CANBUS網絡系統(tǒng)綜合示教板說明書

1、使用說明書數據傳輸網絡系統(tǒng)示教板目錄一公司簡介二安全警告與注意事項三系統(tǒng)簡介四總線數據傳輸網絡系統(tǒng)結構與工作原理 五總線數據傳輸網絡系統(tǒng)檢修及故障排除六故障設置功能使用七產品保養(yǎng)八裝箱清單一、安全警告和注意事項 在使用該設備之前，請仔細閱讀本說明書，以便正確操作。 觸摸設備發(fā)熱部位要小心。 如電源線有破損請不要開機使用，設備摔落或受損時請在專業(yè)人員檢查后才可使用。 不要讓電源線懸掛在桌邊、椅邊、柜臺邊，也不要接觸熱的部分或正在轉動的風扇頁。 如需擴充的電源線，電源線的等級要大于等于原設備電源線。比設備原電源線等級差的電源線會過熱。 不使用設備時不要連接電源線插頭。不要通過拉電源線來拔插頭，應用

2、手將插頭取下。 存放設備前應讓設備完全冷卻，并且將線松軟的繞好。 操作者的頭發(fā)、衣服、手指或身體其他部位應遠離設備運轉部位。 為了防止受電擊，不要在潮濕的部位接觸工作的設備或在雨中操作設備。 當發(fā)現設備有過熱、異響等異常時，需及時檢查，不能解決時在專業(yè)人員檢查后才能使用，以免造成嚴重故障。 請按手冊中的方法操作設備。二、公司簡介我公司是專業(yè)從事現代汽車教學實訓設備的科研開發(fā)與經營的高新科技實體，并同時生產各類汽車檢測維修保養(yǎng)設備，“誠信、專業(yè)、高效、規(guī)范”是我們的宗旨，“以創(chuàng)新為目標，執(zhí)行為手段打造一流的生產教學實訓器材基地”是我們共同追求的目標。現我公司所生產的系列教學產品已在國內各職業(yè)大專

3、院校和科研部門大量投入使用。在此，我們愿與各界同仁們真誠合作、與時俱進、共同發(fā)展。在設備使用過程中如有好的建議與意見，歡迎指正，我們將不斷努力持續(xù)開發(fā)出更多更好的教學實訓產品奉獻給廣大用戶。本公司生產的教學設備是針對各級別的學生學習實訓而生產設計的一種實物演示教具，適用于各級別學員的學習和考核，提高學員學習效率，減輕老師教學負擔。三、系統(tǒng)簡介1、系統(tǒng)操作指導接通220V交流電源并確保電源接地良好，打開示教板左下方紅色電源開關（電源指示燈點亮）檢查一切系統(tǒng)配件有無破損情況。打開點火開關，方可操作教學。2、系統(tǒng)組成CAN數據總線由一個控制器，一個收發(fā)器，兩個數據傳輸終端以及兩條數據傳輸線組成。除了

4、數據傳輸線，其他元件都置于控制單元內部。控制單元功能不變，如圖3.1所示。圖3.1 CAN數據總線的組成與結構1.CAN控制器CAN控制器是接收控制單元中的微電腦傳來的數據，對這些數據進行處理并將其傳往CAN收發(fā)器。同樣，CAN控制器也接收由CAN收發(fā)器傳來的數據，對這些數據進行處理并將其傳往控制單元中的微電腦。2CAN收發(fā)器它將CAN控制器傳來的數據轉化為電信號將其送入數據傳輸線。它也為CAN控制器接收和轉發(fā)數據。3數據傳輸終端它是一個電阻器。它防止數據在線端被反射，以回聲的形式返回，這會影響數據的傳輸。4數據傳輸線它是雙向的，對數據進行傳輸。兩條線分別被稱為CAN高線和CAN低線。數據傳輸

