CAN 总线上的诊断

CAN (控制器区域网络) 总线系统是一种线形总线系统，并具有以下特征：

• 信号双向传播，
  
• 信息被所有用户接收。每个用户决定，他是否利用该信息，
  
• 通过简单的并联可添加新的用户，
  
• 总线系统是一个多主控单元结构，
  
• 每个用户可能是主控单元也可能是副控制单元，就根据其作为发射器还是接收器被连接，
  
• 传输媒介由一根双线数据线组成。导线的名称为：CAN Low (低速) 和 CAN High (高速)，
  
• 断开损坏的控制单元。
  

原则上每个用户可以通过总线同所有其他的用户联系。通过干预法，控制总线上的数据交换。K-CAN (车身 CAN) 数据总线和 PT-CAN 总线 (传动系 CAN) 的主要区别是：

• K-CAN：传输率约为 100 kBits/s。可以进行单线运行。
  
• PT-CAN：传输率约为 500 kBits/s。不可以进行单线运行。
  

主控制单元：主控单元是主动式通信方，通信的主动权由它发出。主控单元控制总线和通信。它能够在总线网络中向被动式用户 (副控制单元) 发送信息，并根据被动式用户的要求接收信息。

副控制单元：副控制单元是一个被动式通信用户。它被要求接收和发送数据。

多主控单元系统：在一个多主控单元系统中所有的通信用户在某个时间都能够担当主控单元或副控制单元的角色。

故障原因

CAN 总线上通信故障可能是下列原因：

- CAN Low (低速) 或 CAN High (高速) 通信线断路或者短路

- 插头连接损坏 (触头损坏、污垢、锈蚀)

- 车用电源系统中的故障电压 (例如由损坏的点火线圈或接地连接引起)

- 某个控制单元中的通信部件故障

- 某个控制单元的供电故障 (当蓄电池电量快耗尽时蓄电池电压缓慢下降可能导致故障记录存储，因为不是所有的控制单元由于电压下降而同时关闭)

PT-CAN、F-CAN、本地 CAN 电阻测量过程

在通常情况下，测量电阻时被测件在测量前先断电。为此应断开车辆蓄电池接线。大约等待三分钟直至系统中所有的电容器放完电。

电阻测量过程：

• CAN 总线必须断电，
  
• 不允许使用其他测量仪 (并联测量仪)，
  
• 测量在 CAN Low (低速) 和 CAN High (高速) 导线间进行，
  
• 实际值允许与标准值有几欧姆的偏差。
  

PT-CAN、F-CAN、本地 CAN 终端电阻的测量

在测试仪上切换到测量系统 ->万用表

• 测量功能：电阻
  
• 测量范围：自动
  

为了避免信号反射，在两个 CAN 总线上连接阻值各为 120 Ω 的用户 (在 PT-CAN 网络中的距离最远)。这两个终端电阻为相互并联，并构成一个 60 Ω 的替代电阻。在断开电源电压后，可以在通信线之间对该替代电阻进行测量。此外，单个电阻可以各自分开测量。(测量 60 Ω 等效电阻的窍门：将一个容易触及的控制单元从总线上拆下，然后测量插头上 CAN Low (低速) 和 CAN High (高速) 间的电阻)

直流电压测量 PT-CAN、F-CAN、本地 CAN

检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！

在测试仪上切换到测量系统 ->万用表

• 测量功能：电压
  
• 测量方式：=
  
• 测量范围：自动
  

为了确定 CAN Low (低速) 或 CAN High (高速) 导线是否损坏，可以测量 CAN Low (低速) (或者 CAN High (高速)) 的对地电压。

CAN Low (低速) 对地：电压大约 2.4 V

CAN High (高速) 对地：电压大约 2.6 V

这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个 100 mV 的偏差。

示波器测量 PT-CAN、F-CAN、本地 CAN

检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！

在测试仪上切换到测量系统 ->示波器设置

• 测量方式：=
  
• 测量范围：+/- 5 V
  
• 频率范围：1 kHz
  

为了弄清 CAN 总线是否完好工作，监测总线上的通信情况十分有用。在此重要的不是分析各个字节的情况，而是只要观察 CAN 总线的工作情况。示波器测量说明：”CAN 总线很可能无故障工作”。

如果用示波器测量 CAN Low (低速) 和接地导线间的电压，然后在电压极限 U (最小) = 1.5 V 和 U (最大) = 2.5 V 时得到一个近似矩形的信号。

