标签: 汽车总线

一、引言 随着汽车新四化“ 电动化、网联化、智能化、共享化 ”全面推进，几乎每一项新技术的诞生都离不开 汽车电子 的身影。其中， 电子控制单元 （Electronic Control Unit，ECU）作为汽车电子控制系统的核心。与 传统ECU 相比，采用 AUTOSAR （AUTomotive Open System ARchitecture，汽车开放系统架构）这种分层架构，极大降低了汽车嵌入式系统软、硬件耦合度。 图1 传统软件架构与AUTOSAR架构对比 此外，随着国内新能源汽车 相关控制器正向开发需求 的增长， AUTOSAR规范 越来越受到大家的关注，并且应用需求也越来越大。国内一些 主流整车厂 以及 零部件供应商 都开始致力于符合AUTOSAR规范的车用控制器软件开发。 二、汽车电子控制系统 汽车电子控制系统 由传感器（Sensor）、电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）和执行器（Actuator）组成。 图2 汽车电子控制系统基本构成 传感器 作为 信号输入装置 ，用来检测和采集各种信息，如温度、压力、转速等，可以将非电量信号转换为电信号传给电子控制单元。 ECU 也即 汽车嵌入式系统 （Automotive Embedded System，AES），ECU对传感器的信号进行处理，通过 控制算法 向执行器发出控制指令。硬件部分主要由微控制器（Microcontroller，MCU）及外围电路组成；软件部分主要包括硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）、嵌入式操作系统及底层软件和应用软件层。 执行器 为执行某种控制功能的装置，用于 接收来自ECU的控制指令 ，并对控制对象实施相应的操作。 三、ECU开发流程中总线通讯：ARXML 规则下的标准化协作 ECU 实际开发流程 中，从需求分析与定义到系统集成测试， 总线通讯 贯穿始终。 比如在 需求分析与定义阶段 ，开发团队首先要梳理 整车功能需求 ，明确各 ECU 需要实现的功能及彼此间的 数据交互需求 。 基于这些需求，工程师使用 ARXML （AUTOSAR Extensible Markup Language）文件 定义 ECU 间的通讯协议 ，包括选择 CAN、Flexray 还是 SOME/IP 总线，以及详细规划报文结构、信号编码等内容。 以 CAN 总线 为例，ARXML 文件中会明确 CAN 报文的 ID、数据长度、信号位置及编码方式等信息。开发人员依据这些规范进行 代码实现 ，确保各个 ECU 在 CAN 总线上准确收发数据。 在 集成测试阶段 ，ARXML 文件提供的标准化描述，能帮助测试人员快速搭建测试用例，验证 ECU 间的通讯逻辑是否符合预期。比如，通过对比 ARXML 定义的信号与实际总线上抓取的数据 ，精准定位通讯异常问题，极大提升开发效率与系统稳定性。 四、ADTF：汽车数据与时间触发框架（Automotive Data and Time-Triggered Framework） ADTF 作为一款 专业的汽车数据与时间触发框架软件 ，是一个 基于层级 和 面向服务 的系统架构。 图3 ADTF 系统架构 大家也可以看出来， ADTF 同样采用 模块化的设计 ，与 AUOSAR CP 架构层级设计有异曲同工之妙 。基于Runtime来封装底层服务，通过 插件开发 可以生成各类工具箱，完成ECU开发中各类测试任务。比如在 总线类数据的解析 与 测试领域 有着卓越表现。它具备强大的 多总线数据处理能力 ，比如adtf_car_communication_toolbox、adtf_device_toolbox。能够 无缝接入 CAN、Flexray、SOME/IP 等多种汽车总线 ，并基于 ARXML 规则 对总线数据进行解析。 五、应用案例 在 ADTF Car Communication Toolbox 中，基于 “AUTOSAR ARXML 文件对汽车总线通信数据进行解码，实现了 CAN、FlexRay 和 SOME/IP 等总线协议的解析。 