原创 CAN数据传输系统的原理与故障诊断

 1．CAN数据传输系统概述

(1)为什么要采用数据总线     

我们知道，汽车两块电脑之间的信息传递，有几个信号就要有几条信号传输线(信号传输线的接地端可以采用公共回路)，例如，某汽车发动机电控单元J220与自动变速器电控单元J217之间就需要有5条信号传输线。如果传递信号项目多还需要更多的信号传输线，这样会导致电控单元针脚数增加、线路复杂、故障率增多及维修困难。

(2)什么是数据总线    

     一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需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。

(3)什么是CAN协议     

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。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。

(4)CAN数据传输系统的优点

数据总线与其他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：
①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。
②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。
③如果系统需要增加新的功能，仅需软件升级即可。
④各电控单元的监测对所连接的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。
⑤CAN数据总线符合国际标准，以便于一辆车上不同厂家的电控单元间进行数据交换。

2．CAN数据传输系统构成及工作原理

(1)CAN数据传输系统构成    

CAN数据传输系统中每块电脑的内部增加了一个CAN控制器，一个CAN收发器；每块电脑外部连接了两条CAN数据总线。在系统中作为终端的两块电脑，其内部还装有一个数据传递终端(有时数据传递终端安装在电脑外部)。

(2)各部件功能

①CAN控制器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控制器也接收收发器收到的数据，处理数据并传给微处理器。
②CAN收发器 是一个发送器和接收器的组合，它将CAN控制器提供的数据转化成电信号并通过数据总线发送出去，同时，它也接收总线数据，并将数据传到CAN控制器。
③数据传递终端 实际是一个电阻器，作用是避免数据传输终了反射回来，产生反射波而使数据遭到破坏。
④CAN数据总线 用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两条线上的电位是相反的，如果一条线的电压是5V，另一条线就是0V，两条线的电压和总等于常值。通过该种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射也保持中性，即无辐射。

(3)数据传递过程    

 例如：发动机电脑向某电脑CAN收发器发送数据，该电脑CAN收发器接收到由发动机电脑传来的数据，转换信号并发给本电脑的控制器。CAN数据传输系统的其他电脑收发器均接收到此数据，但是要检查判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉。

3.CAN诊断方法

应该来说，CAN诊断对于CAN总线正常运行是一项很重要的工作，如果能够借用专用仪器进行判断，将大大增加CAN诊断的准确性和快速性。为了方便使用，手持诊断仪器将是绝佳选择。因此德国PEAK公司推出的手持式诊断仪非常值得推荐。简单介绍如下。

PCAN-Diag是一款手持式诊断仪，具有全面功能，用于检测CAN总线，例如探测CAN总线比特率，总线负载测量，和端子测量。也能够接收CAN报文，它可以发送单个报文也可以发送它们的整个序列。

内置2通道示波器显示CAN信号。触发可设置为帧开始或帧结束。也可以定义明确的触发帧。例如，根据模拟曲线来解码CAN帧，以探测帧内的错误。

为了实现清晰，简洁的定位，可基于一个CAN定义文件来显示CAN报文。通过一个具有OLED技术的彩色显示屏显示输出，即使在很强的环境光照下也能清晰阅读。可选择某个诊断功能，用一个旋转按钮操作。作为一个高速CAN的替代品，可更换的CAN收发器模块允许连接到低速CAN或者单线CAN。

特性

ü      高速CAN ISO 11898-2, 用于低速CAN ISO 11898-3或者单线CAN SAE J2411的CAN收发器模块可定制

ü      CAN接头是D-Sub 9-pin

ü      OLED显示器，具有320 x 240 pixel分辨率

ü      电池(4 x 1.5 V AA) 供电或者外部电源 (低电压插座装在模块上)供电

ü      发送单个CAN帧或者CAN帧列表

ü      利用CAN定义文件用符号代表接收的报文

ü      用Windows配置软件设置CAN定义文件。通过CAN传输数据(需要PCAN系列CAN接口)

ü      测量CAN总线负载，利用时间图显示

ü      测量高速CAN总线终端，即使正在运行的系统

ü      可切换CAN终端用于所连接的总线

ü         测量所有引脚的电压值用于CAN接头(D-Sub)

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