汽车车载网络系统检修课件.ppt

车载网络系统的结构与检修,知识目标： 1、了解ECU的基本功能； 2、掌握ECU的基本结构及原理； 3、了解ECU故障类型及特点； 4、了解OBD-的特点； 5、掌握OBD-的故障代码意义。能力目标： 1、能进行简单ECU故障的诊断与排除； 2、能读取OBD-故障码。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,一、ECU的概述ECU原来指的是engine control unit，即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。但是随着汽车电子的迅速发展，ECU的定义也发生了巨大的变化，变成了electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统，泛指汽车上各系统的ECU，而原来的发动机ECU有很多的公司称之为EMS，engine management system。随着汽车电子自动化程度的越来越高，汽车零部件中也出现了越来越多的ECU参与其中，线路之间复杂程度也急剧增加。为了使电路简单化，精细化，小型化，汽车电子中引进了CAN总线来解决这个问题。因为CAN总线能将车辆上多个ECU之间的信息传递形成一个局域网络。有效的解决线路信息传递所带来的复杂化问题。目前博世，德尔福，电装，大陆的VDO等都是汽车ECU行业的领导者。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,二、ECU的基本功能1、接收传感器或其他装置输入的信息，给传感器提供参考电压；将输入的信息转变为微机所能接受的信号。2、存储、计算、分析处理信息；计算出输出值所用的程序；存储该车型的特性参数；存储运算中的数据；存储故障信息。3、运算分析；根据信息参数求出执行命令值；将输出的信息与标准值对比，查出故障。4、输出执行命令；把弱信号变为强的执行命令；输出故障信息。5、自我修正功能。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,三、ECU的基本组成,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,ECU的基本结构,（一）电源电路汽车电源电路是ECU一个别不可少的组成部分。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,（二）输入回路,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,（三）微处理器,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,2、存储器存储器是由许多具有记忆功能的存储电路构成的，每个记忆存储器电路存储蓄1个二进位信息（0或者说），称为存储器的存储位（BIT）每个记忆存储电路构成存储器的一个基本单位，存储8位二进制信息，称为存储字节（BYTE）。3、输入/输出（I/O）接口4、总线（BUS）（四）输出回路输出回路是单片机与执行器之间的中继站，其功用是根据微机发出的指令，控制执行器动作。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 电控单元的组成,一、电控单元的故障特点1、电源电路故障2、输入/输出电路故障3、存储器故障4、特殊故障,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,二、ECU检修要点在ECU检修之前，必须注意几个要点:（1）认真检查外电路，排除外电路故障，确认外电路正常之后方可对ECU进行检修；（2）检查ECU外部是否有损伤痕迹，固定是否牢固，焊锡（胶粘）是否密封可靠；（3）检查线插接通情况，特别是电源线和搭铁是否正常。（4）确认系统采用的ECU型号。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,三、ECU的检测方法ECU检修作业的关键，在于故障原因和故障部位的诊断，至于维修作业，主要是通过更换和电路焊接来处理。下面探讨几种故障诊断方法。1、直观检查法 5、替代检查法2、接触检查法 6、电压检查法3、故障再生法 7、电阻检查法4、参照检查法 8、波形检查法 9、信号注入检测法,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,四、随车自诊断系统1、OBD的概念OBD的英文全称为ON-BOARD DIAGNOSTIC，翻译成中文为：随车自我诊断。自上个世纪80年代开始，国外各汽车制造厂开始在其生产的车辆上配备控制与诊断系统；这些新系统在车辆发生故障时，可以警示驾驶员并且维修工人在维修时可以经过由特定的方式读取故障码，以加快维修时间，汽车工业界称之为随车自我诊断系统（OBD）。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,2、OBD-的特点（1）统一各车种诊断座形状为16脚，如图1-6所示。并装置在驾驶室，驾驶侧仪表板下方。（2）具有数值分析资料传输功能（Data.Link.Connector简称DLC）。资料传输线有两个标准：ISO标准（INTERNATION STANDARDS ORGANIZATION 1941-2）利用7#，15#脚；SAE标准。