【文章內(nèi)容簡介】 線應用是汽車中的聯(lián)合裝配單元如門方向盤座椅空調(diào)照明燈、濕度傳感器、交流發(fā)電機等，對于這些成本比較敏感的單元LIN 可以使那些機械元件。如智能傳感器制動器或光敏器件得到較廣泛的使用，這些元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡中，并得到十分方便的維護和服務。在LIN 實現(xiàn)的系統(tǒng)中通常將模擬信號量用數(shù)字信號量所替換，這將使總線性能優(yōu)化。在以下的汽車電子控制系統(tǒng)中使用LIN 來實現(xiàn)將得到非常完美的效果252。 車頂 濕度傳感器 光敏傳感器 信號燈控制 汽車頂篷 252。 車門 車窗玻璃 中樞鎖 車窗玻璃開關(guān) 吊窗提手 252。 車頭 傳感器 小電機 252。 方向盤 方向控制開關(guān) 擋風玻璃上的擦拭裝置 方向燈 無線電 空調(diào) 座椅 座椅控制電機 轉(zhuǎn)速傳感器 盡管LIN 最初的設計目的是用于汽車電子控制系統(tǒng)，但LIN 也可廣泛應用于工業(yè)自動化傳感器總線大眾消費電子產(chǎn)品中。 汽車總線機構(gòu)2 汽車CAN總線的故障診斷CAN控制器局域網(wǎng)是BOSCH公司為汽車電控系統(tǒng)開發(fā)的串行數(shù)據(jù)通信總線，支持分布控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡。目前，CAN數(shù)據(jù)總線信息傳輸系統(tǒng)在各種車型上應用越來越多。CAN總線的應用使車輛控制技術(shù)更加前進，但同時也是汽車故障分析診斷更加復雜，故障原因更加不易確定。CAN數(shù)據(jù)總線是各個電控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、信息實現(xiàn)了實時的交換、傳遞和共享、某項故障的原因不但影響某一電控系統(tǒng)，同時使相關(guān)電控系統(tǒng)也因此受到影響。從故障診斷角度看，如果查詢電控系統(tǒng)故障信息，本來在單一系統(tǒng)的故障信息，由于CAN數(shù)據(jù)總線的存在，故障信息將會傳遞、作用在多個電控系統(tǒng)中，從而引發(fā)更多故障。導致故障實際原因和故障現(xiàn)象的交叉、混合，由故障現(xiàn)象和故障信息很難立即將故障原因判斷出來。CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的故障原因類型，大致有如下幾類：CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)信息傳輸?shù)墓?jié)點即電控單元本身的故障。CAN數(shù)據(jù)總線相關(guān)電控單元的電源系統(tǒng)引起的故障。CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)各個信息傳輸?shù)逆溌饭收稀Ｔ趯嶋H的維修過程中，關(guān)鍵問題是如何利用信息盡快診斷確定出具體故障部件或故障部位。CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在相關(guān)控制單元存儲器里必然存有相關(guān)的故障信息信息。首先要明確故障碼信息內(nèi)容，這與一般的電控系統(tǒng)檢測故障碼、讀碼的步驟是一致的。但CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)故障碼信息又有所不同，有其特點。一般的電控系統(tǒng)故障碼，其內(nèi)容較為具體，比如一個傳感器或某個故障碼信息，一般較籠統(tǒng)，單一性差，不明確，比如數(shù)據(jù)總線驅(qū)動鏈沒有來自儀表板的信息，是儀表板電腦發(fā)送信息異常的節(jié)點故障還是傳輸鏈路故障。如果是鏈路故障，具體部位是哪里，無法從故障碼中立刻判斷出。 汽車故障診斷的原理和方法縱觀整個汽車智能故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展，其基本歷程是：研究開發(fā)緊緊圍繞汽車最重要的總成——發(fā)動機進行。發(fā)動機的故障診斷被認為是人工智能最具有挑戰(zhàn)性的問題，特別是現(xiàn)代汽車的電控系統(tǒng)不斷增加，其故障診斷正向難度復雜化方向發(fā)展。