大眾POLO車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 的原理與檢修(圖

隨著汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展，以及電子技術(shù)和控制技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，汽車上采用的電子控制模塊越來越多。由原來的幾塊發(fā)展到現(xiàn)在的幾十塊，顯然傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已不能滿足模塊間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�求。新型汽車的控制系統(tǒng)中采用了一種新型的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，英文縮寫為 CAN(Controller Area Network )，其目的是使汽車控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)高速化，并使汽車控制系統(tǒng)簡單化。新型大眾POLO乘用車即采用了這種局城網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

一、 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成與工作原理
 
CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將傳統(tǒng)的多線傳輸系統(tǒng)改變?yōu)殡p線(總線) 傳輸系統(tǒng)（如圖1所示）。這樣一輛汽車不論有多少控制模塊，也不管其信息容量有多大，每個控制模塊都只需引出兩條線接在兩個節(jié)點上，這兩條導(dǎo)線稱為數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線好比一條信息高速公路，信息通過在高速公路上行駛的BUS來傳遞，所以CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)又稱為CAN-BUS。

1. CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成
 
CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的每個控制單元內(nèi)部都含有一個CAN控制器和一個CAN收發(fā)器。每個控制單元之間都通過兩條數(shù)據(jù)總線連接。在數(shù)據(jù)總線兩端都裝有數(shù)據(jù)傳輸終端。由此不難看出，CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由以下四部分組成： 

⑴CAN控制器
 
CAN控制器的作用是接收控制單元中微處理器發(fā)出的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給CAN收發(fā)器。同時，CAN控制器也接收CAN收發(fā)器收到的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并傳給微處理器。

⑵CAN收發(fā)器
 
CAN收發(fā)器是一個發(fā)送器和接收器的結(jié)合，它將CAN控制器提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號并通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去；同時，它也接收CAN總線數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給CAN控制器。

⑶數(shù)據(jù)傳輸終端
 
數(shù)據(jù)傳輸終端實際上是一個電阻器，其作用是保護(hù)數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端被反射回來而產(chǎn)生反射波。

⑷CAN數(shù)據(jù)總線
 
CAN數(shù)據(jù)總線是傳輸數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)線，分為高位數(shù)據(jù)線和低位數(shù)據(jù)線。為了防止外界電磁波干擾和向外幅射，CAN數(shù)據(jù)總線通常纏繞在一起。這兩條線上的電位和是恒定的，如果一條線上的電壓是5V，則另一條線上的電壓為0。

2.CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作原理
 
控制單元向CAN控制器提供需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，即“0”或“1”，“1”表示電路接通，“0”則表示斷開。也就是說1位數(shù)字可表示2種狀態(tài)，2位數(shù)則可表示4種狀態(tài)；3位數(shù)可表示8種狀態(tài)，依此類推，最大的數(shù)據(jù)是64位，它可表示的信息量為2的64次方，等于1.8 乘以10的19次方。用數(shù)字表達(dá)溫度信息的實例見表1。

為了避免多個信息在傳遞時發(fā)生沖突，CAN數(shù)據(jù)總線在同一時刻只允許傳遞一個數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳遞的先后順序是按數(shù)據(jù)的優(yōu)先級別來確定的，具有更高優(yōu)先級別的數(shù)據(jù)首先發(fā)送，而數(shù)據(jù)的優(yōu)先級別是由二進(jìn)制的11位數(shù)值來表示。當(dāng)多個控制單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，在數(shù)據(jù)傳輸線上由左到右對表示優(yōu)先級別的11位數(shù)字，進(jìn)行逐一的比較。如果一個控制單元發(fā)送了一個低電位（用“1”表示）而檢測到一個即將接收的高電位(用“0”表示)，那么，該控制單元就停止發(fā)送而轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮諣顟B(tài)；如果一個控制單元向外發(fā)送高電位(用“0”表示)，而同時，另一個控制單元向外發(fā)送低電位(用“1”表示)，則數(shù)據(jù)傳輸線將體現(xiàn)高電位(用“0”表示)。例如，發(fā)動機(jī)控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為 “00101000000”；而自動變速器控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為“01000100000”；ABS控制單元要發(fā)送的數(shù)據(jù)為“00011010000”。
 
那么，數(shù)據(jù)傳輸線將如何傳遞這些數(shù)據(jù)呢？首先，第一位均為“0”，數(shù)據(jù)傳輸線上也體現(xiàn)為“0”；三個數(shù)據(jù)的第二位數(shù)字，自動變速器控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，而發(fā)動機(jī)控制單元和ABS控制單元均準(zhǔn)備向外發(fā)送“0”，因此，自動變速器控制單元，發(fā)送了一個低電位(用“1”表示)，而接收一個高電位(用“0”表示)，那么，自動變速器控制單元將失去優(yōu)先權(quán)，而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸線傳送“0”；再比較第三位數(shù)字，發(fā)動機(jī)控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“1”，而ABS控制單元準(zhǔn)備向外發(fā)送“0”，同理，發(fā)動機(jī)控制單元將失去優(yōu)先權(quán)而轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸線傳輸“0”。
 
