总线及其在公交车上的应用第1页/共60页
目录一CAN总线基本知识
1.CAN总线的概念和作用62.CAN总线网络组成和传输线路163.CAN总线信号生成和信息数据的传输304.VITI-CAN总线技术的优点39二VITI-CAN三级总线各模块功能
1.CAN三级总线连接示意图502.VD-Q/Z/H/DKM273前、中、后、顶控模块523.VD-Q/HDKM273前、后灯控模块824.VD-QM273桥模块945.VD-CGM273管理模块966.CAN总线胎压模块1017.VD-KGM271翘板开关模块1048.VD-ZB271-003型仪表模块111三CAN总线车辆使用注意事项和一般性故障的检测
1.CAN总线的检测方法1292.电控模块使用注意事项1333.CAN车辆仪表一般性故障1364.液晶显示屏一般性故障1405.汽车微机系统使用时注意事项141第2页/共60页3一CAN总线基本知识
1.CAN总线的概念和作用62.CAN总线网络组成和传输线路163.CAN总线信号生成和信息数据的传输304.VITI-CAN总线技术的优点39第3页/共60页4CAN总线的概念和作用
什么是CAN总线
CAN全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网。是国际上广泛应用的现场总线之一。
CAN总线是为解决现代汽车中众多电控模块（ECU）之间的数据交换而开发的一种串行数据总线。名词解释：数据总线—
数据总线是模块（ECU)之间运行数据的公共通道，它将各个功能部件的ECU连在一起，大量的数据信息和控制信息在总线上流动，实现各功能部件的ECU之间的信息交换。串行通信—
CAN总线的概念和作用
CAN总线采用的是那种数据通信协议按照ISO有关标准，CAN总线采用的是SAEJ1939数据通信协议。SAEJ1939数据通信协议是美国汽车工程师协会组织维护和推广的软、硬件通信协议。
SAEJ1939数据通信协议是目前在大型汽车中应用最广泛的应用层协议。
网络协议即网络中传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行相互通信。网络协议是网络上所有设备间通信规则的集合，它定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。在网络的各层中存在着许多协议，接收方和发送方同层的协议必须一致，才能使网络上各种设备进行信息交换，否则将无法进行信息通讯。
注解：SAE(SocietyofAutomotiveEngineer)美国汽车工程师协会。第5页/共60页6
CAN总线网络数据传输分为：
1.A类—LIN：面向传感器或执行器管理的低速网络，传输数据的位数率通常小于10Kbps,是低速开放式串行通讯的一种，属于汽车低层网络协议范畴，定位于低于CAN总线网络的通信层，一般使用单线连接。
LIN全称为“LocalInterconnectNetwork”，是局部连接网络的意思，
2.B类—CAN：面向独立控制的模块间信息共享的中速网络，传输数据的位数率一般在10~125Kbps之间，用于仪表显示和车辆控制。
3.C类—高速CAN：面向闭环实施多路传输的高速网，传输数据的位数率一般在125Kbps~1Mbps之间，通讯协议为高层的J1939，用于动力装置的通讯。
4.D类—面向多媒体，VCD、DVD、CD等，传输数据的位数率一般在2Mbps。第6页/共60页7VITI-CAN总线的级别VITI-CAN总线按车辆产品的需求可分为三级
1.一级总线一级总线是一种简易的CAN总线。整个系统由总线处理器、总线仪表、总线管理器和桥模块组成。总线处理器可完成50多个数据量的采集，并能实现对缓速器、空气悬架、三桥、乘客门及车速灯等的控制，还能为发动机提供C3信号以实现巡航定速的功能；桥模块可接受发动机ECU发出的转速、油压、水温等数据；总线管理器除管理总线运行外，还有行车记录仪功能；总线仪表为纯数字化仪表，可显示近120个数据量。第7页/共60页8VITI-CAN总线（一级总线布置）
