孫煥新 邊輝

摘 要 隨著汽車(chē)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的廣泛使用，對(duì)該系統(tǒng)故障的診斷和檢測(cè)顯得尤為重要。本文介紹了大眾CAN和LIN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的常見(jiàn)故障，分析了采用檢測(cè)儀、通用測(cè)量設(shè)備、示波器以及CAN總線分析儀四類(lèi)設(shè)備檢測(cè)CAN總線故障的方法，為故障排除提供便利。

關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)總線 CAN總線 故障檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Analysis of Public Data Bus Faults and Testing Methods

SUN Huanxin[1]， BIAN Hui[2]

（[1] Beijing Information Technology College， Beijing 100070；

[2] Beijing Industrial Technician College， Beijing 100023）

Abstract With the widespread use of car data bus system for the diagnosis and detection of system failure is particularly important. This article describes the common faults VW CAN and LIN data bus system， analyzes the use of detector， universal measuring device， CAN bus analyzer and oscilloscope four CAN bus failure detection device methods to facilitate troubleshooting.

Key words data bus； CAN bus； faults testing

1 數(shù)據(jù)總線故障

大眾數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)主要由CAN和LIN兩大數(shù)據(jù)總線組成。CAN數(shù)據(jù)總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的縮寫(xiě)，表示控制單元彼此聯(lián)網(wǎng)并交換數(shù)據(jù)。主要為大眾車(chē)系動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、舒適和信息娛樂(lè)系統(tǒng)控制單元之間以及組合儀表和診斷接口之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，常見(jiàn)的有動(dòng)力CAN、舒適CAN、娛樂(lè)CAN、組合儀表CAN、診斷CAN（診斷數(shù)據(jù)K線）。LIN數(shù)據(jù)總線則表示局域互聯(lián)網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)控制單元布置在一個(gè)有限的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)。信息通過(guò)1個(gè)主控控制單元和最多16個(gè)副控控制單元進(jìn)行交換。傳輸刮水器電動(dòng)機(jī)、車(chē)燈和雨量傳感器以及防盜報(bào)警裝置組件數(shù)據(jù)。由于采用中央診斷接口或網(wǎng)關(guān)，因此兩大系統(tǒng)可相互交換數(shù)據(jù)。下面分別說(shuō)明CAN和LIN兩大系統(tǒng)故障。

1.1 CAN數(shù)據(jù)總線故障

大眾CAN中的控制器和收發(fā)器很少出現(xiàn)故障。出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)信息缺失或通過(guò)總線關(guān)閉控制單元表現(xiàn)出來(lái)。車(chē)輛機(jī)械振動(dòng)、未正確加裝系統(tǒng)或未按規(guī)定進(jìn)行車(chē)身維修故障時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)的物理層出現(xiàn)故障。例如，可能出現(xiàn)磨穿絕緣層、導(dǎo)線混淆、導(dǎo)線折斷或插頭接觸故障等情況?？刂茊卧R(shí)別到數(shù)據(jù)傳輸故障時(shí)，就會(huì)存儲(chǔ)一個(gè)故障碼，CAN數(shù)據(jù)總線就有故障識(shí)別?；凇癐SO15765協(xié)議”的故障診斷得出了與數(shù)據(jù)總線有關(guān)的主要故障：（1）CAN-L斷路；（2）CAN-H斷路；（3）CAN-L正極短路；（4）CAN-H正極短路；（5）CAN-L負(fù)極短路；（6）CAN-H負(fù)極短路；（7）CAN-L和CAN-H彼此連接；（8）電阻缺失；（9）CAN-L和CAN-H斷路；（10）CAN-L和CAN-H彼此交叉；（11）CAN-L和CAN-H彼此連接且對(duì)負(fù)極短路；（12）CAN-L和CAN-H彼此連接且對(duì)正極短路。

1.2 LIN數(shù)據(jù)導(dǎo)線故障

對(duì)于LIN數(shù)據(jù)總線來(lái)說(shuō)，沒(méi)有專(zhuān)用的ISO標(biāo)準(zhǔn)故障列表，因?yàn)樵撓到y(tǒng)采用單線技術(shù)，所以只有幾種故障情況：（1）LIN數(shù)據(jù)導(dǎo)線斷路；（2）LIN數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)正極或?qū)ω?fù)極短路。

2 數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)診斷方法

由于CAN和LIN中可能產(chǎn)生的故障很多，因此沒(méi)有普遍適用的檢測(cè)工具和方法。因此，要根據(jù)具體情況決定使用哪些測(cè)量和檢測(cè)工具。主要使用工具和方法為：診斷測(cè)試儀、通用測(cè)量設(shè)備、示波器、CAN總線分析儀。

