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CAN总线总线详解详解徐工集团控制研究所徐工集团控制研究所作者：小曹CANCAN通信技术概述通信技术概述CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网即控制器局域网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品越来越受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品采用了这一技术。采用了这一技术。CAN最初是由德国的最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、公司为汽车监测、控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装控制系统而设计的。现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控置控制，如发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制制(ASC)及复杂的抗锁定刹车系统及复杂的抗锁定刹车系统(ABS)等。由于这些等。由于这些控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式控制需检测及交换大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用不但烦琐、昂贵，而且难以解决问题，采用CAN总线总线上述问题便得到很好地解决。上述问题便得到很好地解决。1993年年CAN成为国际标准成为国际标准ISO11898(高速应用高速应用)和和ISO11519（低速应用）。（低速应用）。CAN的规范从的规范从CAN1.2规范规范(标准格式标准格式)发展为兼发展为兼容容CAN1.2规范的规范的CAN2.0规范规范(CAN2.0A为标准格为标准格式，式，CAN2.0B为扩展格式为扩展格式)，目前应用的，目前应用的CAN器件大器件大多符合多符合CAN2.0规范。规范。CANCAN总线特点总线特点 CANCAN总总线线是是一一种种串串行行数数据据通通信信协协议议，其其通通信信接接口口中中集集成成了了CANCAN协协议议的的物物理理层层和和数数据据链链路路层层功功能能，可可完完成成对对通通信信数数据据的的成成帧帧处处理理，包包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。CANCAN总线特点如下：总线特点如下：（1 1）可可以以多多主主方方式式工工作作，网网络络上上任任意意一一个个节节点点均均可可以以在在任任意意时时刻刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。（2）网网络络上上的的节节点点（信信息息）可可分分成成不不同同的的优优先先级级,可可以以满满足足不不同同的的实时要求。实时要求。（3）采采用用非非破破坏坏性性位位仲仲裁裁总总线线结结构构机机制制，当当两两个个节节点点同同时时向向网网络络上上传传送送信信息息时时，优优先先级级低低的的节节点点主主动动停停止止数数据据发发送送，而而优优先先级级高高的的节点可不受影响地继续传输数据。节点可不受影响地继续传输数据。（4 4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。接收数据。（5 5）直接通信距离最远可达）直接通信距离最远可达10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下）。以下）。（6）通信速率最高可达）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长（此时距离最长40m）。）。（7）节点数实际可达）节点数实际可达110个。个。（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。个。（9）每帧信息都有）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。校验及其他检错措施，数据出错率极低。（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。廉价的双绞线即可，无特殊要求。（11）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。CAN的发展背景及其应用情况的发展背景及其应用情况CANCAN的起源的起源的起源的起源 现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统有：统有：ABS（防抱系统）、（防抱系统）、EBD（制动力分配系统）、（制动力分配系统）、EMS（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、（发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动导航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。机等。