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汽车can总线技术论文
汽车can总线技术论文 汽车can总线技术论文篇一 汽车CAN总线技术及其检测维修 摘要：随着汽车总线技术的不断发展和信息化水平的不断提升，传统 的点对点通信模式已经不能满足当前汽车电器设备的通信需求，为了进一步降低 整车布线难度，提高布线效率，宜采用CAN总线技术作为汽车电子控制系统信息 传输方式。本文介绍CAN总线技术在汽车上的应用及其故障的检测维修。关键词：CAN总线;汽车;检测;维修 中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：
1001-828X(2014)09-00-01 随着电子技术的不断发展，电子控制系统和通信系统在汽车制造中的 应用也越来越广泛，如ABS防抱死系统、仪表系统、汽车底盘电控系统等等，另 外，随着ITS技术的发展，对汽车的布线工作和信息共享提出了更高要求，增加 了布线难度。CAN总线技术的运用，提高了汽车各单元的可靠性，降低了整车布 线的成本，实现了电子装备间的资源共享，使各个单元之间的控制更加方便、协 调。
一、汽车CAN总线控制结构 CAN的全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，它是将汽 车上各个控制单元通过中央控制器进行连接，形成汽车电子控制网络结构，这样 就可以加强对各个控制单元的管理，使各个单元之间的工作更加协调。不管整车 有多少个电控单元，只需要用两根导线将其于总控进行连接。CAN总线上的每个 节点都有固定的地址，数据由控制单元发出，经总线传输至CAN控制器上，控制 器将数据转化为电信号，再将电信号传输至控制单元，控制单元对接收到的信号 进行检测，看是否符合该单元需要，如果需要就将其接收，如果不需要就将其忽 略。
网关与各节点之间的通信主要由以下几点内容：(一)车辆启动时的自 检。当车辆启动时，网管负责向各个电控单元发送自检信号，并将电控单元返回 的数据进行收集进行分析处理，及时发现电控单元是否存在问题，为更顺利解决汽车故障提供基本信息。(二)车辆运行过程中监控。在车辆行驶过程中，监控单 元负责检测各条线路上数据的收发情况，观察数据传输是否出现异常，当出现异 常时要启动紧急处理程序并向驾驶员报警，确保行车过程中车辆和人身安全。同 时CAN控制系统还可以对驾驶员的一系列操作动作进行检测，根据驾驶员驾驶动 作的变换在不同控制系统之间进行相应的切换，同时对车辆的各项参数进行监测， 确保车辆始终在正常状态下行驶。(三)周期性数据刷新通信。发动机转速、车速、 变速箱数据等电控单元的信息要定时传输至控制单元，控制单元对这些数据进行 对比分析，判断其是否处于正常的工作状态。
二、汽车CAN总线的常见故障 (一)汽车多路信息传输系统故障。汽车多路信息传输系统的电控模块 正常工作电压必须保持在10.5V-15V之间，如果小于10.5V就会造成电控模块无法 正常工作，多路信息传输系统就无法进行信息传递。(二)汽车多路信息传输节点 故障。汽车多路信息传输节点故障就是指节点之间的传输协议或者软件程序出现 缺陷、相互之间产生冲突，这样就会导致各个模块之间的通信出现混乱，导致系 统工作紊乱，无法发挥其应有作用。(三)汽车多路信息传输链路故障。汽车多路 信息传输链路故障就是通讯线路之间出现虚连、短路现象，导致通讯信号衰减、 失真，使各个控制单元无法正常工作，发出或者接受错误的指令，使整个系统处 于瘫痪状态。
三、汽车CAN总线的检测维修 当CAN总线系统出现故障时，维修人员要在第一时间检测汽车多路信 息传输系统是否正常，因为一旦汽车多路信息传输系统出现故障电控单元的数据 接收和发出会受到影响，为故障的检测和排出带来困难。
(一)波形检测。维修人员可以利用示波器对CAN总线的CAN-High和 CAN-Low两种波形同时进行检测分析，这样在同一个界面内对两种波形进行对 比就很容易发现哪里出现问题。在检测时，示波器DSO1的正极连接CAN-High， DSO2的正极连接CAN-Low，两个通道的负极同时接地。同时利用二者的电压差 对其波形进行分析判断，这样就可以准确发现总线系统的故障所在。(二)终端电 阻的测量。汽车整个多路信息传输系统的2个终端电阻分别处于2个控制单元中， 因此这2个终端电阻是处于并联状态的。当CAN总线系统出现故障时，维修人员 可以对终端电阻进行测量，当测量的结果为每一个终端电阻大约为120Ω，电阻 总值约为60Ω时，就可以确定电阻处于正常的工作状态，。当拔下一个带有终端电阻控制单元插头后，显示出检测的电阻值没有发生变化，这种情况就可有说明 CAN总线系统出现了一些问题，出现的问题可能是被拔下的终端电阻已经损坏或 者出现了短路现象，如果电阻值的变化无穷大，可能是控制单元终端电阻损坏。
(三)测量数据块中总线CAN通讯状态。维修人员可以利用专业的检测仪，对各控 制单元的工作数据块进行读取和分析，检测各控制单元之间的数据传输是否正常。
如果某个控制单元工作状态在仪器上显示为1，这就表明该控制单元能够正常发 出和接收信息，处于正常的工作状态;如果某个控制单元工作状态在仪器上显示 为0，这就表明该控制单元发出和接收信息不正常，系统出现了故障，其原因可 能是控制单元与网关之间的连接出现中断，或者该控制单元还没有进行安装。
(四)汽车CAN导线的维修。CAN总线系统的导线一般为双绞线，如果导线出现破 损需要进行接线时，每段接线距离应小于5cm。如果在导线的中央接点处进行维 修，不可以将接点打开，只能在距离接点10cm以外将导线断开重新进行连接。
防止干扰源对传输信号干扰，还要在接线点处进行屏蔽处理。另外，为预防传输 中信号出现失真，每条导线的长度不得超过5m。
