試論汽車CAN總線技術及其檢測維修

鄭鵬

摘 要：電子技術的發(fā)展轉變了傳統(tǒng)的汽車通信方式，特別是CAN總線技術的使用，對于汽車通信方式進行了進一步的優(yōu)化?；诖耍疚姆治隽似嘋AN總線技術的原理及優(yōu)勢，說明了汽車CAN總線的常見故障，闡述了汽車CAN總線的檢測維修方式。

關鍵詞：汽車CAN總線技術；常見故障；檢測維修

引言：隨著我國電子技術的不斷發(fā)展，各個行業(yè)對于電子技術的應用都進行了深入的研究與應用。其中，在現(xiàn)代汽車生產領域，使用的電控系統(tǒng)更加多樣，為人們提供了更加優(yōu)質的服務。為了確保汽車中包含的各個電控系統(tǒng)之間有著更好的信息共享效果，同時對導線及傳感器的使用量進行控制與降低，CAN總線技術的優(yōu)勢就凸顯了出來，被相關人員廣泛應用于汽車生產中。與傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)連接方式不同，CAN總線技術是一種更加新型的通信方式，其工作原理、結構、故障形式以及檢測維修方式都有著其自身的獨特性。

一、汽車CAN總線技術的原理及優(yōu)勢分析

（一）汽車CAN總線的工作原理分析

CAN總線技術是控制器局域網(wǎng)總線技術的簡稱。汽車CAN總線技術在工作中，會將汽車上的各個控制單元利用中央控制器進行連接，形成了汽車電子控制網(wǎng)絡結構。這樣的連接方式就能夠加強對汽車對各個電控單元的管理，使的各個電控單元之間的工作更加協(xié)調。在實際的使用中，不論整車中包含多少電控單元，只需要利用兩根導線就能將其與總控進行連接。在CAN總線上，每個節(jié)點都有著固定的地址，數(shù)據(jù)信息由控制單元發(fā)出，經過總線傳遞至CAN控制器中；CAN控制器能夠將數(shù)據(jù)信息轉化為電信號，并將電信號傳遞至控制單元；控制單元對接收到的信號進行檢測，并結合該單元需要進行判斷，若需要就將信號接收，如果不需要就將其忽略。

（二）汽車CAN總線技術的優(yōu)勢分析

第一，開發(fā)難度相對較小。現(xiàn)階段，汽車CAN總線技術使用的通信協(xié)議的實現(xiàn)是由CAN控制器芯片以及CAN控制器接口芯片進行的。這樣的操控效果實現(xiàn)方式使得系統(tǒng)的開發(fā)難度顯著降低。

第二，數(shù)據(jù)通信信號相對較強。在汽車CAN總線控制系統(tǒng)中，由于使用了CAN控制器，所以能實現(xiàn)對更多的電控單元進行控制，汽車內的局域網(wǎng)也能夠根據(jù)節(jié)點狀態(tài)及時的進行數(shù)據(jù)信息的收發(fā)。

第三，使用范圍較為廣泛。汽車CAN總線技術的使用為分布式控制系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)通信提供了技術上的支持。經過近十年的發(fā)展，CAN總線技術已經在機械制造、航空航天等領域得到了拓展性的應用。

二、汽車CAN總線的常見故障分析

第一，電源系統(tǒng)故障。在汽車多路信息傳輸系統(tǒng)中，核心的電控模塊ECM包含著通信IC芯片。為了使其能夠正常運行，該模塊的工作電壓必須要保持在10.5-15.0V的范圍內[1]。一旦汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓沒有達到規(guī)定的標準，就會導致汽車的多路信息傳輸系統(tǒng)短時間內無法正常通信。

第二，節(jié)點故障。節(jié)點故障包括軟件故障及硬件故障。其中，軟件故障就是傳輸協(xié)議或是軟件程序出現(xiàn)了缺陷，導致汽車多路信息傳輸系統(tǒng)通信出現(xiàn)混亂或是無法正常工作。該故障一般無法進行維修；硬件故障主要是由集成電路或是通信芯片產生的故障，使得汽車多路信息傳輸系統(tǒng)無法正常工作。

第三，鏈路故障。主要包括通信線路的短路、斷路或者物理性質造成的通信信號減弱與失真等，最終導致多個電控單元無法正常工作。

三、汽車CAN總線的檢測維修

（一）波形測量

在進行波形測量時，可以使用VAS5051上的示波器對CAN-High波形以及CAN-Low波形進行同時測量。該示波器包含DSO1以及DSO2兩種通道，所以能夠實現(xiàn)CAN-High波形以及CAN-Low波形同一界面下的顯示，可以更加直觀的分析出系統(tǒng)出現(xiàn)的問題以及故障的位置。在測量中，要將CAN-High線與通道DSO1的紅色測量端子（正極）進行連接、將CAN-Low線與通道DSO2的紅色測量端子進行連接、兩者的黑色測量端子（負極）要同時接地。