（SAE-J1850）利用2#，10#脚。（3）统一各车种相同故障代码及意义。（4）具有行车记录器功能，能锁定记忆故障码时的数据流。（5）具有重新显示记忆的故障码功能。（6）具有可由仪器直接消除故障码功能。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,3、OBD-统一故障代码标准一组OBD-故障码是由5个代码组合而成，第一个字为英文代码，代表测试系统，如B代表车身控制系统（BODY），C代表底盘控制系统（CHASSIS）， P代表发动机变速器控制系统，即动力控制总成（POWERTRAIN），U代表车载网络系统（CAN）。例如：福特EEC-V（第五代控制系统）的“P 1 3 5 2” 故障码，其中第一位“P”代表测试系统；第二位“1”代表汽车制造厂码，该码可以是“0-3”的数字，如果该码为“0”代表是SAE所定义的故障码。其他的“1”，“2”或“3”等码，代表汽车制造厂，由制造厂自己定义；第三位“3”代表SAE定义的故障范围（见表）；第四、五位“52”代表原制造厂设定的故障代码。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,OBDII故障码的意义和分类关键词：SAE将OBDII故障码5个字组合而成，第1个字为英文代码，第2个到第5个码为数字码。故障码前2个字分别代表下列不同定义：P0引擎变速箱电脑控制系统由SAE统一制定的故障码P1引擎变速箱电脑控制系统由厂家各自制定的故障码P2引擎变速箱电脑控制系统预留故障码P3引擎变速箱电脑控制系统预留故障码,C0底盘电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码C1底盘电脑控制系统，由各厂空各自制定的故障码C2底盘电脑控制系统，预留故障码C3底盘电脑控制系统，预留故障码U0网路连接相关故障码U1网路连接相关故障码U2网路连接相关故障码U3网路连接相关故障码,B0车身电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码B1车身电脑控制系统，由各厂家各自制定的故障码B2车身电脑控制系统，预留故障码B3车电脑控制系统，预留故障码,P01XX燃油和空气侦测系统P02XX燃油和空气侦测系统P03XX点火系统P04XX废气控制系统P05XX车速怠速控制系统P06XX电脑控制系统P07XX变速箱控制系统P08XX变速箱控制系统P09XXSAE预留的故障码P00XXSAE预留的故障码P01XX以后是由厂家自行制定的一部份P11XX燃油和空气侦测系统P12XX燃油和空气侦测系统P13XX点火系统P14XX废气控制系统P15XX怠速马速控制系统P16XX电脑控制系统P17XX变速箱控制系统P18XX变速箱控制系统P19XXSAE预留的故障码P10XXSAE预留的故障码,代码SAE定义故障范围代码SAE定义故障范围1燃料或空气测定系统不良2燃料或空气测定系统不良3点火系统不良或引擎间歇熄火4废气控制辅助装置系统不良5汽车或怠速控制系统不良6电脑或输出控制元件不良7变速箱控制系统不良8变速箱控制系统不良目前该码“0”代表SAE所定义的故障码。“1”，“2”或“3”等码，代表汽车制造厂。,4、OBD-故障码种类（1）影响排放故障码A类：发生一次就会点亮故障灯和记录故障码。B类：两个连续行程中各发生一次，才会点灯和记录故障码。E类：三个连续行程中各发生一次，才会点灯和记录故障码。OBD-要求任何影响排放的故障都必须在三个连续行程中诊断出，且点亮故障指示灯，记录故障码发生时的定格数据。注：一个行程是指OBD-测试能得以完成的驱动循环。（2）不影响排放故障码C类：故障发生时记录故障码，但不点亮故障指示灯。厂家可根据需要点亮另一个指示灯。D类：故障发生时记录故障码但不点亮故障灯。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,5、OBD-故障检测和指示灯的熄灭（1）故障检测1）对于绝大多数车型，不再提供手工（不用检测仪器）诊断闪烁码。2）对OBD-的故障检测必须通过检测仪器和标准诊断接口（诊断座）。3）市面上普通的检测仪器只要具有OBD-（EOBD）功能就可以用于任何OBD-车型。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,（2）指示灯的熄灭1）强制熄灭：用检测仪器清零或者断开控制单元的电源可以暂时清除故障码和熄灭故障灯。如果问题没有被排除，OBD-会再次诊断出故障，1个或多个行程后还会点亮故障灯。多用于汽车维修服务后。2）自动熄灭：如果发生的故障自动消失，且通过了3次连续行程的自我诊断，故障灯会自动熄灭。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,6、故障检修步骤（1）连接检测仪器到诊断接口，如图1-7所示。（2）打开点火开关或起动发动机。（3）读取故障码或数据流，分析故障原因。（4）维修车辆，排除故障。（5）清除故障码，验证故障是否排除。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 电控单元的检测,知识目标： 1、了解车载网络的发展； 2、熟悉车载网络的特点； 3、掌握车载网络分类； 4、掌握车载网络的基本术语。