2.1 利用診斷測(cè)試儀檢測(cè)

連接在CAN和LIN數(shù)據(jù)總線上的控制單元通過(guò)“車(chē)載診斷”識(shí)別與總線有關(guān)的故障，例如，導(dǎo)線故障、信息錯(cuò)誤、超時(shí)錯(cuò)誤和硬件故障等。讀取故障碼后，可以利用這些故障碼信息有針對(duì)性地進(jìn)行故障查詢(xún)。大眾車(chē)系可利用VAS5052讀取故障碼，檢測(cè)數(shù)據(jù)信息。

2.2 利用通用測(cè)量設(shè)備檢測(cè)

利用通用測(cè)量設(shè)備可以確定終端電阻阻值、測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)線上的電壓值以及檢查數(shù)據(jù)導(dǎo)線的導(dǎo)通性和是否短路。

2.2.1 測(cè)量電阻

測(cè)量電阻時(shí)，數(shù)據(jù)導(dǎo)線必須無(wú)電壓，若檢查系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式且關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后數(shù)據(jù)導(dǎo)線上仍有電壓則需斷開(kāi)蓄電池接線。在舒適CAN系統(tǒng)中，無(wú)法利用通用測(cè)量設(shè)備靜態(tài)測(cè)量電阻值，因?yàn)殡娮璨皇遣⒙?lián)連接的。

控制單元的終端電阻是通過(guò)斷電等候后，斷開(kāi)待測(cè)控制單元，將歐姆表連接在總線導(dǎo)線的接口上測(cè)量的。終端電阻通常安裝在屬于車(chē)輛基本裝備的兩個(gè)控制單元內(nèi)，測(cè)量時(shí)總線上不能有其他的測(cè)量設(shè)備，供電系統(tǒng)需關(guān)閉。大眾動(dòng)力CAN系統(tǒng)的上兩個(gè)控制單元終端電阻均為120 ，并聯(lián)總電阻為60 。根據(jù)實(shí)際測(cè)量電阻值分析故障原因：A.小于5 ，說(shuō)明CAN-L和CAN-H之間短路，需要從總線上斷開(kāi)控制單元接線并重復(fù)進(jìn)行測(cè)量；B.大于5 小于60 ，說(shuō)明總線上至少安裝了第三個(gè)帶有終端電阻的控制單元、某個(gè)控制單元的終端電阻有故障、有電流分流，需要從總線上斷開(kāi)不帶終端電阻的控制單元、尋找電流分流部位；C.大于70 ，若大于70 小于140 ，則可能只在一個(gè)控制單元內(nèi)部有終端電阻，或者是帶終端電阻的控制單元的總線導(dǎo)線中至少有一個(gè)導(dǎo)線斷路；若大于140 ，則說(shuō)明至少兩個(gè)控制單元的連接中斷。可以從總線上斷開(kāi)控制單元的接線、尋找導(dǎo)線斷路部位。D.符合規(guī)定值，說(shuō)明終端電阻正常且符合規(guī)定。

測(cè)量CAN數(shù)據(jù)總線電阻與總線端15、30、31之間的電阻，是在斷電后，將歐姆表依次連接在總線端15、30、31和其中一個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)線上，在雙線系統(tǒng)中，必須檢測(cè)兩個(gè)導(dǎo)線。A.數(shù)據(jù)導(dǎo)線CAN-L和CAN-H與總線端31之間的測(cè)量值：若電阻值大于300 ，說(shuō)明該系統(tǒng)正常；若小于300 ，則存在短路或電流分流至總線端31。B.數(shù)據(jù)導(dǎo)線與總線15和30之間的測(cè)量值：若每次測(cè)量時(shí)電阻都大于5K ，則說(shuō)明未連接到總線端15和30且不存在故障；若測(cè)量電阻小于5K ，則表示所檢查的接口之間短路。以上這兩個(gè)種情況，都可以通過(guò)拔下控制單元、檢查控制單元插頭和連接部分進(jìn)一步限定故障部位。

2.2.2 測(cè)量電壓

測(cè)量時(shí)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)必須處于打開(kāi)狀態(tài)且沒(méi)有任何其他檢測(cè)設(shè)備連接在總線上。測(cè)量點(diǎn)與電壓值見(jiàn)表1。

表1 總線數(shù)據(jù)間測(cè)試點(diǎn)電壓

2.3 利用示波器檢測(cè)信號(hào)