图4 Decoding CAN using arxml database 图5 Decoding FlexRay using arxml database 图6 Decoding SOMEIP using arxml database 该工具包通过 集成 ARXML 解析能力 ， 使 ADTF 具备汽车总线通信的解码功能 ，适用于 车载网络开发 、 测试与分析场景 ，帮助工程师将原始总线数据转换为可理解的信号流，提升汽车电子系统的开发效率。 六、结语 在汽车电子技术飞速发展的当下， 基于 ARXML 规则的总线通讯标准化与高效解析能够加快ECU开发流程 。 ADTF 具备多总线数据解析与测试能力，深度结合 ARXML 规则，为 CAN、Flexray、SOME/IP 等总线数据处理提供测试解决方案。 无论是 ECU 开发过程中的协议验证，还是整车集成测试中的问题定位，ADTF 都能快速部署完成测试开发。

诊断意义： 传统的漏电检测通常使用高精度电流钳，配合拔插保险丝、断开线束分段检查的方法，来排查不同回路中是否存在静态电流异常问题。或使用热成像仪，来寻找休眠后仍在工作的部件。 但一条供电回路上往往存在多个模块，模块间又通过总线进行通信。如果总线上有个模块，偶发性地 “醒来”，则其发出的报文，最终会导致其它模块被“唤醒工作”。至此，插拔保险丝、使用热成像仪的方式都无法有效找出哪个模块最先“醒来” 。 你也无法得知它是自己 “醒来”，还是它因 接收 到了 “别人唤醒它的信号才醒来”。比如车身模块“醒来”是因为接受到了门锁信号。 图 1 CAN总线示意 使用虹科 Pico汽车示波器监测CAN总线信号，我们可以知道哪个CAN网络里的哪个模块最先“醒来”；我们也可以同时监测这个模块的触发条件，以确定这个模块是自己自动“醒来”，还是因为接收到了触发条件才“醒来”。比如车身模块接受到了门锁信号才“醒来”，导致其它模块都被“唤醒”，最终漏电电流过大。那么故障根源就在门锁信号这里。接下来，我们就通过一个故障模拟测试，向大家展示完整的“唤醒过程”与诊断思路。 诊断测试： 实验车型： 2013款纳智捷 纳5，该车 总共有两路 CAN网络：CAN 1网络和CAN 2网络 。 示波器连接： A通道（蓝色）：在电瓶负极串联一个0.1欧的功率电阻，测量电阻两端的电压降。（使用Pico软件的数学通道功能得出电流波形，电压÷电阻=电流） B通道（红色）：CAN 1网络的CAN H D通道（黄色）：CAN 2网络的CAN H 图 2 电瓶负极串联 0.1欧的电阻 图 3B通道测量CAN1网络信号 图 4 D通道通过CAN测试盒监控CAN2网络信号 漏电发生时的波形： 捕捉到漏电发生时的波形，通过数学通道将 A通道测量到的电压降，计算为电流波形。 如图 5 所示，可以发现 CAN 2（黄色）最先上电。与此同时，当总线上开始有报文时，车辆静态电流增大（即出现漏电）。随后CAN1总线也开始上电并出现报文。 这一波形表明， CAN 2网络最先被“唤醒”，而非CAN 1网络。 图 5 漏电发生时的相关波形 于是对 CAN2（黄色）总线进行串行译码，如图 6 所示，得知最先发送报文的模块 ID是721。且其ACK（应答段）为1，即其往外发报文，但没有其它模块接收它的报文，所以没有应答。 因为此段时间，其它模块还在休眠，所以没 “人”应答它。这也就证明，ID为721的模块是最先被唤醒的。 图 6 对 CAN2 H进行串行译码 而到第 152个报文时，其ACK（应答段）为0，说明有其它模块接收到了它的报文，应答了它。 往后的时间，我们也看到了更多其他 ID发送的报文。这一数据表明，是ID为721的模块唤醒了其他模块。 图 7 CAN2 H 上其他模块被唤醒 进一步排查思路： 接下来的排查方法就比较简单了，分为两步： 1、确认ID：721究竟为哪一个模块？ 方法 1：拔模块 逐个拔掉模块的导线连接器，记录下此时的总线波形并进行出译码，当拔掉某个模块发现 ID：721不见了，表明其对应ID就是721。 方法 2：测同步电流 用电流钳夹在各个模块的 CAN线上，记录下如电流有变化时，刚好跟ID：721波形同步，即说明你夹的模块的ID就是721。 