具DSO测试动力总线状态，动力总线 CAN-L 不正常。

（4）根据故障波形分析：CAN-L对地短路或虚接情况，检测总线电阻，数据正常。当拔下发动机电脑的插头时，数据恢复正常。

（5）故障原因分析：J623发动机模块内部故障，导致整个动力总线瘫痪。

（6）故障处理方法：更换发动机电脑。

（7） 专 用 工 具 /设 备：VAS5051、5052a、1526。

3.案例分析

本案例是因为发动机电脑内部CAN总线终端电阻故障，导致动力总线瘫痪，经测量发动机电脑终端电阻：T94/68 、T94/67，得出故障电阻为0.078千欧，正常终端电阻为0.067千欧。

4 常见的CAN总线故障检修方法

4.1 CAN总线线束类故障与检修方法

CAN总线系统较为常见的故障有：

1.CAN-H和CAN-L的断路、虚接

（1）在CAN-H断路情况下，制动踏板指示灯不工作，胎压警报指示灯工作，仪表盘能够将不同系统问题体现出来。

（2）在CAN-H虚接情况下，故障情况和前者基本相同。仪表盘能够将系统问题体现出来，方向盘还可以提供助力，此时开启发动机，起动机不运行，发动机不能运行。

（3）在CAN-L断路情况下，故障和第一种情况十分相近。

（4）在CAN-L虚接情况下，故障情况和第一种情况相近。制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作。

2.CAN-H与CAN-L装混（互短）

在CAN-H和CAN-L装混的情况下，制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作；方向盘存在助力，P档指示灯闪烁，仪表盘能够将系统问题体现出来。

3.CAN-H与CAN-L对正极短路、虚接

（1）当CAN-H对正极短路：故障现象不明显，驱动CAN进入单线运行模式。

（2）在CAN-H对正极虚接情况下，制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作；方向盘存在助力，P档指示灯闪烁，仪表盘能够将系统问题体现出来。

（3）在CAN-L对正极短路情况下，制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作；方向盘存在助力，P档指示灯闪烁，仪表盘能够将系统问题体现出来，发动机不能运行。

（4）在CAN-L对正极虚接情况下，故障情况和上述情况相同。

4.CAN-H与CAN-L对地短路、虚接

（1）在CAN-H对地短路情况下，制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作；方向盘存在助力，P档指示灯闪烁，仪表盘能够将系统问题体现出来，这时开启发动机，起动机不运行，发动机不能运行。

（2）在CAN-H对地虚接情况下，制动踏板指示灯不运行，胎压警报指示灯运行、EPC灯不工作；此时启动发动机，起动机不工作，发动机无法正常启动。

（3）当CAN-L对地短路：没有明显的故障现象。

（4）当CAN-L对地虚接：没有明显的故障现象，驱动总线进入单线运行状态。

4.2 CAN总线控制单元故障与检修方法

1.对CAN线的终端电阻的检测

（1）首先将安装蓄电池的正、负级接线柱上面的导线拆卸。

（2）静置5分钟左右，等到蓄电池内的所有电容器都放完电。

（3）用万用表连接被测量导线，2个表笔分别放在CAN-H与CAN-L上，检测终端电阻。

（4）拔下发动机控制单元插束，对终端电阻进行测试，其总阻值没有发生改变。将首个测试的线束插头再重新安装，之后将下一步有着终端电阻的控制单元的线束插头拔下来，进行测试。因为2个终端电阻是被并联在一起的，所以单个终端电阻的阻值应该是120欧姆，2个终端电阻的阻值是60欧姆。

2.对CAN总线节点的检测

逐步对每一个ECU进行检测，检查是否出现漏电或是短路的情况，可以使用替换的办法。

（1）针对节点硬件故障：可以尝试将疑似出现问题的电子控制单元从总线中断开，倘若断开，总线系统能够运行，那么代表着是这一断开电子控制单元问题。

（2）针对节点软件故障：一般是更换全新的ECU，并将全新的ECU重新编码，通过专用的诊断仪器，依据仪器上的屏幕的菜单按操作重新编码。

3.对CAN总线电源系统的检测

（1）检测搭铁：对发动机和车身接地进行检测，看其是不是可以搭铁。

（2）检测电源供电：对电源电压进行排查，看其是不是为正常值，同时对和车载系统相关的导线以及接头是否出现问题。

4.CAN系统的自诊断

（1）读取故障代码：结合维修手册，把诊断仪与故障诊断器相连，获取故障码。

（2）结合故障代码来维修，结合故障代码体现的内容，对相应位置进行排查。倘若对CAN故障代码和其它代码进行共同检测，那么以CAN系统故障为主，优先检测。