【正文】 握汽車(chē)領(lǐng)域高新技術(shù)的智能故障診斷理論和方法的研究具有十分重要的實(shí)際意義和非常廣泛的應(yīng)用前景。 汽車(chē)故障診斷的重要性隨著汽車(chē)用途的日益廣泛，使用量的急劇增加，汽車(chē)故障發(fā)生率和提高故障診斷的技術(shù)成為汽車(chē)工業(yè)一個(gè)十分重要的問(wèn)題。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)上的電子控制單元ECU也越來(lái)越多，采用能夠滿(mǎn)足多路復(fù)用的總線(xiàn)通信系統(tǒng)，可以將各個(gè)ECU連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以共享的方式傳送數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字通信與控制功能。目前，世界上所有的汽車(chē)制造商無(wú)一例外的在汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制上投入大量投資，同時(shí)，廠商及消費(fèi)者也從汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用中獲得了實(shí)際利益，這直接體現(xiàn)在汽車(chē)性?xún)r(jià)比的不斷提高上。汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò)則只按照特定的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以共享資源為主要的目的，將所有位置上分散且獨(dú)立工作的車(chē)載控制模塊相互連接在一起的集合。同時(shí)現(xiàn)代汽車(chē)基于安全性和可靠性的要求，正越來(lái)越多地考慮使用電控系統(tǒng)代替原有的機(jī)械和液壓系統(tǒng)，而這最終將使汽車(chē)上遍布網(wǎng)絡(luò)。汽車(chē)控制系統(tǒng)在經(jīng)歷了由機(jī)械向電控式的進(jìn)步后，再一次向網(wǎng)絡(luò)化控制邁進(jìn)。根據(jù)車(chē)內(nèi)設(shè)備被的配置水平，一部車(chē)上電線(xiàn)和接插件重量減少917kg，電纜長(zhǎng)度能縮短2001000M?，F(xiàn)在，通過(guò)電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制功能從根本上解決這些問(wèn)題。而汽車(chē)線(xiàn)束重量每增加50KG。汽車(chē)上的電子控制單元并不是僅僅與負(fù)載設(shè)備簡(jiǎn)單的連接，更多是與外圍的設(shè)備及其他電子控制單元進(jìn)行信息交流，并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的控制決策運(yùn)算，發(fā)出控制指令，這些事不能通過(guò)簡(jiǎn)單的連接所能完成的。一些汽車(chē)專(zhuān)家認(rèn)為，就像汽車(chē)電子技術(shù)在20世紀(jì)70年代引入集成電路、80年代引入微控制器一樣，近十年來(lái)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)技術(shù)的引入也將是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。網(wǎng)絡(luò)化綜合技術(shù)時(shí)代：目前汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第四代，即包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、綜合控制技術(shù)、智能呢個(gè)傳感器技術(shù)等先進(jìn)汽車(chē)電子技術(shù)。集成電路技術(shù)所取得的巨大成就使得汽車(chē)電子前進(jìn)了一步，更加先進(jìn)的微控制器的汽車(chē)具有智能，能進(jìn)行控制決策。進(jìn)入70年代后期，電子工業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，特別是在集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得微控制器在汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用，給汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)了跨時(shí)代的變革。晶體管時(shí)代：20世紀(jì)60年代，汽車(chē)上應(yīng)用了硅整流交流發(fā)電機(jī)和晶體管調(diào)節(jié)器，到60年代中期，利用晶體管的放大和開(kāi)關(guān)原理，開(kāi)始在汽車(chē)上采用晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置。 現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展階段現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：電子管時(shí)代：20世紀(jì)50年代，人們開(kāi)始在汽車(chē)上安裝電子管收音機(jī)，這是電子技術(shù)在汽車(chē)應(yīng)用的雛形。汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)的重要組成部分，是現(xiàn)代汽車(chē)通信與控制的基礎(chǔ)。