【課件】4-1 舒適CAN總線系統(tǒng)認(rèn)知

項目四舒適CAN總線系統(tǒng)檢修任務(wù)一舒適CAN總線系統(tǒng)認(rèn)知VehicleNetworkandBusTechnology任務(wù)導(dǎo)入近幾年，國內(nèi)外推出的車型基本上都配備了一個、兩個甚至多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如國內(nèi)神龍汽車有限公司去年推出的“畢加索”轎車裝備了VAN網(wǎng)、“薩拉”N7轎車將裝備VAN和CAN混合網(wǎng)、“標(biāo)致307”系列車將采用FulICAN網(wǎng)系統(tǒng)、比亞迪很多車型裝載有CAN和LIN總線。汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般有單路和多路兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形成。不管哪種結(jié)構(gòu)，都主要由動力和傳動控制系統(tǒng)、底盤和安全控制系統(tǒng)、車身和舒適控制系統(tǒng)、通信和信息娛樂系統(tǒng)以及診斷系統(tǒng)等組成，并隨著汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而擴展。任務(wù)目標(biāo)了解舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的框架；掌握舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法；能夠正確說出舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架；能夠正確描述舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法；具備從多途徑的信息源中檢索專業(yè)知識的能力；養(yǎng)成定期反思與總結(jié)的習(xí)慣，改進不足，精益求精；積極主動與小組成員交流、討論學(xué)習(xí)成果，取長補短，完成自我提升。新授PART.01NewTeaching目錄CONTENTS舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識01舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法02一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識舒適CAN總線網(wǎng)絡(luò)是將舒適CAN總線和總線上控制單元（如空調(diào)電控單元、車門電控單元、多媒體控制單元、儀表控制板單元等）連接在一起所形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與所有CAN總線一樣，舒適CAN總線也屬于雙絞式，其數(shù)據(jù)傳輸速率為100Kbit/s，也稱為低速CAN總線。一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識舒適CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示。舒適CAN與動力CAN組成結(jié)構(gòu)圖一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識（1）舒適CAN總線中CAN-H和CAN-L使用了獨立的驅(qū)動器（功率放大器）；動力CAN總線中CAN-H和CAN-L共用一個驅(qū)動器（功率放大器）。（2）舒適CAN總線中CAN-H和CAN-L沒有彼此依賴的關(guān)系，可以單線運行；動力CAN總線中CAN-H和CAN-L相互依賴，不能單線運行?？刂茊卧ㄟ^舒適CAN總線的CAN-High線和CAN-Low線來進行數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)部分舒適系統(tǒng)中各元件功能，如車門打開/關(guān)閉、車內(nèi)燈點亮/熄滅、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）等。