如果用示波器测量 CAN High (高速) 和接地导线间的电压，然后在电压极限 U (最小) = 2.5 V 和 U (最大) = 3.5 V 时得到一个近似矩形的信号。

这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个 100 mV 的偏差。

K-CAN 的电阻测量

因为根据控制单元内部电路逻辑电阻是变化的，在 K-CAN 总线上可以进行未定义的电阻测量！

K-CAN 的直流电压测量

检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！

在测试仪上切换到测量系统 ->万用表

• 测量功能：电压
  
• 测量方式：=
  
• 测量范围：+/- 10 V
  

为了确定 CAN Low (低速) 或 CAN High (高速) 导线是否损坏，可以测量 CAN Low (低速) (或者 CAN High (高速)) 的对地电压。

CAN Low (低速) 对地：电压大约 4.8 V

CAN High (高速) 对地：电压大约 0.2 V

这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个 100 mV 的偏差。

K-CAN 的示波器测量

检测的前提：蓄电池已连接且点火开关打开！

在测试仪上切换到测量系统 ->示波器设置

• 测量方式：=
  
• 测量范围：自动
  
• 频率范围：1 kHz
  

为了弄清 CAN 总线是否完好工作，监测总线上的通信情况十分有用。在此重要的不是分析各个字节的情况，而是只要观察 CAN 总线的工作情况。示波器测量说明：”CAN 总线很可能无故障工作”。

如果用示波器测量 CAN Low (低速) 和接地导线间的电压，然后在电压极限 U (最小) = 1 V 和 U (最大) = 5 V 时得到一个近似矩形的信号。

如果用示波器测量 CAN High (高速) 和接地导线间的电压，然后在电压极限 U (最小) = 0 V 和 U (最大) = 4 V 时得到一个近似矩形的信号。

这些值是近似值，根据总线负载可以有约几个 100 mV 的偏差。

CAN 总线失效

K-CAN 数据总线或 PT-CAN 数据总线失效原因可能是 CAN (低速) 或 CAN (高速) 导线短路，或某个控制单元损坏。为了查找故障原因，应进行下列工作步骤：

• 将 CAN 总线用户一个一个依次拔出，直至找到故障原因 (= 控制单元 x)。
  
• 检查控制单元 x 导线是否短路
  
• 如有必要检测控制单元 x
  

如果某个控制单元至 CAN 总线的分支线短路，仅执行该工作步骤就成功了。如果 CAN 总线导线自身短路，则必须检查电线束。

诊断

在 CAN 总线控制单元中可能有两个不同的总线故障记录：

• CAN 通信故障
  
• CAN 线路故障
  

通信故障概括得说明了 CAN 总线上损坏的、不能再进行通信控制单元。只有当故障目前不存在，才可以读取故障 ”CAN 通信故障”。如果当前存在故障，则不能再与控制单元通信。因此也不能读取故障代码存储器！

导线物理故障可以通过使用容错 CAN 收发器识别。但是目前只有用于 K-CAN 数据总线的容错收发器。因此仅连接在 K-CAN 数据总线上的控制单元会有故障代码存储记录 ”CAN 线路故障”！此外 CAN 收发器无法区分下表中所列的各个故障类型。如果总线故障 ”CAN 线路故障” 记录在一个控制单元中，则表明：

• CAN (高速) 断路
  
• CAN (低速) 断路
  
• CAN (高速) 对地或正极短路
  
• CAN (低速) 对地或正极短路
  
• CAN (高速) 对 CAN (低速) 短路
  

断路 (单线运行) ：在每个控制单元中都有各自的一个总线端。这意味着，一旦断路，电平可能在整个 K-CAN 网络上保持。这会导致发送控制单元不能识别该故障，并继续在双线模式下工作。但如果控制单元越过中断位传送一条信息，则接收控制单元仅在未损坏的总线导线上确定活性。接收控制单元将由此识别出单线运行状态，并存储下故障 ”CAN 线路故障”。如果不同的控制单元通过接收到除中段位以外的信息，则会有多个控制单元在单线运行状态下输入该故障代码存储内容。

短路：如果在系统中存在短路，则所有 K-CAN 控制单元必定记录了故障 ”CAN 线路故障”。为了查找短路，根据 ”CAN 总线失效” 执行工作步骤。