公交车辆用CAN总线模块的检测研究和测试手段浅析.doc

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1、浅析北京公交车辆用CAN总线 模块的检测研究和测试手段的应用一、公交车辆CAN总线检测技术研究的目的和实际意义1、公交车辆CAN总线技术的应用随着科学技术的不断发展，电子系统在汽车上的应用不断普及，汽车上控制单元（ECU）不断增加，BOSCH公司在20世纪80年代提出了最初用于汽车电子装置互联的控制器局域网CAN串行通信总线系统。之后，CAN总线技术被汽车行业和控制领域广泛应用。如今，CAN技术已经被运用在了公交领域。近年来，北京公交车上大部分都配备了CAN总线系统。CAN总线技术在公交车上的应用，使得汽车车体内线束和接口数量大量减少，避免了过多线束存在的互相干涉、磨损等隐患，降低了汽车电气系

2、统的故障发生率，实现各种传感器的信息共享；另外，通过CAN总线将各系统中的诊断总线连接在一起，通过ECU软件来实时诊断与维修。北京公交车上使用的为三级总线技术，即CAN_LIN混合总线系统。整个系统由开关模块、前控模块、后控模块、前灯控模块、后灯控模块、顶控模块、中控模块、总线仪表、胎压接收模块、总线管理器和桥模块等组成。2、CAN总线检测技术研究的目的由于现在公交车辆上大量配备了CAN总线系统，对于该类型车辆的日常维修和保养相应的也提出了新的要求。全车上的CAN总线系统是由大量的模块组成，任何一个模块出现故障都会影响整车的正常运行。所以，在日常的维修保养中对于CAN总线系统的检测就显得尤为的

3、重要。通过对各模块的检测可以快速的判断出模块上各管脚是否存在问题，各模块是否正常，从而才能为车辆装配上性能良好的模块，保证车辆的正常行驶和安全运营。3、实现检测手段的实际意义（1）、CAN总线系统带来的问题公交车辆Can-Bus网络主要由ECU、前控模块、后控模块等十余种CAN模块组成，配以连接各模块的连线和模块输出执行部件等，构成了公交车辆的CAN网络。由于车辆各个主要部分均由各种模块进行数据交换和数据共享，那么模块作为CAN线技术实现功能的基础，作为各系统之间控制、各系统和车辆仪表之间、系统和汽车故障诊断系统之间的基础，检测模块的功能就需得尤为重要。因此，判断CAN模块内部硬件的好坏、实现

4、功能的作用、准确显示针脚故障就成为了公交车辆CAN模块故障检测的关键点和关键项目。（2）、检测模块的局限性使用CAN总线记录软件，可以从车辆管理模块中读取出车辆的各项行驶状况参数，调出模拟量或数字量转化后得出的数据，供公交各条战线上的技术人员进行分析、参考。而判断CAN模块硬件的好坏，使得在车辆电路维修过程中，准确、快速地判断出连接模块、连接线的故障显得尤为重要。一方面，检测出相关模块的故障，显示出模块针脚的具体故障情况，同时报故障码、指示故障类型和内容；另一方面，能够脱就车检测，对检测模块的全部针脚进行全部检测，作为维修、保养车辆提供完好总成。因此，需要研制出新型的CAN模块检测仪来解决以上

5、两方面问二、CAN总线模块的检测手段和测试方法1.检测台的构造和实现手段为了实现对CAN模块的检测，在理解CAN数据传输的基础上，需要对检测框架、检测内容、实现手段进行构思。研制出的检测台由电源、频率、电阻发生器、开关控制、信号检测、CAN发生器等精确数控模块组成，依托系统搭载的多种信号源并行发生器及并行检测端口来实现数据传递和交换。该检测台采用二次开发语言，所有测试方案及精度都可以重新定义，作为一个开放式平台不局限于某几种模块，可以随着车型的变化、模块的增加、针脚定义的变化实现检测的拓展。图1.CAN试验台2.基本原理及技术指标此检测台通过发生在车辆上的数据环境，自动检测判定模块是否合格，可

6、检测模块内各路信号电压（或高低电平）、电阻、频率、模拟信号、逻辑信号等，通过验证模块的各种工作状态。（1）、基本检测构架及组成l 4通道带保护电源(42.5A 536V，可多路并联)l 48通道拉低开关(每通道可承载2A，最小电流检测单位0.1mA)l 36通道拉高开关(每通道可承载2A，最小电流检测单位0.1mA)l 8 通道频率/数据/占空比发生器(120KHz)l 2通道波形/频率/数据/占空比发生器(120KHz，带数控基准-10V+20V，带数控幅值030V)l 6通道电阻发生器(0.1-2000 OHM)l 8通道输入检测(电压/频率/占空比/脉宽捕捉)l 64通道CAN信号发生器