與動力CAN比較，兩者有明顯的差異性：一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識（3）舒適CAN總線中收發(fā)器內(nèi)有故障邏輯電路，用來校驗兩條CAN導(dǎo)線上的信號，若出現(xiàn)故障，故障邏輯電路會識別出該故障，從而使用完好的一條導(dǎo)線（單線工作模式）；動力CAN總線中收發(fā)器內(nèi)有故障邏輯電路，不能識別故障（不能單線工作）。（4）舒適CAN總線中CAN-H線和CAN-L線之間發(fā)生短路時，故障邏輯電路會識別出該故障，并且，在出現(xiàn)故障時會關(guān)閉CAN-L驅(qū)動器；動力CAN沒有此功能。（5）舒適CAN總線保持隨時可用狀態(tài)，進入所謂“睡眠模式”（降低對供電電網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)荷）；動力CAN總線供電切斷或經(jīng)過短時無載運行后會切斷。一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識（6）舒適CAN總線速率100kb/s，屬于低速CAN；動力CAN總線速率500kb/s，屬于高速CAN。（7）動力CAN總線CAN-H為橙/黑色；舒適CAN總線CAN-H為橙/綠色。一、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)框架認(rèn)識觸發(fā)點的設(shè)定。觸發(fā)點應(yīng)位于被測信號的幅值范圍內(nèi)。CAN-H信號的觸發(fā)點宜設(shè)定在2.5～3.5V之間，CAN-L信號的觸發(fā)點宜設(shè)定在1.5～2.5V之間。時間軸精度的設(shè)定。時間軸精度應(yīng)盡可能選擇得高一些，以利于發(fā)現(xiàn)電壓波形短暫、細(xì)微的變化，一般將時間軸精度設(shè)定為每個單格0.02ms，即0.02ms/Div。具體的電壓波形。圖中的曲線8即為一條CAN總線信息的具體的電壓波形。二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法321舒適系統(tǒng)也稱為車身低速控制系統(tǒng)，多采用的CAN總線，將車窗、空調(diào)、儀表、雨刷、座椅等連接起來，通過CAN總線實現(xiàn)信息共享，對于如何實現(xiàn)各種功能以及不同系統(tǒng)之間如何交互并保持同步，可以有自己的定義方式?；诩伤枷?，將車身分成不同的區(qū)域，分區(qū)域控制元件，實現(xiàn)人與車的交互。不同的車型系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計比較復(fù)雜，在動力系統(tǒng)控制策略，提過控制過程中的關(guān)鍵技術(shù)，這里不再贅述，接下來從硬件組成和軟件設(shè)計簡單介紹車身控制CAN的設(shè)計思路。（一）硬件組成根據(jù)CAN通信原理，硬件由CAN控制器與CAN驅(qū)動器組成。微處理器可以集成在控制器中，也可以獨立出來，不過集成式控制器（包含有微處理器）能夠更大程度上簡化電氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計，使得系統(tǒng)的可靠性提高?？刂破髋c驅(qū)動器之間采用光電耦合隔離，可以較好的實現(xiàn)各個CAN節(jié)點之間的電器隔離，可以增強干擾性和穩(wěn)定性。二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法根據(jù)不同的模塊加入不同的外部接口電路，如輸入電路，電壓調(diào)節(jié)線路等，儀表系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。儀表系統(tǒng)模塊組成（一）硬件組成二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法CAN驅(qū)動器與CAN總線的接口部分采取了一定的安全和抗干擾措施，電阻R連接在CAN-H和CAN-L之間，可以匹配總線的阻抗，同時數(shù)據(jù)的抗干擾性和可靠性增強。芯片發(fā)出控制信號給微處理器，微處理器對信號進行分析處理，同時內(nèi)嵌的CAN控制器交換信息幀，通過CAN收發(fā)器把信息幀發(fā)送到總線上，來實現(xiàn)對車窗和車燈等低速電器的控制。