s Fang Shi information, to networked digital munication and control. Therefore, based on the simplified vehicle wiring harness, enhance control, improve security guarantees, reduce fuel consumption, saving manufacturing costs, and many consider the use of digital automotive network technology for the automotive electronics industry will bring a huge leap, and CAN ( Controller Area Network) always show an important vehicle ponent of the network, at present, it has been in the vehicle power system and the body system, network munication and control is widely used. This article on the car through the CAN bus a presentation of their identity. Fault diagnosis system through the car, introduced the principle of auto diagnosis, through the vehicle CAN bus based fault diagnosis experiments and CAN munication module, introduced the CAN bus structure and munication. Keywords: Automotive, CAN bus, fault diagnosis, network munication 基于CAN總線(xiàn)的故障診斷系統(tǒng)研究汽車(chē)目前已不僅僅是一種交通工具，而且還承擔(dān)著越來(lái)越多的功能。關(guān)鍵詞：汽車(chē)，CAN總線(xiàn)，故障診斷，網(wǎng)絡(luò)通信Study of the Fault Diagnosis System of CANBUSABSTRACTWith the development of automobile electronic technology, the car39。本文對(duì)汽車(chē)通過(guò)對(duì)CAN總線(xiàn)的介紹，闡述其特性。摘 要隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)上的電子控制單元（ECU）也越來(lái)越多，采用能夠滿(mǎn)足多路復(fù)雜的總線(xiàn)通信系統(tǒng)，可以將各個(gè)ECU連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以共享的方式傳輸數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字通信與控制功能。因此，基于簡(jiǎn)化汽車(chē)線(xiàn)束、增強(qiáng)控制功能、提高安全保證、降低燃油消耗、節(jié)約制造成本等多方面的考慮，采用數(shù)字化車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)為汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一個(gè)巨大的飛躍，而CAN（Controller Area Network）總顯示車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分，目前，它已在汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)和車(chē)身系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信與控制中得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)汽車(chē)故障診斷系統(tǒng)，介紹了汽車(chē)故障診斷的原理，通過(guò)對(duì)基于汽車(chē)CAN總線(xiàn)的故障診斷實(shí)驗(yàn)和CAN模塊通信，介紹了CAN總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和通信方式。s electronic control unit (ECU) more and more ponents that will meet the multi Road plex bus munication systems in place to Gege ECU connected in a network to transmit data and Gong Xiang39?，F(xiàn)代科技已經(jīng)將網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人通信電子裝置、娛樂(lè)設(shè)備等整合到汽車(chē)內(nèi)部，為乘客提供了前所未有的便利，而這一切的實(shí)現(xiàn)都有賴(lài)于汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等發(fā)展，一些汽車(chē)的電子裝置已經(jīng)占整車(chē)價(jià)值的三分之一，而且前一些高檔車(chē)上的電子控制單元已達(dá)幾十個(gè)，傳感器有上百個(gè)，它們通過(guò)汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交換和功能控制。1959年晶體管收音機(jī)問(wèn)世后，很快在汽車(chē)上得到了應(yīng)用。但電子技術(shù)更新的應(yīng)用在汽車(chē)上是20世紀(jì)70年代以后，主要是為了解決汽車(chē)安全問(wèn)題、節(jié)能和環(huán)保的三大問(wèn)題。集成電路時(shí)代：20世紀(jì)90年代，汽車(chē)電子進(jìn)入了其發(fā)展的第三階段，這是對(duì)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展最有價(jià)值、最有貢獻(xiàn)的階段。這樣不僅在節(jié)能、排放和安全等方面提高了汽車(chē)的性能，同時(shí)也提高了汽車(chē)的舒適性。