5、線為了防止外界電磁波的干擾和向外輻射，CAN總線采用兩條線纏繞在一起，如圖3.2所示。圖3.2 數據傳輸線這兩條線的電位相反，如果一條是5V，另一條就是0V，始終保持電壓總和為一常數。通過這種辦法，CAN數據總線得到了保護而免受外界的電磁場干擾，同時CAN數據總線向外輻射也保特中性，即無輻射。工作原理：CAN數據總線的數據傳輸原理在很大程度上類似電話會議的方式。一個用戶1控制單元1向網絡中“說出”數據，而其他用戶“收聽”到這些數據。一些控制單元認為這些數據對它有用，它就接收并且應用這些數據，而其他控制單元也許不會理會這些數據。故數據總線里的數據并沒有指定的接收者，而是被所有的控制單元接收及計算

6、。1提供數據控制單元向CAN控制器提供數據用于傳輸。2發(fā)出數據CAN收發(fā)器從CAN控制器處接收數據，將其轉化為電信號發(fā)出。這些數據以數據列的形式進行傳輸，數據列是由一長串二進制（高電平與低電平）數字組成 （像11011）。數據列包括開始區(qū)、狀態(tài)區(qū)、檢驗區(qū)、數據區(qū)、安全區(qū)、確認區(qū)、結束區(qū)。其各個區(qū)的作用如下:1）開始區(qū)標志數據列的開始。2）狀態(tài)區(qū)確認數據列的優(yōu)先級別。如果兩個控制單元想在同時發(fā)出其數據列，優(yōu)先級較高的數據列先傳輸 （控制單元的程序設置好的），像CAN驅動裝置數據總線系統(tǒng)優(yōu)先級依次為ABS/EDL控制單元、發(fā)動機控制單元、自動變速器控制單元。3）檢驗區(qū)顯示數據區(qū)中包含的數據數目。該

7、區(qū)可以讓接收者檢驗其是否收到傳輸來的全部信息。4）數據區(qū)傳給其他控制單元的信息，其大小由總線的寬度決定。5）安全區(qū)檢驗傳輸錯誤。6）確認區(qū)接收者發(fā)給發(fā)送者的信號，用來告知已正確的收到數據列。若有錯誤被檢驗到，則接收者迅速通知發(fā)送者。這樣發(fā)送者將再次發(fā)出該數據列。7）結束區(qū)標志數據列的結束。這是顯示錯誤以得到重新發(fā)送的最后可能區(qū)域。3接收數據所有與CAN數據總線一起構成網絡的控制單元成為接收器。4檢驗數據控制單元對接收到的數據進行檢測，看是否是其功能所需。5認可數據如果所接收的數據是重要的，它將被認可及處理，反之將其忽略。4.2  CAN BUS數據鏈路控制特點CAN BUS數據鏈路層

8、協(xié)議采用平等式（Peer to peer）通信方式，即使主機出現故障，系統(tǒng)其余部分仍可運行（當然性能受一定影響）。當一個站點狀態(tài)改變時，它可廣播發(fā)送信息到所有站點。CAN BUS的信息傳輸通過報文進行，報文幀有4種類型：數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。CAN-BUS幀的數據場較短，小于8B，數據長度在控制場中給出。短幀發(fā)送一方面降低了報文出錯率，同時也有利于減少其他站點的發(fā)送延遲時間。幀發(fā)送的確認由發(fā)送站與接收站共同完成，發(fā)送站發(fā)出的ACK場包含兩個“空閑”位（recessive bit），接收站在收到正確的CRC場后，立即發(fā)送一個“占有”位（dominant bit），給發(fā)送站一個確認的回答

9、。CAN-BUS還提供很強的錯誤處理能力，可區(qū)分位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、形式錯誤和應答錯誤等。CAN BUS應用一種面向位型的損傷仲裁方法來解決媒體多路訪問帶來的沖突問題。其仲裁過程是：當總線空閑時，線路表現為“閑置”電平（recessive level），此時任何站均可發(fā)送報文。發(fā)送站發(fā)出的幀起始字段產生一個“占有”電平（dominant level），標志發(fā)送開始。所有站以首先開始發(fā)送站的幀起始前沿來同步。若有多個站同時發(fā)送，那么在發(fā)送的仲裁場進行逐位比較。仲裁場包含標識符ID（標準為llbit），對應其優(yōu)先級。每個站在發(fā)送仲裁場時，將發(fā)送位與線路電平比較，若相同則發(fā)送；若不同則得知