7、图2.在车上检测模块（2）、试验台检测原理该试验台通过模拟车上运行环境，对检测模块的各个功能进行逐一检查。通过模拟相应的开关量输入来使模块输出相应的信号，通过判断模块是否输出和输出量大小来判断模块是否正常。（3）、试验台硬件特性及通道分布u 电源 电源通道主要就是通过相应的接线为模块提供工作电源。电源通道编号144-147，每路通道可输出5.0V-36.0V的电压，超额能自动保护。每个通道最大可承载及检测电流为2.5A，最小分辨率0.1mA，超额能自动保护。四个电压通道支持多路并联，并联后可直接提升最大承载电流n*2.5A。图3.电源通道原理图u CAN信号发生设置了64个CAN信号发生通道，

8、主要是CAN控制信号的选通通道，通过程序指定相应的通道发送CAN信号数据流给模块，模块接受CAN信号后才会执行相应的命令。CAN通道发生器通道编号：512575共64个.512通道为CAN参数组接受通道，只手不发513514支持CAN转义收发（长数据收发）通道515526支持CAN应答收发通道，有两组数据每组16字节，可先收后发或先发后收527575为CAN常规队列收发通道，如无特殊要求，常规的CAN数据使用此类通道收发u 拉低检测功能拉低检测功能主要由编号为0-23的24个拉低通道来实现。据电路图可以看出，拉低通道接模块输出端口，就相当于试验台这边的拉低通道是地，接线后构成的回路电源由模块输

9、出端口提供。通过拉低通道检测这个模块的方法是：首先将让这A端口输出+24V的命令通过CAN线发送到被检测模块上，模块接收到这个信号后，就应该让A端口输出+24V，A端口接一个1K电阻，然后再接试验台的拉低通道，由于拉低通道相当于接地，就构成一个回路，通过I=V/R（I-电流，V-电压，R-电阻）公式就能算出理论上这个模块输出24V时这个回路的电流。所以检测模块时，通过检测拉低通道的电流就可以对模块输出是否输出，输出是否正常进行直观的判断。拉低通道24个，编号0-23，每个通道又分为A、B两个量程档A量程：最大可承载及检测电流为200mA，最小分辨 率为0.1mA，超额能自动保护B量程：最大可承

10、载及检测电流为2A，最小分辨率1mA，超额能自动保护图4.拉低通道电路图u 拉高检测功能拉高通道就是，试验台检测设备测量端口时由拉高通道提供电源，与拉低通道供电方式相反。拉高通道编号为64-87，共24个通道，共分为4组，使用时必须在输出盒中对用到的组与电源进行跳线。 四组编号分别是：第一组：64-69，用到时须加拉高电源HV1第二组：70-75，用到时须加拉高电源HV2第三组：76-81，用到时须加拉高电源HV3第四组：82-87，用到时须加拉高电源HV4每个通道又分为A、B两个量档：A量程：最大可承载及检测电流为200mA，最小分辨率0.1mA，超额能自动保护B量程：最大可承受及检测电流为

11、2A，最小分辨率为1mA，超额能自动保护图5.拉高通道电路图u 电阻功能电阻通道可以输出可调的一个电阻值，也就是说可以通过设置，让电阻通道相当于某个阻值的电阻。电阻通道2个，编号128、129，每个通道可输出0.12000的电阻值，最小分辨率0.1，精度分别为：0-10：0.1；10-100：0.5；100-500：1，500-1k：2；1k-2k:5。最大可承载及检测电流为2A，最小分辨率为0.1mA，超额能自动保护图6.电阻通道原理图u 检测功能可以实现检测信号的电压，频率，脉宽等功能。共分为8个检测通道216-223，每个检测通道均支持以下三种检测模式： 电压检测模式：电压检测范围0.0

12、1-36.00V，使用216V-223V引脚接入，通过内部电压测量电路(AD,单片机等构成),测得输出电压。 频率检测模式：频率检测范围0.1-20000HZ，并同时检测占空比，使用216P-223P引脚接入，直接接入单片机I/O，通过内部程序读出相应频率并输出。脉宽捕捉模式：脉宽检测范围0.1-0.999ms，使用216P-223P引脚接入，脉宽检测与频率检测模式基本相同，直接由单片机检测并输出相应值，实现信号脉宽检测，如果是占空比为50%的脉冲波形，脉宽即为周期的1/2 ，周期是频率的倒数。图7.检测通道原理图u 频率/数据/占空比发生器试验台可作为频率/数据/占空比发生器使用。可以输出频

13、率可调、脉宽可调的脉冲信号。拉低频率/数据/占空比发生通道编号：224-227，共4个，频率输出范围：0.1-20000HZ拉高频率/数据/占空比发生通道编号：232-235，共4个，频率输出范围：0.1-20000HZ图8.拉低频率/数据/占空比发生通道原理图u 方波/正弦波/三角波/频率/数据/占空比发生(基准与幅值可调)试验台可发生方波/正弦波/三角波等基准与幅值均可调的信号，扩展了检测台的功能。通道编号：240-241，共2个波形/频率输出范围:0.1-20000HZ数控基准范围：(-10)-(+20)V数控幅值范围:0-30V图9.方波/正弦波/三角波/频率/数据/占空比发生通道原理