汽车电子技术发展的特点：汽车电子技术发展的特点：v汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控汽车电子控制技术从单一的控制逐步发展到综合控制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循制，如点火时刻、燃油喷射、怠速控制、排气再循环。环。v电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，电子技术从发动机控制扩展到汽车的各个组成部分，如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统如制动防抱死系统、自动变速系统、信息显示系统等。等。v从汽车本身到融入外部社会环境。从汽车本身到融入外部社会环境。现代汽车电子技术的分类：现代汽车电子技术的分类：v单独控制系统：单独控制系统：由一个电子控制单元（由一个电子控制单元（ECU）控制）控制一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控一个工作装置或系统的电子控制系统，如发动机控制系统、自动变速器等。制系统、自动变速器等。v集中控制系统：集中控制系统：由一个电子控制单元（由一个电子控制单元（ECU）同时）同时控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车控制多个工作装置或系统的电子控制系统。如汽车底盘控制系统。底盘控制系统。v控制器局域网络系统控制器局域网络系统（CAN总线系统）：由多个电总线系统）：由多个电子控制单元（子控制单元（ECU）同时控制多个工作装置或系统，）同时控制多个工作装置或系统，各控制单元（各控制单元（ECU）的共用信息通过总线互相传递。）的共用信息通过总线互相传递。带有中央控制单元的车带有中央控制单元的车带有三个中央控制单元的车带有三个中央控制单元的车带有三个中央控制单元和总线系统的车带有三个中央控制单元和总线系统的车带有三个中央控制单元的带有三个中央控制单元的CAN驱动网络驱动网络车用网络发展原因车用网络发展原因v电子技术发展电子技术发展-线束增加线束增加v线控系统（线控系统（X-BY-WIRE）v计算机网络的广泛应用计算机网络的广泛应用v智能交通系统的应用智能交通系统的应用汽车发展带来的问题汽车发展带来的问题v（1）汽车电子技术的发展）汽车电子技术的发展汽车上电子装置越来汽车上电子装置越来越多越多汽车的整体布置空间缩小汽车的整体布置空间缩小 v（2）传统电器设备多为点到点通信）传统电器设备多为点到点通信导致了庞大导致了庞大的线束的线束 v（3）大量的连接器导致可靠性降低。大量的连接器导致可靠性降低。v粗大的线束粗大的线束与汽车中有限的可用空间之间的矛与汽车中有限的可用空间之间的矛盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越盾越来越尖锐，电缆的体积、可靠性和重量成为越来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步来越突出的问题，而且也成为汽车轻量化和进一步电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常电子化的最大障碍，汽车的制造和安装也变得非常困难。困难。v（4）存在冗余的传感器。）存在冗余的传感器。vVo l v o 汽车近三十年来线束增长的情况汽车近三十年来线束增长的情况 v车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设车用网络：通过总线将汽车上的各种电子装置与设备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减备连成一个网络，实现相互之间的信息共享，既减少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，少了线束，又可更好地控制和协调汽车的各个系统，使汽车性能达到最佳。使汽车性能达到最佳。汽车网络化的优点汽车网络化的优点 v布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。布线简单，设计简化，节约铜材，降低成本。v可靠性提高，可维护性大为提高可靠性提高，可维护性大为提高 v实现信息共享，提高汽车性能实现信息共享，提高汽车性能v满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求满足现代汽车电子设备种类功能越来越多的要求 v总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提总之，使用汽车网络不仅可以减少线束，而且能够提高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及高各控制系统的运行可靠性，减少冗余的传感器及相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，相应的软硬件配置，实现各子系统之间的资源共享，便于集中实现各子系统的在线故障诊断。便于集中实现各子系统的在线故障诊断。Canbus的的发展展历史史大众公司首次在大众公司首次在97年年PASSAT的舒适系的舒适系统上采用了上采用了传送速率送速率为62.5Kbit/m的的Canbus。98年在年在PASSAT和和GOLF的的驱动系系统上增加了上增加了Canbus，传送速率送速率为500Kbit/m。2000年，大众公司在年，大众公司在PASSAT和和GOLF采用了采用了带有网关的第二代有网关的第二代Canbus。