汽车网络与总线技术
汽车CAN总线技术及故障分析
汽车CAN总线技术及故障分析CAN（Controller Area Network）总线技术是一种广泛应用于汽车电子控制系统中的网络通信协议和物理层传输标准。
它为汽车电子系统中的各个节点提供了一种高效可靠的通信方式，实现了不同功能模块之间的数据交换和共享。
CAN总线技术的优点主要体现在以下几个方面：1. 高可靠性：CAN总线技术采用了差分传输方式，使其对于干扰和噪声具有很高的抗干扰能力，能够保证数据的可靠传输。
而且CAN总线系统中的节点之间采用了主-从结构，当某个节点出现故障时，不会影响整个系统的正常运行。
2. 高带宽：CAN总线技术的通信速率可以达到1 Mbps，能够满足汽车电子系统中各个模块对于数据传输的需求，保证数据的及时性和准确性。
3. 灵活可扩展：CAN总线技术的拓扑结构灵活，可以支持线性、环形和星型等多种拓扑结构，并且可以通过添加节点的方式来扩展系统的功能和性能。
根据CAN总线技术的特点，可以将其应用于车载网络、引擎控制单元、制动系统、座椅控制系统等多个汽车电子控制系统中。
例如在车载网络中，通过CAN总线技术可以实现音频、视频、导航和通信等多种功能模块之间的数据交换和共享；在引擎控制单元中，通过CAN总线技术可以实现引擎的控制和监测，提高燃油的利用率和排放的减少；在制动系统中，通过CAN总线技术可以实现刹车踏板和制动器之间的信息传输和控制，提高刹车的精确性和安全性；在座椅控制系统中，通过CAN总线技术可以实现座椅的调节和记忆功能，提高驾驶乘坐的舒适性。
虽然CAN总线技术在汽车电子控制系统中应用广泛，但也存在一些常见的故障情况，如通信中断、节点失效以及总线冲突等。
对于这些故障，可以通过以下几个步骤来进行分析和解决：1. 检查总线连接：首先需要检查CAN总线的物理连接是否正常，包括连接器和线束的接触是否良好，线束是否有损坏等。
2. 检查节点通信：通过工具设备检测各个节点的通信状态，查看是否有节点无法正常发送或接收数据的情况。
浅谈can总线在汽车上的应用
浅谈can总线在汽车上的应用
CAN总线是指控制器区域网络总线，是一种基于串行通信的短距离通信协议，通常应用于汽车电子系统中，使得车辆内部的各种设备可以进行互联，从而实现车辆的智能化控制。
在汽车上，CAN总线可以应用于如下几个方面：
1. 发动机控制：汽车的发动机是最核心的部分，通过CAN总线连接发动机控制模块，可以实现发动机的高效控制，比如更好的加速和燃油经济性。
2. 刹车控制：刹车是汽车行驶中重要的控制部分，通过CAN 总线，可以实现刹车的智能控制，比如自动制动和紧急制动等功能。
3. 灯光控制：汽车灯光是行驶中的重要信号，通过CAN总线连接灯光控制模块，可以实现灯光的自动控制和节能减排，比如自适应大灯等功能。
4. 仪表板控制：汽车仪表板是车辆状态的直观反馈，通过CAN总线连接仪表板控制模块，可以实现多种状态的显示，比如车速、油量、排气等级等。
5. 座椅和空调控制：汽车座椅和空调是车内舒适性的重要组成部分，通过CAN总线连接座椅和空调控制模块，可以实现个性化的控制，比如温度和座位调节等功能。
总的来说，CAN总线在汽车中的应用非常广泛，可以实现车辆内部设备之间的互联和智能控制，从而使得车辆更加安全、节能、环保和舒适。
汽车总线技术
汽车总线技术1、为什么要运用车载网络技术？（车载网络技术的必要性）P1答：随着汽车技术的发展，汽车性能不断提高，汽车电器与电子控制装置在车上的运用越来越多，汽车上电控单元的数量越来越多，线路越来越复杂，传统布线方式复杂而凌乱的线束占用空间大，电气线路故障率增加，维修不方便；车载网络技术简化了线路，提高了信息传输的速度与可靠性，降低了电器线路的故障率，故在汽车上的运用越来越广泛。
2、车载网络系统的功能和特点？P4答：功能：多路传输功能唤醒和休眠功能失效保护功能故障自诊断功能特点：使用了一根总线来代替多根导线，减少了导线的数量和线束的体积，简化了整车线束，线路的质量和成本都有所下降。
减少了线路和节点，信号传输的可靠性得以提高，提高整车电气线路的工作可靠性。
改善了系统的灵活性，通过系统软件可以实现控制系统的变化和系统的升级。
网络结构将各控制系统紧密连接，达到数据共享的目的，各控制系统的协调性可进一步提高。
可为诊断提供通用的诊断借口，使用多功能测试仪对数据进行测试和诊断，方便了维修人员对电子系统的维护和故障检修。
3、车载网络系统的分类？P5答：动力与传动系统，高速安全系统，高速车身系统，低速信息（娱乐）系统，高速4、现场总线的功能和特点。
P8答：功能：用于在现场装置与控制室的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信。
特点：结构简单，接线容易，工程周期短，安装费用低，维护容易；彻底的分散控制；开放性、互操作性和互换性；多种传输介质和拓扑结构；可靠性高；综合功能。
5、控制局域网（CAN）P11答：CAN用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，CAN的结构模型采用ISO/OSI参考模型的第1、2、7层协议，即物理层，数据链路层，应用层。
通信速率最高位1Mbit/s，通信距离最远为10000m，物理传输介质可支持双绞线，最多可挂接110个节点，可支持本质安全。
CAN采用短帧报文，抗干扰能力强，可靠性高。
6、车载网络的结构和组成。
汽车总线应用技术
用于悬挂控制、制动控制 等。
车身系统
用于车门控制、座椅控制 等。
动力系统
用于发动机控制、变速器 控制等。
信息娱乐系统
用于音响控制、导航控制 等。
02
汽车总线技术分类与比较
CAN总线
定义