能力目标： 1、会说出车载网络的基本名词术语； 2、会对车载网络进行分类；,项目二 车载网络系统基础知识,一、车载网络系统的产生据统计，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，电气节点达1500个，而且，根据统计，该数字大约每十年增长1倍，从而加剧了粗大的线束与汽车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，传统布线方法都将不能适应汽车的发展。传统布线方法的导线长度与连接插头数量如图2-1所示。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,图2-1 传统布线方法的导线长度与连接插头数量,二、车载网络的发展与趋势（一）车载网络的发展从1980年起，汽车内开始装用网络。1983年，丰田公司在世纪牌汽车上最早采用了应用总线的车门控制系统，实现了多个节点的连接通信。此系统采用了集中控制方法，车身ECU对各个车门的门锁、电动玻璃窗进行控制。19861989年间，在车身系统上装有了利用铜线的网络。1987年，作为集中型控制系统，日产公司的车门相关系统，GM公司的车灯控制系统已处于批量生产的阶段。在这段时期内，德国的Bosch公司提出了汽车车载局域网（LAN）的基本协议，该协议即为控制器局域网（Controller Area Network)，简称为CAN。目前控制系统局域网中应用最广的标准就是CAN。接着，美国汽车工程师学会提出了J1850。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,（二）车载网络的发展趋势1、网络控制技术向高速、实时和容错方向发展2、网络向多媒体、高带宽方向发展未来汽车网络将是一个多媒体、高带宽的网络。3、网络协议逐渐统一4、Telematics简介,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,（1）Telematics概述 通常所说的Telematics就是指应用无线通信技术的车载电脑系统。随着电脑和网络技术应用到汽车上，正在形成称之为Telematics的新的电脑市场。Telematics是无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载电脑的综合产物，被认为是未来的汽车技术之星。汽车行驶当中出现故障时，通过无线通信连接服务中心，进行远程车辆诊断，内置在发动机上的计算机记录汽车主要部件的状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,（2）功能特色 Telematics特点在于大部分的应用系统位于网络上如通讯网路、卫星与广播等，而非汽车内，如图2-4所示。驾驶者可运用无线传输的方式，连结网络传输与接收资讯与服务，以及下载应用系统或更新软件等，所耗的成本较低，主要功能仍以行车安全与车辆保全为主，主要功能特色如下：,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,三、车载网络分类与应用1、SAE的分类,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,2、按应用领域分类,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,3、按网络拓扑结构分类,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,四、车载网络的标准与协议（一）A类总线协议标准,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,表2-2A类总线及其特征,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,(二)B类总线协议标准,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,（三）、C类总线协议标准,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,1、CAN总线协议标准欧洲的汽车制造商基本上采用高速CAN总线标准ISO11898。总线传输速率通常在125 kbps1 Mbps之间。据Strategy Analytics公司统计，2001年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个。然而，作为一种事件驱动型总线，CAN无法为下一代线控系统提供所需的容错功能或带宽，因为X-by-Wire系统实时性和可靠性要求都很高，必须采用时间触发的通信协议，如TTP/ C或FlexRay等。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,2、安全总线和标准.