第8页/共60页9VITI-CAN总线的级别2.二级总线二级总线是为客车开发的一套CAN总线系统，整个系统由前控模块、后控模块、前灯控模块、后灯控模块、总线仪表、总线管理和桥模块组成。总线系统可完成近80个数据量的采集，并能实现对缓速器、空气悬架、三桥、乘客门、灯光、雨刷机、发动机点火、发动机熄火等的控制，还能为发动机提供C3信号以实现巡航定速的功能；桥模块可接受发动机ECU发出的转速、油压、水温等数据；总线管理器除管理总线运行外，还有行车记录仪功能；总线仪表为纯数字化仪表，可显示近120个数据量。第9页/共60页10VITI-CAN总线（二级总线布置）
第10页/共60页11VITI-CAN总线的级别3.三级总线三级总线是功能比较完备的CAN-LIN混合总线系统。整个系统由开关、前控、中控、后控、顶控、前灯控、后灯控、总线仪表、胎压接收等模块，以及总线管理器和桥模块组成。总线系统可完成近120个数据量的采集，并能实现对缓速器、车身升降、随动桥、乘客门、灯光、雨刮机、空调器、车内照明、油路、点火器、铰接盘、发动机点火、发动机熄火等的控制，还能为发动机提供C3信号以实现巡航定速的功能；桥模块可接受发动机ECU发出的转速、油压、水温等数据；总线管理器除管理总线运行外，还有行车记录仪功能；总线仪表为纯数字化仪表，可显示近200个数据量。三级总线的特点是，根据车型设计需要，对于大多数开关型输入信号和输出信号可通过软件而实现重新定义。第11页/共60页12VITI-CAN总线（三级总线布置）第12页/共60页13VITI-CAN总线（三级总线客车布置）第13页/共60页14CAN总线网络的组成和连接
CAN总线网络是由传输媒体和一系列电控模块（ECU）组成
CAN总线网络的传输媒体是由两根信号线组成的屏蔽双绞线。这两根信号线称为：CAN-H（信号—高）、和CAN-L（信号—低）线。系列电控模块（ECU）根据车型需要组成，一般单机车型具有：开关、仪表、管理、前控、中控、后控、顶控、前灯控、后灯控模块，以及桥模块和胎压监测模块等组成。
VITI—CAN总线系统线路的连接
1.车辆CAN总线网络（B网络）—
由两根信号线CAN-H（信号-高）和CAN-L（信号—低）的屏蔽双绞线将车辆系列电控模（ECU）并联相接。
2.动力J1939网络（A网络）—发动机与自动变速器之间的通信网络，并通过桥模块与车辆CAN总线网络（B网络）连通。
3.LIN通信线—
开关模块LIN接口与前控模块J3-5相接，作用是CAN总线与开关模块的通信线。
4.WAKEUP（模块唤醒线）—
CAN总线各模块都具有WAKEUP线引脚，前控模块为WAKEUP输出，其它模块为WAKEUP的输入。第14页/共60页15VITI—CAN总线系统连接方块图
LIN
CAN-H
CAN-L
WAKEUPJ1939（低）J1939（高）120Ω
WAKEUP120Ω
120Ω
开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块发动机ECU变速器ECU仪表模块第15页/共60页16CAN总线网络传输线
CAN总线网络的传输线由两根信号线CAN-H（信号—高）和CAN-L（信号—低）的屏蔽双绞线组成，通过网络传输线与车辆的系列电控模块ECU并联相接。在总线网络线路的两个终端各有一个120Ω电阻，作用是避免数据通信网络中，数据传输终了反射回来，产生反射波使网络中的数据遭到破坏。
VITI-CAN总线网络的两个终端电阻分别安装在仪表模块和后控模块中，在确保总线安装良好的情况下，当车辆断电后，可用万用表在两根信号线CAN-H（信号—高）和CAN-L（信号—低）之间，测量出约60Ω的电阻值。第16页/共60页17
用万用表在两根信号线之间可测量出约60Ω的电阻值
CAN-L120Ω
开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块仪表模块60Ω