CAN总线是一种串行通信协议， 主要用于汽车内部传感器和执行
器之间的通信。
特点
CAN总线具有高可靠性和实时性， 支持分布式控制，广泛应用于汽车 发动机、底盘和车身控制等系统。
接口设计
接口设计是指设备与总线之间的连接 方式和接口规范，包括物理接口和电 气接口。接口设计需要考虑设备的数 量、分布和功能等因素。
总线软件与开发工具
总线软件
总线软件是汽车总线应用技术的软件 基础，包括驱动程序、应用程序等。 总线软件的设计需要考虑软件的稳定 性、可靠性和可维护性等因素。
开发工具
开发工具是指用于开发和应用汽车总 线技术的工具和软件，包括仿真工具 、调试工具、测试工具等。开发工具 的设计需要考虑开发效率、易用性和 可扩展性等因素。
总结词
娱乐系统的总线应用提供了丰富的多媒体功能和便利的人机交互界面。
详细描述
通过总线技术，汽车娱乐系统能够实现音频和视频的播放、导航功能的集成以及各种智能设备的连接 。这使得驾驶者和乘客在车内能够享受到丰富的多媒体功能，同时也有利于提高驾驶的安全性和便利 性。
05
汽车总线技术发展趋势与挑战
汽车总线技术发展趋势
无线化
随着无线通信技术的发展，未来汽车总线技术将向无线化方向发 展，以减少线束的使用和降低布线成本。
高速化
为了满足大量数据传输的需求，未来总线技术将向高速化方向发展 ，提高数据传输效率。
汽车总线及车载网络技术
4
能够理解MOST总线的原理，熟悉MOST总 线在汽车中的应用
5
能够理解车载以太网的主要技术，熟悉车载 以太网的应用
01 •汽车总线
汽车总线技术的产生与分类
• 1.汽车总线技术的产生
• 请说说为什么要使用总线技术？
汽车总线技术的产生与分类
• 2.汽车总线的分类
• 美国汽车工程师学会（SAE）的汽车网络委员会按照系统的复杂程度、传输流量、传输速度、传输可靠性、 动作响应时间等参量，将汽车数据传输网络划分为A、B、C、D、E五类。
LIN总线
• 2. LIN总线系统的结构
• （1）LIN的网络结构 • LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中
两个电控单元节点之间的最大距离为40m。 • LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。
所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责 消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务 （Master Task），负责启动LIN总线网络中的通 信。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型 拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要 求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
LIN总线
• （2）LIN的节点结构 • 一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，而微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，几乎所
有微控制器都具备UART/SCI接口，并且LIN收发器（如TJA1020、MC33399等）的RXD、TXD引脚可与微 控制器的RXD、TXD引脚直接连接，无需电平转换。在LIN系统中，加入新节点时，不需要其他从节点作任 何软件或硬件的改动。LIN和CAN一样，传送的信息带有一个标识符，它给出的是这个信息的意义或特征， 而不是这个信息传送的地址。
汽车CAN总线详细教程
◆1992年，CIA（CAN in Automation）用户组织成立，之 后制定了第一个CAN应用层“CAL”。 ◆ 1994年开始有了国际CAN学术年会（ICC）。 ◆ 1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了 SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。 ◆ 到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客 车上有两套CAN，通过网关互联；1999年一年就有近6千万个 CAN控制器投入使用；2000年销售1亿多CAN的芯片；2001 年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个 。 ◆ 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，没有一个统一标准。
（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
（7）节点数实际可达110个。
（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。
（10）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。
（11） 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。
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的CAN驱动网络
车用网络发展原因
电子技术发展----线束增加 线控系统（X-BY-WIRE） 计算机网络的广泛应用 智能交通系统的应用
汽车发展带来的问题
