汽车总线技术及其检测维修

汽车总线技术及其检测维修 CAN总 线 是 目前 国 内外 运 用最 多的现 场总 线技 术 之一 ，其 强大 的操 作 功 能 满 足 了广 大 用 户 对 汽车 控 制 的需要 。汽 车总线 技 术本 质上是 利 用 某 种通 信协 议 ，在 汽车 内部 构建 小范 围 的局域 网络 ，从 而达 到对 汽车 综合 调控 的 目的 ，协 调 了汽车 内部 各个 构 件 之 间的稳 定运 行 。汽 车 CAN总 线 技术 采 用 了先进 的通 信协 议 技术 ，为 汽车使 用性 能的改善创造 了有利条 件 。 一 、CAN总线技术运用的优点 从 大范 围看 ，汽 车总 线技 术就 是 利 用一种 有效 的通信 ，再 把汽 车 内部 的 ECU 节 点 有 效 整 合 起 来 ，最 终 在 汽车 内部 产 生小 范 围 的局 域 网 络 。驾驶 人 员通过 局域 网 的调控可 以 实现汽车各部分的动作控制 ，包括 ： 起动 、急停 、灯 光 、音 响等 等 。CAN总 线 是 汽车 总线 技 术 中运 用最 为 广 泛 的 ，已经 成为 国 内外 汽车 制造 商普 遍 采 用的 技术 。汽 车 CAN总 线 技术 的 优点 现 如下 ： 1．开发 难度—— 小 尽管是一类多功能的现场总线 ， 但 汽 车 CAN总 线及 相 关系 统 的开 发 难度较 小 。目前 ，汽 车 CAN总线采 用 的通 信协 议 都是 经过 CAN控 制器 芯 片及 其接 口芯 片 达到操 控 效 果 ，这 使 得系统 开 发 的难 度 明显 降低 ，整个 新 总线控 制系统 的研 发 周期 较短 ，且 结 构 简 单 ，如 图 1所示 。同时 ，在 维护 汽 车总线运 行阶段 ，CAN总线 的节 点 会在异常状态下关闭输出功能，避免 总线受到干扰。 2．国际——高 国外许 多著 名的汽车制造厂商 将 CAN总线技术作为一项公认的标 准。如 ：法拉利、保时捷、雷克萨斯等 均采用 CAN总线技术为硬指标。与 了夕 汽享丝堡 !!：! 陶建雪 早 期 传 统 的现 场 接 线 对 比 ，CAN 总 线 体 现 出 了高 速 率 、高性 能 、高 质 量 的国 际化总线 形式 。 国外调 查 显示 ，美 国、意 大利 、法 国 、德 国等 汽 车制 造商 运 用 CAN总 线 的 占有率达 70％以上 ，这足 以说 明 CAN总线 的国际化 。 3．数据 通信— — 强 从 其他现 场 总线使 用情况 看 ，许 多汽车 用户反 映 数据通 信信 号较 弱 ， 严 重影 响 了汽 车 内部 构件 的调 控 。而 CAN 总 线 技 术 中 的 CAN控 制 器 能 实现 多功能控 制 ，汽车 内局域 网能根 据节 点状 态及 时收 发数据 。 另 外 ，CAN协 议 消 除 了 地 址 编 码 ，利 用标 准的通信数据 编码处理 ，让 不 同节 点在相 同时 间接 收数据 ，使 得 局域 网内节 点之 间的数据 通信加强 。 4．运用 范 围—— 广 CAN总 线 技 术 为分 布 式 控 制 系 统 内数据 通信 提供 了技 术支撑 。除 了 世 界 著 名 的汽 车 制 造 厂 商 积极 使 用 CAN总线以外 ，许多中／J＼型汽车企 业也 开始 引进 这类新 总线 技术 。通 常 CAN总线主要是为了增强汽车内部 控制系统性能，提高不同检测和执行 机 构 之 间 的数 据 通 信 速 率 。 经过 近 10年 来 的研 发 推 广 ，CAN总 线 在 航 空航 天 、机 械 制造等 多个行 业得 到 了 充分 利 用。 二、汽车 CAN总线技术的检测 维修 由于 国 内汽车 制造 水平 有 限 ，汽 车 CAN总线 技术 在使 用期 间也 形成 通信协 议 的缺 陷。 其 中 ，最 为关键 的 一 点 是 CAN协 议 无 法 使 用 应 答 信 息 ，这 对 于汽 车 内局 域 网错误 信 息 的 传递 、告警 等会 带来 不利 影 响 。为 了 避免 这一 问题 ，汽车 制造 厂商 应 实施 针对性 的检 测维修 方 案。 1．报 文检 测 通 信 数 据 中报 文 的 是 固定 不变 的 ，但 在传 输 期 间会 遇 到许 多格 式上 的 问题 ，若 不及 时 检测处 理 则会 给数 据执行 造成 阻碍 。有 时技术 人 员 在编 排报 文 时会 出现程 序上 的错 误 ， x,d-帧 的格 式 、大／J、等指 标详 细检 测 ， 可 以确 定 数据 传输 中报 文是 否 正确 ， 及 时发现 汽车 CAN总线 技术 里 报 文 格式的错误。 