表2-7安全系统总线使用情况,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,3、X-by-wire总线协议标准,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,X-by-Wire系统总线标准和协议及其特性,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,4、诊断系统总线和标准诊断系统协议标准的使用情况,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,诊断系统总线标准和协议及其特性,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,（四）、D类总线协议标准,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务一 车载网络系统概述,一、车载网络的功能1、多路传输功能2、失效保护功能3、故障自诊断功能4、“唤醒”和“休眠”功能,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,二、车载网络的特点汽车网络信息传输系统信息传输方式为：利用数据总线将汽车上的各个功能模块连接起来，形成汽车网络信息传输系统。发送数据和控制信号的功能模块将数据和控制信号以编码的形式发送到同一根数据总线上。接收数据和控制信号的功能模块通过解码获取相应的数据和命令。数据总线将各信息分时逐个传输（串行）。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,三、对汽车车载网络的要求 1、传输速度要求不用太高，性能必须稳定。2、操作简单，使用方便，制造成本低。 3、线路简单，与应用系统一体化，具有可扩展性。4、使用环境在40125。5、四耐：振动、干扰、高温、化学腐蚀。6、各个部件都有高可靠性，系统要有保护措施。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,四、车载网络的基本术语网络系统中有许多计算机专用术语，如数据总线、网络、数据传输、链路(数据传输介质)、通信协议、传输仲裁、架构、模块/节点和终端电路等。（一）多路传输1、多路传输的基本原理由于总线式的网络结构是使用一条线路对多个信号进行传输，所以应当懂得多路传输技术的原理，否则一旦汽车故障电脑诊断仪在检测车辆时不工作，你就会不知所措，或者即使你的故障扫描仪在工作，你却找不到本应该找到的故障。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,2、多路传输系统的应用（1）电喷计算机系统中多路传输的应用除了负责给发动机喷油和点火外，电喷计算机还把它从传感器接收到的信息传输到网络中供其他计算机使用。电喷计算机通过多路传输网络接收到分配控制计算机所下的解除锁止的指令。电喷计算机同时还要向其他计算机通报发动机运行状况的信息。它把有关的信息都交与它们使用。此外它还通过一条专用线路与故障诊断工具对话。（2）多路传输系统在自动变速器中的应用自动变速器计算机需要了解来自发动机计算机的信息。除了它本身自动变速管理的功能外，自动变速器计算机要向发动机计算机通知挡位以及自动变速器油温度。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（二）局域网1、局域网的定义及特点,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,2、局域网的拓扑结构所谓拓扑结构就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环形、总线型。（1）星形网络拓扑结构,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（2）总线型网络拓扑结构,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,(3）环形网络拓扑结构,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（三）现场总线（Field Bus）是在工业过程控制和生产自动化领域发展起来的一种网络体系，是在过程现场安装在控制室先进自动化装置中的一种串行数字通信链路。该系统是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（四）CAN CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初,CAN 被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速器控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN 控制装置。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如，当使用Philips P82 C250作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（五）数据总线,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（六）模块/节点模块是一种电子装置，在计算机多路传输系统中的控制单元模块被称为节点。一般来说，普通传感器是不能作为多路传输系统的节点的，如果传感器要想成为一个模块布点，则该传感器必须具备支持多路传输功能的电控单元，如图2-18所示，如大众车系的转角传感器。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（七）链路（传输媒体）链路指网络信息传输的媒体，分为无线和有线两种类型，目前车上使用的大多数都是有线网络，通常用于局域网的传输媒体有：光纤、同轴电缆和双绞线。