（1）汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来 越多汽车的整体布置空间缩小
（2）传统电器设备多为点到点通信导致了庞大 的线束
（3）大量的连接器导致可靠性降低。 粗大的线束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 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 困难。 （4）存在冗余的传感器。
四种主流的汽车总线：CAN、LIN、FlexRay和MOST总线技术详解
四种主流的汽车总线：CAN、LIN、FlexRay和MOST总线技术详解车用总线就是车载网络中底层的车用设备或车用仪表互联的通信网络。
目前，有四种主流的车用总线：CAN总线、LIN总线、FlexRay 总线和MOST总线。
用一张表格来说明各种总线的区别一、汽车总线的诞生汽车总线的诞生离不开汽车电子的发展。
汽车电子化的程度也被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。
传统的汽车电子大多采用点对点的单一通信方式，相互之间少有联系，这样必然会形成庞大的布线系统。
据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其导线长度可达2000米，电气节点可达1500个，而且该数字大约每10年就将增加1倍。
这进一步加剧了粗大的线束与汽车上有限的可用空间之间的矛盾。
无论从材料成本还是工作效率看，传统布线方法都不能适应现代汽车的发展。
另外，为了满足各电子系统的实时性要求，须对汽车公共数据(如发动机转速、车轮转速、节气门踏板位置等信息)实行共享，而每个控制单元对实时性的要求又各不相同。
因此，传统的电气网络已无法适应现代汽车电子系统的发展，于是新型汽车总线技术便应运而生。
二、CAN总线CAN总线又称作汽车总线，全称为“控制器局域网(Controller Area Network)”，是一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络。
它将各个单一的控制单元以某种形式(多为星形)连接起来，形成一个完整的系统。
CAN总线最早是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通讯协议。
现今在汽车电子系统中已得到广泛应用，成为欧洲汽车制造业的主体行业标准，代表着汽车电子控制网络的主流发展趋势。
世界上很多著名的汽车制造厂商，如Volkswagen(大众)、Benz(奔驰)、BMW(宝马)、Porsche(保时捷)、Rolls.Royce(劳斯莱斯)等公司都已经采用CAN总线来实现汽车内部控制系统的数据通信。
汽车总线技术应用基础
汽车总线技术应用基础汽车总线技术是汽车电子控制系统中的一种通信方式，它通过在汽车电子系统内部建立一条数据通路，实现各个汽车部件之间的信息交换，为车辆提供更加高效、可靠的控制。
总线技术应用基础主要包括总线的种类、总线通信协议及通信方式。
下面我们来一一解析。
首先是总线的种类，常用的汽车总线类型有以下几种：1)CAN总线: 随着车辆电子化和电气化的迅速发展，CAN总线得到了广泛应用。
CAN总线是一种多点广播通信方式，能够实现高速数据传输和多重设备控制。
2)LIN总线: LIN总线业务范围比较窄，主要用于车内一些基础功能模块的控制，例如：车门控制、天窗控制等。
3)FlexRay总线: FlexRay总线是一种用于高端车型的通讯协议，主要用于高速数据传输和驾驶辅助系统。
4)MOST总线: MOST总线是一种音频总线，主要用于高档车辆的娱乐系统。
其次是总线通信协议。
总线通信协议是汽车总线技术中的一个重要部分，常用的总线通信协议包括：1)CAN总线协议: CAN协议定义了多种通信标准和协议，其中ISO15765-4协议是最常用的通信协议，也是汽车电子控制系统中的主流协议，其能够支持高速数据传输。
2)LIN总线协议: LIN协议是一种低速通讯协议，适用于单片机或者其他低计算能力的嵌入式系统，其能够提供精细控制和低功耗。
3)FlexRay总线协议: FlexRay协议是一种高速、高带宽的通讯协议，支持实时数据传输和多重设备控制，适用于高端车型。
最后是总线通信方式，总线通信方式会直接影响到总线通信效率和安全性。
通常总线通信方式有以下几种：1)基于CAN总线的广播通讯方式: 在广播通讯模式下，数据被发送到总线上的所有节点，其中需要的节点才对数据进行接收和处理。
2)基于CAN总线的点对点通讯方式: 在点对点通讯模式下，只有预定的节点才会接收和处理数据，属于一种防止信息泄露的机制。
3)基于CAN总线的混合通讯方式: 混合接入模式包含广播模式和点对点模式两种通讯模式，其中广播模式是在车体总线内的所有模块都接受这些信息，而点对点模式则是确定性和可预测性都非常强，可以用于控制和信号传输。
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Training Content
Introduction and History of Data Bus Systems发展史 CAN Bus Basic Theory基础理论 CAN Bus Types in VW Vehicles分类 CAN Fault Analysis故障分析 CAN Signal Characteristics信号特性 Fault Finding with VAS 5051 and DSO Analysis查询故障 Current Problems Terminal Resistance睡眠模式及终端电阻 Future Developments in Data Bus Technology未来发展
