汽车canbus系统的概述及故障诊断方法研究
摘 要CANBUS作为现在情况下最为运用最为广泛的总线系统，在现代汽车中有着巨大的市场，大部分的现代汽车都是用着canbus技术，正因如此对于canbus总线故障诊断的研究就有非常重要的作用。在论文的前半部份叙述了canbus的具体情况以及其发展状况，系统的叙述了canbus的发展经历以及相应的技术革新为，对于canbus的原理以及组成，叙述了canbus的优缺点。后半部份提到了故障的的具体分类以及其具体原因。分别在论文中提到了一些故障的诊断方法以及诊断工具。在诊断方法中主要提及了波形分析法以及波形分析法的优点。具体的列出了典型的故障波形。最后提出了两个具体事例进行分析。
目 录
第一章 概述 1
1.1课题研究的背景意义 1
1.2国内外发展动态 1
1.3本课题的难点分析 3
第二章 CANBUS的系统分析 4
2.1 CANBUS总线的优缺点 4
2.2CANBUS的组成 4
2.3CANBUS 的原理 5
2.4实例分析 6
第三章 CANBUS的故障诊断方法与规范分析 9
3.1常见故障与分析 9
3.2 故障诊断方法与标准 9
3.2.1故障诊断的方法与分析 9
3.3.2规范与标准的分析 10
3.3流程分析 11
第四章 典型事例分析 13
4.1 帕萨特实例分析 13
4.1.1故障码读取 13
4.1.2分析故障代码 13
4.1.3电路分析 14
4.1.4 波形分析 15
4.1.5故障排除与分析 16
4.2典型故障波形的实例分析 16
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 概述 1.1课题研究的背景意义
由于电气元件在汽车上的大范围使用，汽车本身的电子控制元件越来越多，比如电子燃油喷射系统、ABS安全系统、主动悬架等零部件。如果依然采用传统布线方式，将导致车辆上使用电线的数量的急剧增加，而与此同时较为复杂的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
电路也大大降低了汽车可靠性，增加了汽车维修时的困难度。于是CAN总线应运而生。据统计，假若采用普通电线，一辆中级的轿车光所使用的线索插头与插针总数还有束的总长都是非常惊人的。不但装配变得复杂而且故障发生率会很高。因此，使用串行数据传输系统取代传统的布线方式，就成为必然的选择。
正因为CANBUS总线如此的重要对于其故障的诊断研究显得尤为重要，一但汽车中的总线出现故障这将极大的破坏汽车的操控性，安全性，平顺性。这无疑对于车辆是致命的。正应如此，我们应该积极研究CANBUS总线的故障诊断。
1.2国内外发展动态
CAN总线是由德国博世公司为汽车的监测与控制系统而研发的。现代汽车采用电子装置控制越来越多，发动机内部的点火定时、刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统等都需要。由于这些控制器件需要大量的数据交换，采用传统的接信号线连接方式不但麻烦而且也非常昂贵这也对问题的解决帮助很小，CANBUS总线作为中等速度总线，广泛被用于汽车以及工业之中。正由于CANBUS总线的广泛采用对其故障的诊断就变得极为重要。目前大部分汽车所采用的都为CANBUS总线，对于其诊断方法的研究具有非常大的实用性。
现今CANBUS总线一般被分为三大类：A、B、C，A类主要适用于低速网络，它的速度一般为1 10kbit /s,它的控制范围主要涉及传感器或者执行器等对速度要求较为低的控制单元。而B类的适用于中速网络，速度为10 100kbit/s，使用的范围囊括了车辆的信息中心以及汽车内部的故障诊断。A类则为高速网路，最高位速率可以达到1Mbit/s，使用在制动或者驱动系统中。
我国的汽车技术的发展日新月异，进入21世纪以来汽车对于电子技术越来加依赖。但国外的技术壁垒仍然难以打破，我国在许多的技术方面无法得到长足的发展。总线技术便是这一现象的体现，我国由于起步较晚对于总线方面的关注度不够，造成了我国与国外的巨大差距，我国总线的发展任重道远。
总线技术是一项系统工程，然而在国内对于总线的认识并没有到达平台与电气标准的层次，在对于总线的智能化方面依然欠缺，对于总线的应用概念、总线的研发、总线的检测以及维护都处于初始的阶段。在品的定义方面我们并没有认识到总线与零部件之间的关系，总线与电子元件必须合二为一，再与传统的零部件协同工作。我国的总线研发仍处于向国外学习阶段。由于我国基础较为薄弱，对于产品的研发一直不太理想，主要的汽车制造商认同度不高，为此我们要学习的还有许多。