2．应 答检 测 根 据 汽车 CAN总线 技术 实 际操 报警信号 PLC信号 仪器信号 a。⋯ 图 1 CAN总线结构 控情况 ，在通信协议执行指令之 后 ，被接收到的帧 由接收站进行具体 的应 答认 证 。 当发送 站 未收 到应 答 ， 则说 明接收站 里 的帧 中有 错误 ，即 ACK场 已损坏或网络 中的报文无站 接 收 。 技 术 人 员 在 检 测 维 修 时 运 用 CAN协 议 对 应 答 错 误检 测 ，找 出问 题 后及 时处 理 。 3．总线检 测 CAN总 线 是 分 布 式控 制 系统 实 现各节点之间实时、可靠的数据通信 的技术条件。若总线 中某一个节点发 生 问题 ，数据传输信号的强度就会相 对 减 弱 。维修 时需要 检 测 CAN 中某 个节点的信号 ，利用信号强弱来判定 数据通 信 的性 能 ，或 者利 用检 测 发送 报 文的站等 方式对信 号接 收的差异 进行 判定 。 4．填充检测 对于 CAN总线而言 ，不 同帧报 文 之 间 的 各 个位 都会 使 用 不 归零 码 表示，从而维持 了位编码 的运行效率 最高 ，但 这种 情 况 常造成 帧 报文 的位 失去 同步 状 态 。检 测这 一 问题 时 ，可 以采用位填充 ，经过五个连续相等位 后 ，发送站 自动插入一个与之互补的 补码位 ，CAN通过检 测相 同位数 量 来判 断错 误。 三、CAN总线技术的发展与挑 战 从 汽 车 生 产 制 造 的行 业 技 术 发 展趋势研究 ，未来汽车 CAN总线技 术 将 在 更 广 泛 领 域 得 到 运 用 ，且 CAN总线通信协议 的运行也更加便 捷。为了保持国内汽车制造技术与国 外相接轨 ，国内汽车制造商还需要解 决两个 方 面 的难题 ：一是 CAN总线 的功能改善 ；二是 CAN总线 的技术 创新 ，这样才能让国内汽车生产达到 更 高层 次 的水平 。 1．功能 转变 CAN总线技术推广后的功能转 变是极 为关键 的 ，只有 CAN总 线 的 功能得到更新优化 ，才能在更多的汽 车生产制造中得到运用。今后 CAN 总线技术需要转变的功能包括 ： (1)网络功能。CAN总线运行期 间要借 助于网络才能实现全面性的 调控 ，这就需要保证控制器能够管理 和 监 测 网络运 行状 态 ，对产 生 的异 常 故障及时处理 。CAN总线 网络的睡 眠 、唤醒 等 功能对 控 制器 的运 行有 调 控作用 ，防止汽车在停放期间的 电能 消耗增加。另外 ，网络化通信技术也 图2 CAN总线的无线通信技术 是 CAN总线未来需要更新转 变的 ， 如 图 2所 示 。 (2)检测功能。CAN总线作 为汽 车内部的控制网络，其必须要具备较 强的故障诊断功能 ，对常见的异 常信 号或数据及时判断 ，以找 出故障代码 进一步分析。未来 CAN总线技术的 发展会朝着多功能转变 ，如 ：自动化 的下线 配置 及检 测功 能 ，其可 以在短 时 间内对控 制 器进行 性 能调控 ，避免 汽车 制造期 间存在 质 量问题 。 (3)测量功能。目前 ，多数汽车制 造 厂 商 正 积 极 开 发 新 的车 型 ，这 对 CAN总 线提 出了更 严 格 的要 求 。我 们要积极利用测量与标定技术 的快 速原型控制器 ，结合计算机网络系统 对 CAN总线的参数、算法进行有效 调整 ，并在满足汽车总线技术功能前 提下 ，对各项参数指标进行及时测量 分析 。 2．技 术挑 战 一 项新 技 术 的 持 续 发展 要 依 赖 于 技术水 平 的提 升 ，只 有让 CAN总 线技术为汽车生产制造长期发挥作 用，才能实现总线技术的价值。随着 我国汽车进 口数量的增多，国外先进 的制造 技术融 入 国 内 ，我 国面 临国 际 汽车总线技术的挑战，要积极开展技 术创新工作。人才方面 ，汽车企业要 注重各层次的人才培养 ，车用总线技 术涉及到机械制造 、电子信息 、计算 机等多项技术 ，掌握充足 的技术理论 是从业人员必须具备的素质 ；技术方 面，企业要引进 国外汽车制造企业 的 新技术 ，将汽车 CAN总线技术充分 运 用到汽车 制造 生产 中。 四、结论 总 之 ，CAN总 线在汽车 制造 生 产运 用 中发挥 了诸 多控 制 功能 ，呈现 了降低 成本 、改善性 能、增强安全 性 等优势。国内汽车制造企业要注重先 进技术的运用，将 CAN总线技术全 面运用到汽车制造 中，研发 出高 性 能、低成本 、安全优质的新款汽车。 f作者单位 ：苏州建设交通高等 职业技术学校)