在上圖中（一）硬件組成（二）軟件設(shè)計二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法由于硬件部分采用“集成模塊思想”，故軟件部分也需采用“模塊編程”軟件部分包括主程序模塊、初始化模塊、發(fā)送模塊與接收模塊等。儀表系統(tǒng)CAN控制器傳輸速度可高達1Mbit/s，可同時支持CAN報文中的標(biāo)準(zhǔn)（11位）和擴展（29位）ID兩種報文模式。（二）軟件設(shè)計二、舒適CAN網(wǎng)絡(luò)的控制方法它具有報文過濾功能，用于對接收到的報文ID碼和預(yù)先設(shè)定的接收緩沖區(qū)ID碼進行比較，從而確定接收到的報文是否有效。將接收到的數(shù)據(jù)自動裝載到相應(yīng)的報文寄存器中，不同數(shù)據(jù)放入不同的報文寄存器中。各控制單元按規(guī)定格式和周期發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，同時也要接收其他控制器的信息?？偩€上其他控制器根據(jù)需要各取所需要的報文。1234實訓(xùn)PART.02Practicaltraining任務(wù)實施示波器的認(rèn)識與使用步驟1：以INW-XG-02手持式數(shù)字存儲示波器為例，如下圖所示。示波器外觀及操作面任務(wù)實施操作面板說明如下表所示（示波器操作面板功能說明）。按鍵功能F1-F5界面菜單自定義鍵（從左到右選擇菜單欄功能）AB通道的垂直系統(tǒng)設(shè)置水平系統(tǒng)設(shè)置TRIGGER觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)置SCOPE顯示、獲取方式和自動測量SAVE存儲設(shè)置和屏幕拷貝CURSOR光標(biāo)測量USER輔助功能設(shè)置任務(wù)實施操作面板說明如下表所示（示波器操作面板功能說明）。MATH數(shù)學(xué)運算功能ZOOM縮放功能CLEAR/MENU菜單隱藏POWER開機/關(guān)機RUN/STOP運行/暫停AUTO無觸發(fā)狀態(tài)下的自動采集功能撥盤：調(diào)節(jié)數(shù)值大小任務(wù)實施按下POWER鍵，界面顯示如下圖所示。示波器界面顯示任務(wù)實施示波器界面圖標(biāo)說明見下表：序號說明1顯示觸發(fā)源狀態(tài)，顯示如下∶A選擇數(shù)字示波器的A通道信號作為觸發(fā)信號源。B選擇數(shù)字示波器的B通道信號作為觸發(fā)信號源。AB選擇A、B通道的信號，作為交替觸發(fā)信號源。2顯示觸發(fā)耦合方式，顯示如下∶交流觸發(fā)耦合方式，即觸發(fā)信號中只有大于10Hz的交流信號可以通過耦合電容器，直流分量被阻斷，此方式為一般觸發(fā)耦合方式。直流觸發(fā)耦合方式，即觸發(fā)信號的交流信號和直流分量，均可以送至觸發(fā)電路，此方式適宜觀測超低頻信號。高頻抑制方式，即觸發(fā)信號中高于80kHz的交流信號被抑制，此方式適宜觀測低頻信號。低頻抑制方式，即觸發(fā)信號中低于80kHz的交流信號被抑制，此方式適宜觀測高頻信號。任務(wù)實施示波器界面圖標(biāo)說明見下表：3此讀數(shù)指示邊沿觸發(fā)電平值。4顯示觸發(fā)狀態(tài)，顯示如下∶RMED示波器正在采集預(yù)觸發(fā)數(shù)據(jù)。在此狀態(tài)下忽略所有觸發(fā)。READY示波器已采集所有預(yù)觸發(fā)數(shù)據(jù)并準(zhǔn)備接發(fā)。TRIG'ED示波器已發(fā)現(xiàn)一個觸發(fā)，并正在采集觸發(fā)后的數(shù)據(jù)。STOP示波器已停止采集波形數(shù)據(jù)。AUTO示波器處于自動方式并在無觸發(fā)狀態(tài)下采集波形。SCAN在掃描模式下數(shù)字示波器連續(xù)采集并顯示波形。5此處顯示觸發(fā)點距中心刻度處時間的讀數(shù)。任務(wù)實施示波器界面圖標(biāo)說明見下表：6此圖標(biāo)表示供電方式，即∶數(shù)字示波器使用電池供電。數(shù)字示波器使用直流適配器供電。7屏幕上的標(biāo)記指明所顯示波形的地電平參考點。如沒有標(biāo)記，說明該通道未打開。