车用总线技术需要机械制造与电子信息的之间的融合。但是在我国的情况却很不乐观，对于这两个领域的融合存在着较为大的困难。如果研发人员从电子信息行业贸然的转入车用总线的领域，由于缺少对汽车工程全方位的了解，研发出来的产品在汽车上的使用效果难以达到预期，即使满足汽车的使用预期，因为对汽车研发的不了解、在汽车的生产与服务流程，要实现其产业化也是非常困难的。反之，如果总线研发人员只是从事过汽车行业而没有深入的了解电子信息行业，这也无法为总线的研发带来较好的结果。
在海外，传统的CAN总线是按照事件所触发的，信息传输时间具有确定性与优先级转换是它本身固有的的缺点。为了满足汽车对于实时性和传输消息密度控制强度的不断提高。改善CAN总线的实时性能非常必要。于是，传统CAN与时间触发机制相结合产生了TTCAN(TimeTriggered?CAN)，ISO118984已包含了TTCAN。TTCAN总线与传统CAN总线系统的区别是：总线对于不同中的信息对应了相应的时间槽，在同一个时间槽里，只允许一条信息传输，这也也避免了信息传输过程中总线对于优先级的判断，保证了信息传输的实效性，TTCAN必须保持全局的时间同步，传统的CAN总线难以满足这一需求，为此最新推出的CAN控制器如Microchip的MCP2515增强了对于这方面的硬件资源的配置。在适当的软件环境中就能实现TTCAN。
随着汽车的不断发展对电子与信息技术更加依赖，为了达到汽车制造商对于成本的需求，汽车内部的电子元件都在相应的优化与提高，为了满足汽车车身电子控制元件技术成本方面的要求，IC公司与其他七家公司进行联合研发，该技术在2000年2月完成开发，它就LIN(Local?Interconnect?Network)。事实上LIN以UART为基础，它的主要传输方式为主从单线方式传输，最大为20Kb/s，LIN的最大特点就是它的成本比较低廉，在总线方面,LIN对于各节点时机要求比较低。LIN虽是以UART为底子，LIN和UART的最大分别是对各节点的波特率误差地容忍度不同：在UART中要求进行数据传输时两个节点波特率的误差不大于±4%而LIN的总线容忍度为±15%；LIN总线只要求进行数据传输两个节点波特率的误差不大于±15%。此波特率误差容忍度决定了MCU可以不用精度高、价格也较高的石英晶体，MCU在节点上能够不需要考虑到对于精度和价格方面的要求。而运用在稳定性能方面比较差但是在成本方面比较便宜的RC电路。LIN成本便宜，由此它可以嵌入的方式将MCU运用到车身零部件上。因此他被作为智能零部件并且具有网络方面的功用。使得车身线束的到减少，成本方面更加低廉。
目 录
第一章 概述 1
1.1课题研究的背景意义 1
1.2国内外发展动态 1
1.3本课题的难点分析 3
第二章 CANBUS的系统分析 4
2.1 CANBUS总线的优缺点 4
2.2CANBUS的组成 4
2.3CANBUS 的原理 5
2.4实例分析 6
第三章 CANBUS的故障诊断方法与规范分析 9
3.1常见故障与分析 9
3.2 故障诊断方法与标准 9
3.2.1故障诊断的方法与分析 9
3.3.2规范与标准的分析 10
3.3流程分析 11
第四章 典型事例分析 13
4.1 帕萨特实例分析 13
4.1.1故障码读取 13
4.1.2分析故障代码 13
4.1.3电路分析 14
4.1.4 波形分析 15
4.1.5故障排除与分析 16
4.2典型故障波形的实例分析 16
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 概述 1.1课题研究的背景意义
由于电气元件在汽车上的大范围使用，汽车本身的电子控制元件越来越多，比如电子燃油喷射系统、ABS安全系统、主动悬架等零部件。如果依然采用传统布线方式，将导致车辆上使用电线的数量的急剧增加，而与此同时较为复杂的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
电路也大大降低了汽车可靠性，增加了汽车维修时的困难度。于是CAN总线应运而生。据统计，假若采用普通电线，一辆中级的轿车光所使用的线索插头与插针总数还有束的总长都是非常惊人的。不但装配变得复杂而且故障发生率会很高。因此，使用串行数据传输系统取代传统的布线方式，就成为必然的选择。
正因为CANBUS总线如此的重要对于其故障的诊断研究显得尤为重要，一但汽车中的总线出现故障这将极大的破坏汽车的操控性，安全性，平顺性。这无疑对于车辆是致命的。正应如此，我们应该积极研究CANBUS总线的故障诊断。
1.2国内外发展动态