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,1、双绞线双绞线是局域网中最普通的传输媒体，如图2-19所示，一般用于低速传输，最大数据传输速率可达几Mbit/s；双绞线成本较低，传输距离较近，非常适合汽车网络的情况，也是汽车网络使用最多的传输媒体。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,2、同轴电缆同轴电缆可以满足较高性能的要求，与双绞线相比，它可以提供较高的吞吐量，连接较多的设备，跨越更大的距离。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,3、光纤光纤在电磁兼容性等方面有独特的优点，而且数据传输速度比较高，传输距离远，在汽车网络上，尤其在一些要求传输速度高的车上网络（如车上信息与多媒体网络）上有很好的应用前景。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（1）光纤作为通信介质的优点光纤在多路传输系统应用方面的主要优点是：频带宽度较大和多路、尺寸小、质量轻；信号功率损失小、通过效率大、与频率的关系减弱；超高绝缘、不存在短路和接地问题；耐腐蚀、灵敏度高；能够双向传输信息、抗干扰性高（特别是对汽车车上电路的脉冲干扰）光纤允许有较高的数据传输速率和较高的信噪比 比-带宽积，可适用于发动机实时控制、车辆状态监测和通/断负载的开关控制等要求。因此，光纤多路传输系统是汽车多路传输系统的发展方向，是汽车线束的发展方向。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（2）光纤多路传输系统的构成光纤多路传输系统主要由控制信号、光发射功能模块、光接收功能模块、三根总线电源线、系统地线、光纤信号、终端用电设备或执行器等组成。（3）光纤传送信息的方法光纤传送信息的方法有3种方式：时分复用、波分复用、频分复用。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（4）光纤与CAN网尽管CAN协议本身也支持光纤介质通信，但由CAN网是总线型，而光纤的信号传输是单向的，最适用的网络拓扑结构是环型,同时，CAN网MAC层的总线仲裁是具有优先级的非破坏性的CMSA,常用的环网MAC层仲裁技术是令牌传递。这其中主要问题是选用何种光纤耦合器、光收发器和光源，确定以何种网络拓扑来构成CAN总线，以保证光路的畅通、灵敏，并完全利用 CAN 硬件标准的优点。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（八）传输协议1、协议的三要素为：（1）语法：确定通信双方之间“如何讲”，即通信信息帧的格式。 （2）语义：确定通信双方之间“讲什么”，即通信信息帧的数据和控制信息。 （3）定时规则：确定事件传输的顺序以及速度匹配,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,2、协议的功能协议的功能是控制并指导两个对话实体的对话过程，发现对话过程中出现的差错并确定处理策略。具体说来，每个协议都是具有针对性的，用于特定的目的，所以各协议的功能是不一样的；但是还有一些公共的功能是大多数协议都具有的。这些功能包括以下四个方面。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（1）差错检测和纠正面向通信传输的协议常使用“应答一重发”循环冗余检验CRC、软件检查和等机制进行差错的检测和纠正工作；（2）分块和重装用协议控制进行传送的数据长度是有一定限制的，参加交换的数据都要求有一定的格式。为满足这个要求，就需要将实际应用中的数据进行加工处理，使之符合协议交换时的格式要求。只有这样才能应用协议进行数据交换。分块与重装就是这种加工处理操作。分块操作将大的数据划分成若干小块，如将报文划分成几个报文分组；重装操作则是将划分的小块数据重新组合复原例如将报文分组还原成报文。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（3）排序对发送出的数据进行编号以标识它们的顺序，通过排序可达到按序传递、信息流控制和差错控制等目的。（4）流量控制通过限制发送的数据量或速率，以防止在信道中出现堵塞现象。3、常用的通信协议，,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（九）传输仲裁当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，会发生数据传输冲突，好比同时有两个或者多个人想要过独木桥一样，传输仲裁就是为了避免数据传输冲突，保证信息按其重要程度来发送。（十）网关一种有特殊功能的计算机在车上有很多总线和网络的情况下，能达到信息的共享而不产生协议间的冲突，实现无差错的数据传递。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（十一）网络为了实现信息共享而将多条数据总线连在一起，或将数据总线和模块连接为一个系统称为网络。计算机网络是在协议控制下，由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备，以及便于终端和计算机之间或若干台计算机之间数据流动的通信控制处理机等所组成的系统集合。 （十二）传输仲裁当出现数个使用者同时申请利用总线发送信息时，传输仲裁是用于避免发生数据冲突的机构。仲裁可保证信息按其重要程度来发送。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（十三）架构网络特定的通信协议称为架构，架构在其输入和输出端规定能进和能出的信息。架构通常包括1或2条线路。采用双线时数据的传输基于两条线的电位差；采用1条线传输数据时，对搭铁有个参考电压。（十四）集线器集线器(Hub)相当于一个有多个端口的中继器，随机选出某一端口，并独占全部带宽，与集线器的上连设备(如交换机、路由器或服务器)进行通信。集线器分为无源集线器、有源集线器、智能集线器和交换式集线器。无源集线器只将传输介质连接在一起，从一个端口接收数据，然后向所有端口广播。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,（十五）主总线主总线是指总线(通信线路)中两个终端电路间的线束，是CAN通信系统的主总线。（十六）子总线子总线是指从主总线分出至电控单元或传感器的线束。（十七）终端电路终端电路是将CAN通信电流转换成总线电压而设置的电路，由电阻器和电容器组成。在一条总线上需要两个终端电路。CAN J/C是为CAN通信设计的插接器，用于存储终端电路。,项目一 汽车电子控制单元的结构与检修,任务二 车载网络的基本知识,知识目标：1、了解CAN总线系统在汽车的应用； 2、掌握CAN总线系统的组成及结构； 3、掌握CAN总线系统的工作原理； 4、掌握CAN总线基本故障的诊断与排除流程。能力目标：1、能进行简单的CAN系统部件的安装； 2、能进行CAN总线系统的波形的测试； 3、能进行简单的CAN系统故障的排除。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,一、CAN总线系统概述（一）CAN总线系统的产生CAN-BUS在车辆上应用的原因：1、用户对车辆更高的安全性和舒适性的要求，以及排放法规及环保的要求。2、现代汽车上安装越来越多的电器部件（控制单元、传感器、执行器等）。3、电器部件间需要适时进行高速大量的信息交换，而且数据传输时需要保证较高的安全性及可靠性。4、数据总线技术在车上的应用，可以降低车辆的自重：减少了线速的数量、减少了连接插头的尺寸。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（二）CAN数据总线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，亦称BUS线。整个网络则称CAN，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。 CAN总线协议：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。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（三）CAN总线系统的优点1、用低成本的双绞线电缆代替了车身内昂贵的导线，并大幅度减少了用线数量；提高可靠性,安全性、降低成本。2、具有快速响应时间和高可靠性，并适合对实时性要求较高的应用如刹车装置和气囊；控制平台、信息平台、驾驶平台的互连基础。3、CAN芯片可以抗高温和高噪声，并且具有较低的价格，开放的工业标准。故在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置例如奔驰、宝马、大众、奥迪、通用、丰田、本田、日产、三菱、马自达、雪铁龙、保时捷、美洲豹等。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,二、CAN总线系统的结构与原理(一）CAN总线的传输原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（二）信息交换想要交换的数据称为信息，每个控制单元均可发送和接收信息。信息包含着重要的物理量如发动机转速中，这时发动机转速是以二进制值（一系列0和1）来表示，例如：发动机转速为1800转/分时可表示成00010101，如图2-25所示，二进制数据流也称为比特流。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特流，该比特流通过TX线（发送线）到达收发器（放大器），收发器将比特流转化成相应的电压值，最后这些电压值按时间顺序依次被传送到CAN总线的导线上。在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比特流，再经RX线（接收线）传至控制单元，控制单元将这些二进制连续值转换成信息。例如：00010101这个值又被转换成1800转/分这个发动机转速，如图 2-26所示。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（三）功能原件1、控制单元控制单元接收来自传感器的信号，将其处理后再发送到执行元件上，同时根据需要将传感器信息通过CAN发送给其它控制单元，如图2-28所示。控制单元中的重要构件：一个微控制器、CAN控制器、CAN收发器，其微控制器上带有输入输出存储器和程序存储器。