上汽通用旗下科鲁兹汽车所使用的CAN总线系统结构及原理

文豪 2021-06-07 17:55:33

来源:旺材汽车电子贾东明/朱若岭


随着电子技术的发展,汽车上使用的模块越来越多,而连通众多模块的总线系统也越来越复杂。总线系统的结构及原理对于解决电气系统故障起着极其重要的作用。本文重点讨论上汽通用旗下科鲁兹汽车所使用的CAN总线系统结构及原理。


一、上汽通用汽车所应用的总线类型及特点


目前上汽通用旗下的别克、雪佛兰、凯迪拉克等品牌的汽车,所用到的总线系统包括:CAN总线、低速总线、LIN总线及MOST网络。


CAN总线采用双绞线通信技术,它的传输速度较快,可达到500kb/s。通常将发动机控制模块(ECM)、车身控制模块(BCM)、电子制动控制模块(EBCM)等系统连接入内。当然,不同型号、不同配置的汽车会因为所使用的模块不同,而导致CAN总线中存在的模块数量不同。如若需要连入CAN总线的模块数量较多,则可以使用2组CAN总线系统。如:君越汽车除了具有连接发动机控制模块、车身控制模块的动力总线之外还有连接悬架控制模块、动力转向控制模块等众多模块的底盘扩展总线。动力总线与底盘扩展总线,除了连接的模块及数量不同之外,其通信的方式都是一样的。


在通用汽车上,连接空调模块、收音机模块、座椅记忆及加热模块等车辆舒适系统的模块所使用的是低速总线。低速总线采用单线连接,传输速度为33.3kb/s。


LIN线网络也是采用单线连接的网络,其传输速度在2.4~19.6kb/s之间。通用汽车在车窗及天窗控制中使用了LIN线网络。MOST网络是利用光导纤维作为信息传导媒介,进行数字信号传输的网络。


MOST网络在通用汽车近几年的高端车型上逐渐使用,其传输速度可达到150Mb/s,采用双线单向传输。所有连接MOST网络的模块通过总线系统连接到1个环状网络之中。


二、CAN总线的结构原理


不同车型上CAN总线连接的模块数量不同,越高端的汽车,模块数量也会越多。但不管模块数量有多少,都不外乎2个终端模块及中间模块。我们使用通用汽车科鲁兹车型为例来进行介绍。科鲁兹汽车的两个终端模块分别是车身控制模块及发动机控制模块,中间模块根据不同配置而有所不同,但无论哪种配置都会有电子制动控制模块存在。

上汽通用旗下科鲁兹汽车所使用的CAN总线系统结构及原理

图1科鲁兹CAN总线结构图


如图1所示,在科鲁兹汽车的终端模块中各有1个终端电阻,电阻值均为120Ω。最左端的数据传输线连接器是指OBD-2接口,也就是GDS诊断系统与汽车的硬件接口。其中8、14是指接口的第8号和14号线。数据传输线连接器的端口如图2所示。各引脚的作用如表1所示。

上汽通用旗下科鲁兹汽车所使用的CAN总线系统结构及原理

表1数据传输线连接器引脚功能

上汽通用旗下科鲁兹汽车所使用的CAN总线系统结构及原理

图2数据传输线连接器端口图


从表1中我们可以看出,数据传输线连接器有CAN总线及低速总线的信号,这也是我们通过此接口与诊断仪连接后能读取总线上相关模块信息的原因。


如,我们可以读取发动机的各项参数,因为发动机控制模块在CAN总线上;我们可以读取空调系统的各项参数,因为空调控制模块在低速总线上。在系统控制的过程中,CAN总线与低速总线并没有直接相连,但是这两路总线之间也需要传递信号。


如,在低速总线上的仪表模块需要读取内燃机的转速信号进而在仪表上显示。这时在CAN总线与低速总线之间需要有1个转换模块,在通用汽车上使用车身控制模块来承担这一任务,我们通常也称其为网关。不同网络之间的信号可以通过车身控制模块来进行转换及传输。


如果我们用示波器测量数据传输线连接器的6号、14号线的话,可以得到如图3所示的波形。闲时的波形数据都是2.5V,当数据启用时会产生CAN总线(高)增加1V,CAN总线(低)降低1V的工作波形。数据线中使用二者的差来作为信号,这样可以消除外界电磁干扰的作用。因为干扰产生时,2条总线数据同时变高或变低,但差值不会改变。


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