摘 要：汽车制造业的竞争越来越激烈，无论是对驾驶乐趣、车内舒适度或是安全的要求都是不断提升，汽车电子核心部件参与越来越多，这些电子模块构成车辆完全集成的系统，以及为车辆特定的任务系统服务。这些系统包括电源和分配系统、总线通信系统，以及这些系统如何管理不同模块间的信息交换、如何管理车辆根据驾驶员的操控给出最理想的信号指令。

关键词：CAN;CAN协议;总线;模块;PowerNet电子车辆构架

1 CAN协议

CAN协议综述CAN（以及一般通信网络）的目的是提高车辆ECU之间信息交换的效率。笔者就诊断过玛莎拉蒂M157车型的一例故障对该车型CAN工作原理进行简述。

品牌：玛莎拉蒂车型：GHIBLI，生产日期2014年，制造国：意大利，排量：3.0T，行驶里程：60000KM。

（1）现象：仪表没有电，电门开不了，无法着车。

（2）故障分析：首先用解码仪检查，有故障码。10U0010-00  CAN内部总线;2）B210A-84系统电压低-信号低于允许范围;3）U0140-00与车身控制模块失去通讯;4）与各个模块间失去通讯;5）仪表显示“NO BUS”。

（3）检查过程：询问顾客故障出现的具体过程，利于故障分析。该车为二手车，车辆在外做了车身改色贴膜，完成后，原地停车了三天，出现该现象。

（4）首先了解下该车的简单线路结构图。

1）PowerNet电子车辆构架。随着玛莎拉蒂GHIBLI（M157）的引进，采用了全新的，称为PowerNet的通信构架。其特点是采用“星形”网络拓扑结构。模块间有单独的总线连接，因此，某个模块的总线断、连不会影响其他模块的正常工作;星形可提供更简单的配置，使用总线所有模块的简单连接点，来排除网络通信故障。2）CAN线路。玛莎拉蒂GHIBLI CAN总线的主要组成部分是用两根电线提供了所有模块之间的共用电气连接。传输信息的位元由两个不同的电压水平表示。这两根电线有不同的电压水平，但电平之间的过渡是完全同步的。根据电压值，一根电线被称为“高压线”（CAN  H），另一根被称为“低压线”（CAN  L）。3）终端电阻器。高速CAN总线上有终端电阻，是两个120欧姆的终端电阻。电阻器安装在CAN  H和CAN  L线之间，终端电阻可以作为单独部件连接到总线上，也可以集成到一个模块中。

2 星形接插件的特点

（1）在内，星形接插件连接到所有总线线段的CAN+和CAN-，建立所有模块的总线，并共享信号。

（2）每个星形接插件安装了总线的两个终端电阻器的一个，这个电阻器在CAN+接头和CAN-接头之间连接。

（3）每个总线分段都在星形接插件上有一个单独的插槽，允许有选择性的断开单个线段，这样，能够轻松地从总线和单个位置隔离单个模块，可以使故障排除速度明显加快。

（4）星形插件与模块并联，并不是线路的组成部分，可以随时被更换或分开。

3 可能的CAN故障：多种类型的故障会影响CAN总线

（1）数据传输错误：模块未在CAN线上形成正确的数据。其原因有可能是模块CAN控制器的内部故障，或模块外部故障，如模块电源突然出现变化，如无电源或是某个位置搭铁。

（2）两根总线短路、断路或受电磁干扰：两根总线会被外界因素（电磁波）或模块本身干扰。例如，某个模块处于“睡眠”，这就会限制其他模块使用该线路信号。通过逐一从总线上断开模块，可判定此类故障。

（3）数据信号过低：模块在总线上形成数据帧，但电压水平不足以供其他模块读取数据，原因可能为故障模块，或模块供电不足，从而导致总线故障。

（4）参考电压丢失或错误：一条或两条总线上不存在正确的空载电压（CAN+约2.7V，CAN-约2.3V），造成此故障的典型原因为线路短路。使用万用表和传统故障排除法可以判定这些故障类型。

以上几类总线故障会在纯物理层面影响总线，并可通过正确使用数字示波器来判断。

4 CAN电压测量

（1）CAN电压测量。在测量CAN总线的电压前，需要将点火开关转至ON位置（该车ON位置显示为RUN），在此情况下，所有总线会激活，模块也会通上电源。这时，即可以使用万用表来测量CAN总线的总体运行情况，把电压读数与其参考值进行对比。

1）两条线为0V：则说明其总线未通电。如果点火开關位于RUN，则有可能是对地短路，并至少影响两条CAN线路其中的一条。2）两条CAN线为2.5V左右（正确的CAN+约2.7V，CAN-约2.3V）：则说明总线已经工作，但未进行正确的传输。如果通信没有按预期进行，则有可能是两条CAN线路之间短路。3）预期电压水平之间的电压：高压线的读数在2.5V和3.5V之间，同时低压线在2.5至1.5V之间，说明总线工作正常（但也有不确定的因素：中间电压从不实际存在于正常工作的总线上，因为显性和隐性之间的过度几乎是瞬时的，这些读数源于万用表会平均两个电压水平间极快的转换过程，读数因此可能会根据其采样速度和平均特性在不同的万用表间变化）。

（2）故障类型。1）对地短路或本身短路。2）线路断开。3）传输数据错误，无短路或开路。

（3）测量。1）先对其电阻进行测量。断开蓄电池，测量分配插的任意两条CAN线电阻，可以很容易地查找到故障点。将星形分配插相互隔离。测量断开连分配插两侧的电阻值。值得注意的是，总线已分为两半，因此线路间的预期电阻值此时为120欧姆，为正确值。测量值为119欧姆，属正常值，证明分配插无异常。2）断开蓄电池，测量分配插的任意两条CAN线电阻，其正确阻值为60欧姆。测量值为0.4欧姆，证明CAN线路有短路。

5 结语

通过上述问题对玛莎拉蒂CAN网络原理的分析，CAN、CAN协议、总线、模块和PowerNet电子车辆构架的原理和线束分布等有了初步的认识，CAN网传输比LIN线快，比起传统的信息传输有着明显的优势，这是车载网络运用的趋势。如能对该原理了如指掌，则在现实故障案例中解决CAN网络故障有着事半功倍的效果。

参考文献：

[1]MASERATI ACADEMY.车辆核心电子系统[S].

[2]MASERATI ACADEMY.M157车型介绍[S].

[3]百度https：//baike.so.com/doc/6736032-6950426.html[DB/OL].

作者简介：黎民枝（1981-），男，广西人，本科，研究方向：汽车维修。