【正文】 eral Motors(GM)等汽車制造商已經(jīng)投入到CAN總線的開發(fā)之中，而J1 850也正被CAN所逐步取代。下一代的高端乘用車將會裝備上百個基于控制單元的微控制器，它們中的大部分將會通過CAN接口連接在汽車網(wǎng)絡(luò)上。2005年，CAN占據(jù)整個汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的63％。CAN總線以其較高的可靠性和較低的價格優(yōu)勢，仍將占有汽車網(wǎng)絡(luò)的較大份額。在可預(yù)見的下一代車輛系統(tǒng)中，一些執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，如xbyWire系統(tǒng)，在通信服務(wù)期間需要有確定的行為，即使在總線最大負載時，與安全相關(guān)的消息的發(fā)送必須得到保證，而且當(dāng)消息以高精度發(fā)送時，它必須確定可能的時間點。同時，它在系統(tǒng)范圍內(nèi)引入了一個高精度的全局網(wǎng)絡(luò)時間，基于這個時間，不同的消息在一個基本循環(huán)內(nèi)都可以分配到各自的時間窗。，顯示了各個子網(wǎng)的連接情況。 汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) CAN總線的基本特點由于目前在汽車上使用的高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的都是基于CAN總線的標(biāo)準(zhǔn)，特別是廣泛使用的ISO11898國際標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ISO11898的標(biāo)準(zhǔn)建議，即使雙絞線中有一根斷路，或有一根接地甚至兩根線短接，總線都必須能繼續(xù)工作。CAN系統(tǒng)內(nèi)兩個任意節(jié)點之間的最大傳輸距離與其位速率有關(guān)。對一般實時控制現(xiàn)場來說足夠使用。通過故障界定，CAN節(jié)點還有自動識別永久性故障和短暫干擾的能力。而且，CAN中的節(jié)點可在不要求所有節(jié)點及其應(yīng)用層改變?nèi)魏诬浖蛴布那闆r下被連于CAN網(wǎng)絡(luò)中。CAN總線的最大特點是任一節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)信息不包括發(fā)送節(jié)點或接收節(jié)點的物理地址。網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點收到信息后，每一節(jié)點都對這個標(biāo)識符進行檢測，以判斷此信息是否與自己有關(guān)。這一方式稱為多主方式。數(shù)據(jù)字段最多為8字節(jié)，既能滿足一般要求，又可保證通信的實時性。ID值越小，其優(yōu)先權(quán)越高?？偩€空閑后，這些節(jié)點將自動重新發(fā)送信息。CAN采用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法，它能通過無破壞性仲裁解決沖突。顯性電平用邏輯“0”表示，隱性電平用邏輯“1”表示。CAN總線上的信息是用固定格式的幀來進行傳送的，這些幀長度有限且不盡相同。總線空閑時，任何節(jié)點都可以開始發(fā)送幀。仲裁機制可以保證既不會丟失信息，也不會浪費時間。3．利用接收濾波對幀實現(xiàn)了多點傳送。接收器對信息的接受或拒收是建立在一種稱為幀接收濾波的處理方法上的。4．支持遠程數(shù)據(jù)請求。5．配置靈活。6．?dāng)?shù)據(jù)在整個系統(tǒng)范圍內(nèi)具有一致性。因此，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)一致性的特征，而這一特征是利用多點傳送原理和故障處理方法來獲得的。在CAN總線中有下列幾種檢測錯誤的措施：15位循環(huán)冗余碼校驗；幀校驗。任何正在發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點和任何正在正常(或錯誤激活狀態(tài)下)接收數(shù)據(jù)的節(jié)點都能對出現(xiàn)了錯誤的幀作出標(biāo)記，并進行出錯通報。從檢測出錯誤開始、到可以著手發(fā)送下一個幀為止的這段時間稱為恢復(fù)時間，此后如果再未出錯的話，恢復(fù)時間一股占17~23個位時間（在總線遭受嚴(yán)重干擾的場合，最多占29個位時間）。仲裁失敗或在發(fā)送過程中被錯誤干擾了的幀將會在下次總線空閑期間被自動重發(fā)。這意味著，為了獲得對總線進行訪問的權(quán)利，它還是要參與仲裁過程。CAN節(jié)點能夠區(qū)分出短期干擾和永久性故障，出故障的節(jié)點會被斷開。通常情況下，一個CAN節(jié)點必處于錯誤激活、錯誤認(rèn)可或離線中的某一種狀態(tài)?；顒渝e誤標(biāo)志由連續(xù)的6個顯性位構(gòu)成，這違反了位填充規(guī)則及正常幀所具有的各種規(guī)定格式。它參與總線通信活動，但在檢測到錯誤時送出的是認(rèn)可錯誤標(biāo)志。發(fā)送完畢后，處于錯誤一認(rèn)可狀態(tài)的節(jié)點在起動下一次發(fā)送之前還要另外再等一定的時間。 LIN介紹LIN(Local Interconnect Network)是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制LIN 的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)(例如CAN 總線)提供輔助功能因此LIN總線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)在不需要CAN 總線的帶寬和多功能的場合比如智能傳感器和制動裝置之間的通訊使用LIN 總線可大大節(jié)省成本?！IN 通訊是基于SCI(UART)數(shù)據(jù)格式采用單主控制器/多從設(shè)備的模式僅使用一根12V 信號總線和一個無固定時間基準(zhǔn)的節(jié)點同步時鐘線這種低成本的串行通訊模式和相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)由LIN 協(xié)會制定成標(biāo)準(zhǔn)LIN 的標(biāo)準(zhǔn)化將為汽車制造商以及供應(yīng)商在研發(fā)應(yīng)用操作系統(tǒng)降低成本。 