2001年，大众公司提高了年，大众公司提高了Canbus的的设计标准，将舒适系准，将舒适系统Canbus提高到提高到100Kbit/m,驱动系系统提高到提高到500Kbit/m。2002年，大众集年，大众集团在新在新PQ24平台上使用平台上使用带有有车载网网络控制控制单元的第三代元的第三代Canbus。2003年，大众集年，大众集团在新在新PQ35平台上使用五重平台上使用五重结构的构的Canbus系系统，并且出，并且出现了了单线的的LIN-BUS。20世纪世纪80年代，年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串的工程人员开始研究用于汽车的串行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽车工程的要求。参加研究的还有工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、公司、Intel公公司，还有德国两所大学的教授。司，还有德国两所大学的教授。1986年，年，Bosch在在SAE（汽车工程人员协会）大会上提（汽车工程人员协会）大会上提出了出了CAN1987年，年，INTEL就推出了第一片就推出了第一片CAN控制芯片控制芯片82526；随后随后Philips半导体推出了半导体推出了82C200。1993年，年，CAN的国际标准的国际标准ISO11898公布公布从此从此CAN协议被广泛的用于各类自动化控制领域。协议被广泛的用于各类自动化控制领域。CANCAN技术技术技术技术的的的的发展发展发展发展1992年，年，CIA（CANinAutomation）用户组织成立，之后）用户组织成立，之后制定了第一个制定了第一个CAN应用层应用层“CAL”。1994年开始有了国际年开始有了国际CAN学术年会（学术年会（ICC）。）。1994年美国汽车工程师协会以年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了为基础制定了SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客；高级客车上有两套车上有两套CAN，通过网关互联；，通过网关互联；1999年一年就有近年一年就有近6千万个千万个CAN控制器投入使用；控制器投入使用；2000年销售年销售1亿多亿多CAN的芯片；的芯片；2001年用在汽车上的年用在汽车上的CAN节点数目超过节点数目超过1亿个亿个。但是轿车上基于但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系的控制网络至今仍是各大公司自成系统，没有一个统一标准。统，没有一个统一标准。基于基于基于基于CANCAN的应用层协议应用较通用的有两种：的应用层协议应用较通用的有两种：的应用层协议应用较通用的有两种：的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNetDeviceNet（适合于工厂底层自动化）（适合于工厂底层自动化）（适合于工厂底层自动化）（适合于工厂底层自动化）和和和和 CANopenCANopen（适合于机械控制的（适合于机械控制的（适合于机械控制的（适合于机械控制的嵌入式应用）。嵌入式应用）。嵌入式应用）。嵌入式应用）。任何组织或个人都可以从任何组织或个人都可以从任何组织或个人都可以从任何组织或个人都可以从DeviceNetDeviceNet供货商协会（供货商协会（供货商协会（供货商协会（ODVAODVA）获得获得获得获得DeviceNetDeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开规范。购买者将得到无限制的、真正免费的开发发发发DeviceNetDeviceNet产品的授权。产品的授权。产品的授权。产品的授权。DeviceNetDeviceNet自自自自20022002年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、年被确立为中国国家标准以来，已在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山等各个行业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。基于基于CAN总线的汽车电器网络结构总线的汽车电器网络结构 目前汽车上的网络连接方式主要采用目前汽车上的网络连接方式主要采用2条条CAN：一条用于驱动系统的高速一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到，速率达到500kb/s。主要面向实时性要求较高的控制单元，。主要面向实时性要求较高的控制单元，如发动机、电动机等如发动机、电动机等 另一条用于车身系统的低速另一条用于车身系统的低速CAN，速率是，速率是100kb/s。主要是针对车身控制的，如车灯、车。主要是针对车身控制的，如车灯、车门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信号多门、车窗等信号的采集以及反馈。其特征是信号多但实时性要求低，因此实现成本要求低。但实时性要求低，因此实现成本要求低。CAN总线布置、结构和基本特点总线布置、结构和基本特点CAN总线系统上并联有多个元件。这就要求整个系统的布置总线系统上并联有多个元件。