车载网络系统

随着汽车技术日新月异的发展，以及电子技术和控制技术在汽车上的大量应用，汽车上采用的电子控制模块越来越多。由原来的几块发展到现在的几十块，显然传统的数据传输方式已不能满足模块间数据传输的要求。新型汽车的控制系统中采用了一种新型的数据传输网络，英文缩写为CAN(ControllerAreaNetwork)，其目的是使汽车控制系统的数据传输实现高速化，并使汽车控制系统简单化。新型大众POLO乘用车即采用了这种局城网络控制系统。

一、CAN数据传输系统的组成与工作原理

CAN数据传输系统将传统的多线传输系统改变为双线(总线)传输系统（如图1所示）。这样一辆汽车不论有多少控制模块，也不管其信息容量有多大，每个控制模块都只需引出两条线接在两个节点上，这两条导线称为数据总线。数据总线好比一条信息高速公路，信息通过在高速公路上行驶的BUS来传递，所以CAN数据传输系统又称为CAN-BUS。

1.CAN数据传输系统的组成

CAN数据传输系统中的每个控制单元内部都含有一个CAN控制器和一个CAN收发器。

每个控制单元之间都通过两条数据总线连接。在数据总线两端都装有数据传输终端。由此不难看出，CAN数据传输系统由以下四部分组成：

⑴CAN控制器

CAN控制器的作用是接收控制单元中微处理器发出的数据，处理数据并传给CAN收发器。同时，CAN控制器也接收CAN收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。

⑵CAN收发器

CAN收发器是一个发送器和接收器的结合，它将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据总线发送出去；同时，它也接收CAN总线数据，并将数据传输给CAN控制器。

⑶数据传输终端

数据传输终端实际上是一个电阻器，其作用是保护数据，避免数据传输到终端被反射回来而产生反射波。

⑷CAN数据总线

CAN数据总线是传输数据的双向数据线，分为高位数据线和低位数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外幅射，CAN数据总线通常缠绕在一起。这两条线上的电位和是恒定的，如果一条线上的电压是5V，则另一条线上的电压为0。

2.CAN数据传输系统的工作原理

控制单元向CAN控制器提供需要发送的数据，这种数据由二进制数构成，即“0”或“1”，“1”表示电路接通，“0”则表示断开。也就是说1位数字可表示2种状态，2位数则可表示4种状态；3位数可表示8种状态，依此类推，最大的数据是64位，它可表示的信息量为2的64次方，等于1.8乘以10的19次方。用数字表达温度信息的实例见表1。

为了避免多个信息在传递时发生冲突，CAN数据总线在同一时刻只允许传递一个数据。数据传递的先后顺序是按数据的优先级别来确定的，具有更高优先级别的数据首先发送，而数据的优先级别是由二进制的11位数值来表示。当多个控制单元同时发送数据时，在数据传输线上由左到右对表示优先级别的11位数字，进行逐一的比较。如果一个控制单元发送了一个低电位（用“1”表示）而检测到一个即将接收的高电位(用“0”表示)，那么，该控制单元就停止发送而转变为接收状态；如果一个控制单元向外发送高电位(用“0”表示)，而同时，另一个控制单元向外发送低电位(用“1”表示)，则数据传输线将体现高电位(用“0”表示)。例如，发动机控制单元要发送的数据为“00101000000”；而自动变速器控制单元要发送的数据为“010********”；ABS控制单元要发送的数据为“00011010000”。

那么，数据传输线将如何传递这些数据呢？首先，第一位均为“0”，数据传输线上也体现为“0”；三个数据的第二位数字，自动变速器控制单元准备向外发送“1”，??0”，因此，自动变速器控制单元，发送了一个低电位(用“1”表示)，而接收一个高电位(用“0”表示)，那么，自动变速器控制单元将失去优先权，而转为接收状态，数据传输线传送“0”；再比较第三位数字，发动机控制单元准备向外发送“1”，而ABS控制单元准备向外发送“0”，同理，发动机控制单元将失去优先权而转为接收状态，数据传输线传输“0”。

通过比较三个数据的状态域，可以确定ABS控制单元具有最高优先权，从而可以接管数据总线的控制权，该优先权保证其持续发送数据直至发送终了。ABS控制单元结束发送数据后，因发动机控制单元的优先权高于自动变速器控制单元，所以数据总线的发送次序是：首先发送ABS控制单元数据，然后发送发动机控制单元数据，最后发送自动变速器控制单元数据。

二、大众POLO乘用车CAN数据传输系统的检修

1.大众POLO乘用车的CAN数据传输系统的组成

大众POLO乘用车的CAN数据传输系统由舒适性控制CAN总线、动力控制CAN总线、车载网络控制和网关等部分组成。

⑴舒适性控制CAN总线

舒适性控制CAN总线系统由车载网络控制单元J559、数据总线的诊断接口J553、电控系统控制单元J255、空调控制单元J301、舒适性系统的中央控制单元J393、驾驶侧车门控制单元J386、前乘客侧车门控制单元J387、左后右后车门控制单元J388、J389、无线电及导航控制单元组成。其数据传递速率较动力控制系统低，以100kB/s速率传递数据。

⑵动力CAN数据总线

CAN数据传输系统由车载网络控制单元J559、数据总线的诊断接口J533、仪表板控制单元J285以及发动机控制单元、自动变速器控制单元、ABS控制单元、安全气囊控制单元、转向辅助控制单元等组成。

⑶车载网络控制系统

车载网络系统通过控制单元对车辆各种信号进行监测，根椐设定的程序对燃油泵继电器、车内灯光等执行元件进行控制。

⑷网关

网关就是同时连接多种不同数据传递速率的CAN数据总线的电脑，在传递数据时起翻译的作用。也就是说网关将不同速率的数据进行格式转换,变成满足CAN网络要求的数据，放在CAN网络上。大众POLO乘用车的网关电脑与仪表电脑安装在一起。

2.大众POLO乘用车的CAN总线系统的检修

大众POLO乘用车的CAN系统的故障都可以采用最新版本的VAG1551、VAG1552型检测仪进行检测诊断，现以动力CAN数据总线系统为例予以说明。

大众POLO乘用车的动力CAN数据总线系统逐一连接各控制单元。总线系统需传递的数据有10组，包括发动机控制单元的数据5组、自动变速器控制单元的数据2组、ABS控制单元的数据3组。

故障查询：利用VAG1551、VAG1552型检测仪，分别进入01、02、03地址对发动机、ABS和自动变速器控制单元进行自诊断，再进入功能码02查询三个电控单元是否存储CAN数据传输系统的故障码，动力数据总线故障码见表2。

数据总线系统的故障大多是因短路、断路或CAN高位数据线和CAN低位数据线装混所致，可利用示波器进行检查排除。检查数据传输终端电阻时，应关闭点火开关，拔下发动机控制单元插头，使用万用表测量58针与60针之间的电阻，这就是数据传输终端的电阻值，规值为60~72Ω，如不符合规定应更换发动机控制单元。