CAN总线的原理及故障诊断概述

ＤＡＯＢＡＯ

２００７第４期总第８２期

ＣＡＮ总线的原理及故障诊断概述

吴诗林

（邕江大学，广西南宁５３０００１）

［摘要］ＣＡＮ

总线网络通信技术，用简洁的一条双绞线及一些器件，将汽车上相关的各电控系统联系起来，实现了发动机

系统控制器、传动系统控制器、防滑系统控制器、车身系统控制器及其他控制器之间的通信，做到全车各系统间信息即时共享，提高了信息传输的可靠性。目前在我国，ＣＡＮ总线技术已逐渐在轿车上呈现出流行趋势，成为汽修行业人员必学的新知识，本文简述它的工作原理及故障诊断的一般规律。

［关键词］ＣＡＮ

总线；原理；故障诊断

我国当前多数轿车的控制系统之间的通信，还是采用模拟信号，相互间的通信需要一对一的导线连接。随着新技术的发展，车上的控制系统越来越多，连接的导线大量增加，占用了轿车内有限的空间，消耗大量可贵的金属铜，而且系统的运算速度和精确度都很低，抗干扰能力也差，出现故障后在线束中查找非常困难，这些问题都严重的制约着车用计算机系统的发展。有了数字信号和数字控制技术，ＣＡＮ总线网络通信技术使计算机系统间的通信成为现实，可靠性得到进一步提高，它仅用一条双绞线，即能连接全车所有控制系统，达到信息共享，减少布线，降低成本，提高总体可靠性的目的，它是电控自动化过程控制网络通信的新技术。在国外汽车产业发达国家ＣＡＮ总线已处于比较成熟阶段，早些年，主要用于奔驰、宝马、凌志ＬＳ４３０等高档车。

在我国起步较晚，引进车型用于奥迪、宝来等中级轿车，近年由于成本降低，已用于经济型轿车，如菲亚特派朗、奇瑞Ａ５等。

ＣＡＮ总线网络通信技术必成为我们汽车行业电控维修

技师学习的新技术，但是在专业的汽车局域网技术书丛中用了大量的网络与计算机的专业语言，一般汽车维修专业人员未学过这类知识，跨行业读书有一定的困难。

本文用通俗的语言，简单介绍它的一般工作原理及检修的基本方法，使读者学到

ＣＡＮ总线的入门知识。

一、ＣＡＮ总线网络技术的构造和工作原理

（一）ＣＡＮ总线简介

ＣＡＮ总线是一种新兴的现场总线，ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）即控制器局域网络，在汽车行业中又称汽车局域网技

术，它属于总线串行通信网络，通讯介质可以选用双绞线，同轴电缆和光纤。在汽车网络中，许多汽车制造商都使用专用双绞线，由于该系统采用了许多新技术和独特的设计，使得基于

ＣＡＮ总线构建的系统具有优良的特点：如良好的故障隔离能

力，可靠性高，实时响应性能好，通信速率高，还有较好的检错措施，使数据传输的出错率降至极低。由于具有这些特点，非常适合在多个的计算机管理系统中作通信。

随着汽车技术往高新发展，车上的计算机控制系统越来越多：发动机控制系统、

传动控制系统、行驶控制系统、制动滑防控制系统、舒适性控制系统、车身控制系统等。比较高档的轿车都装有几十个微机和近百个传感器，这些系统的共同点都是

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用微计算机控制，有的是几个系统集中用一台微机，有的是一个系统一台微机控制，表面上看这些系统是的实现各自的被控目标，功能各不相同，但在实际运作时它们之间都有许多内在联系，必须相互配合才能完成整车任务。如汽油喷射控制单元的功能已远远超出对喷油量控制范围，还对点火、怠速及排污进行控制。而上述的各系统往往都共同使用车上的各种传感器，只是不同的系统，选用不同的主、

辅传感器，使用同一个故障接口，实现信息共享。另外各系统间还存在主从关系，如防盗系统未得到钥匙的信息，即使电门锁被强行转动，发动机也不会着火。故障诊断系统相互通信，如当主ＥＣＵ发生故障时，则会自动启动备用系统，使发动机转入强制运行状态，以便让驾驶员将车开到修理厂。此外，电控单元并不是与负载设备简单地连接，更多的是与外围设备及其它电控单元进行信息交换，并经过复杂的控制运算，才能发出指令，使执行器实现控制目标。可见各的系统之间仍需要有大量的信息进行通信，如果仍用传统的系统间点对点的通信方式，随着电控设备的增加，势必造成导线数量增多，大量消耗宝贵的金属铜，使有限的车内空间布线越来越困难，更重要的是埋下隐患，增大故障率。解决上述汽车系统间通信问题，当前最好的方法是ＣＡＮ总线网络技术，用两条不同速率的数据传输线，它是一种双绞线组成的环形网，控制几十个微机，既可以共用所有传感器，又可以共用其它设备，在其间进行通信。

（二）ＣＡＮ总线网络构造

ＣＡＮ总线网络系统一般由一个控制器、一个收发器及两

个数据传输终端，再配两条数据传输线组成，它们的作用分别是：

控制器是双向作用的，既可接收控制单元中微电脑传来的数据，并对这些数据进行处理后再传往收发器。又可以接收由收发器传来的数据，对这些数据进行处理后再反传回控制单元中的微电脑。

