CAN
网络
概述
由于强制性规范和顾客们对改进车辆功能的要求不断提升,从而导致了汽车复杂性的增加。
这反而有助于开发更灵活的电子系统。CAN (控制器区域网络) 就是这项研究的成果。网络可在同一条导线上传输并接收大量不同的指令和讯息。过去每一条指令或讯息都需要一条单独的电线。网络的使用已扩大了功能性而不需增加电线的数量。
网络上可处理的指令和讯息数量,取决于例如网络速度以及讯息或指令的长度等因素而定。以控制器区域网络 (CAN) 为基础的 Volvo 网络可传送超过 500 个不同的信号与大约 100 条讯息。这些讯息称为框。每条讯息可包含数个信号。
网络的优点
因为网络中的所有控制模块均已相互连接,这就易于对它们增加更多的信息,所要做的只是:
将传感器连接到最近的控制模块
将受控组件连接到最近的控制模块
下载软件到控制模块来修改配置。
车辆中采用的配线长度及组件数目比以前少。
车辆定速定速巡航控制功能的增加就是其中一个范例。
在采用网络之前,需要安装控制模块、开关、真空泵、真空伺服器、软管及电线束。
采用网络,只需安装一个开关并下载用于修改车辆配置的软件。
逻辑功能可解释为 "倘若发生此情形就必须进行下列修正动作"。例如,系统经编程后倘若尾灯坏了,讯息便通过控制器区域网络 (CAN) 传送到驾驶员信息模块 (DIM) 以便警告驾驶人。
要引入逻辑功能,需要的只是改变相关控制模块的编程设定,在以上的范例中,即是中央电子模块(CEM)和驾驶员信息模块(DIM)。引入逻辑功能不会增加组件或电线的数量。
该功能可以根据顾客和市场的要求/需要而改变。以尾雾灯为例。某些市场使用两盏尾雾灯,而其他市场只在驾驶员一侧使用一盏。以前需要为不同的市场储备不同的替换零件。而现在,通过根据市场的不同而更改编程设定,相同的替换零件即可用于所有市场。
大量不同的车辆可以使用相似的网络(硬件)。
唯一使车辆区别开来的是:
与系统连接的组件(控制模块、传感器控制的组件等)
各组件的功能。
何种组件/功能为标准配置/可选配置/配件
系统的配置/编程设定。
网络结构
概述
该网络是由数个控制模块所组成,也称为节点或 ECU,它们是利用两条通讯线通过 CAN 相互连接。每一个控制模块都是各自通电暨接地并且通过两条通讯线发送暨接收讯息/指令。在这些网络当中,MS CAN、HS CAN、延伸 CAN、暨控制模块都与数条不同的支线相连接。当出现开路时,开路之外的那些控制模块即无法与网络的其它部份进行通讯。然而,当同一个网络中的其它通讯正在运作时,其中一条支线发生故障则可能会导致与特定控制模块的通讯出现故障。
网络的高速侧和中速侧
网络由三部份所组成。高速侧 (HS CAN) 系传送中央电子模块 (CEM) 与主要是在发动机室内之控制模块间的信号/讯息。中速侧 (MS CAN) 系传送中央电子模块 (CEM) 与乘客舱暨行李舱内之控制模块间的信号/讯息。最后则是延伸 CAN,其包括特别安装在碰撞-感测位置之特定控制模块。
三个网络当中的界面称为网关,是由中央电子模块 (CEM) 进行供电,它在三个网络侧当中会对通讯的传输速度进行高速或低速转换。
数据链结接头
资料链结接头是位于乘客车厢靠近驾驶台的位置,高速侧(HS CAN)的电缆和中速侧(MS CAN)的电缆都连接到资料链结接头上。
插脚3 MS CAN(中速侧)(H 电线)
插脚4-底盘接地
插脚5-信号接地
插脚6 HS CAN(高速侧)(H电缆)
插脚11 MS CAN(中速侧)(L电线)
插脚14 HS CAN(高速侧)(L电缆)
插脚16-电压馈电
传送速度
Volvo 控制器区域网络 (CAN) 有两种传输速度。
HS CAN(高速)的传送速率为500千位/秒。
CAN 传感器的传输速度为每秒 500 千位元。
MS CAN(中速)的传送速率为125千位/秒。
延伸CAN具有125 千位元/秒之传输速度
1 千位/秒 = 每秒1000位元 (1字节 = 8位元)。
