CAN數據傳輸系統的原理及故障實例

關鍵字：電動車窗

(1)什麼是數據總線

一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條線共同接在兩個節點上，這兩條導線就稱作數據總線。以前各電控單元之間好比有許多人騎著自行車來來往往，現在是這些人乘坐公共汽車，公共汽車可以運輸大量乘客，故數據總線亦稱BUS線。

(2)為什麼要采用數據總線

我們知道，汽車兩塊電腦之間的信息傳遞，有幾個信號就要有幾條信號傳輸線(信號傳輸線的接地端可以采用公共回路)，例如，寶來轎車發動機電控單元J220與自動變速器電控單元J217之間就需要有5條信號傳輸線。如果傳遞信號項目多還需要更多的信號傳輸線，這樣會導致電控單元針腳數增加、線路復雜、故障率增多及維修困難。

(3)什麼是CAN協議

電子計算機網絡用電子語言來說話，各電控單元必須使用和解讀相同的電子語言，這種語言稱“協議”，汽車電腦網絡常見的傳輸協議有數種。寶來車裝用博世公司產品，數據總線采用CAN協議，這個協議是由福特、Internet與博世公司共同開發的高速汽車通信協議。CAN是Controller AreaNetwork(控制單元區域網絡)的縮寫，意思是控制單元通過網絡交換數據。

(4)CAN數據傳輸系統的優點

數據總線與其他部件組合在一起就成為數據傳輸系統，CAN數據傳輸系統的優點是：

①將傳感器信號線減至最少，使更多的傳感器信號進行高速數據傳遞。
②電控單元和電控單元插腳最小化應用，節省電控單元的有限空間。
③如果系統需要增加新的功能，僅需軟件升級即可。
④各電控單元的監測對所連接的CAN總線進行實時監測，如出現故障該電控單元會存儲故障碼。
⑤CAN數據總線符合國際標准，以便於一輛車上不同廠家的電控單元間進行數據交換。

2．CAN數據傳輸系統構成及工作原理

(1)CAN數據傳輸系統構成

CAN數據傳輸系統中每塊電腦的內部增加了一個CAN控制器，一個CAN收發器；每塊電腦外部連接了兩條CAN數據總線。在系統中作為終端的兩塊電腦，其內部還裝有一個數據傳遞終端(有時數據傳遞終端安裝在電腦外部)。

(2)各部件功能

①CAN控制器作用是接收控制單元中微處理器發出的數據，處理數據並傳給CAN收發器。同時CAN控制器也接收收發器收到的數據，處理數據並傳給微處理器。
②CAN收發器是一個發送器和接收器的組合，它將CAN控制器提供的數據轉化成電信號並通過數據總線發送出去，同時，它也接收總線數據，並將數據傳到CAN控制器。
③數據傳遞終端實際是一個電阻器，作用是避免數據傳輸終了反射回來，產生反射波而使數據遭到破壞。
④CAN數據總線
用以傳輸數據的雙向數據線，分為CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)數據線。數據沒有指定接收器，數據通過數據總線發送給各控制單元，各控制單元接收後進行計算。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起(圖2)，兩條線上的電位是相反的，如果一條線的電壓是5V，另一條線就是0V，兩條線的電壓和總等於常值。通過該種辦法，CAN總線得到保護而免受外界電磁場干擾，同時CAN總線向外輻射也保持中性，即無輻射。

(3)數據傳遞過程

例如：發動機電腦向某電腦CAN收發器發送數據，該電腦CAN收發器接收到由發動機電腦傳來的數據，轉換信號並發給本電腦的控制器。CAN數據傳輸系統的其他電腦收發器均接收到此數據，但是要檢查判斷此數據是否是所需要的數據，如果不是將忽略掉。

3．動力CAN數據傳輸系統

(1)動力CAN數據傳輸系統的組成

動力CAN數據總線連接3塊電腦(圖4)，它們是發動機、ABS／EDL及自動變速器電腦(動力CAN數據總線實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦)。總線可以同時傳遞10組數據，發動機電腦5組、ABS／EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據總線以500kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0．25ms，每一電控單元7～20ms發送一次數據。優先權順序為ABS／EDL電控單元→發動機電控單元→自動變速器電控單元。

在動力傳動系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發送器，高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據總線連接點通常置於控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發動機電控單元內部。

Re:CAN數據傳輸系統的原理

故障現象：一輛上海大眾波羅（POLO）轎車（車身編碼為LSVFA49J822044665，配備手動變速器和兩前門電動窗，無中控門鎖），在某裝飾部加裝一套防盜器和中控門鎖後，出現電動車窗無法工作現象。

故障檢測與排除：首先連接VAG1552故障閱讀儀，輸入09地址碼（車載網絡管理系統控制單元），利用02功能（查詢故障存儲器）讀取故障代碼，得到兩個偶發性故障代碼：一個是電源電壓太低；一個是CAN網絡線斷路。利用05功能（清楚故障存儲器）清除故障代碼後，再利用02功能（查詢故障存儲器）讀取故障代碼，沒有故障代碼存在。利用06功能（結束輸出），再輸入19（數據總線控制單元），利用02功能（查詢故障存儲器）讀取故障代碼，沒有故障代碼。再輸入46（舒適系統），利用02功能（查詢故障存儲器）讀取故障代碼，讀得的故障代碼是01330，含義是：ConvenienceSyscontralUnit-T393PowerSupplyTooSamall（舒適系統中央控制單元-T393電源供給太小）。利用05功能（清楚故障存儲器）清除故障代碼後，再利用02功能（查詢故障存儲器）讀取故障代碼，沒有故障代碼存在。按壓車窗開關，沒有反應。

再輸入09地址碼讀取電腦版本為：
6Q1937049C00BN-SG
1S32
Coding09216WSC00000
發現電腦編碼不對，該車的電腦編碼應該是17566，而讀得的結果為09216。利用VAG1552故障閱讀儀進入07（編碼），輸入17566。退出再進入19讀版本，發現數據總線編碼為00014，是正確的。
退出輸入46地址碼讀取電腦版本為：
6Q0959433G
3Bkomfortgert0001
Coding01024WSC12345
發現該編碼也不對，該電腦編碼應該是00067，而讀得的結果為01024。利用VAG1552故障閱讀儀進入07（編碼），輸入00067。
退出系統，按壓電動車窗開關，電動車窗工作正常。

故障分析：該車故障的真正原因是電腦編碼錯誤，為什麼會導致電腦編碼錯誤呢？分析造成電腦編碼錯誤的原因時，發現在是在裝飾部安裝防盜器和中控門鎖時，他們用試燈測量電腦管腳，可能是裝防盜器時查找某個信號或電源時，誤把試燈接頭插入診斷導線K線或L線。錯誤地給電腦一個編碼信號，從而導致次故障。

現在汽車已經進入高科技時代，因此出現故障不要盲目用試燈測量。因為很多汽車現在都是網絡傳輸，如POLO轎車在德國裝備了15塊電腦，上海大眾（POLO）轎車裝備14塊電腦，全部電腦都是網絡傳輸，數據共享，因此在故障檢修時一定要倍加小心。