收发器是用来把控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线，同时也为控制器接收和转发数据。

数据传输终端是一个电阻器，它的作用是防止数据在线端被反射，并以回声的形式返回。

数据传输线的作用是实现双向数据传输，为防止外界电场

计算机与信息技术ＤＡＯＢＡＯ

的干扰和自身向外辐射。ＣＡＮ总线的传输线是将两条导线缠绕在一起成双绞线，各系统大量的数据高速的由这两条线传输，代替了原来车上各系统间点对点连接的大量线束，大大的减少导线的用量。一汽大众公司生产的宝来１．８Ｌ轿车上装的

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进行分析，才能判断故障所在。常见的ＣＡＮ总线系统故障有电源系统故障、节点故障、链路故障等三个基本类型。

电源系统引起ＣＡＮ总线系统表现为车辆在行驶过程中，时常出现转速表、车速表、燃油表和水温表指示为０，均不工作，有时还伴有某些电控系统无规则的故障代码。出现这种情况有可能是电源供给不正常引起，汽车多路信息传输系统的电控模块ＥＣＭ要求的正常工作电压是直流１０．５－１５．０Ｖ的范围内，如果送到ＥＣＭ的电压低于该值，一般都是接插件接触不良，电源线接头锈蚀氧化造成电阻过大引起。

节点故障的现象是使本来正常的系统却出现多路故障指示灯报警，并伴随发动机转速表不能运行。按照一般故障的规律，不可能几个电控系统同时出故障。照此现象，应考虑是

ＣＡＮ总线网络由发动机、自动变速器、ＡＢＳ三个控制单元组

成，每两个控制单元间是通过扭绞在一起的两条数据线连接，交换信息。传输网络的结构见图１。

ＣＡＮ总线节点故障。节点是汽车多路信息传输系统中的电控模块，节点故障就是电控模块ＥＣＭ的故障。它包括软件故障

中的传输协议和软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车多路信息传输系统通信出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，无法维修。硬件故障一般由于通信芯片或集成电路故障，造成汽车多路信息传输系统无法正常工作，对于此类故障只能采用

图１

宝来１．８Ｌ轿车ＣＡＮ总线网络示意图

换件法处理，不过值得注意的是此类故障的机率是非常小的，先排除其它问题，才考虑换件。

链路故障的现象是当汽车多路信息传输系统的链路（或通断路，电路板受潮、水浸引起通信线路）出现故障，如线路短路、

信信号衰减，就可能引起多个电控单元无法工作或系统误动作。如电控自动空调系统在开关正常按通的情况下，鼓风机正常工作，但压缩机电磁离合器始终不得电，造成系统不制冷。

链路的故障检修必须得借助专用仪器进行，一般用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通信数据信号与标准通信数据信号是否相符来判断，标准信号可由汽车生产厂提供，也可在性能良好的同型号车上测量获得。

（二）故障检查实例

以一汽大众生产宝来１．８Ｌ轿车为例，了解检查数据总线的步骤。

故障现象：ＡＢＳ控制单元故障灯亮。检查过程

（三）ＣＡＮ总线网络的传输基本原理

众所周知，计算机处理数据的速度是非常快的，极快速的将各系统送来的模拟信号处理成一组一组的数码串，分成多路不同类型的信号，处理好的各组数码串分别交替在一对双绞线中实现传输多路信号，它的交替速度非常快，似乎是同时传输，我们称这种传输为分时多路传输。在实际使用的电路中，还应用了频分多路复用和波分多路复用技术，进一步扩频编码，便能传输更多信息和提高传输速度。整个网络集成在一块芯片上，图２是奇瑞Ａ５１．６Ｌ轿车上的ＣＡＮ－ＢＵＳ总线驱动器。

１．读取故障码按故障码排故，如仍不能消除故障，则按下面检查ＣＡＮ总线的连接和内部终端电阻。

２．将检测盒Ｖ．Ａ．Ｇ１５９８／２２接到发动机控制单元线束上，检查带终端电阻的ＡＢＳ控制单元的ＣＡＮ数据总线，检查检测盒

插口２９与４１之间的电阻，规定值为Ω，如果不在此范围内，

图２

奇瑞Ａ５轿车ＣＡＮ总线网络主件

应按电路图查找ＣＡＮ数据总线彼此间是否短路或断路，受潮。

二、ＣＡＮ总线故障诊断概述

小电流下工作，状态ＣＡＮ总线网络控制系统在低电压、

相当可靠，一般情况下极少发生故障，另一方面，由于导线大量减少，接插件也相应减少，消除了断线、短路及接触电阻引发的故障，可见系统能发生故障的机会是很少的，但也不是绝对的。

（一）ＣＡＮ总线网络系统的故障分析

由于ＣＡＮ总线系统采用数字传输信号，不能用对待一般汽车电器传统的检修方法，只用万用表测电压和电阻进行判断，而必须用到原厂配备的故障诊断仪和配套的附属器件，如汽车专用示波仪，原车电路图和故障代码等，通过读取故障码

３．如果上项检查正常，将检测盒Ｖ．Ａ．Ｇ１５９８／２１接到ＡＢＳ

控制单元线束上，检查Ｖ．Ａ．Ｇ１５９８／２２和Ｖ．Ａ．Ｇ１５９８／２１的插口２９和１０，插口４１和１１的电阻值，规定值最大为１．５Ω（导线电

另外再检查导线是否对正极或对地短路，如果确定上述导阻）。

线无故障，应考虑更换ＡＢＳ控制单元。

三、结束语

ＣＡＮ总线网络是传输数字信号的一种全新的方法，完全

与普通电信号传输不同，本文仅作简单介绍，让汽修行业人员有初步的了解，如果要进一步了解ＣＡＮ总线技术还要进一步看相关资料。

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