汽车总线系统 蓝海汽修学校1为什么采用数据总线我们知道，汽车每个电脑之间有许多信号需要传递，一个信号需要两条导线构成回路，虽然所有信号的对地端可以采用一条公共导线，但随着传递信号的增多会使两块电脑之间连接线的数量越来越多，这样会带来电控单元针脚数增多、线路制作复杂、故障率增加、维修困难。 22 什么是数据总线w一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每台电控单元都引出两条线共同接在两个节点上，这两条导线就称作数据总线。以前各电控单元之间好比有许多人骑着自行车来来往往，现在是这些人乘坐公共汽车，公共汽车可以运输大量乘客，故数据总线亦称BUS线33 什么是CAN协议w电子计算机网络用电子语言来说话，各电控单元必须使用和解读相同的电子语言，这种语言称“协议”，汽车电脑网络常见的传输协议有数种。宝来车装用博世公司产品，数据总线采用CAN协议，这个协议是由福特、Internet、博世公司共同开发的高速汽车通信协议。CAN是Controller Area Network（控制单元区域网络）的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。4CAN数据传输系统优点w数据总线与其它部件组合在一起就成为数据传输系统，CAN数据传输系统的优点是：w a、将传感器信号线减至最少，使更多的传感器信号进行高速数据传递；w b、电控单元和电控单元插脚最小化应用，节省电控单元的有限空间；w c 、如果系统需要增加新的功能，只需软件升级即可；w d、各电控单元对所连接的CAN总线进行实时监测，如出现故障该电控单元会存储故障码；w e、CAN数据总线符合国际标准，便于一辆车上不同厂家生产的电控单元进5主要车载网络基本情况wCAN（Controller Area Network)wController：控制器wArea：区域wNetwork：网络w车身/动力传动系统控制用协议，最有可能成为世界标准的车用协议w通信速度：1Mbit/s6VANwVAN(Vehicle Area Network)w车用系统控制用LAN协议，以法国为中心w通信速度：1Mbit/sw开发单位：ISO7MOSTwMOST(Media Oriented System Transport)wMedia：媒体wOriented：导向wSystem：系统wTransport：传输w信息系统通信协议w以欧洲为中心，由克莱斯勒与BMW公司推动w通信速度：22.5Mbit/s8LINwLIN（local interconnect network)wLocal：局部wInterconnect：互联wNetwork：网络w车身系统控制用LAN协议w通信速度：10.441.6Kbit/sw低成本串行通信系统，单线连接9wByteflightw重视安全、按用途分类的控制用LAN协议w通信速度： 10Mbit/swBWM公司10wFlexRayw重视安全、按用途分类的控制用LAN协议w通信速度：5Mbit/swBMW公司 Daimler-Chrysler11总线系统构成w1.控制单元w2.数据总线w3.网络w4.架构w5.通信协议w6.网关12Audi C6数据总线系统wC5 网络w 21 个联网控制单元w 3个总线系统w 通过 K 线和 L 线诊断wC6 联网w 最多81个控制单元w 18个总线系统w 通过CAN总线进行诊断C613Audi C6数据总线系统Anzeigeeinheit imSchalttafeleinsatzJ285Diagnoseanschluss T16Trsteuergert,Fahrerseite J386Trsteuergert,Beifahrerseite J387Trsteuergert,hinten links J388Trsteuergert,hinten rechts J389SitzverstellungJ136Sitzverstellung,Beifahrer J521Multifunktions-lenkrad J453KomfortsystemJ393Alarmhorn H12Innenraum-berwachungG273Bordnetz 2J520Bordnetz J519WischermotorJ400Sensor fr Regen-/LichterkennungG397Reifendruck-berwachungJ502ClimatronicJ255FrischluftgeblseJ126Anhnger-erkennungJ345Energie-managementJ644EinparkhilfeJ446ZusatzheizungJ364Sendervorne linksG431Sendervorne rechtsG432Senderhinten linksG433Senderhinten rechtsG434AntennehintenR96Zugang- undStartberechtigungJ518Schalter frZugang- undStartberechtigungE415Antennen-Einlese-Einheitfr schlsselloseZugangsberechtigungJ723Elektrische Park-und HandbremseJ540AutomatischesGetriebeJ217Niveauregelung J197NOX SensorJ583Motorelektronik 1J623ABS mit EDSJ104Geber fr DrehrateG202Leuchtweiten-regelung J431LeistungsmodulScheinwerfer rechtsJ668LeistungsmodulScheinwerfer linksJ667Lenkwinkel-sensor G85Lenksulen-elektronik J527Airbag J234Sitzbelegungs-erkennungJ706CD-WechslerR41Anzeige- undBedieneinheit frInformation, vorn J523Verstrker DSPJ525NavigationJ401TV-TunerR78Sende- und Empfangsgertfr Telefon, R36Radiomodul RSpracheingabeJ507Telefon /Telematik J526Bedienhrerfr TelefonR37Diagnoseinterface fr Datenbus J533Abstands-regelung