810×∶該圖標(biāo)表示通道探頭倍率設(shè)置為10倍，在使用中只有當(dāng)探頭倍率設(shè)置在“0×”時，數(shù)字示波器的通道菜單才可進行這樣的設(shè)置，否則測量的電壓幅值將被擴大10倍。Bw∶該圖標(biāo)表示通道帶寬受限制，即此時的帶寬為20MHz（對于帶寬高于25MHz的數(shù)字示波器才有此功能）。9M值表示顯示主時基方式及相應(yīng)的時基檔級。任務(wù)實施（1）垂直系統(tǒng)設(shè)置A、B通道及信號的垂直移動設(shè)置，每個通道有獨立的菜單，每個項目都按不同的通道單獨設(shè)置。按A或B功能按鍵，系統(tǒng)顯示將顯示A或B通道的操作菜單，下面以A通道為例作為說明。選擇A通道后的界面如下圖所示。選擇A通道后的界面顯示任務(wù)實施菜單欄說明及操作按鈕見下表：菜單欄菜單說明操作輸入A通道開：打開A通道關(guān)：關(guān)閉A通道按F1打開A通道再按F1關(guān)閉通道耦合直流：通過輸入信號的交流和直流成分，用以觀察直流或含有直流分量的交流信號。交流：以觀察被擋輸入信阻攔信號的直流成分，用阻隔了直流分量的交流信號。接地：顯示通道輸入端被等效接地時的直流電電平。按F2選擇“直流”再按F2選擇“交流”再按F2選擇“接地”任務(wù)實施菜單欄說明及操作按鈕見下表：帶寬限制示波器的帶寬限制20MHz，以減少顯示噪聲。按F3選擇全帶寬，再按F3帶寬限制20MHZ。偏置電壓偏置電壓（xxmV）：通過撥盤調(diào)節(jié)通道篇偏置電壓，當(dāng)被測信號中的直流分量相對交流的幅值很大時，可以用偏置電壓來抵消直流分量，這樣可以觀察放大的交流信號。歸零：使偏置電壓回到零點。返回：返回A通道菜單。按F5，選擇其它，再通過撥盤選擇探頭倍率，如10X倍率，然后按一下?lián)鼙P進行“確認(rèn)”，再按下?lián)鼙P關(guān)閉菜單，確認(rèn)后A通道幅度即可顯示。其他探頭倍率：1×10×100×1000×根據(jù)探頭衰減系數(shù)選取其中一個值，以保持被測信號讀數(shù)正確。極性：正常（波形正常顯示）；反向（波形以反相方式顯示）。按F5，選擇其它，再過撥盤選擇極性為反相，然后按一下?lián)鼙P進行“確認(rèn)”，再按下?lián)鼙P關(guān)閉菜單。任務(wù)實施（1）水平系統(tǒng)設(shè)置信號時基的改變和水平移動，按鍵可減慢或加快儀器的掃描速率，從5ns/div～50s/div。注∶因其型號不同，則水平最小時基檔級也有差別。（2）觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)置觸發(fā)決定了數(shù)字示波器何時開始采集數(shù)據(jù)和顯示波形。一旦觸發(fā)被正確設(shè)定，它可以將不穩(wěn)定的顯示轉(zhuǎn)換成有意義的波形。數(shù)字示波器在開始采集數(shù)據(jù)時，先收集足夠的數(shù)據(jù)用來在觸發(fā)點的左方畫出波形。數(shù)字示波器在等待觸發(fā)條件發(fā)生時，連續(xù)地采集足夠多的數(shù)據(jù)以在觸發(fā)點的右方畫出波形。任務(wù)實施數(shù)字示波器的觸發(fā)功能由觸發(fā)功能按鍵|TRIGGER啟動，按鍵后按界面菜單進行設(shè)置，下圖所示分別邊沿觸發(fā)，視頻觸發(fā)，脈寬觸發(fā)三種波形。設(shè)置各類型觸發(fā)參數(shù)時，根據(jù)菜單欄對應(yīng)選擇F1-F5功能鍵來設(shè)置，數(shù)值調(diào)節(jié)時則使用撥盤。邊沿觸發(fā)界面顯示視頻觸發(fā)界面顯示交替脈寬觸發(fā)界面顯示任務(wù)實施（3）測試CAN電壓信號過程使用示波器進行波形測試是一種很有效的排除網(wǎng)絡(luò)故障的方法。將示波器A通道和B通道分別接上OBD的（CAN_H）引腳，通道二接上OBD的（CAN_L）引腳，并使用BNC轉(zhuǎn)黑色香蕉頭接一個鱷魚夾，連接上汽車OBD接口的接地引腳，如下圖所示。（OBD引腳分布查看具體車型維修手冊）示波器接汽車OBD任務(wù)實施步驟如下操作∶①將探頭菜單衰減系數(shù)設(shè)定為10×，并將探頭上的開關(guān)設(shè)定為10×。②將A通道的探頭連接到電路被測點。③按下AUTO按鈕。數(shù)字示波器將自動設(shè)置使波形顯示達到最佳。④在此基礎(chǔ)上，進一步調(diào)節(jié)垂直、水平檔位，直