CAN-BUS進行信息傳遞是通過兩個二進制的邏輯狀態(tài)，即0（顯性）以及1（隱性）來完成的。其中，每一個邏輯狀態(tài)都有相應的電壓值對應，所以在控制單元中，可以通過兩條線上的電壓差進行數(shù)據(jù)的確認。例如，當DSO顯示CAN-BUS上僅包含兩種工作狀態(tài)，在邏輯值為1時，兩者的電壓差相對較??；在邏輯值為0時，CAN-High的電壓值上升、CAN-Low的電壓值下降，且兩者的電壓差為2.5V左右（波動范圍為±100mV）。利用波形測量，能夠迅速的完成CAN總線系統(tǒng)故障位置的判斷。

（二）終端電阻測量

在汽車CAN總線系統(tǒng)中，包含終端電阻的兩個控制單元呈現(xiàn)連接狀態(tài)，所以兩個終端電阻呈現(xiàn)了并聯(lián)的狀態(tài)。在終端電阻的測量中，若測量的結果顯示兩個終端電阻的電阻值約為120Ω、且總值為60Ω時，則能夠說明終端電阻是正常的。相關技術人員要明確終端電阻的阻值并不一定都為120Ω，要依照總線結構進行判斷[2]。在完成終端電阻的總阻值測量后，可以將其中一個含有終端電阻的控制單元進行斷開，則能夠測量單一終端電阻的阻值。若是斷開某一含有終端電阻的控制單元后，并沒有出現(xiàn)阻值的變化，則意味著系統(tǒng)中存在問題，例如終端電阻損壞或CAN-BUS斷路等；若出現(xiàn)阻值無限大的情況，則意味著連接的控制單元的終端電阻出現(xiàn)問題，或者是控制該單位的CAN-BUS存在故障。

（三）測量數(shù)據(jù)塊中CAN總線通信狀態(tài)的讀取

在進行測量數(shù)據(jù)塊中CAN總線通信狀態(tài)的讀取中，可以使用專用檢測儀VAS5051以及VAG1551進行。利用專業(yè)檢測儀，能夠實現(xiàn)對控制單元信息交流及工作狀態(tài)的檢測。當某一控制單元顯示為1時，則意味著執(zhí)行自動診斷的控制單元正在從該控制單元中接收信息；當控制單元顯示為0時，則意味著正在執(zhí)行自動診斷的控制單元沒有從該控制單元中接收信息。造成這樣情況的原因普遍為組合儀表之間的連線斷開或是沒有進行該控制單元的安裝。

（四）汽車CAN總線技術的其他檢測維修方式

第一，CAN導線的維修。當CAN-BUS導線出現(xiàn)破損或者是斷路需要進行接線時，相關技術人員要控制每段接線的長度小于50mm，且每兩段接線之間的長度要不低于100mm；若相關技術人員需要在中央接點處進行維修時，則要嚴格控制開關處于閉合狀態(tài)，且只在距離接點100mm之外斷開導線。同時，相關技術人員要控制每條CAN-BUS導線長度小于等于5m，避免出現(xiàn)脈沖信號的失真。

第二，報文檢測。在通信數(shù)據(jù)中，報文的內容是固定不變的，但是由于在傳輸?shù)倪^程中會遇到較多格式上的問題，所以會阻礙數(shù)據(jù)執(zhí)行。相關技術人員要對幀的格式、大小等指標進行嚴格的、詳細的檢查，確保數(shù)據(jù)傳輸中報文的準確性。

第三，應答檢測。在CAN總線技術的實際操作中，通信協(xié)議執(zhí)行指令會傳輸?shù)浇邮照局羞M行應答認證。如果發(fā)送站沒有接收到應答，則一味著接收站中的幀存在錯誤，具體來說，就是ACK場已經被損壞或是網(wǎng)絡中的報文沒有站點進行接收。針對上述的問題，相關技術人員可以使用應答錯誤檢測進行具體問題的查找并進行及時的解決。

總結：綜上所述，CAN總線技術在汽車生產領域被廣泛的應用，為了確保汽車運行的安全性，對其進行檢測維修十分必要。在汽車 CAN總線技術中，常常會出現(xiàn)電源系統(tǒng)故障、節(jié)點故障以及鏈路故障，通過波形測量、終端電阻測量、測量數(shù)據(jù)塊中CAN總線通信狀態(tài)的讀取以及其他檢測維修方式，能夠準確的發(fā)現(xiàn)汽車CAN總線中故障出現(xiàn)的位置及具體問題，能夠及時的進行故障處理，提升了汽車CAN總線的運行質量。

參考文獻：

[1]蔡應春，徐明亮，楊欣.汽車CAN總線技術及其檢測維修的研究[J].內燃機與配件，2016（10）：65-66.

[2]羅振華，蔣芬.汽車CAN總線技術及其檢測維修[J].現(xiàn)代經濟信息，2014（17）：387.