深度探秘 CAN 总线系统：故障诊断与检修全攻略

　　在汽车电子技术飞速发展的今天，CAN 总线系统在汽车上的应用越来越广泛。它为车辆各部件之间的数据传输和通信提供了高效、可靠的解决方案。然而，当 CAN 总线系统出现故障时，会影响车辆的正常运行。下面我们将详细介绍 CAN 总线系统检修的相关知识。
　　任务信息
　　任务导入：在售后维修车间，时间是早 10 点，维修技师小王遇到智能网联汽车实训平台无法行驶的问题，这就需要对 CAN 总线系统进行检修。
　　任务目标：维修人员要能够根据车载网络特点及检修流程，查阅维修资料，选用合适工量具、设备，规范完成车载网络故障造成车辆功能类故障修复的作业。
　　CAN 网络原理及检测
　　CAN 知识

　　CAN 总线技术定义：CAN 总线技术全称为 “控制器局域网总线技术 ( Controller Area Network - BUS) ”，其是控制单元通过网络交换数据，在汽车上用于车上各种传感器数据的传递。可以将 CAN 数据总线形象地比作公共汽车，公共汽车能运输大量乘客，而 CAN 数据总线包含大量的数据信息。

　　CAN 网络组成：CAN 总线主要由若干个节点、两条数据传输线（CAN - H 和 CAN - L）及终端电阻组成。终端电阻的重要作用是防止信号在传输线终端产生反射波，避免干扰正常传输的数据。CAN 总线上的每个节点独立完成网络数据交换和测控任务，每个 CAN 总线系统中多可以连接 110 个节点。CAN 节点主要由微控制器、CAN 控制器、CAN 收发器组成，目前汽车上多采用内部集成 CAN 控制器的微控制器，并且控制器和收发器都集成在控制单元内部。

　　CAN 网络分类：由于 CAN 总线在汽车上的具体应用和数据传输速率不同，可分为高速 CAN 和低速 CAN。高速 CAN 总线数据传输速率为 500 Kbit/s，用于将驱动系统中的控制单元联成网络；低速 CAN 总线数据传输速率为 100 Kbit/s，用于将舒适系统中的控制单元联成网络。由于各种数据总线和网络的传输速率、信号表示、通信协议等不同，不同类型的总线之间无法直接耦合连接并进行数据交换，必须经过一个叫做网关的控制器进行转换。网关能使不同总线和网络的信息共享，避免协议冲突，实现无差错的数据传输。

　　CAN 总线数据传输：CAN 节点中的 CAN 控制器具有 “数据打包 / 解包” 和 “验收滤波” 的作用，而 CAN 收发器具有 “边说边听 (同时发送和接收)” 和 “信号转换 (数字信号与总线电压信号的转换)” 的作用。CAN 收发器对 CAN - H 和 CAN - L 两根线的电压做差分运算后生成差分电压信号，然后采用 “负逻辑” 将差分电压信号转换为数字信号。CAN 总线没有信息传递时，处于 “隐性” 状态，有信息传递时处于 “显性” 状态，相应的信号电压称为 “隐性电压” 和 “显性电压”。高速 CAN 总线在隐性状态时，CAN - H 和 CAN - L 的电压都为 2.5V，显性状态时，CAN - H 上升到 3.6V，CAN - L 电压下降到 1.4V；低速 CAN 总线在隐性状态时，CAN - H 和 CAN - L 的电压分别为 0V 和 5V，显性状态时，CAN - H 电压由 0V 上升到 4V，CAN - L 电压由 5V 下降到 1V。
　　CAN 总线故障诊断
　　CAN 的故障类型
　　汽车电源系统引起的故障：汽车多路信息传输系统的部分是含有通信 IC 芯片的电控 ECU，其工作电压在 10.5~15.0 V 的范围内。如果电源系统出现问题，可能导致 ECU 无法正常工作。
　　汽车多路信息传输系统的链路故障：当汽车多路信息传输系统的链路（或通讯线路）出现故障时，如通讯线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误等多路信息传输系统无法工作的情况。
　　汽车多路信息传输系统的节点故障：节点是汽车多路信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块 ECM 的故障。
　　CAN 总线检测

　　电阻测量 —— 测量量终端电阻值：电阻测量过程中应注意，先断开车辆蓄电池的接线，大约等待 3 min，直到系统中所有的电容器放完电后再测量，因为控制单元内部电路的电阻是变化的；同时，舒适 / 信息总线无法测量终端电阻。

　　电压的测量：测量 CAN - L（或 CAN - H）的对地电压。高速 CAN 的 CAN - L 对地电压大约为 2.4 V，CAN - H 对地电压大约为 2.6 V；低速 CAN 的 CAN - L 对地电压大约为 4.8 V，CAN - H 对地电压大约为 0.2 V。这些接近的值根据总线负载可能有大约 100 mV 的偏差。

　　波形测量：正常波形 CAN - High 与 CAN - Low 的波形相同，极性相反，且电压值相等。使用示波器可以轻松判断总线故障，正常波形如图所示。