浅析大众数据总线故障与检测方法

浅析大众数据总线故障与检测方法
浅析大众数据总线故障与检测方法
摘要随着汽车数据总线系统的广泛使用，对该系统故障的诊断和检测显得尤为重要。

本文介绍了大众CAN和LIN数据总线系统的常见故障，分析了采用检测仪、通用测量设备、示波器以及CAN总线分析仪四类设备检测CAN总线故障的方法，为故障排除提供便利。

关键词数据总线CAN总线故障检测
中图分类号：U463.23 文献标识码：A
Analysis of Public Data Bus Faults and Testing Methods
SUN Huanxin【1】，BIAN Hui【2】
（【1】Beijing Information Technology College，Beijing 100070；
【2】Beijing Industrial Technician College，Beijing 100023）
Abstract With the widespread use of car data bus system for the diagnosis and detection of system failure is particularly important. This article describes the common faults VW CAN and LIN data bus system，analyzes the use of detector，universal measuring device，CAN bus analyzer and oscilloscope four CAN bus failure detection device methods to facilitate troubleshooting.
Key words data bus；CAN bus；faults testing
1 数据总线故障
大众数据总线系统主要由CAN和LIN两大数据总线组成。

CAN数据总线是控制器局域网络的缩写，表示控制单元彼此联网并交换数据。

主要为大众车系动力传动系统、舒适和信息娱乐系统控制单元之间以及组合仪表和诊断接口之间进行数据交换，常见的有动力CAN、舒适CAN、娱乐CAN、组合仪表CAN、诊断CAN（诊断数据K线）。

LIN数据总线则表示局域互联网，这种网络控制单元布置在一个有限的结构空间内。

信息通过1个主控控制单元和最多16个副控控制单元进行交换。

传输刮水器电动机、车灯和雨量传感器以及防盗报警装置组件数据。

由于采用中央诊断接口或网关，因此两大系统可相互交换数据。

下面分别说明CAN 和LIN两大系统故障。

1.1 CAN数据总线故障
大众CAN中的控制器和收发器很少出现故障。

出现故障时，通过信息缺失或通过总线关闭控制单元表现出来。

车辆机械振动、未正确加装系统或未按规定进行车身维修故障时，可能会导致数据传输介质的物理层出现故障。

例如，可能出现磨穿绝缘层、导线混淆、导线折断或插头接触故障等情况。

控制单元识别到数据传输故障时，就会存储一个故障码，CAN数据总线就有故障识别。

基于“ISO15765协议”的故障诊断得出了与数据总线有关的主要故障：（1）CAN-L断路；（2）CAN-H断路；（3）CAN-L正极短路；（4）CAN-H正极短路；（5）CAN-L负极短路；（6）CAN-H负极短路；（7）CAN-L和CAN-H彼此连接；（8）电阻缺失；（9）CAN-L 和CAN-H断路；（10）CAN-L和CAN-H彼此交叉；（11）CAN-L和CAN-H彼此连接且对负极短路；（12）CAN-L和CAN-H彼此连接且对正极短路。

1.2 LIN数据导线故障
对于LIN数据总线来说，没有专用的ISO标准故障列表，因为该系统采用单线技术，所以只有几种故障情况：（1）LIN数据导线断路；（2）LIN数据导线对正极或对负极短路。

2 数据总线系统诊断方法
由于CAN和LIN中可能产生的故障很多，因此没有普遍适用的检测工具和方法。

因此，要根据具体情况决定使用哪些测量和检测工具。

主要使用工具和方法为：诊断测试仪、通用测量设备、示波器、CAN总线分析仪。

2.1 利用诊断测试仪检测
连接在CAN和LIN数据总线上的控制单元通过“车载诊断”识别与总线有关的故障，例如，导线故障、信息错误、超时错误和硬件故障等。

读取故障码后，可以利用这些故障码信息有针对性地进行故障查询。

大众车系可利用VAS5052读取故障码，检测数据信息。

2.2 利用通用测量设备检测
利用通用测量设备可以确定终端电阻阻值、测量数据导线上的电压值以及检查数据导线的导通性和是否短路。

测量电阻时，数据导线必须无电压，若检查系统进入休眠模式且关闭点火开关后数据导线上仍有电压则需断开蓄电池接线。

在舒适CAN系统中，无法利用通用测量设备静态测量电阻值，因为电阻不是并联连接的。

控制单元的终端电阻是通过断电等候后，断开待测控制单元，将欧姆表连接在总线导线的接口上测量的。

终端电阻通常安装在属于车辆基本装备的两个控制单元内，测量时总线上不能有其他的测量设备，供电系统需关闭。

大众动力CAN系统的上两个控制单元终端电阻均为120 ，并联总电阻为60 。

根据实际测量电阻值分析故障原因：A.小于5 ，说明CAN-L 和CAN-H之间短路，需要从总线上断开控制单元接线并重复进行测量；B.大于5 小于60 ，说明总线上至少安装了第三个带有终端电阻的控制单元、某个控制单元的终端电阻有故障、有电流分流，需要从总线上断开不带终端电阻的控制单元、寻找电流分流部位；C.大于70 ，若大于70 小于140 ，则可能只在一个控制单元内部有终端电阻，或者是带终端电阻的控制单元的总线导线中至少有一个导线断路；若大于140 ，则说明至少两个控制单元的连接中断。

