汽車電腦控制區(qū)域網(wǎng)數(shù)據(jù)總線的組成和原理及故障維修方法概述

　　隨著4C技術(shù)，即計(jì)算機(jī)、控制器、通信和CRT顯示技術(shù)的發(fā)展，特別是其中的微處理器技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，過程控制系統(tǒng)經(jīng)歷了基地式氣動(dòng)控制儀表系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等五代過程，其中控制器區(qū)域網(wǎng)CAN技術(shù)是在汽車工業(yè)上應(yīng)用的最為成熟技術(shù)之-，目前在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，CAN幾乎成了一種必須采用的技術(shù)手段，尤其是在歐洲，如奔馳、寶馬、大眾，其他公司如沃爾沃等也都將CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)手段。此外，美國汽車廠也將控制器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)逐步由Class 2過渡到CAN。

　　為了適應(yīng)汽車工業(yè)的發(fā)展，滿足汽車維修人員的需要，以推動(dòng)汽車維修產(chǎn)業(yè)技術(shù)的普及與水平的提高，特編寫此書。

　　本書不涉及高深的專業(yè)知識(shí)，文字簡(jiǎn)練，通俗易懂。通過閱讀本書，能理解汽車電腦控制區(qū)域網(wǎng)數(shù)據(jù)總線（CAN-BUS）的組成、工作原理、故障診斷與檢查方法。本書適用于廣大汽車維修人員、駕駛員及大、中專院校汽車維修專業(yè)的學(xué)生使用。

　　一、CAN總線的形成

　　1.汽車常規(guī)布線法的缺陷

　　隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，汽車裝備日趨完善，車用電氣設(shè)備越來越多，從發(fā)動(dòng)機(jī)控制到傳動(dòng)系統(tǒng)控制，從行駛、制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報(bào)警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電氣系統(tǒng)形成-個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，并且都集中在駕駛室控制。如果按照常規(guī)點(diǎn)到點(diǎn)間的布線法，則整個(gè)汽車的布線將十分復(fù)雜，顯得很凌亂。尤其是在高檔客車中，傳統(tǒng)布線不僅增加了布線的復(fù)雜程度，而且布線所需的銅線也將成倍增加。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛采用傳統(tǒng)布線方法的高檔汽車中，其電線長(zhǎng)度可達(dá)2 km，電氣節(jié)點(diǎn)高達(dá)1500個(gè)。而且，該數(shù)字大約每10年增長(zhǎng)1倍，從而加劇了粗大的線束與汽車有限的可用空間之間的矛盾。

　　一般情況下，線束都裝在看不到的地方（如縱梁下等），一旦線束中出了問題，不僅查找相當(dāng)麻煩，而且維修也很困難。另外，每個(gè)車型的線束都不- -樣，每種車都要單獨(dú)設(shè)計(jì)，從而增加了設(shè)計(jì)和試制的難度。有時(shí)需替代某個(gè)落后的電器配件，要增加幾根線，因無法加到原線束中，只能從外面加線，從而使線路更凌亂。所以，無論從材料成本還是從工作效率看，傳統(tǒng)布線法都將不適應(yīng)汽車的發(fā)展。將電子技術(shù)用于汽車布線的多路總線傳輸技術(shù)將能夠很好地解決上述矛盾。

　　2.數(shù)據(jù)總線技術(shù)的產(chǎn)生

　　什么是數(shù)據(jù)總線呢？所謂數(shù)據(jù)總線，就是指在一條數(shù)據(jù)線上傳遞的信號(hào)可以被多個(gè)系統(tǒng)共享，從而最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，充分利用有限的資源。例如，常見的電腦鍵盤有104位鍵，可以發(fā)出100多種不同的指令，但鍵盤與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)連接線卻只有7根，鍵盤正是依靠這7根數(shù)據(jù)連接線上不同的電平組合（編碼信號(hào)）來傳遞信號(hào)的。如果把這種方式應(yīng)用在汽車電氣系統(tǒng)上，就可以大大簡(jiǎn)化目前的汽車電路?？梢酝ㄟ^不同的編碼信號(hào)來表示不同的開關(guān)動(dòng)作、信號(hào)解碼后，根據(jù)指令接通或斷開對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備（前照燈、刮水器、電動(dòng)座椅等）。這樣，就能將過去-線一用的專線制改為- -線多用制，大大減少了汽車上電線的數(shù)量，縮小了線束的直徑。當(dāng)然，數(shù)據(jù)總線還將使計(jì)算機(jī)技術(shù)融入整個(gè)汽車系統(tǒng)之中，加速汽車智能化的發(fā)展。

　　20世紀(jì)90年代以來，汽車上的電控裝置越來越多，例如電子燃油噴射裝置、防抱死制動(dòng)裝置（ABS）、安全氣囊裝置、電動(dòng)門窗裝置、主動(dòng)懸架等。隨著集成電路和單片機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，汽車上的電子控制器的數(shù)量越來越多。因此，一-種新的概念一汽車 上電子控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)CAN的概念也就應(yīng)運(yùn)而生。為使不同廠家生產(chǎn)的部件能在同一輛汽車上協(xié)調(diào)工作，必須制定標(biāo)準(zhǔn)。按照ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， CAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，因此稱為CAN總線。

　　正如公路運(yùn)輸需要交通規(guī)則來維持正常的動(dòng)作一樣，數(shù)據(jù)總線也需要信號(hào)傳遞規(guī)范。其中，一種基本的規(guī)則是分時(shí)。在這種規(guī)則下，數(shù)據(jù)總線在每--時(shí)刻只能被兩個(gè)部件占用，在兩個(gè)部件之間傳遞信號(hào)。由于電信號(hào)傳播的速度極快，因此數(shù)據(jù)總線完全可以滿足許多部件進(jìn)行分時(shí)信號(hào)傳遞的需要。

　　在現(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)中，CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置，奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃及雷諾汽車都將CAN作為電子控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。由于我國中高級(jí)轎車主要以歐洲車型為主，因此歐洲車型應(yīng)用最廣泛的CAN技術(shù)，也將是國產(chǎn)轎車引起的技術(shù)項(xiàng)目。目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2根CAN總線，一根是用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN總線，速率達(dá)到500kb/s，另- -根是用于車身系統(tǒng)的低速CAN總線，速率是100 kb/s。

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用CAN總線主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ASR及ABSECU、SRSECU、組合儀表等。它們的基本特征相同，都是控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。

　　車身系統(tǒng)用CAN總線主要連接對(duì)象是4門以上的集控鎖、電動(dòng)門窗、后視鏡和廂內(nèi)照明燈等。有些先進(jìn)的轎車除了上述2根CAN總線外，還有第3根CAN總線，它主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星導(dǎo)航智能通信系統(tǒng)。

　　目前，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用CAN總線和車身系統(tǒng)用CAN總線這2根總線之間是獨(dú)立的，彼此之間沒有關(guān)系。今后工程技術(shù)人員將逐步克服技術(shù)障礙，設(shè)置“網(wǎng)關(guān)”，在各根CAN總線之間搭橋?qū)崿F(xiàn)資源共享，將各個(gè)數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)反饋到儀表板總成上的顯示屏上。駕駛員只要看看顯示屏，就可以知道各個(gè)電控裝置是否正常工作。把數(shù)據(jù)總線技術(shù)引人汽車，對(duì)汽車電子技術(shù)的發(fā)展必將起到積極的推進(jìn)作用。