10、優(yōu)先級低而退出仲裁, 不再發(fā)送。系統(tǒng)響應時間與站點數無關，只取決于安排的優(yōu)先權?？梢钥闯?，這種媒體訪問控制方式不像Ethetnet的CSMA/CDCA協(xié)議那樣會造成數據與信道帶寬受損。4.3數據交換原理CAN是一種基于廣播的通訊機制，廣播通訊依靠報文的傳送機制來實現，因此CAN并未定義站及站地址，而僅僅定義了報文，這些報文依靠報文確認區(qū)來進行識別，一個消息報文確認區(qū)在一個網絡中必須是唯一的，它不但描述了某一報文的意義，而且還定義了報文的優(yōu)先級，當很多站都在訪問總線時，優(yōu)先級是很重要的，因此，CAN是通過報文的確認區(qū)來決定報文的優(yōu)先級的。CAN使用地址訪問的方法，使網絡系統(tǒng)的配置變得非常靈活，用

11、戶很容易可以增加一個新的站到一個已經存在CAN網絡里，而不用對已經存在的站進行任何硬件或軟件上的修改，但必須此新增的站為完全的接收者，這樣它將不會對網絡上各節(jié)點的通訊產生影響。4.4 CAN總線的可靠性為防止汽車在使用壽命期內由于數據交換錯誤而對司機造成危險，汽車的安全系統(tǒng)要求數據傳輸具有較高的安全性。如果數據傳輸的可靠性足夠高，或者殘留下來的數據錯誤足夠低的話，這一目標不難實現。從總線系統(tǒng)數據的角度看，可靠性可以理解為，對傳輸過程產生的數據錯誤的識別能力。殘余數據錯誤的概率可以通過對數據傳輸可靠性的統(tǒng)計測量獲得。它描述了傳送數據被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。殘余數據錯誤概率必須非常小

12、,使其在系統(tǒng)整個壽命周期內,按平均統(tǒng)計時幾乎檢測不到。計算殘余錯誤概率要求能夠對數據錯誤進行分類 ,并且數據傳輸路徑可由一模型描述。如果要確定CAN的殘余錯誤概率,我們可將殘留錯誤的概率作為具有8090位的報文傳送時位錯誤概率的函數,并假定這個系統(tǒng)中有510個站,并且錯誤率為1/1000,那么最大位錯誤概率為1013數量級。例如,CAN網絡的數據傳輸率最大為1Mbps,如果數據傳輸能力僅使用50%,那么對于一個工作壽命4000小時、平均報文長度為 80位的系統(tǒng),所傳送的數據總量為9×1010。在系統(tǒng)運行壽命期內,不可檢測的傳輸錯誤的統(tǒng)計平均小于102量級。換句話說,一個系統(tǒng)按每年36

13、5天,每天工作8小時,每秒錯誤率為0. 7計算,那么按統(tǒng)計平均,每1000年才會發(fā)生一個不可檢測的錯誤。4.5 CAN總線的基本特點（1）廢除傳統(tǒng)的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼，可以多主方式工作；（2）采用非破壞性仲裁技術，當兩個節(jié)點同時向網絡上傳遞數據時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數據發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響繼續(xù)傳輸數據，有效避免了總線沖突；（3）采用短幀發(fā)送，每一幀的有效字節(jié)數為8個，數據傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時間短；（4）每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環(huán)境下使用；（5）節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功

14、能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響；（6）可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接受數據。4.6 CAN總線與其他總線相比較    它是一種多主總線，即每個節(jié)點機均可成為主機，且節(jié)點機之間也可進行通信；     通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率可達1Mbps；CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余校驗、優(yōu)先級判別等項工作；CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種

15、方法的優(yōu)點可使網絡內的節(jié)點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成,因此可以定義211或229個不同的數據塊,這種按數據塊編碼的方式,還可使不同的節(jié)點同時接受到相同的數據,這一點在分步式控制中非常重要；數據段長度最多為8個字節(jié),可滿足通常工業(yè)領域中控制命令,工作狀態(tài)及測試數據的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長,從而保證了通信的實時性；CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了數據通信的可靠性CAN總線所具有的卓越性能、極高的可靠性和獨特設計,特別適合工業(yè)設備測控單元連。因此CAN-BUS總線成為倍受工業(yè)界的重視,并已公認為最有前途的現場總線