以微控制器為核心的汽車(chē)電子控制單元已不再是通過(guò)傳統(tǒng)的線(xiàn)束連接起來(lái)的，而是通過(guò)汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接起來(lái)的，實(shí)現(xiàn)了通信與網(wǎng)絡(luò)化管理。 汽車(chē)電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化過(guò)去，汽車(chē)通常采用常規(guī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式將電子控制單元及電子裝置連接起來(lái)，隨著電子設(shè)備的不斷增加，勢(shì)必炒成導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量的不斷增多，從而使得在有限的汽車(chē)重建內(nèi)部線(xiàn)越來(lái)越困難，限制了功能的擴(kuò)展。另外，在不同子系統(tǒng)中的電控單元常常會(huì)同時(shí)與要一些相同的傳感器信號(hào)，這樣就要就同一傳感器信號(hào)必須同時(shí)被送至不同的控制器，因此被送至不同的控制器，因此要求各模塊與傳感器之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，從而會(huì)導(dǎo)致內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度無(wú)限增加，電器節(jié)點(diǎn)數(shù)劇增，電器原理圖繁瑣復(fù)雜。線(xiàn)束也是汽車(chē)系統(tǒng)中成本較高、連接復(fù)雜的部件。采用總線(xiàn)技術(shù)，可以顯著的降低電纜重量，能節(jié)省很多電線(xiàn)和接插件，減少電纜總長(zhǎng)度。在汽車(chē)內(nèi)部采用基于總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到信息共享、減少布線(xiàn)降低成本以及提高總體可靠性的目的。隨著汽車(chē)電子控制單元以及汽車(chē)電子裝置的不斷增多，采用串行總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)多路傳輸，組成汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)，是一種既可靠又經(jīng)濟(jì)的做法。網(wǎng)絡(luò)的概念是在協(xié)議管理下，由若干終端、傳輸設(shè)備和通信控制處理器等組成的系統(tǒng)集合。汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)化控制是指網(wǎng)絡(luò)的控制功能在汽車(chē)這一特定對(duì)象上的應(yīng)用，它們現(xiàn)在車(chē)內(nèi)各控制模塊間的自由通信與協(xié)調(diào)。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物，它將成為現(xiàn)代汽車(chē)電子技術(shù)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，基于簡(jiǎn)化汽車(chē)線(xiàn)束、增強(qiáng)控制功能、提高安全保證、降低燃油消耗、節(jié)約制造成本等多方面的考慮，采用數(shù)字化車(chē)載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一個(gè)巨大的飛躍，而CAN總線(xiàn)是車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中重要的組成部分，目前，它已在汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)和車(chē)身系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信與控制中得到廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代汽車(chē)的技術(shù)性能已變得越來(lái)越好，結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)，故障診斷的難度也有了相應(yīng)的增加，人們迫切需要提高系統(tǒng)的可靠性、可維修性和安全性，因而有必要建立一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，不斷檢測(cè)系統(tǒng)的變化和故障信息，進(jìn)而采取必要的措施，防止事故的發(fā)生，這使得汽車(chē)故障診斷技術(shù)必須改變?cè)嫉臋z測(cè)方法，以新的檢測(cè)診斷技術(shù)和方法來(lái)保證汽車(chē)運(yùn)行的安全、節(jié)能，降低車(chē)輛排放量和噪音，減少運(yùn)行和維修成本，以延長(zhǎng)其經(jīng)濟(jì)使用壽命。因此，汽車(chē)故障診斷技術(shù)得到迅速發(fā)展，已成為科技研究的熱點(diǎn)之一。1 汽車(chē)內(nèi)部CAN總線(xiàn)的基本原理現(xiàn)代汽車(chē)的電予結(jié)構(gòu)是通過(guò)幾種通信系統(tǒng)將微控制器、傳感器和執(zhí)行器連接起來(lái)的藝術(shù)。而從1994年以來(lái)，J1939則廣泛應(yīng)用于卡車(chē)、大客車(chē)、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域的高速通信，其通信速率為250 kb／s。上述各類(lèi)基于CAN的高速總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)都是采用事件驅(qū)動(dòng)的協(xié)議，在消息對(duì)媒體的訪問(wèn)中采用非破壞性的仲裁機(jī)制，以規(guī)避總線(xiàn)沖突，從而保證系統(tǒng)的安全。CAN2．0技術(shù)規(guī)范是在1991年制定并發(fā)布的，它包括A和B兩部分。此后，在1993年ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具—數(shù)字信息交換—高速通信控制器局域網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS0 l 1898)。