可以从总线上断开控制单元的接线、寻找导线断路部位。

D.符合规定值，说明终端电阻正常且符合规定。

测量CAN数据总线电阻与总线端15、30、31之间的电阻，是在断电后，将欧姆表依次连接在总线端15、30、31和其中一个数据导线上，在双线系统中，必须检测两个导线。

A.数据导线CAN-L和CAN-H与总线端31之间的测量值：若电阻值大于300 ，说明该系统正常；若小于300 ，则存在短路或电流分流至总线端31。

B.数据导线与总线15和30之间的测量值：若每次测量时电阻都大于5K ，则说明未连接到总线端15和30且不存在故障；若测量电阻小于5K ，则表示所检查的接口之间短路。

以上这两个种情况，都可以通过拔下控制单元、检查控制单元插头和连接部分进一步限定故障部位。

测量时点火开关必须处于打开状态且没有任何其他检测设备连接在总线上。

测量点与电压值见表1。

表1 总线数据间测试点电压
2.3 利用示波器检测信号
采用这种测量方法时，可以在点火开关打开的情况下分析总线导线上的信号流，能够迅速准确地识别数据导线层面上的故障。

信号所传输的标识符或字节不能用于示波分析或评价，示波器只是随机地触发某个信息脉冲，仅限于评价数据导线的故障。

采用典型波形的比较和分析，示波图可以很快确定数据总线是否正常工作或是有故障。

在大众车系中，利用示波器进行故障波形分析是诊断与检测总线系统故障最有的效方法。

使用VAS5051或VAS5052、示波器、汽车万用表就可以完成大众车系数据总线系统故障分析，再现1.1中所提到的12种CAN数据总线系统故障波形，通过相应的故障波形的比较分析，初步诊断故障。

利用示波器检查休眠和唤醒功能，该诊断需要具备长时间监控功能的示波器。

检查该功能时一般是车辆蓄电池处于放电过快的报修期，需将能启用休眠模式的数据总线系统一起列入故障查询程序内。

2.4 利用CAN总线分析仪检测CAN总线信息
利用CAN总线分析仪可以观察和分析总线导线上的数据通信。

该系统基于一台计算机、软件和一个接口（CAN硬件加密狗），插在并行接口或USB接口上的硬件加密狗包括了一个CAN 控制器和一个收发器。

利用CAN分析系统程序开始故障查询前，应先查询数据总线接口内控制单元的故障记录。

CAN分析系统正确连接在CAN数据导线上且进行组件配置后，计算机会显示分析程序，其信息与示波图所示相同，所显示的十六进制编码格式的比特形式编码有助于分析所采集的信息。

目前，CAN总线分析仪主要有：
（1）Kvaser Leaf Light CAN总线分析仪。

该分析仪是一个单通道USB接口，用于CAN。

它能够很容易地把几个接口接入标准PC。

小巧，高性能，低价格，特别适合于小预算项目。

（2）Kvaser USBcanII高性能USB CAN总线分析仪。

该分析仪通过标准的USB端口提供一个双通道CAN总线接口。

该分析仪有三种规格可供选择：两个高速通道；一个高速和一个低速通道；一个高速通道和一个单线CAN。

（3）Kvaser LAPcan II 高性能PCMCIA CAN总线分析仪。

该分析仪是个双通道的CAN总线PCMCIA接口。

其核心是双重Philips SJA1000 CAN控制器、高性能的微处理器和存储结构以及强化的ESD鲁棒性。

（4）Kvaser Memorator CAN总线数据记录仪。

该记录仪用于采集CAN总线数据，并记录到标准的MMC或SD型闪存卡中（闪存卡的容量高达2GB）。

该记录仪通过一个标准的USB接口提供一个双通道的CAN总线接口。

其数据采样率高达每秒16000个信息。

3 总结
综合以上四种检测大众数据总线系统的方法，在使用过程中要多种方法结合，依据不同的车型和故障特点，采取不同的检测方法。

总线系统常规故障诊断流程是利用诊断仪进行故障码的检测，根据故障码的提示，使用万用表在总线系统中测量与排查故障点。

为准确方便地找到故障点，最好使用示波器读取故障波形，利用不同故障具有不同波形信号的特征，将实测故障波形与典型波形做比较分析，可在较短的时间内查找到故障点，及时进行故障排除，提高故障诊断的可靠性及排查效率。

参考文献
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【2】屈敏，赵建华.车载CAN总线故障波形诊断法的研究与应用[J].农业装备与车辆工程，2011（2）：32-34.
【3】赵江.大众汽车数据总线（（CAN-BUS）技术浅析[J].才智，2013（29）：283.。