汽车CAN总线技术与故障检测

梁海洁（广西工业职业技术学院  广西南宁  530003）

摘 要：随着越来越多的汽车使用CAN总线技术，本文主要介绍了CAN技术的发展与基本工作原理，并阐述了如何对出现的CAN总线故障进行检测。

关键字：CAN总线；故障；检测

一、CAN总线概述

自上世纪50年代汽车技术与电子技术开始融合以来，电子技术在汽车上的应用范围越来越大。但汽车控制单元的数量不断增多，造成相应的传感器、执行器的数目不断增加，使汽车电路越来越复杂。汽车电路数量的增加，会造成布线十分复杂，占用汽车空间，使得汽车空间内布线困难。如果线束中出了问题，查找故障也很麻烦，增加了维修的难度及油耗。

20世纪80年代，RobertBosch公司在SAE(汽车工程协会)大会上介绍了一种新型的串行总线——CAN控制器局域网。CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置，实现了多系统共享信息，减少了电线数量。

二、汽车CAN总线技术工作原理

CAN―BUS数据总线包括控制单元、控制器、收发器、数据传输终端。控制单元将信息进行运算，并将数据传递给控制器。控制器接收来自控制单元的信号，形成指令通过发送器传递总线。收发器接收总线数据，并将数据传送到CAN控制器。控制器通过接收器传递信号进行转换传递给控制单元。CAN―BUS数据总线中的数据“上传”到网络中，其他用户通过网络“接收”这个数据，对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。

三、CAN总线的特点

1.信号双线串行通信方式，具有传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点。

2.通过间单并联即可添加附加的总线用户，具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络。

3.可靠的错误处理和检错机制。

4.原则上每个总线用户可以通过总线同所有其它用户通信,通过干预法，控制总线上的数据交换。数据总线分为K-CAN（车身CAN）、PT-CAN（传动系CAN）和F-CAN（底盘CAN），它们的传输速度不同。

四、汽车CAN总线技术的故障

CAN总线技术把汽车上的线路高度集中化，并且具有自诊断功能，其中引起汽车信息传输故障的原因有三种类型：

1.汽车电源系统引起的故障。汽车信息传输系统的核心部分是电控模块，电控模块的正常工作电压在10.5-15.0V。汽车电源系统提供的正常工作电压低于此值，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块出现停止工作的状态，系统无法通讯。

2.节点故障。节点故障属于电控模块故障，节点故障包括软件故障和硬件故障。其中硬件故障一般是指芯片和集成电路的故障。软件故障主要是指传输协议或软件程序故障从而使汽车信息传输系统通讯出现故障。对于节点的故障问题，一般只有采用替换的方法进行检测。

3.线路故障。汽车CAN总线的线路故障也就是通讯线路的故障问题。当汽车信号传输系统出现通讯线路故障时，会导致通信线路短路，通讯信号失真，还会引起系统错误动作。

五、CAN总线技术的故障测量

在汽车上安装有CAN总线技术，当车辆出现故障时，首先应该检测的是汽车信息传输系统是否正常。CAN总线技术有故障自诊模式，系统通过自诊读出相应的故障代码。

1.电阻的测量

汽车终端电阻中的两个控制单元是相互连接的，因此两个终端电阻是并联的。当在一个带有终端电阻的控制单元插头拔下后测量的阻值没有变化，可能是被拔下的控制单元终端电阻损坏出现断路。如果在拔下控制单元后显示的阻值变化无穷大，则可能是控制单元终端电阻损坏，或是该控制单元出现故障。当测量的结果为每一个终端电阻大约为120欧，而总值为60欧时，可以判断连接电阻是正常的，但阻值不一定就是120欧，其相应的阻值依赖于总线的结构。

2.波形分析

(1)正常波形。正常情况下，CAN-High的高电平为3.6V，低电平为0V;CAN-Low的高电平为5V，低平为0V。

(2)CAN-High与CAN-Low之间短路。其特点为CAN-High和CAN-Low的电压电位相同，这意味着，通讯仅为一条线路的电压电位起作用，控制单元利用该电压电位对地值确定传输数据。

(3)CAN-High对地短路。其特点为CAN-High的电压置于0V，CAN-Low的电压电位正常。在该故障情况下，变为单线工作。

(4)CAN-High对正极短路。CAN-High线的电压电位大约为12V或者蓄电池电压，CAN-Low线的电压电位正常。在该故障情况下，变为单线工作。

(5)CAN-Low对地短路。CAN-Low的电压置于0V.CAN-High的电压电位正常。在该故障情况下，为单线工作。

(6)CAN-Low对正极短路。CAN-Low线的电压电位大约为12V或者蓄电池电压，CAN-High线的电压电位正常。在该故障情况下，为单线工作。

(7)CAN-Low断路。CAN-High线电压电位正常，在CAN-Low线上为5V的隐性电压电位和一个比特长的1V显性电压电位。当一个信息内容被正确的接受，则控制单元发送这个显性电压电位。

(8)CAN-High断路。CAN-Low线电压电位正常，在CAN-High线上为0V的显性电压电位和一个比特长的4V隐性电压电位。

3.CAN导线的维修

当信号传输系统中的导线有破损和短路时，则需要接线，每段接线长度应该小于50mm，其中每两段接线之间长度应该大于等于100mm，此外每条导线长度不应该超过5m，否则可能会导致脉冲信号会失真。

六、结束语

CAN总线技术具有多种优势，广泛应用于汽车的各种系统当中，采用总线的意义已超出节省电线的范围，它已成为车内各零部件实施信息交互的标准接口，提高了诊断和检修汽车故障的效率，整车的总线网络成为整车的电器平台，总线技术促进了汽车智能的发展。

作者简介：

梁海洁（1974--），广西贵港人，广西工业职业技术学院汽投稿邮箱：tougao85@163.com    tougao58@163.com

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