SAE J2284僅相當(dāng)于將ISO11898的位速率設(shè)定為500 kb／s進(jìn)行通信應(yīng)用時(shí)的特例。 汽車(chē)內(nèi)部ECU連網(wǎng)的需求在今天的汽車(chē)中，作為一種典型的應(yīng)用，車(chē)身和舒適性控制模塊都連接到CAN總線(xiàn)上，并借助于LIN總線(xiàn)進(jìn)行外圍設(shè)備控制。遠(yuǎn)程信息處理和多媒體連接需要高速互連，視屏傳輸又需要同步數(shù)據(jù)流格式，這些都可由D2B或MOST協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。迄今為止，已有許多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。A類(lèi)是面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率小于10KB/S，主要用于后視鏡調(diào)整，電動(dòng)車(chē)窗，燈光照明等控制；B類(lèi)是面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)，位速率一般在10125kb/s之間，主要應(yīng)用與車(chē)身電子舒適性模塊、儀表顯示等系統(tǒng)；C類(lèi)是面向高速、實(shí)施控制的多路傳輸網(wǎng)，位速率在125kb/s1mb/s之間，主要用于牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)。車(chē)身系統(tǒng)（包括組合儀表、信號(hào)及照明燈組、四門(mén)集控鎖、車(chē)窗及后視鏡）的控制單元多為低速電動(dòng)機(jī)和開(kāi)關(guān)量器件，對(duì)實(shí)時(shí)性要求低而數(shù)量眾多。將這部分電控單元與汽車(chē)的動(dòng)力、傳動(dòng)等系統(tǒng)分開(kāi)，有利于保證動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性。動(dòng)力、傳動(dòng)等系統(tǒng)（包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等）的受控對(duì)象直接關(guān)系汽車(chē)的行駛狀態(tài)，對(duì)通信實(shí)時(shí)性有較高的要求。傳感器組的各種狀態(tài)信息以廣播的形式在高速總線(xiàn)上發(fā)布，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在同一時(shí)刻根據(jù)自己的需求獲得信息。故障診斷系統(tǒng)時(shí)將車(chē)用診斷系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)上加以實(shí)現(xiàn)的。采用新型的多媒體總線(xiàn)連接車(chē)才媒體。網(wǎng)關(guān)是汽車(chē)的內(nèi)部核心，通過(guò)它可以時(shí)間各條總線(xiàn)上信息的共享以及實(shí)現(xiàn)汽車(chē)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)管理和故障診斷。在當(dāng)前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。為適應(yīng)“減少線(xiàn)束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN 通信協(xié)議。 現(xiàn)在，CAN 的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。CAN總線(xiàn)最初是專(zhuān)門(mén)為解決乘用車(chē)的串行通信而研制的。DaimlerBenz公司是第一家應(yīng)用CAN總線(xiàn)的汽車(chē)制造商，它使用了基于CAN總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接動(dòng)力系統(tǒng)的電予控制單元，現(xiàn)在幾乎所有DaimlerBenz公司的乘用車(chē)和卡車(chē)宅都采用CAN總線(xiàn)來(lái)卡勾建其動(dòng)力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)的歐洲汽車(chē)制造商也都采用基于CAN的高速網(wǎng)絡(luò)用于動(dòng)力系統(tǒng)的通信，其傳輸速率在125 kb／s 1 Mb／s之間，網(wǎng)絡(luò)通信中可采用適用于ISO 11898—ISO 11898—2的高速收發(fā)器。而ISO11898—4對(duì)于TTCAN的規(guī)定則可滿(mǎn)足Xbywire系統(tǒng)中對(duì)于時(shí)間觸發(fā)通信的要求。該接口規(guī)范為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15765，它規(guī)定了相應(yīng)的物理層、傳輸層、應(yīng)用層以及如何使用Keyword 2000的服務(wù)。在乘用車(chē)上，CAN總線(xiàn)除了能夠應(yīng)用于構(gòu)建連接動(dòng)力系統(tǒng)和車(chē)身電予系統(tǒng)的多路網(wǎng)絡(luò)外，另一個(gè)應(yīng)用就是連接車(chē)載電_了娛樂(lè)裝置，根據(jù)SAE的分類(lèi)，車(chē)載多媒體網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)的一種選擇為IDB—C(Intelligent Data Bus—CAN)，其消息幀格式采用擴(kuò)展幀格式。未來(lái)汽車(chē)的儀表板本身也將使用一個(gè)局部CAN網(wǎng)絡(luò)，以便連接不同的顯示和控制單元。雖然以往美國(guó)汽車(chē)制造商廣泛使用J1850來(lái)構(gòu)建車(chē)身網(wǎng)絡(luò)，但目前DaimlerChrVsler、Ford和Gen