万用表注意！必须当车辆断电后，才允许测量。第17页/共60页18CAN总线网络传输线
CAN总线网络信号传输有显性位和隐性位两个状态。显性位：用逻辑0表示，此时两根网络信号线的电压是：
CANH≈3.5V、CAN-L≈1.5V
隐性位：用逻辑1表示，此时两根网络信号线的电压是：
当CAN总线网络工作后，用万用表测量不出信号高（CAN-H)和信号低(CAN-L)两根信号线的当前电压变化值。因为，当CAN总线网络工作后，CAN总线网络信号线上的电压在不断的变化，而万用表的响应速度很慢，所以，所测量的电压不是当前的电压变化值，而是电压的有效值。
当CAN总线网络工作后，用万用表测量CAN-H信号线对地电压值为：2.3~2.4V左右。当CAN总线网络工作后，用万用表测量CAN-L信号线对地电压值为：2.3~2.4V左右。当CAN总线网络工作后，用万用表测量CAN-H和CAN-L两根信号线之间的电压值为：0V左右。第19页/共60页20用万用表测量CAN总线网络信号线电压
开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块仪表模块0V
万用表2.4V2.4V第20页/共60页21
CAN总线网络传输线为什么要采用屏蔽双绞线
CAN总线网络传输线采用屏蔽双绞线可提高信号线的抗高频辐射和地电平漂移能力，当受到干扰后两线产生的影响相同，相互抵消，使差值保持不变。同时，在两根信号线的外层包裹金属屏蔽，可将各种辐射信号屏蔽搭铁。对CAN总线网络传输线的使用要求：
1.用适当的阻抗匹配
VITI-CAN总线系统LIN通信线
在VITI-CAN总线网络中，LIN局部网络线是开关模块与CAN总线网络的通讯线，它通过前控模块与CAN总线网络相接，将开关模块的开/关信号传送到CAN总线网络上。当前控模块接收CAN总线网络上小光灯打开的信息后，通过LIN局部网络线向开关模块发出开关模块照明灯点亮的命令。开关模块的照明灯电源来自唤醒线(WAKEUP)。前控模块J3-5为LIN接口，与开关模块的LIN接口对接，工作电压为+12V左右。第23页/共60页24CAN总线网络传输线
VITI-CAN总线系统WAKEUP唤醒线
VITI-CAN总线系统部分模块具有两个WAKEUP引脚，模块内部是连接在一起的，前控模块为WAKEUP输出，其它模块为WAKEUP的输入。
VITI-CAN总线系统连接时，总线各模块的WAKEUP引脚都必须与前控模块的J3-2引脚连接在一起。当前控模块电源正常，点火开关闭合（ACC挡、ON档、起动档）时，或危闪报警开关闭合时，前控模块正常工作，WAKEUP输出（输出电压等于当前电源电压），总线其它模块收到WAKEUP信号，模块被唤醒，在电源正常的情况下，各模块开始工作。第24页/共60页25CAN总线网络传输线
WAKEUP—具有唤醒和休眠的功能
VITI-CAN总线系统具备“唤醒”和“休眠”功能，以减少在关闭点火开关（ACC档、ON档、起动档）时，电瓶电量的额外消耗。当关闭点火开关，控制装置从唤醒模式转人休眠模式。在“休眠”模式中，当不需要系统工作时，多路控制装置停止各项功能操作（信息传输和CPU控制）。一旦一种操作完成（例如：危报开关的接通），处于休眠状态的有关控制装置就被唤醒，并立即开始运作。确认休眠模式
1、检查各信号传输线路与车体之间的电压应为零值。
2、在休眠模式时，检查电瓶处的额外电量消耗，电流应在70-80mA范围变化，变动量小于10mA。
第25页/共60页26
当前控模块工作，WAKEUP输出信号电压时
用万用表测量CAN总线网络信号线电压
开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块仪表模块12V24V2.4V2.4V万用表第26页/共60页27
当CAN总线系统转入“休眠”模式时