如图 8，我们测量总线信号的同时，使用60A电流钳（TA473）在TCM处测量CAN L的电流。当TCM电流出现变化时，对应ID为34A和340。这表明，ID：34A与340均属于TCM模块。 图 8 TCM处CAN L的电流波形 2、确认是该模块是自身有故障，还是接收到其它触发信号才被唤醒？ 确认的方法： 查车辆相关资料，确认 721被唤醒的条件。用Pico示波器同时监测这些条件信号和CAN 2，如果某一个条件信号先于ID：721波形发生，即可判断是这个条件导致ID：721模块被唤醒。如没有条件信号发生，ID：721模块自己唤醒了，则说明模块自身有故障。 文章作者： 陈国飞 虹科 汽车售后事业部负责人，虹科高级工程师， 16年汽车售后诊断技术经验。精通示波器诊断和噪音振动检测技术，善于解决汽车诊断的疑难杂症。

故障现象　 一辆 2024款路虎发现运动版车，搭载2.0 L发动机，累计行驶里程约为5 000 km。车主反映，使用遥控器无法解锁车门，随后使用机械钥匙打开车门，踩下制动踏板，按压起动按钮，仪表盘提示“将智能钥匙放在图示位置，然后按下起动按钮”（图1）。 图 1　故障车的仪表盘提示 采用上述应急起动方法，发动机能够起动着机。上述故障现象已出现过多次，过一段时间又会恢复正常，这次故障出现要求将车辆拖入店内进行彻底检修。 故障诊断　 车辆进店后进行试车，车辆一切功能又恢复正常。经过反复测试发现，起动发动机，开启暖风制热模式，并将温度调至最高，约 20 min发现车窗玻璃不能升降，以及左前门饰板上的儿童锁、闭锁按键指示灯熄灭。将发动机熄火，用遥控器上锁车辆，遥控功能失效。踩下制动踏板，按压起动按钮，仪表盘出现“将智能钥匙放在图示位置，然后按下起动按钮”的提示，确认车主反映的故障现象属实。用专用故障检测仪检测，发现多个模块无响应（图2），也就是没有通信。查阅维修手册，发现没有通信的模块均位于车身CAN网络上。 图 2　多个模块无响应 考虑多个模块同时无法通信，初步判断是网络总线故障。结合车身 CAN网络电路，当故障出现时，将示波器的测试探针背插入车身控制模块导线连接器C2BP01C端子5（CAN H端子）和端子6（CAN L端子）上，测得的车身CAN网络波形如图3所示，发现CAN H 波形、CAN L波形几乎重合（图3）。 图 3　故障车的车身CAN网络波形 找来一辆正常车，测得正常车的车身 CAN网络波形如图4所示。 图 4　正常车的车身CAN网络波形 断开蓄电池负极接线柱，用万用表电阻挡测量 CAN总线的电阻，约为120 Ω（需要说明的是，2024款路虎发现运动版车的电路图上没有标出两个终端电阻位于哪个模块内部，而通过查阅2022款路虎发现运动版车的电路图，发现两个终端电阻均位于车身控制模块内部），不正常（正常情况下应约为60 Ω）。此外，脱开车身控制模块导线连接器C2BP01C（图5），测得车身控制模块侧端子5与端子6之间的电阻约为120 Ω，测得车身控制模块侧端子36（CAN L端子）与端子37（CAN H端子）之间的电阻约为120 Ω，说明车身控制模块内部两个终端电阻是正常的。 图 5　车身控制模块导线连接器C2BP01C位置示意 继续测量导线连接器 C2BP01C 端子5（CAN H端子）与端子37（CAN H端子）之间线路的电阻，约为1 Ω，正常；测得导线连接器C2BP01C端子6（CAN L端子）与端子36（CAN L端子）之间线路的电阻约为7.23 kΩ（图6），不正常，由此判断CAN L线路存在接触不良故障。 图 6　测量导线连接器C2BP01C端子6与端子36之间的电阻 检查车身 CAN网络线路，势必要拆卸车上很多部件，与车主沟通，车主也不太愿意进行大范围拆卸。考虑CAN网络上的模块都是并联的，决定先并联一根导线进行简单测试。具体是操作为，用一根导线跨接在靠近导线连接器C2BP01C端子6、端子36的连接线上试车，上述故障现象消失，由此判断该车故障的确与CAN L线路接触不良有关。 故障排除 用一段双绞线跨接在导线连接器 C2BP01C端子5、端子37的连接线，以及端子6、端子36 的连接线上（图7），焊接牢靠后试车，上述故障现象不再出现，于是将车辆先交还给车主。