CANBUS网络系统综合示教板说明书.doc

使用说明书数据传输网络系统示教板目录一公司简介二安全警告与注意事项三系统简介四总线数据传输网络系统结构与工作原理 五总线数据传输网络系统检修及故障排除六故障设置功能使用七产品保养八装箱清单一、安全警告和注意事项 在使用该设备之前，请仔细阅读本说明书，以便正确操作。 触摸设备发热部位要小心。 如电源线有破损请不要开机使用，设备摔落或受损时请在专业人员检查后才可使用。 不要让电源线悬挂在桌边、椅边、柜台边，也不要接触热的部分或正在转动的风扇页。 如需扩充的电源线，电源线的等级要大于等于原设备电源线。比设备原电源线等级差的电源线会过热。 不使用设备时不要连接电源线插头。不要通过拉电源线来拔插头，应用手将插头取下。 存放设备前应让设备完全冷却，并且将线松软的绕好。 操作者的头发、衣服、手指或身体其他部位应远离设备运转部位。 为了防止受电击，不要在潮湿的部位接触工作的设备或在雨中操作设备。 当发现设备有过热、异响等异常时，需及时检查，不能解决时在专业人员检查后才能使用，以免造成严重故障。 请按手册中的方法操作设备。二、公司简介我公司是专业从事现代汽车教学实训设备的科研开发与经营的高新科技实体，并同时生产各类汽车检测维修保养设备，“诚信、专业、高效、规范”是我们的宗旨，“以创新为目标，执行为手段打造一流的生产教学实训器材基地”是我们共同追求的目标。现我公司所生产的系列教学产品已在国内各职业大专院校和科研部门大量投入使用。在此，我们愿与各界同仁们真诚合作、与时俱进、共同发展。在设备使用过程中如有好的建议与意见，欢迎指正，我们将不断努力持续开发出更多更好的教学实训产品奉献给广大用户。本公司生产的教学设备是针对各级别的学生学习实训而生产设计的一种实物演示教具，适用于各级别学员的学习和考核，提高学员学习效率，减轻老师教学负担。三、系统简介1、系统操作指导接通220V交流电源并确保电源接地良好，打开示教板左下方红色电源开关（电源指示灯点亮）检查一切系统配件有无破损情况。打开点火开关，方可操作教学。2、系统组成CAN数据总线由一个控制器，一个收发器，两个数据传输终端以及两条数据传输线组成。除了数据传输线，其他元件都置于控制单元内部。控制单元功能不变，如图3.1所示。图3.1 CAN数据总线的组成与结构1.CAN控制器CAN控制器是接收控制单元中的微电脑传来的数据，对这些数据进行处理并将其传往CAN收发器。同样，CAN控制器也接收由CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理并将其传往控制单元中的微电脑。2CAN收发器它将CAN控制器传来的数据转化为电信号将其送入数据传输线。它也为CAN控制器接收和转发数据。3数据传输终端它是一个电阻器。它防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，这会影响数据的传输。4数据传输线它是双向的，对数据进行传输。两条线分别被称为CAN高线和CAN低线。数据传输线为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，如图3.2所示。图3.2 数据传输线这两条线的电位相反，如果一条是5V，另一条就是0V，始终保持电压总和为一常数。通过这种办法，CAN数据总线得到了保护而免受外界的电磁场干扰，同时CAN数据总线向外辐射也保特中性，即无辐射。工作原理：CAN数据总线的数据传输原理在很大程度上类似电话会议的方式。一个用户1控制单元1向网络中“说出”数据，而其他用户“收听”到这些数据。一些控制单元认为这些数据对它有用，它就接收并且应用这些数据，而其他控制单元也许不会理会这些数据。故数据总线里的数据并没有指定的接收者，而是被所有的控制单元接收及计算。1提供数据控制单元向CAN控制器提供数据用于传输。2发出数据CAN收发器从CAN控制器处接收数据，将其转化为电信号发出。这些数据以数据列的形式进行传输，数据列是由一长串二进制（高电平与低电平）数字组成 （像0110100100111011）。数据列包括开始区、状态区、检验区、数据区、安全区、确认区、结束区。其各个区的作用如下:1）开始区标志数据列的开始。2）状态区确认数据列的优先级别。如果两个控制单元想在同时发出其数据列，优先级较高的数据列先传输 （控制单元的程序设置好的），像CAN驱动装置数据总线系统优先级依次为ABS/EDL控制单元、发动机控制单元、自动变速器控制单元。3）检验区显示数据区中包含的数据数目。该区可以让接收者检验其是否收到传输来的全部信息。4）数据区传给其他控制单元的信息，其大小由总线的宽度决定。5）安全区检验传输错误。6）确认区接收者发给发送者的信号，用来告知已正确的收到数据列。若有错误被检验到，则接收者迅速通知发送者。这样发送者将再次发出该数据列。7）结束区标志数据列的结束。这是显示错误以得到重新发送的最后可能区域。