J428CAN KomfortCAN AbstandsregelungCAN KombiCAN AntriebCAN DiagnoseMOSTLINdiverse SubbussystemeGeber KltemitteldruckKltemitteltemperaturG39514Audi C6数据总线系统 舒适系统网关/诊断接口 J533门控制单元 副司机侧 J387能量管理系统 J644门控制单元 右后J389座椅调节 副司机侧 J521挂车识别 J345驻车辅助J446进入/启动授权 J518驻车加热 J364整车电器控制单元 2 J520门控制单元 司机侧 J386门控制单元 左后J388座椅调节 司机侧 J136警报喇叭 H12雨滴光强传感器 G397冷却液压力和温度传感器G395发送器 左后 G433发送器 左前G 431雨刷电机J400室内监控 G273多功能方向盘 J453新鲜空气鼓风机J126发送器 右后G434发送器 右前 G432整车电器控制单元 1 J519自动空调J255舒适系统 中央控制单元 J393转向柱电器J527轮胎气压监控 J502后部 天线R96舒适CAN总线LIN总线15宝马E851617CAN通信技术概述通信技术概述wCAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域即控制器局域网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。的产品采用了这一技术。wCAN最初是由德国的最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。等。由于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信由于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用采用CAN总线上述问题便得到很好地解决。总线上述问题便得到很好地解决。18CAN总线特点总线特点wCAN总线是一种串行数据通信协议，总线是一种串行数据通信协议，其其通信接口中集成了通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。级判别等项工作。wCAN总线特点如下：总线特点如下：w（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。通信方式灵活。w（2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满足可以满足不同的实时要求。不同的实时要求。w（3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。19CAN总线特点总线特点w（4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。送方式接收数据。w（5）直接通信距离最远可达）直接通信距离最远可达10km（速率（速率5Kbps以下）。以下）。w（6）通信速率最高可达）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长（此时距离最长40m）。）。w（7）节点数实际可达）节点数实际可达110个。个。w（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。个。w（9）每帧信息都有）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率校验及其他检错措施，数据出错率极低。极低。w（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。w（11）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响20CAN的发展背景及其应用情况的发展背景及其应用情况CANCAN的起源的起源的起源的起源现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：有：ABS（防抱系统）、（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD机等机等21汽车电子技术发展的特点：汽车电子技术发展的特点：w汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。制、排气再循环。w电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。信息显示系统等。w从汽车本身到融入外部社会环境。从汽车本身到融入外部社会环境。22现代汽车电子技术的分类：现代汽车电子技术的分类：w单独控制系统：单独控制系统：由一个电子控制单元（由一个电子控制单元（ECU）控制一个工作）控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。器等。w集中控制系统：集中控制系统：由一个电子控制单元（由一个电子控制单元（ECU）同时控制多个）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。w控制器局域网络系统控制器局域网络系统（CAN总线系统）：由多个电子控制单总线系统）：由多个电子控制单元（元（ECU）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元（ECU）的共用信息通过总线互相传递。）的共用信息通过总线互相传递。2324带有三个中央控制单元的车带有三个中央控制单元的车25带有三个中央控制单元和总线系统的车带有三个中央控制单元和总线系统的车26带有三个中央控制单元的带有三个中央控制单元的CAN驱动网络驱动网络2728车用网络发展原因车用网络发展原因w电子技术发展电子技术发展-线束增加线束增加w线控系统（线控系统（X-BY-WIRE）w计算机网络的广泛应用计算机网络的广泛应用w智能交通系统的应用智能交通系统的应用29汽车发展带来的问题汽车发展带来的问题w（1）汽车电子技术的发展）汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来越汽车上电子装置越来越多多汽车的整体布置空间缩小汽车的整体布置空间缩小w（2）传统电器设备多为点到点通信）传统电器设备多为点到点通信导致了庞大的导致了庞大的线束线束w（3）大量的连接器导致可靠性降低。