◆Service Training
8
CAN-BUS
汽车网络与总线技术
CAN Bus 优势
Compared with other data bus systems CAN bus networks have the following specific advantages:
• A类是面向传感器/执行器控制的低速网络，数据传输位 速率通常小于10 kb/s，主要用于后视镜调整，电动窗、灯 光照明等控制；
• B类是面向独立模块间数据共享的中速网络，位速率在10125 kb/s，主要应用于车身电子舒适性模块、仪表显示等 系统；
• C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网，位速率在 125 kb/s-1 Mb/s之间，主要用于牵引控制、先进发动机控 制、ABS等系统。
CAN is practically a world standard bus type for high speed
applications in the industrial area, especially in closed systems
- vehicles汽车
- digitally programmed machine tools数控机床
Network = connected to each other相互连接网络
CAN Bus:
serial field bus type using the standardized CAN data protocol
应用标准化CAN数据通信协议通讯系统
Main application area of CAN bus networks:应用领域
汽车网络与总线技术 数电话会议
•一个电话用户（控制单元）将数据“讲”入网络中，其他用户通过网络“接听” 这个数据
•对这个数据感兴趣的用户就会利用该数据，而其他用户则选择忽略
◆Service Training
6
CAN-BUS
汽车网络与总线技术
Historical Development发展史
- agriculture machinery、 textile machinery工程机械等
◆Service Training
3
CAN-BUS
汽车网络与总线技术
CAN Bus 系统引入
安全、舒适及排放方面需求 电气元件的增加 更多控制单元间大量高速传递需求
另外：能实现减轻重量的目标
◆Service Training
CAN-BUS
汽车网络与总线技术
汽车网络与总线技术
CAN Combi 组合仪表
CAN Drive驱动
CAN Diagnostic 诊断
网关Gateway Control Unit
CAN Comfort舒适
◆Service Training
CAN Infotainment 信息
1
CAN-BUS
汽车网络与总线技术
VAN Bus Peugeot标志, Renault雷诺, Citroen雪铁龙等应用 Philips-bus
J1850-HBCC Ford with Motorola / Texas Instruments
J1850-DLC GM with Motorola / Texas Instruments
ABUS
Volkswagen with Toshiba东芝 (planned for Corrado but no further
development)17年前未应用，
◆Service Training
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CAN-BUS
汽车网络与总线技术
国际上众多知名汽车公司早在20世纪80年代就积极致 力于汽车网络技术的研究及应用，迄今为止，已有多种网 络标准。目前存在的多种汽车网络标准，其侧重的功能有 所不同。为方便研究和设计应用，SAE车辆网络委员会将 汽车数据传输网划分为A、B、C三类。
1983-86 Bosch 软件协议； Intel 控制器
1990 MB S-class with 12 cyl. Engine首次应用于汽车
Audi AG in MY 96 in A8 D2 with 3.7ltr. V8 with 01V AG5大众首次应用 PASSAT B5 AG in MY97; GOLF A4 AG in MY 98
数据公共汽车：根据国际通用数据通信协议，通过一根或两根数据线，在电控单元间传递
数字数据信号
CAN:
Controller = control units (CPU’s)控制单元
Area
= in the field (= real vehicle), 局域领域
（not a laboratory connection）
◆Service Training
2
CAN-BUS
基本概念
汽车网络与总线技术
Data Bus:
transfer of digital data messages between electronic components
on one / two data wire/s using a standardized data protocol
4
CAN-BUS
汽车网络与总线技术 CAN-BUS
CAN是控制单元区域网络（Controller Area Network）的缩写 ，意思是控制单元通过网络交换数据。
CAN数据总线可以比作公共汽车。公共汽车可以运输大量乘 客，CAN数据总线包含大量的数据信息。
◆Service Training
5
CAN-BUS