开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块仪表模块0V0V0V0V万用表第27页/共60页28CAN总线网络中电控模块的作用
CAN总线网络中各电控模块是采集数据、提供发送数据、接收检查数据、输出执行数据的控制单元。控制单元（电控模块）首先将采集到的信号输入到MCU（微控制器），由MCU生成CAN报文输入到CAN收发器，CAN收发器接受MCU传来的报文数据，并转化为电信号发送到CAN数据总线上。在CAN总线系统中，各控制单元都接收数据总线上的所有数据，经MCU判断接收的报文数据是否是本单元所需要的数据，如需要，它将接受并进行处理（将编码数据分解成可以使用的数据），输出执行信号，否则给予忽略。第28页/共60页29CAN总线网络信号的种类
1.CAN总线网络信号的种类
(1)输入信号：
A.开关信号（数字量信号）：只有通/断两种状态，例如—灯光控制开关、报警开关、故障报警灯等信号。
B.模拟信号（模拟量信号）：用数值表示的量，例如—气压表、油量表、显示发动机工作的仪表等信号。
(2)输出信号：电控模块输出执行一定功能的信号，例如—启动起动机、闭合电磁总开关、灯光控制、车厢门控制等信号。
第29页/共60页30CAN总线开关信号的工作状态
CAN总线模块输入的开关信号的工作状态有：正控信号、负控信号、悬空信号。正控信号：输入总线模块的开关信号为正控电压信号。例如：点火钥匙开关ACC挡、ON挡、ST挡等为正控电压信号。负控信号：输入总线模块的开关信号为负控搭铁信号。例如：灯光开关、雨刷机控制开关等为负控搭铁信号。悬空信号：输入总线模块的开关信号为电路断路信号。例如：刹车蹄片磨损传感器信号为电路断路信号。第30页/共60页31CAN总线信号的生成
CAN总线网络信号的生成数字量信号—
只有开/关两种状态，由相应的传感器或开关测得，输入到电控模块，信号经过处理，可直接由微控制器（MCU)将数据处理生成CAN报文，再由CAN收发器发送到CAN总线网络上。在司机仪表的仪表指示灯和液晶显示屏显示数字量信号有：各种报警显示、发动机故障诊断等。模拟量信号—
由相应的传感器测得，输入到电控模块，经过处理，通过A/D（模拟/数字）设备转换成数字信号，由MCU将数据处理生成CAN报文，再由CAN收发器发送到CAN总线网络上。在司机仪表的指针表上显示模拟量信号有：车速表、气压表、发动机转速表、水温表等名词解释：
A/D设备转换—Analog（模拟）、Digital（数字），模/数转换设备。
MCU—（MicroControllerUnit）单片机，也称微控制器。它实际是把中央处理器CPU，只读存储器ROM，随机存储器RAM，定时器/计数器，以及I/O接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
第31页/共60页32CAN报文的组成和传输CAN总线传输的报文主要由ID场和数据场组成。
CAN总线上传输的报文是以CAN报文的格式在网络上进行广播式传送的。数据总线是模块间运行数据的通道，如果模块可以发送和接收数据，称为双向数据总线。
CAN总线网络上的报文可以多条同时在网络上传输，但是，是按时序分时、分段地从各模块发出，由于信息传输速度很快，所以感觉是同时发出的。总线管理模块担负着信息数据发送和接收的顺序（并且存储车辆的主要信息），一般把动力单元的当前主要信息放在最前面。
名词解释：
执行信号输出过程
模块3输出的执行信号F，是模块1、2输入信号A\B\C\D的逻辑操作。在实际电路中，例如起动机控制信号电压输出的条件有：起动开关闭合、空档信号的输入、后舱门关闭信号的输入、发动机转速为零信号的输入。第34页/共60页35CAN总线网络桥模块的作用
CAN总线网络桥模块的作用是：将协议相同的两个网络连接在一起，通过桥模块（非对称网桥），将动力网络与CAN总线网络之间的信息连通。非对称网桥—可实现高速网（动力系统）和低速网（仪表信息和电器控制系统）的流量不对称桥接，从而保证总线负载率的安全和电器的安全。