低成本基于通用UART 接口幾乎所有微控制器都具備LIN 必需的硬件。 極少的信號線即可實現(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9141 規(guī)定。 傳輸速率最高可達20Kbit/s。 單主控器/多從設(shè)備模式無需仲裁機制。 從節(jié)點不需晶振或陶瓷震蕩器就能實現(xiàn)自同步節(jié)省了從設(shè)備的硬件成本。 保證信號傳輸?shù)难舆t時間。 不需要改變LIN 從節(jié)點的硬件和軟件就可以在網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。 通常一個LIN 網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點數(shù)目小于12 個共有64 個標(biāo)志符。一個LIN 網(wǎng)絡(luò)上的通訊總是由主發(fā)送任務(wù)所發(fā)起的主控制器發(fā)送一個起始報文，該起始報文由同步斷點同步字節(jié)消息標(biāo)志符所組成，相應(yīng)的在接受并且濾除消息標(biāo)志符后，一個從任務(wù)被激活并且開始本消息的應(yīng)答傳輸該應(yīng)答由2/4/8 個數(shù)據(jù)字節(jié)和一個校驗碼所組成起始報文和應(yīng)答部分構(gòu)成一個完整的報文幀。LIN 可用來實現(xiàn)的應(yīng)用 典型的LIN 總線應(yīng)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。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。 車頂 濕度傳感器 光敏傳感器 信號燈控制 汽車頂篷 252。 車頭 傳感器 小電機 252。 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(luò)。CAN總線的應(yīng)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(fù)雜，故障原因更加不易確定。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。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)總線系統(tǒng)各個信息傳輸?shù)逆溌饭收?。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。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。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。發(fā)動機的故障診斷被認(rèn)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(fù)雜化方向發(fā)展。傳感器在線故障診斷技術(shù)的研究成為當(dāng)前發(fā)動機領(lǐng)域研究的熱點之一。故障界定的目標(biāo)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。區(qū)分短期故障和永久性故障如果幀被正確發(fā)送或接收，計數(shù)就減少。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。通過預(yù)定計數(shù)值，可以調(diào)整節(jié)點針對錯誤的行為。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(rèn)可或離線?！? 例外1：如果處于錯誤認(rèn)可狀態(tài)的發(fā)送器，因為沒有檢測到一個顯性應(yīng)答而認(rèn)為出現(xiàn)了一次應(yīng)答錯誤，并且在發(fā)送其認(rèn)可錯誤標(biāo)志時沒檢測到顯性位。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(biāo)志或超載標(biāo)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(biāo)志或超載標(biāo)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(biāo)志、認(rèn)可錯誤標(biāo)志或超載標(biāo)志之后，至多允許連 續(xù)出現(xiàn)7個顯性位。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(yīng)答信號，就檢測到一個錯誤，于是重新發(fā)送幀。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：當(dāng)檢測到“應(yīng)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。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(rèn)可狀態(tài)。當(dāng)錯誤認(rèn)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)。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)。是否讓此種節(jié)點從總線接收幀完全由實用要求決定。 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。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(yīng)出共模電壓。因此，雖只有了汽車故障診斷儀的誕生。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。 