这就要求整个系统的布置满足以下要求：满足以下要求：可靠性高：可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起的）应能传输故障（不论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来准确识别出来使用方便：使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换保持原有功能，以便进行信息交换数据密度大：数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一这样就使得两控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。处有故障，那么总线上所有连接的元件都会得到通知。数据传输快数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。很快，这样才能满足实时要求。CAN总线布置、结构和基本特点总线布置、结构和基本特点考虑到信号的重复率及产生出的数据量，考虑到信号的重复率及产生出的数据量，CAN总线系统分为总线系统分为三个专门的系统三个专门的系统CAN驱动总线（高速），驱动总线（高速），500Kbit/s，可基本满足实时要求。，可基本满足实时要求。CAN舒适总线（低速），舒适总线（低速），100Kbit/s，用于对时间要求不高，用于对时间要求不高的情况。的情况。CAN“infotainment”总线（低速），总线（低速），100Kbit/s，用于对时，用于对时间要求不高的情况。间要求不高的情况。CAN-BUS系系统组成：成：CAN收收发器器:安装在控制器内部，同安装在控制器内部，同时兼具接受和兼具接受和发送的功能，将控制器送的功能，将控制器传来的数据化来的数据化为电信号并将其送入数据信号并将其送入数据传输线。数据数据传输终端：是一个端：是一个电阻，防止数据在阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，端被反射，以回声的形式返回，影响数据的影响数据的传输。数据数据传输线：双向数据：双向数据线，由高低双，由高低双绞线组成。成。Canbus上的控制器中发送信息的线路通过一个开路集电极上的控制器中发送信息的线路通过一个开路集电极和总线相连。和总线相连。Canbus的收的收发器如器如图所示，使用一个所示，使用一个电路路进行控制，行控制，这样也就是也就是说控制控制单元在某一元在某一时间段只能段只能进行行发送或接受一送或接受一项功能。功能。逻辑“1 1”：所有控制器的开关断开；：所有控制器的开关断开；总线电平平为5 5Vor3.5V；Canbus未通未通讯。逻辑“0 0”：某一控制器：某一控制器闭合；合；总线电平平为0 0伏；伏；Canbus进行通行通讯。Canbus的收发器的收发器因此总线导线上就会出现两种状态：因此总线导线上就会出现两种状态：状态状态1：截止状态，晶体管截止（开关未接合）截止状态，晶体管截止（开关未接合）无源：无源：总线电平总线电平=1，电阻高，电阻高状态状态0：接通状态，晶体管导通（开关已接合）接通状态，晶体管导通（开关已接合）有源：有源：总线电平总线电平=0，电阻低，电阻低2个以上控制器所个以上控制器所组成的成的Canbus系系统当用当用2个以上的控制器个以上的控制器连接在接在Canbus总线上（如上（如图所示），用所示），用逻辑1来表示断开来表示断开和用和用逻辑0表示表示闭合。不考合。不考虑其他其他总线规则情况下，情况下，总线会出会出现下下图的情况：的情况：1.任何开关任何开关闭合，合，总线上的上的电压为0伏伏2.所有开关断开，所有开关断开，总线上的上的电压为5伏伏因此：因此：1.只要任何一个控制器激活，只要任何一个控制器激活，则总线激活激活2.所有控制器关所有控制器关闭，总线处于未激活状于未激活状态激活的激活的总线称称为显性性电平平；未激活的未激活的总线电平称平称为隐形形电平平功能功能CAN构件通过构件通过RX-线来检查总线是否有源（是否正在交换别线来检查总线是否有源（是否正在交换别的信息），必要时会等待，直至总线空闲下来为止。的信息），必要时会等待，直至总线空闲下来为止。（某一时间段内的电平（某一时间段内的电平1（无源）如果总线空闲下来，发动（无源）如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。机信息就会被发送出去。Canbus采用双采用双绞线自身校自身校验的的结构，既可以防止构，既可以防止电磁干磁干扰对传输信息的影信息的影响，也可以防止本身响，也可以防止本身对外界的干外界的干扰。系。系统中采用高低中采用高低电平两根数据平两根数据线，控，控制器制器输出的信号同出的信号同时向两根通向两根通讯线发送，高低送，高低电平互平互为镜像。并且每一个像。并且每一个控制器都增加了控制器都增加了终端端电阻，已减少数据阻，已减少数据传送送时的的过调效效应。基本构造基本构造+1V-1V外界的干外界的干扰同同时作用于两根作用于两根导线产生的生的电磁波磁波辐射相互抵消射相互抵消0V数据传输线数据传输终端数据传输终端CAN收发器CAN收发器原则上原则上CAN总线用一条导线就足以满足功能要求了，但该总总线用一条导线就足以满足功能要求了，但该总线系统上还是配备了第二条导线。在这个第二条导线上，信线系统上还是配备了第二条导线。在这个第二条导线上，信号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。CAN导线的特点导线的特点各个各个CAN系统的所有控制单元都并联在系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。