VITI-CAN总线网络桥模块有两组信号线，作用分别是：
A网络线（动力J1939网络）—连接电控发动机ECU和自动变速器ECU的通信网络。
B网络线（VITI-CAN网络）—与CAN总线网络相接。通过桥模块可将动力系统的水温、油压、转速、挡位等信息连通到CAN总线，同时通过桥模块可将CAN总线上控制动力系统的信息连通到动力网络。第35页/共60页36VITI—CAN总线系统连接方块图
A网络线B网络线开关模块前控模块中控模块顶控模块后控模块后灯模块前灯模块桥模块管理模块仪表模块变速器ECU发动机ECU第36页/共60页37VITI-CAN总线技术的优点
1.数据共享，减少了数据的重复处理。电控发动机的转速、水温、机油压力、机油温度、油门位置传感器等信号；自动变速箱的档位、车速、空档、倒档、缓速器等信号；经桥模块发送到CAN总线上，由仪表模块显示出这些数据信息，便于司机的监控，可省去常规车辆对这部分信号的另外获取。同时，这些数据信息在网络上发送，需要部分信息的车辆部件都可获取，比如：电控绞接盘、电涡流缓速器、空气悬架、客门控制及巡航控制等，可从CAN总线获取车速数据，而不需要另外增加获取电路。
2.减少车身布线，节省成本。由于采用总线技术，模块之间的信息传输仅需两条信号线（CAN-H、CAN-L)；车辆电器设备的供电、控制等，基本都由CAN总线系统提供，使车辆布线局部化，与常规车辆相比，减少了横贯车身的布线，节省了布线成本。同时，数据共享也节省了部分信号电路的布线。节省了布线成本。第37页/共60页38VITI-CAN总线技术的优点3.硬件方案的软件化实现，减少硬件，简化了设计，减少生产成本。例如A：起动机启动控制的条件，前起动开关闭合、空档信号的输入、后舱门关闭信号的输入、发动机转速为零信号的输入。例如B：电控铰接盘的保护控制有，刹车管路气压大于2bar，车速大于40公里，倒车超角度三轴气制动控制等。常规车辆靠部分继电器来实现这些功能，CAN总线车辆靠系统中软件实现这些功能，减少硬件电路的设计和使用，即可靠又无资金投入。
4.强大的故障诊断能力和自动恢复能力、减少维护。（1）模块在线故障诊断；（2）传感器的故障诊断；（3）燃油传感器的故障诊断；（4）发动机在线故障诊断；（5）变速箱在线故障诊断；（6）ABS在线故障诊断；（7）灯光的故障检测；（8）各模块工作温度，车内外和发动机仓温度的监测。第38页/共60页39VITI-CAN总线技术的优点（1）模块在线故障的诊断
VITI-CAN总线能对挂在总线上的模块自动登记从而监测其运行状态。比如，如果车上接了总线管理模块（VD-CGM273)，一旦管理模块出现故障或通信中断，则在总线仪表上显示提示信息，如图所示：图1.管理模块在线图2.管理模块不在线在线模块●QKM●ZKM●DKM●QDM●HDM●HKM●QM●HDK●CGM●TY1●TY2○TY3在线模块●QKM●ZKM●DKM●QDM●HDM●HKM●QM●HDK○CGM●TY1●TY2○TY3第39页/共60页40VITI-CAN总线技术的优点(2)传感器故障的诊断
VITI-CAN总线能够采集车身上一些传感器信号（油压、气压1、气压2、水温、车内温度、车外温度、仓温）并监测其运行状态；比如，如果车上接了油压传感器并且通过总线获取油压信号，一旦油压传感器损坏或通信中断，则在总线仪表上显示提示信息，“油压传感器掉线”如图所示：水温传感器掉线油压传感器掉线仓温传感器掉线气压1传感器掉线气压2传感器掉线车内温度传感器掉线车外温度传感器掉线第40页/共60页41VITI-CAN总线技术的优点ECM故障码ECM故障码SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式TCM故障码TCM故障码ABS故障码ABS故障码SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式SPN:数据种类FMI:故障类型OC:故障次数CM:转换格式(3）发动机、变速器、ABS在线故障的诊断