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,2、CAN总线系统的构件CAN构件用于数据交换，它分为两个区，一个是接收区，一个是发送区,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,3、收发器收发器就是一个发送-接收放大器，它把CAN构件连续的比特流（逻辑电平）转换成电压值（线路传输电平），或反之。这个电压值适合铜导线上的数据传输。收发器通过TX-线（发送导线）或RX-线（接收导线）与CAN构件相连，如图2-30所示。RX-线通过一个放大器直接与CAN总线相连，总在监听总线信号。 收发器的特点就是TX线与总线的耦合，如图2-31所示。这个耦合过程是通过一个断路式集流器电路来实现的。因此，总线导线上就会出现两种状态：,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,状态1： 截止状态，晶体管截止（开关未接合）；无源： 总线电平=1，电阻高；状态0： 接收发器通状态，晶体管导通（开关已接合）；有源： 总线电平=0，电阻低；,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,三个收发器接到一根总线导线上，如图2-32所示，开关未接合用1表示（无源）；开关已接合用0表示（有源），如果收发器C有源，收发器A和B无源。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,工作过程如下：（1）如果某一开关已接合，电阻上就有电流流过，于是总线导线上的电压就为0V。（2）如果所有开关均未接合，那么就没有电流流过，电阻上就没有压降，于是总线导线上的电压就为5V。如图2-32所示的连接方式，就是三个收发器接到一根总线导线上，可以得出下列开关状态，,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,因此可以完成下述步骤：如果总线处于状态1（无源），那么此状态可以由某一个控制单元使用状态0（有源）来改写。我们将无源的总线电平称为隐性的，有源的总线电平称为显性的。其意义体现在：1) 发送传输错误信号时（错误帧故障信息）。2) 冲突识别时（如果几个控制单元想同时发送）。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（四）CAN总线的数据传输过程,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,1、发送过程 首先是发动机控制单元的传感器接收到转速值。该值以固定的周期（循环往复地）到达微控制器的输入存储器内。由于瞬时转速值还用于其它控制单元，如组合仪表，所以该值应通过CAN总线来传递。于是转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。该信息从发送存储器进入CAN构件的发送邮箱内。如果发送邮箱内有一个实时值，那么该值会由发送特征位（举起的小旗）显示出来。将发送任务委托给CAN构件，发动机控制单元就完成了此过程中的任务。发动机转速值按协议被转换成CAN的特殊格式,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,CAN总线系统通过RX-线来检查总线是否有源（是否正在交换别的信息），如图2-35所示。必要时会等待，直至总线空闲下来为止。（某一时间段内的电平1（无源）如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,2、接受过程信息接收过程分两步，如图2-36所示：第一步：检查信息是否正确（在监控层）第二步：检查信息是否可用（在接受层）1）信息接受 连接的所有装置都接收发动机控制单元发送的信息，该信息是通过RX-线到达CAN构件各自的接收区。 （2）信息校验 接收器接收发动机的所有信息，并且在相应的监控层检查这些信息是否正确。这样就可以识别出只在某种情况下某一控制单元上出现的局部故障。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（3）信息接受接收到的正确信息会到达相关CAN总线系统的接受区，在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。如果不是，该信息就被拒收；如果是，该信息就会进入相应的接收邮箱。连接的组合仪表控制单元根据升起的“接收旗”就会知道：现在有一个信息（如转速）在排队等待处理，如图2-38所示。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,4、传递数据的构成（1）帧：报文的最小单位；按某个固定格式组成的“一定长度的数据单元”； 一帧标准数据由不同的信息段组成，通过组帧可以了解内部结构。（2）数据帧 = 开始域1+状态域11+检查域6+ 数据域64+安全域16+确认域2+结束域7（数据帧长度由数据域决定，数据域长度可变，其他域不变 ）。（3）数据域长度可为“0”，最多为8个字节，即每个字节包含8位，共64位。（4）开始域：标志着数据帧开始，带有大约5V电压（由系统决定）的1位，被送入高位CAN线；带有大约0V电压的1位被送入低位CAN线。,项目三 CAN总线系统的原理与检修,任务一 CAN总线系统的结构与原理,（5）状态域：判定数据中的优先权。如果两个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制