Tech2通用汽車故障診斷儀 LAUNCH X431 故障診斷在汽車電子網(wǎng)絡(luò)中的作用基于SAE J1939診斷應(yīng)用層定義了用于診斷服務(wù)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。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。連接器：可用于車輛網(wǎng)絡(luò)連接的連接起，診斷連接器信息必須符合應(yīng)用物理層的定義。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。CAN 的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價位的多路接線都可以使用 CAN。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。可是，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。對象層的作用范圍包括： 252。 252。 252。 在這里，定義對象處理較為靈活?？偩€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。理所當(dāng)然，傳輸層的修改是受到限制的。當(dāng)然，同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，物理層對于所有的節(jié)點必須是相同的。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(dāng)中所發(fā)揮的作用 （所具有的意義）。ECU的總數(shù)將受限于總線上的電氣負荷。 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(biāo)準(zhǔn)對物理層進行了定義。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(dāng)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(Media Dependent：Interface，MDI)層。目前也有支持CAN的微處理器內(nèi)部集成了CAN控制器和收發(fā)器電路，如MC68HC908GZl6。 節(jié)點數(shù)量理論上，CAN總線上的節(jié)點數(shù)幾乎不受限制，可達到2000個，實際上受電氣特性的限制，最多只能接100多個節(jié)點。這些功能都是圍繞信息幀傳送過程展開的。圖2．5為CAN2．0A的消息幀格式，也就是CAN消息幀的標(biāo)準(zhǔn)格式，它有11位標(biāo)識符。CAN2．0B的消息幀格式，又叫做擴展消息幀格式。CAN的消息幀根據(jù)用途分為四種不同類型：數(shù)據(jù)幀用于傳送數(shù)據(jù)、遠程幀用于請求發(fā)送數(shù)據(jù)、錯誤幀用于標(biāo)識探測到的錯誤、超載幀用于延遲下一個信息幀的發(fā)送。下面對這些場的功能做簡要分析。所有站必須同步于首先開始發(fā)送的那個站的幀起始前沿。IDE在標(biāo)準(zhǔn)格式中為顯性電平，而在擴展格式中為隱性電平。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，一個信息幀中包括DLC、發(fā)送顯性電平的IDE位和保留位r0。DLC(數(shù)據(jù)長度碼)：數(shù)據(jù)場的字節(jié)數(shù)目由數(shù)據(jù)長度碼給出。4) 數(shù)據(jù)場：由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，可包括0～8字節(jié)。6) 應(yīng)答場：包括2位，即應(yīng)答間隙利應(yīng)答界定符。一個正確接收到有效報文的接收器，在應(yīng)答間隙期間，將此信息通過傳送一個顯性位報告給發(fā)送器。應(yīng)答界定符是應(yīng)答場的第二位，并且必須是隱性位。2．遠程幀接收數(shù)據(jù)的節(jié)點可以通過發(fā)送遠程幀要求源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，它由6個域組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。3．出錯幀出錯幀由錯誤標(biāo)志和錯誤界定符兩個域組成。其他節(jié)點檢測到活動錯誤標(biāo)志后發(fā)送錯誤認(rèn)可標(biāo)志，它由6個連續(xù)的隱性位組成。錯誤界定符由8個隱性位組成。此時表示所有的節(jié)點已經(jīng)完成了錯誤標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā)送8個隱性電平的界定符。存在兩種導(dǎo)致發(fā)送超載標(biāo)志的超載條件類型：一個是要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀的接收器的內(nèi)部條件；另一個是在間歇場的第一和第二位上檢測到顯性位。 CAN總線模板和串口模塊在后續(xù)的CAN總線的汽車故障診斷實驗用到了2個CAN模塊，CAN 模塊主要有主板和串口模塊2各部分組成，主板用于通過CAN數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，并在數(shù)碼管上顯示，串口模塊主要用于單片機STC的程序燒錄。 CAN模塊的組成4 基于CAN總線的汽車故障診斷實驗 基于CAN總線的故障診斷實驗臺實驗 PASSAT 一、模板組成：： 帕薩特舒適系統(tǒng)CANBUS模板組成圖帕薩特舒適系統(tǒng)CANBUS模板組成：（1）帕薩特舒適系統(tǒng)CANBUS系統(tǒng)組件(儀表盤、舒適系統(tǒng)ECU、四個窗機模塊、四個門鎖模塊、診斷接口、窗機開關(guān)、左右電動后視鏡等）。 自設(shè)故障顯示燈功能選擇區(qū)該區(qū)主要設(shè)置三項內(nèi)容：a、計算機接口；b、切換開關(guān)；c、設(shè)置故障鍵盤； 功能選擇區(qū)a、計算機接口當(dāng)切換開關(guān)撥向左邊時，用于與PC機串口對接?？荚u系統(tǒng)具備教師管理、班級管理、學(xué)生管理、考卷管理、單項故障或組合故障管理、自動出卷和手選出卷、學(xué)生上機練習(xí)模式和教師