数据总线上。CAN数据总线的两条导线分别叫数据总线的两条导线分别叫CAN-High和和CAN-Low线。线。两条扭绞在一起的导线称为两条扭绞在一起的导线称为双绞线双绞线。双绞线双绞线,CAN-High和和CAN-Low线线(CAN驱动数据总线）驱动数据总线）控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的，控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的，这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。这些数据可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。为了清楚起见为了清楚起见CAN导线分别用单颜色来表示导线分别用单颜色来表示CAN-High线总线总是黄色，是黄色，CAN-Low-线总是绿色线总是绿色 由于汽车不同控制器对由于汽车不同控制器对CAN总线的性能要求不同，因此最新版本的总线的性能要求不同，因此最新版本的CAN总线系统人为设定为总线系统人为设定为5个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、信个不同的区域，分别为驱动系统、舒适系统、信息系统、多功能仪表、诊断总线等息系统、多功能仪表、诊断总线等5个局域网。其速率分别为个局域网。其速率分别为(Kbit/s)：驱动系统（由驱动系统（由15号线激活）：号线激活）：500;舒适系统（由舒适系统（由30号线激活）：号线激活）：100信息系统（由信息系统（由30号线激活）：号线激活）：100；诊断系统（由诊断系统（由30号线激活）：号线激活）：500仪表系统（由仪表系统（由15号线激活）：号线激活）：100；Lin:20最大承载：最大承载：1000CAN 仪表CAN 驱动CAN 信息CAN 舒适CAN 诊断基本构造基本构造基本构造基本构造网关网关由于不同区域由于不同区域Canbus总线的速率和的速率和识别代号不同，因此代号不同，因此一个信号要从一个一个信号要从一个总线进入到另一个入到另一个总线区域，必区域，必须把它的把它的识别信号和速率信号和速率进行改行改变，能，能够让另一个系另一个系统接受，接受，这个任个任务由由网关网关(Gateway)来完成。另外，网关来完成。另外，网关还具有改具有改变信息信息优先先级的的功能。如功能。如车辆发生相撞事故，气囊控制生相撞事故，气囊控制单元会元会发出出负加速度加速度传感器的信号，感器的信号，这个信号的个信号的优先先级在在驱动系系统是非常高，但是非常高，但转到到舒适系舒适系统后，网关后，网关调低了它的低了它的优先先级，因，因为它在舒适系它在舒适系统功能功能只是打开只是打开门和灯。和灯。基本构造基本构造诊断断总线网关网关仪表表总线驱动总线舒适舒适总线信息信息总线诊断断总线诊断断总线是用于是用于诊断断仪器和相器和相应控制控制单元元之之间的信息交的信息交换，它被用来代替原来的，它被用来代替原来的K线或者或者L线的功能（的功能（废气气处理控制器除外）。理控制器除外）。诊断断总线目前只能在目前只能在VAS5051和和VAS5052下工作，而不能适用于原来的下工作，而不能适用于原来的诊断工具，断工具，如如1552等。等。诊断断总线通通过网关网关转接到相接到相应的的CANBUS上，然后再上，然后再连接相接相应的控制器的控制器进行数据交行数据交换。随着随着诊断断总线的使用，大众集的使用，大众集团将逐步淘将逐步淘汰控制器上的汰控制器上的K线存存储器，而采用器，而采用CAN线作作为诊断断仪器和控制器之器和控制器之间的信息的信息连接接线，我我们称之称之为虚虚拟K线。针脚号对应的线束1 15号线4 接地5 接地6 CANBUS(高）7 k线14 CANBUS(低）15 L线16 30号线注：未标明的针脚号暂未使用。基本构造基本构造当当车辆使用使用诊断断CANBUS总线结构后，构后，VAS5051等等诊断断仪器必器必须使用相使用相对应的新的新型型诊断断线（VAS5051/5A或或VAS5051/6A）,否否则无法无法读出相出相应的的诊断断信息。另外，信息。另外，车上的上的诊断接口也作出了相断接口也作出了相应的改的改动，具体信息看如下，具体信息看如下图表：表：注：注：5051仪器的版本号必器的版本号必须大于大于3.0以上以上才能使用才能使用诊断断CANBUS总线。新型新型诊断断线能能够适用于旧型适用于旧型诊断接口。断接口。CAN总线总线CAN总线是车内电子装置中的一个独立系统，它就是数据线，总线是车内电子装置中的一个独立系统，它就是数据线，用于在连接的控制单元之间进行信息交换。用于在连接的控制单元之间进行信息交换。由于自身的布置和结构特点，由于自身的布置和结构特点，CAN总线工作时的可靠性很高总线工作时的可靠性很高如果如果CAN总线系统出现故障，故障就会存入相应的控制单总线系统出现故障，故障就会存入相应的控制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故障。元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故障。控制单元拥有自诊断功能，我们通过自诊断功能还可识别出与控制单元拥有自诊断功能，我们通过自诊断功能还可识别出与CAN总线相关的故障。总线相关的故障。