在三个 CAN 当中,其中一个 CAN 上的控制模块可具有一个或多个从属控制模块,它所使用的通讯类型则会有差异。例如 SRS 控制模块有一个 CAN 传感器。在 LIN 或其它较简易的串联通讯 (Volcano Lite) 进行时,控制模块与从属控制模块之间的传输速度为每秒 9.6 千位元或是每秒 19.2 千位元。
终端电阻器
为防止 CAN 中的电子反射和干扰,在网络的高速暨中速侧上,每一端 (主线) 都各有一个终端电阻器可对 CAN H (高速) 与 CAN L (低速) 进行桥接。每个终端电阻器的电阻值均为 120 欧姆。
对于HS CAN(高速),终端电阻器是在中央电子模块(CEM)和发动机控制模块(ECM)中。
对于MS CAN(中速),终端电阻器是在中央电子模块(CEM)和驾驶员信息模块(DIM)中。
针对延伸 CAN,两个终端电阻均位于中央电子模块 (CEM) 内。
带终端电阻器的平行电路的电阻测量
两个终端电阻器产生并联电路。在特定条件下可对以下电阻器进行测量:
当 CAN 完整时,CAN L 与 CAN H 之间的电阻在网络的任何一个地方均为 60 ohm (欧姆)。
在电缆上有开路的情况下,这样1个终端电阻器没有被包括在该电路内,网络上的电阻就大约为120 ohm(只有一条主线可使用)。
连接到位于测量电路“外面”的控制模块的电缆上的开路,用这种测量方法是测不出来的。
在通讯电缆之间有短路的情况下,电缆之间的电阻大约为0 ohm,不论这个短路是在什么位置。
在高速网络HS CAN(高速)内的电阻测量,范例
中速网MS CAN(中等速度)中的电阻测量,范例
延伸式 CAN 的电阻测量,范例
CAN
概述
CAN(控制区域网络)是一个用于多路通讯的标准化的系统。多路通讯是指几个控制模块可使用同一条导线进行通讯,而一个控制模块的通讯不会干扰另一个模块的通讯。
Volvo建立了一套新的多路通讯标准 - VOLCANO。VOLCANO是CAN的扩展,它采用实时运作和优先排序。对于优先排序的说明是基于VOLCANO但指称为CAN。
控制区域网络(CAN)的标准指明:
应使用两条电线(CAN H和CAN L)
应使用的电压
讯息显示的形式
如何处理传送错误。
CAN H和CAN L电线
CAN H 暨 CAN L 导线不得与控制区域网络上的速度 HS CAN 暨 MS CAN 相混淆。CAN H 与 CAN L 是多路通讯网络中分配信号的一种方式。
通讯通过两条导线进行。这两条导线对扭在一起。
通讯电压级采用差压电压级进行。
采用对扭导线和差压电压级通讯的原因是网络对干扰的敏感性变得更低。
相同的讯息使用不同的电压在两根电线中同时传送。
二进制1 = 在CAN H和CAN L上均为2.5 V。
二进制0 = 在CAN H上为4 V,在CAN L上为1 V。
在CAN L和地表之间测量时,平均电压级约为2.3 V。
在CAN H和地表之间测量时,平均电压级约为2.8 V。
这些测量值通常适用于控制器区域网络 (CAN) 上的 "正常" 交通路况,即并未发生导致网络中控制模块开始传送错误讯息的故障。
在网络上正常通讯状态下在两条CAN电缆之间测量时,平均电压级别大约是0.55-0.90 V(最大可达0.6-1.4 V)
Volvo 汽车公司的 CAN 符合 ISO 11898-2。其它标准则为 11898-3,当逻辑从 "0" 变更为逻辑 "1" 时,CAN H 上的电压会从大约 5 V 变更到大约 1 V,而 CAN L 则从大约. 0 V 变更到大约 4 V。还有标准 SAE J2411 是只有一条用于 CAN-通讯的电缆。
控制区域网络(CAN)讯息
讯息由下列部份组成:
标识符(“旗标”)-表示讯息的标识及优先排序。
数据信息(数值、信息等)。
检核总和,用于检查确定讯息已正确到达
停止信号,表示讯息已完成。
一个完整的CAN网络讯息叫做帧。
优先