四、结语 随着信息技术的发展，汽车CAN总线技术还会越来越多地应用在汽车 控制系统上，降低汽车布线难度，实现信息资源共享，提升汽车行驶安全性和操 作稳定性。技术人员必须不断提升自身的技术水平，熟练操作CAN系统，为汽车 故障的排除和汽车生产做出贡献。
汽车can总线技术论文篇二 CAN总线技术及其应用 [摘要]CAN是国际上应用最广泛的现场总线之一。本文主要分析了 CAN总线的技术特点及其应用趋势，对CAN总线在汽车领域的应用进行了深入 的分析。
[关键词]CAN总线;汽车;应用 [中图分类号]TN915[文献标识码]A[文章编 号]1005-6432(2014)31-0050-02在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的 要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数 据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也 随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通 信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN(Controllor Area Networh)通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，在欧 洲已是汽车网络的标准协议。
CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船 舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之 一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点 之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
在北美和西欧西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌 入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重 工机械车辆设计的J1939协议。
1CAN总线技术原理简介 1.1CAN总线的分层结构 CAN协议定义了ISO/OSI参考模型的物理层及数据链路层[1]，如下图 所示。
CAN的ISO/OSI参考模型的层结构 物理层定义信号是如何实际传输，涉及位定时、位编码/解码、同步 的解释。数据链路层包含介质访问控制子层MAC(Medium Access Control)和逻辑 链路控制子层LLC(Logical Link Control)。其中，MAC子层是CAN协议的核心， 负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定，把接收到的报文提供给LLC子层， 并接受来自LLC子层的报文;LC子层涉及报文滤波、过载通知和恢复管理。
1.2CAN报文格式 CAN总线上的信息以报文的形式进行传输，报文传输分为四种不同类 型的帧：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。数据帧从一个发送器承载数据到一个接收器。根据CAN规范，有两种 数据帧格式：CAN标准帧(也称为CAN2.0A，支持11位长度的标识符)和CAN扩展 帧(也称为CAN2.0B，支持29位长度的标识符)。远程帧是由一个接收CAN节点发 送，用来请求带有远程帧中规定的标识符的数据帧。错误帧将任何总线错误通知 其他单元，在接收到这个帧时发送器会自动进行消息重发。过载帧由一个忙的 CAN节点送出，以请求在前后数据帧之间增加一个额外的延迟。
标准格式的数据帧，开始是帧起始SOF(Start-Of-Frame);其后是11位标 识符和远程发送请求位RTR(Remote Transmission Request)，这两部分构成了仲裁 域;控制域由6位组成，它表示了后面数据域中的字节数目;数据域由数据帧里发送 的数据组成可为0～8个字节;数据域后面是循环冗余码CRC(Cyclic Redundancy Checksum)域，它用于接收器检验所接受到的位序列;两位的应答域 ACK(acknowledgment)用于发送器接收任意接收器所发出的应答;最后是帧结尾 EOF(End-Of-Frame)它包括7个位。
1.3CAN总线仲裁机制 CAN总线采用显性(Dominant)和隐性(Recessive)两个互补的逻辑值表 示0和1。它采用非归零(NRZ)编码，所有节点以“线与”方式连接至总线。如果存 在一个节点向总线传输逻辑0，则总线呈现逻辑0状态，而不管有多少个节点在发 送逻辑1。CAN网络的所有节点可能试图同时发送，但其简单的仲裁规则确保仅 有一个节点控制总线、并发送信息。
解决总线访问冲突的仲裁规则是通过仲裁每个标识位，即每个节点都 逐位监测总线电平。按照“线与”机制，即显性状态(逻辑0)能够改写隐性状态(逻 辑1)，当某个节点失去总线分配竞争时，则表现为隐性发送和显性观测状态。所 有退出竞争的节点成为那些最高优先级信息的接收器，并且不再试图发送自己的 信息，直至总线再次空闲。
1.4CAN错误检测机制 CAN拥有互补的错误检测机制，错误漏检的概率几乎为零。它包含有 位检查、位填充检查、格式检查、应答检查和循环冗余检查(CRC：Cycle Redundancy Check)五种不同的错误检查方法。