用诊断仪（如用诊断仪（如VAS5051，5052）读出）读出CAN总线故障记录后，既总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障可按这些信息准确地查寻故障控制单元内的故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除控制单元内的故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故障说明。如果想要更新故障显示内容，须重新起故障后的无故障说明。如果想要更新故障显示内容，须重新起动发动机。动发动机。CAN总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况均不应有总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况均不应有CAN总线故障记录。总线故障记录。为了能够确定及排除故障，就需要了解为了能够确定及排除故障，就需要了解CAN总线上的数据总线上的数据交换基本原理。交换基本原理。CAN总线数据交换基本原理总线数据交换基本原理不同的数据传递（以不同的数据传递（以CAN驱动数据总线为例）驱动数据总线为例）1、提高数据传递的可靠性、提高数据传递的可靠性为了提高数据传递的可靠性，为了提高数据传递的可靠性，CAN数据总线系统的两数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为别称为CAN-High线和线和CAN-Low线。线。2、在显性状态和隐性状态之间进行转换时、在显性状态和隐性状态之间进行转换时CAN导线上的电导线上的电压变化压变化在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，在静止状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为该值称为静电平静电平。对于CAN驱动数据总线来说，这个值大约为2.5V。静电平也称为隐性状态，因为连接的所有控制单元均可静电平也称为隐性状态，因为连接的所有控制单元均可修改它。修改它。在显性状态时，在显性状态时，CAN-High线上的电压值会升高一个预线上的电压值会升高一个预定值（对定值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。而）。而CAN-Low线上的电压值会降低一个同样值（对线上的电压值会降低一个同样值（对CAN驱动数驱动数据总线来说，这个值至少为据总线来说，这个值至少为1V）。于是在）。于是在CAN驱动数据总线驱动数据总线上，上，CAN-High线就处于激活状态，其电压不低于线就处于激活状态，其电压不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而，而CAN-Low线上的电压值最多可降线上的电压值最多可降至至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。因此在隐性状态时，因此在隐性状态时，CAN-High线与线与CAN-Low线上的电压差线上的电压差为为0V，在显性状态时该差值最低为，在显性状态时该差值最低为2V。3、CAN数据总线上的信号变化（以数据总线上的信号变化（以CAN驱动数据总线为例）驱动数据总线为例）4、收发器内的、收发器内的CAN-High线和线和CAN-Low线上的信号转换线上的信号转换控制单元是通过收发器联接到控制单元是通过收发器联接到CAN驱动总线上的，在这驱动总线上的，在这个收发器内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差个收发器内有一个接收器，该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器。动信号放大器。差动信号放大器差动信号放大器用于处理来自用于处理来自CAN-High线和线和CAN-Low线的信号，除此以外还负责将转换后的信号传至控制单元的线的信号，除此以外还负责将转换后的信号传至控制单元的CAN接收区。这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出接收区。这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出电压。电压。差动信号放大器用差动信号放大器用CAN-High线上的电压（线上的电压（UCAN-High）减去）减去CAN-Low线上的电压（线上的电压（UCAN-Low），就得出），就得出了输出电压，用这种方法可以消除静电平（对于了输出电压，用这种方法可以消除静电平（对于CAN驱动数驱动数据总线来说是据总线来说是2.5V）或其它任何重叠的电压。）或其它任何重叠的电压。5、CAN驱动数据总线差动信号放大器内的信号转换驱动数据总线差动信号放大器内的信号转换收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用收发器的差动信号放大器在处理信号时，会用CAN-High-线上作用的电压减去线上作用的电压减去CAN-Low-线上作用的电压。线上作用的电压。6、CAN驱动数据总线差动信号放大器内的干扰过滤驱动数据总线差动信号放大器内的干扰过滤由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要遭受各种干扰。在由于数据总线也要布置在发动机舱内，所以数据总线就要遭受各种干扰。在保养时要考虑对保养时要考虑对地地短短路路和和蓄蓄电电池池电电压压、点点火火装装置置的的火火花花放放电电和和静静态态放放电电。