14、图（4）、试验台操作4-1 登陆系统图10 用户登录界面图11 设定权限设定权限：可以分为一级到九级一级管理员：可以对系统进行再编程和各种参数维护等操作九级测试员：只能进行模块的检测4-2 模块检测（1）、如何利用二次编辑语言编写检测模块程序对于不同车辆厂家、不同车型所实现的CAN总线数据传输，它的模块设计、开通的针脚及标定参数、定义内容上有共同之处，如电源通道、唤醒线、CAN-H、CAN-L等，但也根据实现功能的需求，设计不同针脚的定义和参数。CAN模块设计厂家在按照国际标准的基础上，结合企业设计理念在对数据的传输的发送和接收上通过各种手段进行加密。对于我们在维修过程中的检测，既要通过设计出

15、成熟的检测手段，直接提供给维修人员进行操作，省去不必要的麻烦，体现出更直观的诊断信息，又需要在检测过程中体现出对模块判断的正确性、及时性和数据稳定性。以上作为几条基本理念去设计CAN模块检测试验台。（2）、形成一套完整车型的模块检测程序需要注意的几点问题：编辑一个模块之前，首先要分析各针脚的含义，对他们的属性进行分析和归类，来决定选择使用通道和数控模块去检测诊断。如编辑总线模块，检测各针脚，需要在软件中编写相应的程序进行检测。ON CH66 打开通道66WAIT 500 等待500msIN CH66 回读通道66的电流值IF P:2， MIN，150-200 如果通道电流不在150200 mA

16、 WARING“左转向灯电流 范围内，则显示警告信息超出合理范围”ON CH2 OFF CH2WAIT R:100 WAIT R:100IN CH542 IN CH542FUNCTION 13,P:7,2.1,2 FUNCTION 13,P:7,2.1,2IF P:0,1 IF P:0,0WARNING NAME:2+“输入 WARNING NAME : 2+“输入悬空拉低态，请检查” 态，请检查” 如现在要检测后灯模块控制右后小灯是否正常，可以往检测软件里写入相应的程序，运行程序进行的操作是：通过CAN总线向模块发送打开右后小灯通道的命令（相当于汽车执行相应的动作，比如右转），然后再检测模块

17、的该通道是否有输出，输出的信号（电流信号）是否正常等。通过编写想要检测的功能就可以实现对整个模块各个功能的逐一检测。在编辑设计语言过程中，还要针对模块的连接情况，自行制作保护检测线，附加保护电阻和抗干扰，这样确保检测中数据传输稳定、安全。图12.选择待检测模块图13.选好模块准备检测报警错误图14.单一报错界面模块检测的过程中，如果检测到错误会弹出如图所示的告警框，并在左边状态栏以红色字体记录下报警的通道等信息，后面程序运行也在出现报警的地方停止，操作人员可以查看错误信息，告警框选择“是”则继续检测，选择“否”则退出检测，选择“重试”则重新检测刚才错误的通道。图15.连续报错参数维护图16.基

18、础数据维护窗口当以管理员admin身份登录系统后，就可以对基础数据进行维护，比如添加，删除新检测模块，添加删除模块中新的检测项等操作编程开发图18.指令编程窗口（3）.CAN模块检测的基本流程打开设备电源打开计算机电源进入操作系统后，运行“Car9987便携式CAN检测仪”以检测员身份登录检测系统连接系统输出盒与待检测设备的连接线在监测系统中选择待检测设备的名称点击开始检测按钮进行正常检测对出现的错误信息进行记录分析、反馈完成检测后，先退出检测系统，再点击操作系统的开始菜单，关闭计算机，最后关闭设备电源。四、研究及测试的阶段性成果 1、便携式CAN检测仪使车载CAN系统能够得到在线检测、分析、

19、维护及现场故障排除，实现就车检测和台架测试两种方案实施。软件编程灵活，随着不同车型变化、模块阵脚定义变化，都能够通过二次语言编写实现全部检测。2、能够判断出点对点的模块检测，判断出相应故障点及模块问题。提高对CAN线数据的分析能力，特别是逻辑信号的特性经行详细分析。3 、能够实现开关量引脚对所有输入输出引脚进行(可能为正控、负控或悬空)对于输出引脚，受控形式可能为报文、本地开关量输入或模拟输入，(可能为+24V高电平、0V低电平、高电平按1秒间隔闪烁或0V间隔输出)。4、配置模拟量及其他可配置模拟量引脚（水温、仓温1、仓温2、油压、车外温度、车内温度、CNG电阻、CNG电压、电阻式燃油、气压1、气压2和气压3）。5 、职工操作简便，按照权限只需要选择检测的车型、检测的模块即可实行。故障提示准确，可以有的放矢查找故障。6 、对于精密数控模块在车辆电控元气件上的二次编程拓展。（待研究）