大量的连接器导致可靠性降低。w粗大的线束粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。困难。w（4）存在冗余的传感器。）存在冗余的传感器。30Volvo汽车近三十年来线束增长的情况汽车近三十年来线束增长的情况31w车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。32汽车网络化的优点汽车网络化的优点w布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。w可靠性提高，可维护性大为提高可靠性提高，可维护性大为提高w实现信息共享，提高汽车性能实现信息共享，提高汽车性能w满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求w总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。享，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。 33CAN技术技术的发展的发展w20世纪世纪80年代，年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、公司、Intel公司，还有德国两所大公司，还有德国两所大学的教授。学的教授。w1986年，年，Bosch在在SAE（汽车工程人员协会）大（汽车工程人员协会）大会上提出了会上提出了CANw1987年，年，INTEL就推出了第一片就推出了第一片CAN控制芯片控制芯片82526；随后；随后Philips半导体推出了半导体推出了82C200。w1993年，年，CAN的国际标准的国际标准ISO11898公布公布w从此从此CAN协议被广泛的用于各类自动化控制领域协议被广泛的用于各类自动化控制领域34w1992年，年，CIA（CANinAutomation）用户组织成立，之后）用户组织成立，之后制定了第一个制定了第一个CAN应用层应用层“CAL”。w1994年开始有了国际年开始有了国际CAN学术年会（学术年会（ICC）。）。w1994年美国汽车工程师协会以年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了为基础制定了SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。w到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客；高级客车上有两套车上有两套CAN，通过网关互联；，通过网关互联；1999年一年就有近年一年就有近6千万千万个个CAN控制器投入使用；控制器投入使用；2000年销售年销售1亿多亿多CAN的芯片；的芯片；2001年用在汽车上的年用在汽车上的CAN节点数目超过节点数目超过1亿个亿个。w但是轿车上基于但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系统，的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。没有一个统一标准。35基于基于CAN总线的汽车电器网络结构总线的汽车电器网络结构36目前汽车上的网络连接方式主要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2条条CAN：一条用于驱动系统的高速一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到，速率达到500kb/s。主要面向实时性要求较高的控制单。主要面向实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等元，如发动机、电动机等另一条用于车身系统的低速另一条用于车身系统的低速CAN，速率是，速率是100kb/s。主要是针对车身控制的，如车灯、。主要是针对车身控制的，如车灯、车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信号多但实时性要求低，因此实现成本要是信号多但实时性要求低，因此实现成本要求低。求低。 373839wCanbus采用双绞线自身校验的结构，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响，采用双绞线自身校验的结构，既可以防止电磁干扰对传输信息的影响，也可以防止本身对外界的干扰。系统中采用高低电平两根数据线，控制器输出的也可以防止本身对外界的干扰。系统中采用高低电平两根数据线，控制器输出的信号同时向两根通讯线发送，高低电平互为镜像。并且每一个控制器都增加了终信号同时向两根通讯线发送，高低电平互为镜像。并且每一个控制器都增加了终端电阻，已减少数据传送时的过调效应。端电阻，已减少数据传送时的过调效应。数据传输线数据传输终端数据传输终端CAN收发器CAN收发器404142w当车辆使用诊断当车辆使用诊断CANBUS总线结构后，总线结构后，VAS5051等诊断仪器必须使用相对应的新型诊等诊断仪器必须使用相对应的新型诊断线（断线（VAS5051/5A或或VAS5051/6A）,否则无否则无法读出相应的诊断信息。另外，车上的诊断接法读出相应的诊断信息。另外，车上的诊断接口也作出了相应的改动，具体信息看如下图表：口也作出了相应的改动，具体信息看如下图表：w注：注：5051仪器的版本号必须大于仪器的版本号必须大于3.0以上以上才能使用诊断才能使用诊断CANBUS总线。总线。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。新型诊断线能够适用于旧型诊断接口。w针脚号 对应的线束w 1 15号线w 4 接地w 5 接地w 6 CANBUS(高）w 7 k线w 14 CANBUS(低）w 15 L线w 16 30号线w注：未标明的针脚号暂未使用。43典型故障典型故障1：Can-Low断路断路44示波仪判断示波仪判断45典型故障典型故障2：Can-high断路断路46示波仪判断示波仪判断47典型故障典型故障3：Can-Low与电瓶短接与电瓶短接48示波仪判断示波仪判断49典型故障典型故障4：Can-Low与地短接与地短接50示波仪判断示波仪判断51典型故障典型故障5：Can-Low与与Can-high短接短接52示波仪判断示波仪判断53典型故障典型故障6：Can-Low与与Can-high交叉连接交叉连接54示波仪判断示波仪判断5556谢谢观赏！谢谢观赏！