VITI-CAN总线（有总线桥模块时）能够实时监测发动机、变速器、ABS之间的通信网络与CAN总线通信是否正常，并且能够显示发动机、变速器、ABS的故障码，如图显示：
图1.发动机在CAN总线上图3.变速器在CAN总线上图5.ABS在CAN总线上
图2.发动机不在CAN总线上图4.变速器不在CAN总线上图6.ABS不在CAN总线上第41页/共60页42VITI-CAN总线技术的优点(4)灯光故障的检测
VITI-CAN总线能监测灯光（包括左右转向灯、刹车灯、倒车灯）的运行状态；比如，如果刹车灯通过总线模块控制，一旦刹车灯（左、右刹车灯）出现故障或通信中断，则在总线仪表上显示提示信息“刹车灯故障”，如图所示：左刹车灯故障右刹车灯故障左转向灯故障右转向灯故障右倒车灯故障左倒车灯故障第42页/共60页43VITI-CAN总线技术的优点（5）温度提示
可降低功耗。常规车辆的电路控制，是以继电器控制电路为主体的常规逻辑的控制电路。继电器控制电路即耗能、耗材，电路设计复杂，器件老化后经常产生控制电路和被控电路故障。
6.安全性、可靠性高。安全性：VITI-CAN总线能够监测客车门的开启和关闭状态，当车速＞3Km/h时，如检测到客车门未关闭，总线将会自动关闭客车门，并在车速＞3Km/h的高速行驶中，客车门将不能被打开。可靠性：行车时的各种车况现象，由各部位的监测传感器将信息通过CAN总线系统，及时的显示在司机仪表盘上，便于司机观察，利于车辆安全行驶。第44页/共60页45VITI-CAN总线技术的优点7.数据稳定可靠，抗干扰能力强。
VITI-CAN总线系统采用的是模块化管理，各模块按其功能就近安装在车身的各部位，从而简化了整车布线，缩短了线束长度，降低了线与线之间耦合电流的产生，减少了线间相互干扰。同时在软件上，CAN总线系统采用短帧传输，这样使总线数据报文在传输过程中有较强的抗干扰能力。
VITI-CAN三级总线可通过CAN总线管理模块与CAR.exe记录仪解读软件的设置，很方便实现这些功能。第45页/共60页46VITI-CAN总线技术的优点
北京公交采用的是哈尔滨中德（VITI）电子有限公司开发的CAN三级总线技术。根据不同的车型，整个CAN总线系统基本由下列模块(ECU)组成:前控模块、中控模块、后控模块、顶控模块、前灯控模块、后灯控模块、总线仪表模块、开关模块、胎压监测模块、总线管理器和桥模块。为了车辆在保修工作中，充分发挥车辆各部件的互换性，应北京公交的要求，由2007年6月起，统一了各种车辆模块的接口定义。第48页/共60页49CAN三级总线连接示意图CANH、CANL、WAKEUPCAN-HCAN-L顶控后控中控前控管理桥模块前灯后灯胎压开关WAKEUP仪表{第49页/共60页50VD-Q/Z/H/DKM273
前、中、后、顶控制模块
VITI公司设计的前、中、后、顶控模块外型尺寸是一样的，其接口的插接件型号也是一样的。各模块的:常火电源—VPP(+)GND㈠电源—VBB(+)VG㈠唤醒线—WAKEUP信号线-高—CAN-H信号线-低—CAN-L的接口插针位置是一样的。第50页/共60页51VD-Q/Z/H/DKM273控制模块接口
线束端塑料护套
26塑料护套型号：174516-612塑料护套型号：174913-6
配粗插针(10个）型号：173631-1配细插针(12个）型号173681-1
配细插针(16个）型号：173681-122塑料护套型号：174515-616塑料护套型号：174514-6配粗插针(6个）型号173631-1
配细插针(16个）型号：173681-1配细插针(16个）型号173681-1
注：所有模块的第一管脚都在右上脚，左下脚为末端管脚。接口的插接件J1、J2、J3、J4分别自左向右排列。第51页/共60页52VD-QKM273前控模块接口定义第52页/共60页53VD-QKM273前控模块北京公交统一接口定义1接口名称输入/输出正/负条件备注J1-1VBB电源