從早期基于規(guī)則的傳統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)到故障診斷樹轉(zhuǎn)換規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)，逐漸向基于模糊型、神經(jīng)網(wǎng)絡及多層次、多模型的智能故障診斷專家系統(tǒng)發(fā)展，并以網(wǎng)絡傳輸技術(shù)為基礎，實現(xiàn)分布式在線診斷專家系統(tǒng)的研究。傳感器在線故障診斷技術(shù)的研究成為當前發(fā)動機領(lǐng)域研究的熱點之一。此次我論文題目所聚焦的就是現(xiàn)今被廣泛運用于汽車故障診斷的汽車CAN總線故障診斷技術(shù)。故障界定的目標是實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)即使在節(jié)點發(fā)生故障的情況下也能維持很高的可用性。因此故障界定策略必須證明在以下方面是可靠的：區(qū)分短期故障和永久性故障找到并斷開故障節(jié)點故障界定策略是每個節(jié)點都配備有一個發(fā)送錯誤接收器及一個接收錯誤接收器，前者記錄發(fā)送幀期間發(fā)生的錯誤數(shù)目，后者則記錄接收幀期間發(fā)生的錯誤數(shù)目。如果幀被正確發(fā)送或接收，計數(shù)就減少。發(fā)生錯誤引起的計數(shù)增加量要比沒發(fā)生錯誤引起的計數(shù)減少量多。計數(shù)增量與減量之比取決于總線上可承受的出錯幀與正確幀之比。在任何時刻，錯誤計數(shù)的情況都反映在此以前干擾出現(xiàn)的相對頻繁程度。通過預定計數(shù)值，可以調(diào)整節(jié)點針對錯誤的行為。可以調(diào)整的范圍是從禁發(fā)出錯標志以取消送出幀的操作，直到斷開經(jīng)常發(fā)送出錯幀的節(jié)點。故障界定規(guī)則1．對故障界定而言，一個節(jié)點根據(jù)錯誤計數(shù)結(jié)果的不同，可以處于下列三種狀態(tài)之一：錯誤激活、錯誤認可或離線。錯誤計數(shù)依照以下規(guī)則進行更改(在特定幀的傳輸過程中，可以有多條規(guī)則在起作用)。接收器檢測到一個錯誤時，如果該錯誤不是發(fā)送活動錯誤標志或超載標志期間的位錯誤，接收錯誤計數(shù)器將加1。接收器在送出出錯標志后檢測到第一個顯性位時，接收錯誤計數(shù)器將加8。發(fā)送器送出一個出錯標志時，發(fā)送錯誤計數(shù)器將加8?！? 例外1：如果處于錯誤認可狀態(tài)的發(fā)送器，因為沒有檢測到一個顯性應答而認為出現(xiàn)了一次應答錯誤，并且在發(fā)送其認可錯誤標志時沒檢測到顯性位?！? 例外2：如果發(fā)送器發(fā)現(xiàn)仲裁期間發(fā)生填充錯誤而送出了一個出錯標志，它應該為隱性且送出的也確實是隱性，但監(jiān)察時卻呈顯性。在例外1和例外2這兩種情況下，發(fā)送錯誤計數(shù)器保持不變。如果發(fā)送器在發(fā)送活動錯誤標志或超載標志期間檢測到一個位錯誤，發(fā)送錯誤計數(shù)器將加8。如果接收器在發(fā)送活動錯誤標志或超載標志期間檢測到一個位錯誤，接收錯誤計數(shù)器將加8。任何節(jié)點在送出一個活動錯誤標志、認可錯誤標志或超載標志之后，至多允許連 續(xù)出現(xiàn)7個顯性位。在檢測到一連串顯性位中的第14個(出現(xiàn)一個活動錯誤標志或超載標志的情況下)或檢測到認可錯誤標志隨后的一連串顯性位中的第8個之后，且再出現(xiàn)一連串8個顯性位之后，每個發(fā)送器的發(fā)送錯誤計數(shù)器加8，同時每個接收器的接收錯誤計數(shù)器也加8。成功送出一幀(收到應答，并且直到送完幀結(jié)束都沒檢測出錯誤)之后，發(fā)送錯誤計數(shù)器減1，除非它原先就等于0。成功接收一幀(接收過程直到應答間隙都沒出錯，并且順利送出應答位)之后，如果接收錯誤計數(shù)結(jié)果原來在1～127之間，計數(shù)器減1；如果計數(shù)結(jié)果原來是0，它依然為0；如果計數(shù)結(jié)果原來大于127，則將計數(shù)器設為119~127之間的某個值。2．如果系統(tǒng)剛開始運行期間只有一個節(jié)點在線，并且該節(jié)點發(fā)送了幀，它將無法收到應答信號，就檢測到一個錯誤，于是重新發(fā)送幀。因此，它能轉(zhuǎn)入錯誤認可模式，但不會成為離線模式。與總線的連接關(guān)閉或處于離線狀態(tài)的節(jié)點必須執(zhí)行一種啟動例行程序，這是為了：在傳輸開始之前實現(xiàn)與己進入正常工作狀態(tài)的那些節(jié)點同步。