CAN总线是由德国博世公司为汽车的监测与控制系统而研发的。现代汽车采用电子装置控制越来越多，发动机内部的点火定时、刹车控制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统等都需要。由于这些控制器件需要大量的数据交换，采用传统的接信号线连接方式不但麻烦而且也非常昂贵这也对问题的解决帮助很小，CANBUS总线作为中等速度总线，广泛被用于汽车以及工业之中。正由于CANBUS总线的广泛采用对其故障的诊断就变得极为重要。目前大部分汽车所采用的都为CANBUS总线，对于其诊断方法的研究具有非常大的实用性。
现今CANBUS总线一般被分为三大类：A、B、C，A类主要适用于低速网络，它的速度一般为1 10kbit /s,它的控制范围主要涉及传感器或者执行器等对速度要求较为低的控制单元。而B类的适用于中速网络，速度为10 100kbit/s，使用的范围囊括了车辆的信息中心以及汽车内部的故障诊断。A类则为高速网路，最高位速率可以达到1Mbit/s，使用在制动或者驱动系统中。
我国的汽车技术的发展日新月异，进入21世纪以来汽车对于电子技术越来加依赖。但国外的技术壁垒仍然难以打破，我国在许多的技术方面无法得到长足的发展。总线技术便是这一现象的体现，我国由于起步较晚对于总线方面的关注度不够，造成了我国与国外的巨大差距，我国总线的发展任重道远。
总线技术是一项系统工程，然而在国内对于总线的认识并没有到达平台与电气标准的层次，在对于总线的智能化方面依然欠缺，对于总线的应用概念、总线的研发、总线的检测以及维护都处于初始的阶段。在品的定义方面我们并没有认识到总线与零部件之间的关系，总线与电子元件必须合二为一，再与传统的零部件协同工作。我国的总线研发仍处于向国外学习阶段。由于我国基础较为薄弱，对于产品的研发一直不太理想，主要的汽车制造商认同度不高，为此我们要学习的还有许多。
车用总线技术需要机械制造与电子信息的之间的融合。但是在我国的情况却很不乐观，对于这两个领域的融合存在着较为大的困难。如果研发人员从电子信息行业贸然的转入车用总线的领域，由于缺少对汽车工程全方位的了解，研发出来的产品在汽车上的使用效果难以达到预期，即使满足汽车的使用预期，因为对汽车研发的不了解、在汽车的生产与服务流程，要实现其产业化也是非常困难的。反之，如果总线研发人员只是从事过汽车行业而没有深入的了解电子信息行业，这也无法为总线的研发带来较好的结果。
在海外，传统的CAN总线是按照事件所触发的，信息传输时间具有确定性与优先级转换是它本身固有的的缺点。为了满足汽车对于实时性和传输消息密度控制强度的不断提高。改善CAN总线的实时性能非常必要。于是，传统CAN与时间触发机制相结合产生了TTCAN(TimeTriggered?CAN)，ISO118984已包含了TTCAN。TTCAN总线与传统CAN总线系统的区别是：总线对于不同中的信息对应了相应的时间槽，在同一个时间槽里，只允许一条信息传输，这也也避免了信息传输过程中总线对于优先级的判断，保证了信息传输的实效性，TTCAN必须保持全局的时间同步，传统的CAN总线难以满足这一需求，为此最新推出的CAN控制器如Microchip的MCP2515增强了对于这方面的硬件资源的配置。在适当的软件环境中就能实现TTCAN。
随着汽车的不断发展对电子与信息技术更加依赖，为了达到汽车制造商对于成本的需求，汽车内部的电子元件都在相应的优化与提高，为了满足汽车车身电子控制元件技术成本方面的要求，IC公司与其他七家公司进行联合研发，该技术在2000年2月完成开发，它就LIN(Local?Interconnect?Network)。事实上LIN以UART为基础，它的主要传输方式为主从单线方式传输，最大为20Kb/s，LIN的最大特点就是它的成本比较低廉，在总线方面,LIN对于各节点时机要求比较低。LIN虽是以UART为底子，LIN和UART的最大分别是对各节点的波特率误差地容忍度不同：在UART中要求进行数据传输时两个节点波特率的误差不大于±4%而LIN的总线容忍度为±15%；LIN总线只要求进行数据传输两个节点波特率的误差不大于±15%。此波特率误差容忍度决定了MCU可以不用精度高、价格也较高的石英晶体，MCU在节点上能够不需要考虑到对于精度和价格方面的要求。而运用在稳定性能方面比较差但是在成本方面比较便宜的RC电路。LIN成本便宜，由此它可以嵌入的方式将MCU运用到车身零部件上。因此他被作为智能零部件并且具有网络方面的功用。使得车身线束的到减少，成本方面更加低廉。
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