当几个控制模块试图在同一时间发送讯息时,网络上可能会出现冲突。比如,如果驾驶员刹车,而与此同时,前座乘客改变气候控制设定,后座的某个乘客使用电动车窗。为确保安全运行,必须对讯息进行优先排序。此外,由讯息排队所引起的延迟时间必须是合理的。这是为了不让顾客感觉到系统迟钝。
为了解决冲突及时间延迟问题,就要对讯息作优先排序以确保良好的功能性。
讯息的优先次序由讯息编号开头零的数目确定,零的数目越多,其优先权越高。
优先排序如下进行:
在网络可用时,所有“有话要说”的控制模块将其讯息中的位元一发送出去。
所有控制模块探测网络中在传送的讯息
如果一个控制模块传送了0,则那些送出1的控制模块便会停止,等候直到下一次网络有空。
那些传送0的控制模块接着传送其讯息中的位元二
如果一个控制模块传送的位元二为0,则那些送出1的控制模块便会停止,等候直到下一次网络有空,如此类推。
具有最高优先权(在开头有最多零)的讯息“胜出”,并首先被传送。
一个讯息以七个零结束。于是控制模块便知道网络有空,新的讯息便可以优先顺序发送。
两种类型的讯息
系统中有两种类型的讯息:
定期帧。这些讯息定期发送,给出的是某个参数的当前状态。它们是用于经常性更新的信息,如速度信号等。
事件帧,只在预先定义的条件满足时才发送。这类讯息是用于很少出现的事情,如升高/降低车窗等。
讯息可以包含一个更新的位元,用以表示信息的“新鲜”程度。
系统假定接收方已经接收到讯息,所以不发送确认讯息。只有对来自另一个控制模块的直接问询才会作出答复。
另一方面,接收方“知道”自己应接收到的讯息的频度,并对此有状态记录。如果该讯息缺失,接收方可以连接一个紧急程序及/或设定一个诊断故障代码(DTC)。
品质因素
在一个信息(信号)是在一个网络内的不同控制模块之间发送的发送系统内,通常是控制模块产生/创建信息(信号),也是这些模块知道发送信息的品质。为了能够通知接收信号的控制模块有关信息的品质,有一个“品质因素”(Q因素)在发送信息(信号)的同时在网络上发送。品质因素是说明信息(信号)的状态。例如,如果信号因为传感器有故障而无效,接收信号的控制模块就可以利用品质因素来决定该控制模块是否要采取行动(例如重新配置)。
品质因素可以是以下状态:
此数值表示信号正常,显示一个可信状态而且精确无误。
尽管这个数值表示信号正常,也可能可用,但是发现某些问题,显示其精确性可能降低,这样性能就会受影响,或者出现不稳定的情况。
此数值表示信号有初始值,还没有时间接收测量或计算出的数值。这可能是在控制模块的初始过程没有充分完成的时候出现的问题。一旦该控制模块开始动作,信号就应该有一个正确数值。接收信号的控制模块有一个内置的延缓时间,等待正确的信号。
此数值表示信号有故障。这会防止接收信号的控制模块来使用该信号。
可以应用的品质因素的总结。
状态
“一般”控制模块
带有高度精确性要求的控制模块
* 故障诊断代码可能储存。
兼容性
各单元必须“使用”相同的语言以及必须互相兼容。于是使用一个标准化的通讯规约。
信号配置(sfg)包含了设备之间所使用的语言。如果任一模块的信号配置与其他设备不符,该模块就无法进行通讯。也就是说所有设备都应具有相容的信号配置。
为对此进行检查,中央电子模块 (CEM) 会在控制器区域网络 (CAN) 上传送其信号配置的识别码。其它的控制模块接收到此编号后,会将其与它们本身的号码进行比较。倘若此识别码不相符,控制模块便会储存诊断故障代码 (DTC)。信号配置偶尔会进行修改,以增加新讯息并且删除旧讯息。
配置
当进行系统配置时,需要下载下列的说明:
系统中包括了哪些控制模块(如中央电子模块(CEM)等)。
哪个控制模块应该做些什么事情(例如“你是负责驾驶员车门的控制模块 - 你是负责乘客车门的控制模块”等等)。
应包括哪些功能(例如,警报功能应打开还是关闭)。
哪些组件连接到控制模块(例如,在警报器中是否包括了倾斜传感器)。
控制模块将要传递哪些讯息,以及接收哪些讯息
不同的资料应储存在何处。
