汽车电脑控制区域网数据总线的组成和原理及故障维修方法概述

　　随着4C技术，即计算机、控制器、通信和CRT显示技术的发展，特别是其中的微处理器技术和集成电路技术的飞速发展，过程控制系统经历了基地式气动控制仪表系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统、集散式控制系统、现场总线控制系统等五代过程，其中控制器区域网CAN技术是在汽车工业上应用的最为成熟技术之-，目前在汽车设计领域中，CAN几乎成了一种必须采用的技术手段，尤其是在欧洲，如奔驰、宝马、大众，其他公司如沃尔沃等也都将CAN作为控制器联网手段。此外，美国汽车厂也将控制器联网系统逐步由Class 2过渡到CAN。

　　为了适应汽车工业的发展，满足汽车维修人员的需要，以推动汽车维修产业技术的普及与水平的提高，特编写此书。

　　本书不涉及高深的专业知识，文字简练，通俗易懂。通过阅读本书，能理解汽车电脑控制区域网数据总线（CAN-BUS）的组成、工作原理、故障诊断与检查方法。本书适用于广大汽车维修人员、驾驶员及大、中专院校汽车维修专业的学生使用。

　　一、CAN总线的形成

　　1.汽车常规布线法的缺陷

　　随着现代科技的飞速发展，汽车装备日趋完善，车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成-个复杂的大系统，并且都集中在驾驶室控制。如果按照常规点到点间的布线法，则整个汽车的布线将十分复杂，显得很凌乱。尤其是在高档客车中，传统布线不仅增加了布线的复杂程度，而且布线所需的铜线也将成倍增加。

　　据统计，一辆采用传统布线方法的高档汽车中，其电线长度可达2 km，电气节点高达1500个。而且，该数字大约每10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。

　　一般情况下，线束都装在看不到的地方（如纵梁下等），一旦线束中出了问题，不仅查找相当麻烦，而且维修也很困难。另外，每个车型的线束都不- -样，每种车都要单独设计，从而增加了设计和试制的难度。有时需替代某个落后的电器配件，要增加几根线，因无法加到原线束中，只能从外面加线，从而使线路更凌乱。所以，无论从材料成本还是从工作效率看，传统布线法都将不适应汽车的发展。将电子技术用于汽车布线的多路总线传输技术将能够很好地解决上述矛盾。

　　2.数据总线技术的产生

　　什么是数据总线呢？所谓数据总线，就是指在一条数据线上传递的信号可以被多个系统共享，从而最大限度地提高系统整体效率，充分利用有限的资源。例如，常见的电脑键盘有104位键，可以发出100多种不同的指令，但键盘与主机之间的数据连接线却只有7根，键盘正是依靠这7根数据连接线上不同的电平组合（编码信号）来传递信号的。如果把这种方式应用在汽车电气系统上，就可以大大简化目前的汽车电路。可以通过不同的编码信号来表示不同的开关动作、信号解码后，根据指令接通或断开对应的用电设备（前照灯、刮水器、电动座椅等）。这样，就能将过去-线一用的专线制改为- -线多用制，大大减少了汽车上电线的数量，缩小了线束的直径。当然，数据总线还将使计算机技术融入整个汽车系统之中，加速汽车智能化的发展。

　　20世纪90年代以来，汽车上的电控装置越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、电动门窗装置、主动悬架等。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上的电子控制器的数量越来越多。因此，一-种新的概念一汽车 上电子控制区域网络CAN的概念也就应运而生。为使不同厂家生产的部件能在同一辆汽车上协调工作，必须制定标准。按照ISO有关标准， CAN的拓扑结构为总线式，因此称为CAN总线。

　　正如公路运输需要交通规则来维持正常的动作一样，数据总线也需要信号传递规范。其中，一种基本的规则是分时。在这种规则下，数据总线在每--时刻只能被两个部件占用，在两个部件之间传递信号。由于电信号传播的速度极快，因此数据总线完全可以满足许多部件进行分时信号传递的需要。

　　在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置，奔驰、宝马、大众、沃尔沃及雷诺汽车都将CAN作为电子控制器联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主，因此欧洲车型应用最广泛的CAN技术，也将是国产轿车引起的技术项目。目前汽车上的网络连接方式主要采用2根CAN总线，一根是用于驱动系统的高速CAN总线，速率达到500kb/s，另- -根是用于车身系统的低速CAN总线，速率是100 kb/s。

　　驱动系统用CAN总线主要连接对象是发动机ECU、ASR及ABSECU、SRSECU、组合仪表等。它们的基本特征相同，都是控制与汽车行驶直接相关的系统。

　　车身系统用CAN总线主要连接对象是4门以上的集控锁、电动门窗、后视镜和厢内照明灯等。有些先进的轿车除了上述2根CAN总线外，还有第3根CAN总线，它主要负责卫星导航智能通信系统。

　　目前，驱动系统用CAN总线和车身系统用CAN总线这2根总线之间是独立的，彼此之间没有关系。今后工程技术人员将逐步克服技术障碍，设置“网关”，在各根CAN总线之间搭桥实现资源共享，将各个数据总线上的信号反馈到仪表板总成上的显示屏上。驾驶员只要看看显示屏，就可以知道各个电控装置是否正常工作。把数据总线技术引人汽车，对汽车电子技术的发展必将起到积极的推进作用。