摘要：CAN总线技术，即控制器局域网总线技术（Controllor Aera-Network Bus），作为一种信息的高效传输技术，现在已经广泛用于汽车各个传感器之间的信号传递。随着现代的汽车逐渐朝着电气化和智能化的方向发展，汽车总线技术也不断发展，而CAN总线技术的优势也在实际应用中愈加明显的展现出来。本文将详细讲述CAN总线技术原理，特点和优势，最后分析其故障检修技术，并为CAN总线的发展方向做以分析。
关键词：汽车；CAN；总线技术
前言
为了满足现代人们对汽车性能不断增强的要求，汽车的传感器和信号传输线路越来越多，相应的控制操作就变得十分繁琐，为了使汽车各系统传感器和电控单元之间的信号传递更加高效，且降低传输线路数量，欧洲汽车生产商将原本用于现代武器通讯系统上的CAN总线技术应用到了汽车上，现如今，CAN总线系统在汽车的各电控单元和相对应的传感器之间以及各控制系统之间的信号传递工作上显示出极大优势，成为汽车信号传递的主要总线系统。
1.汽车仪表CAN总线的原理及应用
1.1汽车CAN总线系统的组成原理
汽车的CAN总线技术简单来讲就是汽车的所有电控单元之间的信号都通过两根线进行传递，这样一来整个总线系统的的数据信号都从两个线上传输，大大提高了传输效率。CAN总线在原有的电控单元内增加了CAN接收器，信号处理器和信号转发器，将用于数据信号传递的两根数据线与各电控单元并联在一起，共包含三套网络，分别是动力系统网络，车身系统网络和娱乐系统网络，其中娱乐系统网络对信号传递速度的要求最高，达到1M/S，动力系统网络要求传输速度达到500KB/S，车身系统网络系统传输速度要求达到100KB/S，不同速度网络之间用网关实现协调。在CAN总线工作当中，传感器、执行器以及控制单元 相互组合构成节点，然后，利用数据线把每个节点都相连接组成现场总线系统。就是通过这样一个个现场总线系统构成汽车整体的信号传输网络，实现整车控制信号的高效传输。
1.2汽车CAN总线的特点
CAN总线技术因为其本身无可比拟的优势，成为现代的汽车总线技术发展的新方向，其本身所具有的特点是我们需要关注的重要问题，下面将对应前文所述的CAN总线技术的组成及运行原理对CAN总线系统的特点一一剖析。首先，由于CAN总线系统中所有数据都是通过两根线进行传输，所以就省去了大量线路，优化了布线方式，节约了成本，也降低了车身重量，同时由于网关的协调作用，CAN总线系统的数据信号数据传输速度高于其他总线系统。另外由于CAN总线系统的各电控单元是并联在两根数据线上的，所以当某一电控单元损坏停止工作，对其他电控单元没有影响，而当一根数据线故障时，CAN总线系统实现单线运行，因此，CAN总线系统具有其他总线系统无可比拟的稳定性。以上是汽车CAN总线系统的突出特点。
2.汽车CAN总线在车辆中的应用
前文我们讨论过汽车CAN总线系统在经济型，可靠性和简便性上都具有很大优势，因此在不断要求性能升级的现代汽车上应用十分广泛。总的来说CAN总线主要应用在汽车的功能实现和实时监测上，可分为高速和低速以及娱乐通讯3套CAN总线系统，高速CAN总线系统，主要用于驱动系统，联通汽车发动机，ABS系统，ASR系统，变速器和组合仪表盘，以实现对行进中的汽车进行控制和监测；低速CAN总线系统主要用于车身的电器总成，连接汽车的车灯、车门、车场，雨刷等相对而言对信号传输要求不高的部分；而娱乐通讯CAN总线是实现卫星导航及其他智能服务的总线系统，对传输速度要求很高，目前随着汽车智能化趋势的演进，通讯娱乐CAN总线系统正得到大力开发。
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3.CAN 总线在汽车电子集成控制系统中的运用