安装配件之后此配置必须改变(调适),更换任何控制模块之后也必须再次下载。下载软件时,此信息是储存在并从本汽车公司(Volvo)中央数据库获取。
控制器区域网络 (CAN) 内的故障管理
概述
控制器区域网络 (CAN) 系由中央电子模块 (CEM) 进行监测。当中央电子模块 (CEM) 侦测到控制器区域网络 (CAN) 内的故障时,中央电子模块 (CEM) 内便会储存诊断故障代码 (DTC)。视故障类型而定,会有不同类型的诊断故障代码 (DTC)。
处理的故障类型有:
没有来自控制模块的通讯
通讯故障。
没有来自控制模块的通讯
中央电子模块 (CEM) 知道哪些控制模块是在控制器区域网络 (CAN) 中并且会检查是否所有控制模块均可进行通讯。倘若控制器区域网络 (CAN) 中出现控制模块无法通讯,中央电子模块 (CEM) 内便会储存诊断故障代码 (DTC)。每一个控制模块均有一个诊断故障代码 (DTC)。
通讯故障
当网络运作时,中央电子模块 (CEM) 会通过控制器区域网络持续监测交通路况。倘若中央电子模块 (CEM) 侦测到控制器区域网络 (CAN) 上的通讯系因任何理由而中断时,控制模块便会储存诊断故障代码 (DTC)。中央电子模块 (CEM) 对于控制器区域网络 (CAN) (一个用于 HS-CAN,另一个用于 LS-CAN) 的每一个部份均提供一个诊断故障代码 (DTC)。
除中央电子模块(CEM)外,其他每个控制模块都有两类与通讯故障有关的诊断故障代码(DTC)。中央电子模块(CEM)只有一类诊断故障代码(DTC)。
它门是:
故障讯息
配置错误
当中央电子模块(CEM)一直都是网络上的主控制模块时,该控制模块中就没有错误配置的诊断故障代码(DTC)。
控制模块会持续监测控制器区域网络 (CAN) 的交通路况。倘若控制模块接收到它无法解读的讯息时,便会在控制器区域网络上传送所谓出错格式 (Error-Frame) 的错误讯息。控制模块也有可侦测其本身所传送之故障讯息的功能。这可避免干扰控制器区域网络 (CAN) 上的其它通讯。倘若网络上出现了重大干扰,通讯不正常的控制模块便会自行关机 (此状态称为总线关闭)。当控制模块自行关机时,它便无法传送或接收任何信息。
当控制区域网络(CAN)通讯失灵时,为了使车辆不致突然停下,也为了使功能不致完全消失,某些控制模块具有跛行功能。亦即对于驾驶或安全(如发动机控制模块(ECM)和变速箱控制模块(TCM))必不可少的控制模块会以预先设定或估计值继续处在有限功能状态。举例而言,如果与变速箱控制模块(TCM)的通讯丢失,变速箱就会采用预设档位。其目的是让顾客至少可以将车开到工场。控制模块会维持在此模式之下,直至控制模块的电源关闭为止。当电源接通时,控制模块会再重新尝试进行通讯。
中央电子模块 (CEM) 会在其所传送的讯息内将其配置标识传送到其它的控制模块中。控制器区域网络 (CAN) 上的控制模块必须具有相同的配置标识方能互相通讯。这是因为控制模块仅会听取包含其本身配置标识的讯息。倘若控制模块的信号配置与中央电子模块 (CEM) 的信号配置不符,诊断故障代码 (DTC) 连同故障信号配置便会储存在控制模块内。
CAN中的控制模块
在 CAN 中控制模块的数量以及网络中控制模块的差异是取决于车型、配备等级与结构周。
说明
网络速度125 kbit/s。实际上包含位于乘客舱及行李箱内的控制模块。
网络速度500 kbit/s。实际上包含位于发动机室内的控制模块。
网络速度125 kbit/s。包含用于特定选配功能之控制模块。
本地CAN有数个,例如介于前向雷达(FLR)或后座娱乐模块(RSE)之间以及介于发动机控制模块(ECM)及变速箱控制模块(TCM)之间。
是介于安全辅助系统(SRS)模块、刹车控制模块(BCM)、发动机控制模块(ECM)、迫近速度模块 (CVM)等之间的本地CAN。
这种控制模块与“主控制模块”相连,计算能力较低,且仅按主控制模块的指令操作。