16、之一。CAN協(xié)議是一個被定義為ISO11898的國際標準，除了CAN協(xié)議本身外，CAN協(xié)議的一致性測試也被定義為ISO16845標準，它描述了CAN芯片的互換性。4.7 CAN總線的優(yōu)點1、如果數據擴展以增加新的信息，只需升級軟件即可；2、控制單元對所傳輸的信息進行實時監(jiān)測，監(jiān)測到故障后存儲故障碼；3、使用小型控制單元及小型控制單元插孔可節(jié)省空間；4、使傳感器信號線減至最少，控制單元間可做到高速數據傳輸；5、CAN數據總線符合國家標準，因此可應用不同型號控制單元間的數據傳輸6、具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點；7、線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作；

17、8、具有優(yōu)先權和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN控制器掛到CAN BUS上，形成多主機局部網絡；9、可根據報文的ID決定接受或屏蔽該報文；10、可靠的錯誤處理和檢錯機制；11、發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā)；12、節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能；13、報文不包含原地址或目標地址，僅用標識符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。五、總線數據傳輸網絡系統(tǒng)檢修及故障排除5.4.1一般檢修步驟.了解該車型的汽車數據總線系統(tǒng)特點，包括：傳輸介質、幾種子網及汽車數據總線系統(tǒng)的結構形式等。. 汽車數據總線系統(tǒng)的功能，如有無喚醒功能和休眠功能等。.檢查汽車電源系統(tǒng)是否存在故障，如交流發(fā)電機的輸出波形或點

18、火高壓電路是否正常（若不正常將導致信號干擾等故障）等。.檢查汽車數據總線系統(tǒng)的鏈路是否存在故障，采用替換法成采用跨線法進行檢測。.如果是節(jié)點故障，只能采用節(jié)點替換法進行檢側。5.4.2 CAN數據總線系統(tǒng)的故障自診斷中央數據控制單元（網關）與自診斷K線相連CAN數據總線與K線可以實現數據交換。利用大眾 V.A.G.1551、V.A.G.1552或V.A.S.5051電控單元診斷儀，可以讀取與CAN數據總線有關的故障碼，也可以顯示相關數據流。實施方法與一般電控系統(tǒng)的自診斷相同。5.4.3 CAN數據總線系統(tǒng)的檢測方法在檢查數據總線系統(tǒng)前，須保證所有與數據總線相連的控制單元無功能故障。功能故障是指

19、不會直接影響數據總線系統(tǒng)，但會影響某一系統(tǒng)的功能流程的故障。例如：傳感器損壞，其結果就是傳感器信號不能通過數據總線系統(tǒng)傳遞。這種功能故障對數據總線系統(tǒng)有間接影響，即會影響需要該傳感器信號的控制單元的信息接收。如存在功能故障，先排除該故障。記下該故障并清除所有控制單元的故障碼。 排除所有功能故障后，如果控制單元數據傳遞仍不正常，則檢查數據總線系統(tǒng)。檢查數據總線系統(tǒng)故障時，須區(qū)分如下2種可能的情況。.2個控制單元組成的數據總線系統(tǒng)的檢測檢測時，斷開點火開關斷開2個控制單元與總線的連接，檢查數據總線是否斷路、短路或對正極搭鐵短路。如果數據總線無故障，更換易拆下或較便宜的一個控制單元試一下。如果數據總線仍不能正常工作，則更換另一個控制單元。.3個或更多控制單元組成的數據總線系統(tǒng)的檢測檢測時，先讀出控制單元的故障碼。如果故障碼顯示控制單元1與控制單元2和控制單元3之間無通訊，則斷開點火開關，斷開控制單元與總線的連接，檢查數據總線是否有斷路、短路或對正極搭鐵短路故障。如果總線無故障，更換控制單元1；如果所有控制單元均不能發(fā)送和接收信號（故障碼顯示“硬件故障”）,則斷開點火開關，斷開與數據總線