3接收数据所有与CAN数据总线一起构成网络的控制单元成为接收器。4检验数据控制单元对接收到的数据进行检测，看是否是其功能所需。5认可数据如果所接收的数据是重要的，它将被认可及处理，反之将其忽略。4.2 CAN BUS数据链路控制特点CAN BUS数据链路层协议采用平等式（Peer to peer）通信方式，即使主机出现故障，系统其余部分仍可运行（当然性能受一定影响）。当一个站点状态改变时，它可广播发送信息到所有站点。CAN BUS的信息传输通过报文进行，报文帧有4种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。CAN-BUS帧的数据场较短，小于8B，数据长度在控制场中给出。短帧发送一方面降低了报文出错率，同时也有利于减少其他站点的发送延迟时间。帧发送的确认由发送站与接收站共同完成，发送站发出的ACK场包含两个“空闲”位（recessive bit），接收站在收到正确的CRC场后，立即发送一个“占有”位（dominant bit），给发送站一个确认的回答。CAN-BUS还提供很强的错误处理能力，可区分位错误、填充错误、CRC错误、形式错误和应答错误等。CAN BUS应用一种面向位型的损伤仲裁方法来解决媒体多路访问带来的冲突问题。其仲裁过程是：当总线空闲时，线路表现为“闲置”电平（recessive level），此时任何站均可发送报文。发送站发出的帧起始字段产生一个“占有”电平（dominant level），标志发送开始。所有站以首先开始发送站的帧起始前沿来同步。若有多个站同时发送，那么在发送的仲裁场进行逐位比较。仲裁场包含标识符ID（标准为llbit），对应其优先级。每个站在发送仲裁场时，将发送位与线路电平比较，若相同则发送；若不同则得知优先级低而退出仲裁, 不再发送。系统响应时间与站点数无关，只取决于安排的优先权。可以看出，这种媒体访问控制方式不像Ethetnet的CSMA/CDCA协议那样会造成数据与信道带宽受损。4.3数据交换原理CAN是一种基于广播的通讯机制，广播通讯依靠报文的传送机制来实现，因此CAN并未定义站及站地址，而仅仅定义了报文，这些报文依靠报文确认区来进行识别，一个消息报文确认区在一个网络中必须是唯一的，它不但描述了某一报文的意义，而且还定义了报文的优先级，当很多站都在访问总线时，优先级是很重要的，因此，CAN是通过报文的确认区来决定报文的优先级的。CAN使用地址访问的方法，使网络系统的配置变得非常灵活，用户很容易可以增加一个新的站到一个已经存在CAN网络里，而不用对已经存在的站进行任何硬件或软件上的修改，但必须此新增的站为完全的接收者，这样它将不会对网络上各节点的通讯产生影响。4.4 CAN总线的可靠性为防止汽车在使用寿命期内由于数据交换错误而对司机造成危险，汽车的安全系统要求数据传输具有较高的安全性。如果数据传输的可靠性足够高，或者残留下来的数据错误足够低的话，这一目标不难实现。从总线系统数据的角度看，可靠性可以理解为，对传输过程产生的数据错误的识别能力。残余数据错误的概率可以通过对数据传输可靠性的统计测量获得。它描述了传送数据被破坏和这种破坏不能被探测出来的概率。残余数据错误概率必须非常小,使其在系统整个寿命周期内,按平均统计时几乎检测不到。计算残余错误概率要求能够对数据错误进行分类 ,并且数据传输路径可由一模型描述。如果要确定CAN的残余错误概率,我们可将残留错误的概率作为具有8090位的报文传送时位错误概率的函数,并假定这个系统中有510个站,并且错误率为1/1000,那么最大位错误概率为1013数量级。例如,CAN网络的数据传输率最大为1Mbps,如果数据传输能力仅使用50%,那么对于一个工作寿命4000小时、平均报文长度为 80位的系统,所传送的数据总量为91010。在系统运行寿命期内,不可检测的传输错误的统计平均小于102量级。换句话说,一个系统按每年365天,每天工作8小时,每秒错误率为0. 7计算,那么按统计平均,每1000年才会发生一个不可检测的错误。4.5 CAN总线的基本特点（1）废除传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码，可以多主方式工作；（2）采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传递数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响继续传输数据，有效避免了总线冲突；（3）采用短帧发送，每一帧的有效字节数为8个，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短；（4）每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适于在高干扰环境下使用；（5）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，以使总线上其他操作不受影响；（6）可以点对点，一对多及广播集中方式传送和接受数据。