刹车控制模块(BCM)
控制刹车系统ABS、EBD、STC及DSTC/ESC等功能。
气候控制模块(CCM)
控制恒温单元功能并与其他MS CAN上的控制模块进行通讯。
中央电子模块(CEM)
为介于HS-CAN及MS-CAN之间的网络主控制模块及介面。该控制模块在电气系统中具有综合功能。该控制模块包含分别用于HS-CAN、MS-CAN及延伸CAN之终端电阻器。
迫近速度模块 (CVM)
包含一个镭射传感器并可控制 City Safety 的功能。
驾驶员车门模块(DDM)
控制驾驶员车门的各项功能,以及其它车门的特定功能。
具有后方驾驶员车门模块(RDDM)及驾驶员车门开关(DDS)作为LIN从节点。
差动电子模块(DEM)
控制四轮驱动启动并与其他HS CAN上的控制模块进行通讯。
驾驶员信息模块 (DIM)
控制综合仪表板功能。该控制模块包含用于MS CAN的两个终端电阻器之一。
发动机控制模块(ECM)
控制发动机的功能。该控制模块包含用于HS CAN的两个终端电阻器之一。
前向感知模块(FSM)
包含摄影机与主动安全性的控制功能。
选项/配件。以正向雷达 (FLR) 作为从属控制模块。管控如自动定速定速巡航控制、行人保护、碰撞警示、刹车辅助、自动刹车的功能。
信息娱乐控制模块(ICM)
控制音响和导航功能。该控制模块也是MOST网络中的主控制模块。
有关MOST网络的进一步信息,请参阅“MOST网络之设计与功能”: n n 。
请参阅: MOST网络上的故障管理
此控制模块从未与信息娱乐主机 (IHU)一起。
信息娱乐主机 (IHU)
该控制模块可控制信息娱乐功能,并连接至前方显示屏幕。
有关MOST网络的进一步信息,请参阅“MOST网络之设计与功能”: n n 。
请参阅: MOST网络上的故障管理
此控制模块从未与信息娱乐控制模块(ICM)及整体式音响模块 (IAM)一起。
无钥匙车辆模块(KVM)
控制免钥匙进入系统的功能。
驻车辅助摄影机(PAC)
控制后方驻车辅助设影机之功能。
可选配置/配件。
MS-CAN适用于:结构周-201345之S60 (11-)、V60及XC60。
延伸CAN适用于:结构周201346-之S60 (11-)、V60及XC60,以及S60L。
驻车辅助模块 (PAM)
控制驻车辅助系统的功能。
具有后方乘客车门模块(RPDM)作为LIN从节点。
电话模块(PHM)
控制连接手机之功能。为信息娱乐系统的一部份。
仅在XC60找到。该控制模块可管理行李箱盖之开启。
Power Steering Control Module (PSCM)
控制车辆动力转向。
电动座椅模块(PSM)
控制驾驶员座椅的位置和功能。
可选配置/配件
注意:电动座椅模块(PSM)不检查座椅加热和SIPS(侧撞保护系统)气囊功能。
选配。后座娱乐模块(RSE)之从属控制模块。
仅适用于车型年份2014之车辆。
选配。后座娱乐模块(RSE)之从属控制模块。
仅适用于车型年份2014之车辆。
安全辅助系统(SRS)模块。
控制车辆的踫撞安全系统。
有乘客重量传感器(OWS)(仅限于美国/加拿大/墨西哥)作为从属控制模块,以检查是否有人坐在乘客座上。
方向盘角度传感器模块(SAS)
在CAN上传输方向盘位置信号。作为稳定及牵引力控制功能的一部份包括在内。
侧障碍物侦测控制模块左 (SODL)
控制 Blind Spot Information System BLIS 功能。
可选配置/配件。
可控制 Lane Change Merging Aid (LCMA) 及 Cross Traffic Alert (CTA) 等功能。
侧障碍物侦测控制模块右 (SODR)
控制 Blind Spot Information System BLIS 功能。
可选配置/配件。
可控制 Lane Change Merging Aid (LCMA) 及 Cross Traffic Alert (CTA) 等功能。