3.1CAN总线和LIN总线系统的比较和应用
3.1.1CAN总线系统和LIN总线系统的比较
提到CAN总线就不得不提到另一种在CAN总线应用到汽车上之前盛行的LIN总线技术，LIN总线是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车分布式电子系统的控制，其数据信号的传输速度达到20KB/S。LIN总线与CAN总线有许多区别，首先是信号结构的不同，CAN总线有两条信号线传输，而LIN总线仅有一根信号线，这造成了信号传输方式和速度上的显著差异，而在组成上CAN总线较之于LIN总线多了一个专门的协议控制器。另外LIN总线的单主机系统也是其性能不急多主机系统的CAN总线的重大原因。
3.1.2CAN总线系统和LIN总线系统在汽车上的应用分配
有上文的比较，我们看出了CAN总线系统很LIN总线系统的差异，这也就使我们能够理解这两种总线系统在现代汽车上的应用情况了。由于CAN总线系统在即时性和稳定性上的突出特点，CAN总线被应用在驱动系统和通讯娱乐系统上，而LIN总线系统则主要负责汽车的联合装配单元，如发电机，空调，座椅及方向盘等器件。另外LIN总线系统以数字信号为传输方式而具有其高度的灵敏性因此成为信号灯，温度传感器，光敏传感器等器件的首选。总体上来讲，现在的汽车总线系统已经形成了以CAN为主，LIN为辅的格局。
3.2CAN总线系统的故障判断与解除
3.2.1CAN总线常见故障类型
前文中提过CAN总线系统具有很高的稳定性，即使在个别电控单元故障或一条传输线路故障的情况下维持工作，那么本节就探讨CAN总线系统常见的故障类型。CAN总线系统故障的基本表现为启动无力或不能启动，故障类型主要有车载电池故障，单个或多个电控单元供电故障，连接故障和数据传输线路故障。具体的故障形式需要通过特定的检测方式进行检查，然后针对具体的故障类型作以修理。
3.2.2CAN总线的故障检测和排除
检测CAN总线系统首先要考虑电力供给和传输部分有无故障，这也是从汽车启动故障就可以判断和检测的故障类型。遇到汽车无法启动的情况应先检测起动机两极之间电压，无电压则应更换起动机开关。对于启动无力的情况，则可以通过车灯亮度和鸣笛响度判断是否为车载电池电量不足或是线路接触不良。至于更深层次的故障检测，则要进行如下基本步骤，了解相应多路传输系统的信号传递特点，了解其信号传输系统功能，检测链路结构完整性以及用替换法检测节点功能是否正常。具体检测过程涉及电流，电压，电阻等参数的检测以及示波器的使用，不同品牌及型号的汽车在相应的总线系统设计和参数设定上都有各自不同的要求，具体检修方法参见厂家具体参数表。
4.结语
CAN总线系统在现代的汽车成为总线系统的主体部分，这得益于其本身简洁，高速，稳定的特性，目前随着人们对于汽车智能化控制以及娱乐需求要求的提高，CAN总线系统将会有更为广阔的发展空间，而发展最为迅速的方向将会是汽车的卫星导航，车载通信，物联网等前端应用技术，可以说CAN总线系统将会将汽车这一传统交通工具升级改造为一个让人无限向往的移动高科技生活系统，我们期待CAN总线技术更为强大的功能和更为广泛的应用。
参考文献：
[1]杨培培.基于 CAN/LIN 总线的车身网络系统及其电磁兼容性研究[D].天津：天津理工大学，2013.
[2]邓遵义，宁祎.CAN 总线在汽车控制系统中的应用研究[J].机电产品开发与创新，2010，04:137-139.
论文作者:马先红
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/4
标签：总线论文; 系统论文; 汽车论文; 信号论文; 故障论文; 单元论文; 总线技术论文; 《基层建设》2017年第24期论文;