通過比較三個數(shù)據(jù)的狀態(tài)域，可以確定ABS控制單元具有最高優(yōu)先權(quán)，從而可以接管數(shù)據(jù)總線的控制權(quán)，該優(yōu)先權(quán)保證其持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直至發(fā)送終了。ABS控制單元結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)后，因發(fā)動機(jī)控制單元的優(yōu)先權(quán)高于自動變速器控制單元，所以數(shù)據(jù)總線的發(fā)送次序是：首先發(fā)送ABS控制單元數(shù)據(jù)，然后發(fā)送發(fā)動機(jī)控制單元數(shù)據(jù)，最后發(fā)送自動變速器控制單元數(shù)據(jù)。

二、大眾POLO乘用車CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的檢修

1.大眾POLO乘用車的CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的組成
 
大眾POLO乘用車的CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由舒適性控制CAN總線、動力控制CAN總線、車載網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)關(guān)等部分組成。

⑴舒適性控制CAN總線
 
舒適性控制CAN總線系統(tǒng)由車載網(wǎng)絡(luò)控制單元J559、數(shù)據(jù)總線的診斷接口J553、電控系統(tǒng)控制單元J255、空調(diào)控制單元J301、舒適性系統(tǒng)的中央控制單元J393、駕駛側(cè)車門控制單元J386、前乘客側(cè)車門控制單元J387、左后右后車門控制單元J388、J389 、無線電及導(dǎo)航控制單元組成。其數(shù)據(jù)傳遞速率較動力控制系統(tǒng)低，以100kB/s速率傳遞數(shù)據(jù)。

⑵動力CAN數(shù)據(jù)總線
 
CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由車載網(wǎng)絡(luò)控制單元J559、數(shù)據(jù)總線的診斷接口J533、儀表板控制單元J285以及發(fā)動機(jī)控制單元、自動變速器控制單元、ABS控制單元、安全氣囊控制單元、轉(zhuǎn)向輔助控制單元等組成。

⑶車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)
 
車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過控制單元對車輛各種信號進(jìn)行監(jiān)測，根椐設(shè)定的程序?qū)θ加?a href=http://www.diaoyou.cc/huanye_htm/hyfenlei20.html target=_blank>泵繼電器、車內(nèi)燈光等執(zhí)行元件進(jìn)行控制。

⑷網(wǎng)關(guān)
 
網(wǎng)關(guān)就是同時連接多種不同數(shù)據(jù)傳遞速率的CAN數(shù)據(jù)總線的電腦，在傳遞數(shù)據(jù)時起翻譯的作用。也就是說網(wǎng)關(guān)將不同速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,變成滿足CAN網(wǎng)絡(luò)要求的數(shù)據(jù)，放在CAN網(wǎng)絡(luò)上。大眾POLO乘用車的網(wǎng)關(guān)電腦與儀表電腦安裝在一起。

2.大眾POLO乘用車的CAN總線系統(tǒng)的檢修
 
大眾POLO乘用車的CAN系統(tǒng)的故障都可以采用最新版本的VAG1551、VAG1552型檢測儀進(jìn)行檢測診斷，現(xiàn)以動力CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)為例予以說明。
 
大眾POLO乘用車的動力CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)逐一連接各控制單元。總線系統(tǒng)需傳遞的數(shù)據(jù)有10組，包括發(fā)動機(jī)控制單元的數(shù)據(jù)5組、自動變速器控制單元的數(shù)據(jù)2組、ABS控制單元的數(shù)據(jù)3組。
 
故障查詢：利用VAG1551、VAG1552型檢測儀，分別進(jìn)入01、02、03地址對發(fā)動機(jī)、ABS和自動變速器控制單元進(jìn)行自診斷，再進(jìn)入功能碼02查詢?nèi)齻�電控單元是否存儲CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的故障碼，動力數(shù)據(jù)總線故障碼見表2。

數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的故障大多是因短路、斷路或CAN高位數(shù)據(jù)線和CAN低位數(shù)據(jù)線裝混所致，可利用示波器進(jìn)行檢查排除。檢查數(shù)據(jù)傳輸終端電阻時，應(yīng)關(guān)閉點火開關(guān)，拔下發(fā)動機(jī)控制單元插頭，使用萬用表測量58針與60針之間的電阻，這就是數(shù)據(jù)傳輸終端的電阻值，規(guī)值為60~72Ω，如不符合規(guī)定應(yīng)更換發(fā)動機(jī)控制單元。