在该图的上部可清楚地看到这种传递的效果。在该图的上部可清楚地看到这种传递的效果。由于由于CAN-High线和线和CAN-Low线是扭绞在一起的（双绞线）线是扭绞在一起的（双绞线），所以干扰脉冲，所以干扰脉冲X就总是有规律地作用在两条线上。由于就总是有规律地作用在两条线上。由于差动信号放大器总是用差动信号放大器总是用CAN-High线上的电压（线上的电压（3.5V-X)减减去去CAN-Low线上的电压线上的电压(1.5V-X)，因此在经过处理后，因此在经过处理后,差动差动信号中就不再有干扰脉冲了信号中就不再有干扰脉冲了.(3,5V-X)-(1,5V-X)=2V7、信号电平、信号电平控制单元信号在收发器内的放大控制单元信号在收发器内的放大收发器发送一侧的任务是将控制单元内的收发器发送一侧的任务是将控制单元内的CAN控制器的较控制器的较弱信号放大，使之达到弱信号放大，使之达到CAN导线上的信号电平和控制单元导线上的信号电平和控制单元输入端的信号电平。输入端的信号电平。联接在联接在CAN数据总线上的控制单元的作用就像是数据总线上的控制单元的作用就像是CAN导导线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）。这个负载线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）。这个负载电阻取决于联接的控制单元数量和其电阻。电阻取决于联接的控制单元数量和其电阻。收发器将收发器将CAN信号输送到信号输送到CAN数据总线的两条导线上，相应数据总线的两条导线上，相应地在地在CAN-High线上的电压就升高，而在线上的电压就升高，而在CAN-Low线上的电线上的电压就降低一个同样大小的值。对于驱动压就降低一个同样大小的值。对于驱动CAN数据总线来说，数据总线来说，一条导线上的电压改变值不低于一条导线上的电压改变值不低于1V，对于，对于CAN舒适舒适/Infotainment总线来说，这个值不低于总线来说，这个值不低于3.6V。8、CAN驱动数据总线的特点驱动数据总线的特点CAN驱动数据总线的速率为驱动数据总线的速率为500kBit/s，用于将，用于将CAN驱动数驱动数据总线方面的控制单元联成网络。据总线方面的控制单元联成网络。CAN驱动数据总线控制单元有：驱动数据总线控制单元有：-发动机控制单元发动机控制单元-ABS-控制单元控制单元-ESP-控制单元控制单元-变速器控制单元变速器控制单元-安全气囊控制单元安全气囊控制单元-组合仪表组合仪表CAN驱动数据总线由驱动数据总线由15号接线柱（点火开关）接通，短时工号接线柱（点火开关）接通，短时工作后，又完全关闭。作后，又完全关闭。CAN驱动数据总线上的信号变化驱动数据总线上的信号变化下面图中所示的是一个真实的下面图中所示的是一个真实的CAN-电报变化图，它由一个收发器产生，电报变化图，它由一个收发器产生，并由并由VAS5051的数字存储式示波器（的数字存储式示波器（DSO）接收下来。两个电平之间）接收下来。两个电平之间的叠加信号变化表示的叠加信号变化表示2.5V的隐性电平。的隐性电平。CAN-High线上的显性电压约为线上的显性电压约为3.5V，CAN-Low线约为线约为1.5V。CAN舒适舒适/Infotainment数据总线的特点数据总线的特点CAN舒适舒适/Infotainment数据总线的速率为数据总线的速率为100kBit/s，用，用于将于将CAN舒适总线和舒适总线和CANInfotainment总线方面的控制单总线方面的控制单元联成网。元联成网。CAN舒适舒适/Infotainment数据总线控制单元有：数据总线控制单元有：-全自动空调全自动空调/空调控制单元空调控制单元-车门控制单元车门控制单元-舒适控制单元舒适控制单元-收音机和导航显示单元控制单元收音机和导航显示单元控制单元控制单元通过控制单元通过CAN驱动数据总线的驱动数据总线的CAN-High线和线和CAN-Low线来进行数据交换，如车门开线来进行数据交换，如车门开/关、车内灯开关、车内灯开/关、车辆关、车辆位置（位置（GPS)等等。等等。由于使用同样的脉冲频率，所以由于使用同样的脉冲频率，所以CAN舒适数据总线和舒适数据总线和CANInfotainment总线可以共同使用一对导线，当然前提总线可以共同使用一对导线，当然前提条件是相应的车上有这两种数据总线（条件是相应的车上有这两种数据总线（(如如GolfIVundPoloMJ2002)。舒适系统的信号图舒适系统的信号图舒适系舒适系统的的Canbus信号和信号和驱动系系统有很大区有很大区别：Can-High的高的高电平平为：3.6伏伏Can-High的低的低电平平为：0伏伏Can-Low的高的高电平平为:5伏伏Can-low的低的低电平平为：1.4伏伏逻辑“1”：Can-high=3.6VCan-low=1.4V逻辑“0”：Can-high=0VCan-low=5V1、CAN舒适舒适/Infotainment数据总线的差动数据传递数据总线的差动数据传递为了使低速为了使低速CAN抗干扰性强且电流消耗低，与抗干扰性强且电流消耗低，与CAN驱动数驱动数据总线相比就需做一些改动。据总线相比就需做一些改动。首先首先，由于使用了单独的驱动器（功率放大器），这两个，由于使用了单独的驱动器（功率放大器），这两个CAN信号就不再有彼此依赖的关系了。与信号就不再有彼此依赖的关系了。与CAN驱动数据总线不驱动数据总线不同，同，CAN舒适舒适/Infotainment数据总线的数据总线的CAN-High线和线和CAN-Low线不是通过电阻相连的。