當檢測到“應答界定符+幀結(jié)束+間歇”，或者“錯誤或超載界定符+間歇”等于11個隱性位時，就完成了同步處理。在暫時沒有其他節(jié)點處于正常工作狀態(tài)的情況下，等候一段時間，同時保證自己不會轉(zhuǎn)入離線模式。3．錯誤激活和錯誤認可。如果某個節(jié)點的發(fā)送錯誤計數(shù)器或接收錯誤計數(shù)器超過127(接收錯誤計數(shù)器只有7位時，就會處于進位狀態(tài))，監(jiān)控器就請求MAC子層讓該節(jié)點進入錯誤認可狀態(tài)。讓節(jié)點變?yōu)殄e誤認可模式的出錯狀態(tài)促使該節(jié)點發(fā)送一個活動錯誤標志。當錯誤認可狀態(tài)下的節(jié)點的發(fā)送錯誤計數(shù)器及接收錯誤計數(shù)器均小于或等于127時，該節(jié)點就回到錯誤激活狀態(tài)。4．離線管理。如果某個節(jié)點的發(fā)送錯誤計數(shù)器超過了255(發(fā)送錯誤計數(shù)器只有8位時，就會處于進位狀態(tài))，監(jiān)控器就請求物理層讓該節(jié)點進入離線狀態(tài)。離線狀態(tài)不能對總線有任何影響，它不發(fā)送任何幀，也不會發(fā)送應答信號、出錯幀或超載幀。是否讓此種節(jié)點從總線接收幀完全由實用要求決定。在檢測出總線上出現(xiàn)了128次連續(xù)的11個隱性位后，允許將處于離線狀態(tài)的節(jié)點的兩種錯誤計數(shù)器置0，使其變成錯誤激活狀態(tài)。 總線故障管理在總線正常運行期間，可能會發(fā)生一些總線故障，它們將會對總線運行造成影響。 可能出現(xiàn)的開路及短路故障 總線故障測試對總線故障描述網(wǎng)絡動作規(guī)范性質(zhì)某個節(jié)點掉電剩余節(jié)點在信噪比變小的情況下繼續(xù)通信推薦性某個節(jié)點失去與地連接剩余節(jié)點在信噪比變小的情況下繼續(xù)通信推薦性某處節(jié)點的屏蔽連接失效所有節(jié)點繼續(xù)通信推薦性開路和短路故障所有節(jié)點在信噪比變小的情況下繼續(xù)通信推薦性編號2. CANL斷開3. CANH同電池電壓短接5. CANH同地短接所有節(jié)點在信噪比變小的情況下繼續(xù)通信任選性系統(tǒng)整體停止動作，由此形成的子系統(tǒng)中的節(jié)點繼續(xù)通信推薦性所有節(jié)點在信噪比變小的情況下繼續(xù)通信推薦性1）圖中的示例不包括所有容錯方式2）對規(guī)范性質(zhì)如下說明強制性如果發(fā)生相應的故障，網(wǎng)絡必須按照此標第2列中所有規(guī)定的方式進行推薦性如果發(fā)生相應的故障，網(wǎng)絡動作本該按照此標第2列中所有規(guī)定的方式進行，制造商可以選擇不適用這里所指定的功能任選性如果發(fā)生相應的故障，網(wǎng)絡動作本該按照此標第2列中所有規(guī)定的方式進行，制造商可以選擇不適用這里所指定的功能3）僅在使用了屏蔽電纜的場合才用考慮該故障。在這種場合下，某個節(jié)點處的屏蔽連接失效會在屏蔽層與兩根信號線之間感應出共模電壓。4）編號1~9指的是事件1至事件9 汽車各章診斷儀的不同類型隨著汽車網(wǎng)絡化的發(fā)展對于汽車故障診斷的技術(shù)要求也日益增加，靠人工診斷已經(jīng)基本不能實現(xiàn)現(xiàn)代汽車的故障診斷。因此，雖只有了汽車故障診斷儀的誕生。汽車故障診斷儀主要分為分通用型和專用型：專用型就是一般4S店內(nèi)使用的，針對某一特定廠家開發(fā)的診斷儀，類似與通用的TECH2，福特的WDS，都是美國SPX公司開發(fā)的，大眾的是西門子的5051/5052。通用型目前市場上以國產(chǎn)為主，比較知名的有元征，金德，車博士，金奔騰等，提供的功能大同小異，國外的有BOSCH和SPX OTC，但價格較貴，而且升級需付費。對一般修理廠來說，肯定是選擇國產(chǎn)的較為適宜，因為國外品牌對國產(chǎn)車支持嚴重不足，能及時更新其實第一位的。 Tech2通用汽車故障診斷儀 LAUNCH X431 故障診斷在汽車電子網(wǎng)絡中的作用基于SAE J1939診斷應用層定義了用于診斷服務的報文幀，診斷報文（DM）提供了用于車輛進行診斷和維護的功能。SAE J193973提供的診斷定義是為了滿足所有可能使用SAE J1939網(wǎng)絡用戶的需求，這些定義適合SAE J1939中定義的所有工業(yè)組的應用。診斷必須具有能滿足不同客戶、工業(yè)組和法規(guī)制定機構(gòu)所需求的診斷能力。