汽车故障诊断·总线系统故障原理

CAN的基本功能、工作方式和优点

CAN由一根双线导线构成，所有信号通过此双线导线在连接的控制单元之间传递。在车辆中一般使用一根不带屏蔽的对称导线（双绞线）。当两根单根导线相互均匀绞合时，就产生一根这样的对称导线。

传输以数字形式作为“0”和“1”信号（所谓的位）的序列进行。这时“0”和“1”分别对应于一个在标准或协议中定义的电平。不存在中间值。通过CAN传递的信号包含非常广泛且复杂的信息，由“0”和“1”信号排列组成。

提示：进行CAN诊断和系统故障查询时，决定性的不是传递的信息内容，而是要检查总线上的信号电平是否对应于额定值和总线上的信号关系是否正常。如果这里不存在故障，则可认为总线无故障工作，车辆中出现的故障有其他原因。

对称的双线数据线

数字信号是“0”和“1”信号的序列总线的功能原则上可与通过邮局寄信相比较。

包含写给收信人的信息的信件被插入信封中。在信封上写上地址和发信人。信件被投入邮筒中，不同发信人发给不同收信人的具有不同内容的许多信件被汇集在邮筒中。邮局寄发这些信件，并送达信件上注明其地址的收信人。这是一种把信息从发信人传送到收信人的有效方法。

如果每个发信人都亲自把自己的信件带给收信人，则会导致交通混乱。如果发送例如作为广告宣传品的成批信件，一位发信人向多位收信人发送相同的信息，对此同样可利用邮寄途径的有效方法。

在CAN上，发送控制单元（发信人）的信息通过总线传送到接收控制单元（收信人）。借助地址和发信人信息，可把信息分配给正确的控制单元。车辆中的每个控制单元都可通过CAN与其他每个控制单元通信。

通过总线系统传送信息具有多重优点。除了减少电线束中的导线和控制单元上的插头连接外，例如一个控制单元的数据可同时发送到多个控制单元。

例如：控制单元B发送一个规定用于控制单元A和D的信息。信息通过控制单元A和D中的滤波器，信息的数据被采用。控制单元C中的滤波器识别到，此信息不是规定用于控制单元C的，因此不把信息的数据转发到控制器。

CAN数据传输的抗干扰强度

通过导线进行的数据传输可能受车辆中的不同干扰源影响。

车辆中的典型干扰源是在运行过程中或在通过开关断开或接通电路时产生火花的部件。其他干扰源有移动电话和发射台等，即所有产生电磁波的装置。

为了防止干扰数据传输，数据总线导线被相互绞合。数据的传递方式为，在两根导线上相应的电平反向。例如，如果在一根数据总线导线上的电压约为0V，则在另一根导线上的电压约为5V，反之亦然。这样可产生一个比单个信号更大的电压振幅。如果干扰信号影响CAN双线数据线，则两根芯线中的每一根都在相同的方向上受到相同程度的影响。因为信息被以推挽方式输入到导线上，每根导线的零位线将因干扰移动相同的量，两个电压的偏差保持不变。因此，干扰对要传递的信号没有影响。

CAN的两根导线被称为CAN-High和CAN-Low。

绞合的导线以及CAN-High与CAN-Low上反向的电平保证数据传输时的抗干扰强度高

CAN数据传输速度

信息通过导线的传输速度受导线物理性能和抗干扰性限制。传输速度取决于CAN总线导线的长度和电压振幅（信号电平）。数据传输速度以bit/s为单位，即在1s内传输的位数。

CAN规定在最大导线长度为40m时最大速度为1Mbit/s。传输速度越低，导线长度就可以越长。

一般传输率为100k～1Mbit/s。人们要求车辆中的电子系统像事件要求的那样迅速对事件做出反应。这就决定了，为了让控制单元能够及时做出反应，必须非常快地传递重要数据。

在控制和调节驱动装置时会产生重要数据。动力CAN（动力传动系统=驱动装置）由于这个原因被设计成高速CAN。用于舒适性和娱乐的，时间要求不急迫的数据通过车身CAN传递。

在相应的数据信息中为动力CAN和车身CAN规定了“0”和“1”信号的电平。如果CAN导线的信号处在静止位置，就称其为隐性电位。如果传递数据，则每根导线上的电平在隐性静止电位和显性工作电位之间波动。(www.xing528.com)

车身CAN的无故障示波图

动力CAN的无故障示波图

CAN诊断概述

CAN一般构造坚固且抗短路。对地短路、对车载网络电压短路和导线相互短路不会损坏控制单元。在最坏的情况下，可能导致有故障的总线系统失灵。

车辆中的总线系统不仅会遭受短路，而且当水汽侵入时可能在搭铁、正极和CAN导线之间出现接触电阻。

CAN的所有故障通常被存储在故障码存储器中。故障记录仅在个别情况下允许进行简单的诊断，绝大多数时候必须进行详细的检查。

短路和因水汽引起的接触电阻所产生的故障通常只能用示波器可靠诊断。对于用示波器进行的诊断，推荐使用存储器示波器。为了能够同时显示CAN-High和CAN-Low导线上的信号，此示波器应具有两个通道。

在连接测量导线并调整示波器后，可以切合实际地对显示的示波图进行分析。在分析电平时要注意，在用示波器进行测量时必须考虑一个最大10%的测量误差。

在无故障的情况下从示波图中可看到，CAN高和CAN低的脉冲始终沿相反的方向移动。在查找CAN高和CAN低时将首先查找隐性电位。CAN高是脉冲由隐性电位沿正向成像的通道。对于CAN低，导线上的脉冲由隐性电位沿负向成像。

动力CAN　500kBaud

车身CAN　100kBaud

信息CAN　100kBaud

由于车辆的机械振动，必须考虑到可能出现的绝缘故障、电缆断路及插头触点故障。可参考国际标准化组织（ISO）故障表。

ISO故障表中包括了CAN数据总线可能出现的故障。除此之外还有导线混淆故障。在实际工作中，这种情况也可能突然出现。

故障3～8在动力CAN数据总线上可以用万用表来准确判断。

对于故障1和2必须使用数字存储式示波器（DSO）来判断。

对于车身CAN数据总线来说，只能用数字存储式示波器（DSO）来诊断故障。

ISO故障8不会出现在车身CAN数据总线上。

CAN总线导线的维修理念

控制单元通过插头连接在CAN上。在插头的压接点中始终只能连接一根导线。这就导致，第二根导线必须在一个规定点处连接到CAN线束上。在通常情况下这同样通过压接点进行。为了避免在维修CAN导线时把新的、可能影响安全的故障无意间引入车辆系统中，CAN的压接点绝对不能打开和通过维修更新。如果要脱开CAN导线，则只允许在与下个压接点相距不小于100mm处进行。CAN导线的绞合对于CAN的抗干扰能力具有决定意义。只有绞合不受损坏，才能保证CAN正常工作。由于这个原因，在维修CAN导线时只允许少量解开绞合。

1—绞合只可解开最长50mm 2—CAN导线断开处要与下一个压接点相距至少100mm