位检查：发送报文的站观测总线电平并探测发送位和接收位的差异，在仲裁阶段不进行位检查;位填充检查：发送站在发送五个连续相等位后会自动 插入一个与之互补的补码位，接收时这个填充位被自动丢掉。如果在一帧报文中 有6个相同位，CAN就知道发生了错误;格式检查：这种方法通过位场检查帧的格 式和大小来确定报文的正确性，用于检查格式上的错误;应答检查：被接收到的 帧由接收站通过明确的应答来确认。如果发送站未收到应答，那么表明接收站发 现帧中有错误;循环冗余检查(CRC)：在一帧报文中加入冗余检查码，接收站通过 CRC可判断报文是否有错。
2CAN总线技术的特点 CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众 多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种 多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率最高可达 1Mbps。
CAN与其他现场总线相比，具有突出的可靠性、实时性和灵活性，其 技术特点如下：
①CAN从本质上讲是一种多主或对等网络，网络上任一节 点均可主动发送报文。②废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据进行编 码;通过报文过滤，可实现点对点、多点播送(传送)、广播等几种数据传送方式。
③采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低。④具有多种检错措施及相应的处 理功能，检错效果极好，处理功能很强，保证了通信的高可靠性。包括位错误和 位填充错误检测、CRC校验、报文格式检查和应答错误检测及相应的错误处理。
⑤通信介质(媒体)可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。⑥总线长度可达 10km(速率为5kbps及其以下);网络速度可达1Mbps(总线长度为40m及其以下)。⑦ 网络上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个;标准格式的报文标识 符可达2032个，而扩展格式的报文标识符的个数几乎不受限制。⑧通过报文标识 符来定义节点报文的优先级。对于实时性要求不同的节点报文，可定义不同级别 的优先级，从而保证高优先级的节点报文得到优先发送。⑨采用非破坏性逐位仲 裁机制来解决总线访问冲突。通过采用这种机制，即使在网络负载很重时，也不 会出现网络瘫痪现象。⑩发生严重错误的节点具有自动关闭输出的功能，以使总 线上其他节点的通信能够继续进行。
4CAN技术在汽车领域的应用 4.1CAN总线技术的应用国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术，例如林肯、奥迪、宝 马等，而国内汽车品牌，例如奇瑞等公司也已经有几款车型应用了总线技术。
CAN总线技术就是通过遍布车身的传感器，将汽车的各种行驶数据发送到“总线” 上，在这个信息共享平台上，凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取 需要的信息，从而使汽车的各个系统协调运作、信息共享、保证车辆安全行驶、 舒适和可靠。一般来说，越高档的车配备的CAN总线数量越多，价格也越高，如 途安、帕萨特等车型当中都配备了多个CAN总线。
42汽车CAN总线节点ECU的硬件设计 汽车CAN总线研发的核心技术就是对带有CAN接口的ECU进行设计， 其中ECU的CAN总线模块由CAN控制器和CAN收发器构成。CAN控制器执行完 整的CAN协议，完成通讯功能，包括信息缓冲和接收滤波。CAN控制器与物理 总线之间需CAN收发器作为接口，它实现CAN控制器与总线之间逻辑电平信号 的转换。
43CAN总线在国内自主品牌汽车中的应用 由于受成本控制、技术实力等因素的限制，CAN总线技术一般都出现 在国外高端汽车，在A级及以下级别车型当中，该项技术大多出现在合资品牌当 中，如POLO、新宝来等。在自主品牌中，采用CAN总线技术的车型中很少，风 云2则是其中的代表车型。风云2CAN总线技术，可以实现发动机、变速箱、ABS、 车身、仪表及其他控制器的通讯，做到全车信息及时共享。在风云2的组合仪表 盘当中，阶段里程、未关车门精确显示、安全带未系提醒等20多项信息全部可以 显示，比同级产品增加一倍，这样增加了驾驶过程中的安全度。
另外，在CAN总线技术的帮助下，内部各种传感器实现信息共享后， 大大减少了车体内线束和控制器的接口数量，避免了过多线束存在的互相干涉、 磨损等隐患，降低了汽车电气系统的故障发生率。打开发动机舱盖，看到的是清 晰简洁的舱内布局。维修方面，CAN总线技术的应用也使得故障排查得到最便利 的保证。CAN总线智能管家系统符合欧美OBDII标准法规，实现了在线诊断的功 能。在车辆发生故障后，各个控制器通过 AN总线智能管家系统存储故障代码，由专业人员，通过诊断仪为车 辆诊断出各种故障状态，快速准确地查找到故障点，第一时间排除故障。利用 CAN总线技术实现系统集成的信息传输，大大提高了各部件的响应速度，减少了配件磨损发生率，也相应降低了维修成本;而且，先进集成技术的应用，也大幅 提高了车辆自身的科技含量，增强了产品竞争力。
5结论 CAN总线的高性能和可靠性已被认同，并被广泛应用于工业自动化， 船舶，医疗设备等方面。该总线控制器和驱动器为硬件基础，采用了开放式仲裁 机制和“隐性”、“显性”位信号差分通信方式，保证了报文传输的可靠性、准确性、 快速性和实时性。因此国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术。