采用這種測(cè)量方法時(shí)，可以在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)的情況下分析總線導(dǎo)線上的信號(hào)流，能夠迅速準(zhǔn)確地識(shí)別數(shù)據(jù)導(dǎo)線層面上的故障。信號(hào)所傳輸?shù)臉?biāo)識(shí)符或字節(jié)不能用于示波分析或評(píng)價(jià)，示波器只是隨機(jī)地觸發(fā)某個(gè)信息脈沖，僅限于評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)導(dǎo)線的故障。采用典型波形的比較和分析，示波圖可以很快確定數(shù)據(jù)總線是否正常工作或是有故障。

在大眾車(chē)系中，利用示波器進(jìn)行故障波形分析是診斷與檢測(cè)總線系統(tǒng)故障最有的效方法。使用VAS5051或VAS5052、示波器、汽車(chē)萬(wàn)用表就可以完成大眾車(chē)系數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)故障分析，再現(xiàn)1.1中所提到的12種CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)故障波形，通過(guò)相應(yīng)的故障波形的比較分析，初步診斷故障。

利用示波器檢查休眠和喚醒功能，該診斷需要具備長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控功能的示波器。檢查該功能時(shí)一般是車(chē)輛蓄電池處于放電過(guò)快的報(bào)修期，需將能啟用休眠模式的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)一起列入故障查詢(xún)程序內(nèi)。

2.4 利用CAN總線分析儀檢測(cè)CAN總線信息

利用CAN總線分析儀可以觀察和分析總線導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)通信。該系統(tǒng)基于一臺(tái)計(jì)算機(jī)、軟件和一個(gè)接口（CAN硬件加密狗），插在并行接口或USB接口上的硬件加密狗包括了一個(gè)CAN控制器和一個(gè)收發(fā)器。利用CAN分析系統(tǒng)程序開(kāi)始故障查詢(xún)前，應(yīng)先查詢(xún)數(shù)據(jù)總線接口內(nèi)控制單元的故障記錄。CAN分析系統(tǒng)正確連接在CAN數(shù)據(jù)導(dǎo)線上且進(jìn)行組件配置后，計(jì)算機(jī)會(huì)顯示分析程序，其信息與示波圖所示相同，所顯示的十六進(jìn)制編碼格式的比特形式編碼有助于分析所采集的信息。目前，CAN總線分析儀主要有：

（1）Kvaser Leaf Light CAN總線分析儀。該分析儀是一個(gè)單通道USB接口，用于CAN。它能夠很容易地把幾個(gè)接口接入標(biāo)準(zhǔn)PC。 小巧，高性能，低價(jià)格，特別適合于小預(yù)算項(xiàng)目。

（2）Kvaser USBcanII高性能USB CAN總線分析儀。該分析儀通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的USB端口提供一個(gè)雙通道CAN總線接口。該分析儀有三種規(guī)格可供選擇：兩個(gè)高速通道；一個(gè)高速和一個(gè)低速通道；一個(gè)高速通道和一個(gè)單線CAN。

（3）Kvaser LAPcan II 高性能PCMCIA CAN總線分析儀。該分析儀是個(gè)雙通道的CAN總線PCMCIA接口。其核心是雙重Philips SJA1000 CAN控制器、高性能的微處理器和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)化的ESD魯棒性。

（4）Kvaser Memorator CAN總線數(shù)據(jù)記錄儀。該記錄儀用于采集CAN總線數(shù)據(jù)，并記錄到標(biāo)準(zhǔn)的MMC或SD型閃存卡中（閃存卡的容量高達(dá)2GB）。該記錄儀通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的USB接口提供一個(gè)雙通道的CAN總線接口。其數(shù)據(jù)采樣率高達(dá)每秒16000個(gè)信息。

3 總結(jié)

綜合以上四種檢測(cè)大眾數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的方法，在使用過(guò)程中要多種方法結(jié)合，依據(jù)不同的車(chē)型和故障特點(diǎn)，采取不同的檢測(cè)方法?？偩€系統(tǒng)常規(guī)故障診斷流程是利用診斷儀進(jìn)行故障碼的檢測(cè)，根據(jù)故障碼的提示，使用萬(wàn)用表在總線系統(tǒng)中測(cè)量與排查故障點(diǎn)。為準(zhǔn)確方便地找到故障點(diǎn)，最好使用示波器讀取故障波形，利用不同故障具有不同波形信號(hào)的特征，將實(shí)測(cè)故障波形與典型波形做比較分析，可在較短的時(shí)間內(nèi)查找到故障點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行故障排除，提高故障診斷的可靠性及排查效率。

參考文獻(xiàn)

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