4.6 CAN总线与其他总线相比较 它是一种多主总线，即每个节点机均可成为主机，且节点机之间也可进行通信； 通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps；CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等项工作；CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接受到相同的数据,这一点在分步式控制中非常重要；数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令,工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性；CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性CAN总线所具有的卓越性能、极高的可靠性和独特设计,特别适合工业设备测控单元连。因此CAN-BUS总线成为倍受工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一。CAN协议是一个被定义为ISO11898的国际标准，除了CAN协议本身外，CAN协议的一致性测试也被定义为ISO16845标准，它描述了CAN芯片的互换性。4.7 CAN总线的优点1、如果数据扩展以增加新的信息，只需升级软件即可；2、控制单元对所传输的信息进行实时监测，监测到故障后存储故障码；3、使用小型控制单元及小型控制单元插孔可节省空间；4、使传感器信号线减至最少，控制单元间可做到高速数据传输；5、CAN数据总线符合国家标准，因此可应用不同型号控制单元间的数据传输6、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；7、线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；8、具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN BUS上，形成多主机局部网络；9、可根据报文的ID决定接受或屏蔽该报文；10、可靠的错误处理和检错机制；11、发送的信息遭到破坏后，可自动重发；12、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；13、报文不包含原地址或目标地址，仅用标识符来指示功能信息、优先级信息。五、总线数据传输网络系统检修及故障排除5.4.1一般检修步骤.了解该车型的汽车数据总线系统特点，包括：传输介质、几种子网及汽车数据总线系统的结构形式等。. 汽车数据总线系统的功能，如有无唤醒功能和休眠功能等。.检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形或点火高压电路是否正常（若不正常将导致信号干扰等故障）等。.检查汽车数据总线系统的链路是否存在故障，采用替换法成采用跨线法进行检测。.如果是节点故障，只能采用节点替换法进行检侧。5.4.2 CAN数据总线系统的故障自诊断中央数据控制单元（网关）与自诊断K线相连CAN数据总线与K线可以实现数据交换。利用大众 V.A.G.1551、V.A.G.1552或V.A.S.5051电控单元诊断仪，可以读取与CAN数据总线有关的故障码，也可以显示相关数据流。实施方法与一般电控系统的自诊断相同。5.4.3 CAN数据总线系统的检测方法在检查数据总线系统前，须保证所有与数据总线相连的控制单元无功能故障。功能故障是指不会直接影响数据总线系统，但会影响某一系统的功能流程的故障。例如：传感器损坏，其结果就是传感器信号不能通过数据总线系统传递。这种功能故障对数据总线系统有间接影响，即会影响需要该传感器信号的控制单元的信息接收。如存在功能故障，先排除该故障。记下该故障并清除所有控制单元的故障码。 排除所有功能故障后，如果控制单元数据传递仍不正常，则检查数据总线系统。检查数据总线系统故障时，须区分如下2种可能的情况。.2个控制单元组成的数据总线系统的检测检测时，断开点火开关断开2个控制单元与总线的连接，检查数据总线是否断路、短路或对正极搭铁短路。如果数据总线无故障，更换易拆下或较便宜的一个控制单元试一下。如果数据总线仍不能正常工作，则更换另一个控制单元。.3个或更多控制单元组成的数据总线系统的检测检测时，先读出控制单元的故障码。如果故障码显示控制单元1与控制单元2和控制单元3之间无通讯，则断开点火开关，断开控制单元与总线的连接，检查数据总线是否有断路、短路或对正极搭铁短路故障。如果总线无故障，更换控制单元1；如果所有控制单元均不能发送和接收信号（故障码显示“硬件故障”）,则断开点火