SAE J1939的診斷部分主要面向以下幾個方面：安全性：定義了一個使用在一系列數(shù)據(jù)連接中的安全方案，這包括存取診斷信息、獲取車輛節(jié)點配置信息、標定控制模塊。連接器：可用于車輛網(wǎng)絡連接的連接起，診斷連接器信息必須符合應用物理層的定義。診斷狀態(tài)通信支持：提供一系列的數(shù)據(jù)格式，包括讀出故障信息、清除故障信息、監(jiān)視車輛參數(shù)、獲取節(jié)點的配置以及其他相關(guān)信息。診斷測試支持：可以使開發(fā)工具把各種能夠控制節(jié)點放到具體的測試模式中以正確實現(xiàn)子網(wǎng)體系，診斷工具通過連接器與其他節(jié)點進行通信并獲取診斷數(shù)據(jù)，而診斷故障代碼記載了出錯的參數(shù)及所在的節(jié)點等主要信息。3 CAN總線的通信規(guī)范控制器局域網(wǎng)（CAN）為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。CAN 的應用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡到低價位的多路接線都可以使用 CAN。在汽車電子行業(yè)里，使用 CAN 連接發(fā)動機控制單元、傳感器、防剎車系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達 1 Mbit/s。同時，可以將 CAN 安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。 這本技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個 CAN 儀器之間建立兼容性?？墒?，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達到設計透明度以及實現(xiàn)柔韌性，CAN 被細分為以下不同的層次： ? CAN 對象層（the object layer） ? CAN 傳輸層（the transfer layer） ? 物理層（the phyical layer） 對象層和傳輸層包括所有由 ISO/OSI 模型定義的數(shù)據(jù)鏈路層的服務和功能。對象層的作用范圍包括： 252。 查找被發(fā)送的報文。 252。 確定由實際要使用的傳輸層接收哪一個報文。 252。 為應用層相關(guān)硬件提供接口。 在這里，定義對象處理較為靈活。傳輸層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。總線上什么時候開始發(fā)送新報文及什么時候開始接收報文，均在傳輸層里確定。位定時的一些普通功能也可以看作是傳輸層的一部分。理所當然，傳輸層的修改是受到限制的。 物理層的作用是在不同節(jié)點之間根據(jù)所有的電氣屬性進行位信息的實際傳輸。當然，同一網(wǎng)絡內(nèi)，物理層對于所有的節(jié)點必須是相同的。盡管如此，在選擇物理層方面還是很自由的。這本技術(shù)規(guī)范的目的是定義傳輸層， 并定義 CAN 協(xié)議于周圍各層當中所發(fā)揮的作用 （所具有的意義）。 CAN總線的協(xié)議CAN總線的物理層是將ECU連接至總線的驅(qū)動電路。ECU的總數(shù)將受限于總線上的電氣負荷。物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點間的傳輸過程，主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)的編碼／解碼、位定時和同步的實施標準。 總線競爭的原則BOSCH CAN基本上沒有對物理層進行定義，但基于CAN的ISO標準對物理層進行了定義。設計一個CAN系統(tǒng)時，物理層具有很大的選擇余地，但必須保證CAN協(xié)議中媒體訪問層非破壞性位仲裁的要求，即出現(xiàn)總線競爭時，具有較高優(yōu)先權(quán)的報文獲取總線競爭的原則，所以要求物理層必須支持CAN總線中隱性位和顯性位的狀態(tài)特征。在沒有發(fā)送顯性位時，總線處于隱性狀態(tài)，空閑時，總線處于隱性狀態(tài)；當有一個或多個節(jié)點發(fā)送顯性位，顯性位覆蓋隱性位，使總線處于顯性狀態(tài)。 在此基礎上，物理層主要取決于傳輸速度的要求。在CAN中，物理層從結(jié)構(gòu)上可分為三層：分別是物理層信令(Physical Layer Signaling，PLS)、物理介質(zhì)附件(Physical MediaAttachment，PMA)層和介質(zhì)從屬接口(