两个月后进行电话回访，车主反映车辆一切正常，至此故障排除。 图 7　跨接一段双绞线 故障总结 本案例的故障，是由于 CAN L线路接触不良 导致。这类故障在波形上的表现是比较容易识别的： 1）CAN L信号会出现明显上翻，与CAN H信号几乎重合（注意，不是完全重合） 2）电阻显著升高，或时大时小 3）偶发性故障 遇到虚接问题导致的通讯故障，除了直接找到故障点进行维修，也可以使用双绞线 跨接 的方法， 导线绕过故障点，恢复总线电阻与信号完整性。 案例作者：侯山喜

故障现象　 一辆 2015款奔驰R320车，搭载276 826 发动机，累计行驶里程约为18万km。该车行驶中，组合仪表上的ABS警告灯、防侧滑警告灯、发动机故障灯等多个故障灯偶尔异常点亮（图1），且车速表不指示，挡位不显示，同时车辆加速不良；另外，发动机偶尔无法起动着机。 图 1　故障时的组合仪表 故障诊断　 用故障检测仪检测，发现多个控制单元中均存储有未曾接收到其他控制单元的 CAN信息的故障代码；梳理这些故障代码，发现曾丢失通信的控制单元有转向柱控制单元（N80）、车身稳定系统控制单元（N47-5）、发动机控制单元（N3/10）、直接选择智能伺服控制单元（A80）、中央通道控制单元（N93）、变速器控制单元（EGS）及组合仪表（A1）等，而这些控制模块均在CAN C总线（底盘CAN总线）上，由此怀疑CAN C 总线偶尔存在通信故障。 查看维修资料得知， CAN C总线上的控制单元均连接在副驾驶人侧的CAN C总线分配器X30/19（图2）上，于是用 虹科 P ico 汽车 示波器从 CAN C总线分配器X30/19处测量CAN C总线信号波形。 图 2　CAN C总线分配器X30/19的位置 反复试车，捕捉到故障出现时的 CAN C总线信号波形如图3所示，CAN C-H隐性电压约为2.5 V，显性电压约为3.5 V，正常；CAN C-L隐性电压约为2.5 V，显性电压约为1.4 V，也正常；但偶尔会出现一段比较稀疏的信号，异常 。 图 3　故障出现时的CAN C总线信号波形 对信号波形进行译码（图 4），发现那段稀疏的信号无法译码，且帧ID 3 40 在反复发送相同信号。由于CAN C总线信号的隐性电压和显性电压均正常，排除CAN C总线线路存在故障（虚接、断路、互短、对电源及搭铁短路等）的可能，推断某个控制单元损坏。 图 4　对故障出现时的CAN C总线信号波形进行译码 依次从 CAN C总线分配器X30/19处脱开通往各控制单元的CAN C总线导线连接器，发现当脱开通往左前、右前氙气前照灯控制单元的CAN C总线导线连接器时，CAN C总线信号波形恢复正常（图5） 。 图 5　CAN C总线信号波形恢复正常 进一步检查发现，脱开右前氙气前照灯控制单元导线连接器时， CAN C总线信号波形恢复正常，由此推断右前氙气前照灯控制单元损坏（图6）。 图 6　损坏的右前氙气前照灯控制单元 故障排除　 更换右前氙气前照灯控制单元后反复试车，故障未再出现，故障排除。 故障总结　 万用表测量的是平均电压，若用万用表测量CAN C总线信号电压，故障时和正常时的信号电压基本一致（CAN C-H电压约为2.9 V，CAN C-L电压约为2.1 V），则无法发现异常。 而示波器测量的是瞬时电压，因此使用示波器能够捕捉到异常的信号波形，为进一步诊断指明了方向。 与此同时，电压正常也无法代表信号正常，需通过译码的方式，从通讯层面进行更精准的诊断。例如本案中，通过对信号的译码，才发现了帧ID3 40重新发送相同的的信号，进而通过插拔导线连接器&持续观察译码的方法确定了最终故障。 作者： 周庆云 没有阶次的异响怎么查？2月13日晚8点，，江裕南老师教你用“传递路径法”，精准判断车辆异响问题根源！传递路径法。 2月13日晚8点，蛇年首场直播！拥有16年一线诊断经验的保时捷中心技术经理，江裕南老师，教你用“传递路径法”，精准判断车辆异响问题根源！保时捷992行驶中车身异响究竟来自何方呢？直达预约： 保时捷992车身异响诊断

故障现象 一辆 2017款凯迪拉克XT5车，搭载LTG 发动机，累计行驶里程约为17.2万km。车主反映，组合仪表上的发动机转速表、车速表、燃油表及发动机冷却液温度表的指针均不指示，但发动机起动及运转正常，且车辆行驶正常。 故障诊断 接车后试车，确认故障现象与车主所述一致。用故障检测仪检测，多个控制模块中存储有字母 “U”开头的通信类故障代码（图1），且组合仪表失去通信。 图 1 读得的故障代码 查看维修手册得知，组合仪表在网关隔离低速 GMLAN总线（图2）上，另外，收音机、音频放大器、远程通信接口控制模块及串行数据网关模块等也在该总线上。 图 2 网关隔离低速GMLAN总线电路 网关隔离低速 GMLAN总线是主低速GMLAN总线的延伸，它被串行数据网关模块从主低速GMLAN总线上隔开，以进行网络安全保护。网关隔离低速GMLAN 总线为单线，数据传输速率为33.3 kbit/s。当网关隔离低速GMLAN总线静止且未被驱动时，存在约0 V的信号电压，代表逻辑“1”；要传输逻辑“0”时，信号电压被拉高至约4 V或更高。 再次用故障故障检测仪扫描全车模块，发现除了组合仪表无法通信以外，网关隔离低速 GMLAN总线上的收音机、音频放大器、信息显示模块及视频处理控制模块也无法通信，而远程通信接口控制模块和串行数据网关模块可以通信。查看维修手册上的数据链路参考表（表1），远程通信接口控制模块和串行数据网关模块除了在网关隔离低速GMLAN总线上，还在其他GMLAN总线上，而组合仪表、收音机、音频放大器、信息显示模块及视频处理控制模块只在网关隔离低速GMLAN总线上（MOST总线和LIN总线不涉及与故障诊断仪通信），由此推断该车网关隔离低速GMLAN总线瘫痪。 表 1 数据链路参考表 找到短接连接器 JX201（图3，标注为36，位于副驾驶人侧仪表板右侧下方，靠近仪表板储物箱），用 虹科 P ico 汽车 示波器从此处测量网关隔离低速 GMLAN总线的信号波形（图4） 。 发现信号波形异常，低电位约为 2.1 V，偶尔能降低至1.2 V，高电位约为2.9 V，偶尔能升高至4.7 V 。 图 3　短接连接器JX201的位置示意 图 4　故障时网关隔离低速GMLAN总线的信号波形 依次退出短接连接器 JX201的端子，当退出端子L时信号波形恢复正常（图5），低电位约为0 V，高电位约为4.9 V，且此时组合仪表上的指针显示恢复正常，由此推断短接连接器JX201端子L与音频放大器之间的线路出现故障或音频放大器损坏。 图 5 退出短接连接器JX201端子L时网关隔离低速GMLAN总线的信号波形 找到音频放大器（图 6，位于中控台下方，加速踏板右侧），脱开音频放大器导线连接器X3，装复短接连接器JX201端子L后试车，故障依旧，说明故障与音频放大器本体无关，确定短接连接器JX201端子L与音频放大器之间的线路存在故障。 图 6 音频放大器的位置示意 故障排除 由于该车加装了木质地板，不方便拆检故障线路。与车主沟通后，决定在短接连接器 JX201 端子L与音频放大器导线连接器X3端子1之间“飞线”。“飞线”后试车，组合仪表上的指针指示恢复正常，故障排除。正常的网关隔离低速GMLAN总线信号波形如图7所示。 图 7 正常的网关隔离低速GMLAN总线信号波形 故障总结 （ 1）在诊断通信故障时，维修人员通过 虹科 Pico 示波器能够看得见通信信号的变化，便于分析故障，能够大大提高诊断效率，尤其是诊断偶发的通信故障。 （ 2）通信总线上有多个控制模块，且这些控制模块之间往往通过短接连接器连接，若诊断时需要依次对通信总线上的控制模块进行断路测试，则可以选择在短接连接器处操作，而不需要脱开各个控制模块的导线连接器。 作者：南京车翼博汽车维修服务有限责任公司　梁建辉 插电混动车，作为纯电与燃油车的 “综合体”，拥有着更为特殊的结构与动力系统。那这一类车型的NVH问题，当如何应对呢？ 11月14日晚8点，“玩示波器的行者”应良卿老师 将 空降虹科 Pico直播间，深度剖析宝马G38 PHEV时速30-40Km/h车身振动案例，教你轻松拿捏混动车低速抖动问题！ 直达： https://olezi.xetlk.com/s/UBJcy