2024年10月7日发(作者：斐飞翮)
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服务
自学手册 ２３８
I
ＣＡＮ－总线上的数据交换 I
基本原理
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ＣＡＮ总线可以将车上的控制单元连成
网络，这样就可扩展控制单元在车上
和自诊断方面的功能。
SSP 238:
•
讲述ＣＡＮ系统的基本功能，通过举例来说明
数据交换的过程
自学手册ＳＳＰ１８６中简要地介绍了ＣＡＮ
总线技术，本自学将详细说明ＣＡＮ总
线系统的基本功能。
SSP 269:
•
讲述具体的ＣＡＮ总线，如驱动ＣＡＮ和舒适ＣＡＮ
总线在大众和奥迪车上的应用。
238_001
新 重要
说明
自学手册只讲述新技术的结构和功能，具体
内容请参见相应的维修手册。
具体的检查、调整和维修请参见维修
手册。
2
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目录
导言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
总线系统有何用处？．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
布置、结构和基本特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６
发展阶段．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８
使用ＣＡＮ总线的装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
基本系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１
网络原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１
信息交换．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２
功能元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
控制单元．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
ＣＡＮ构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
收发器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
数据传递过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８
发送过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９
接收过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０
多个控制单元同时发送过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２２
数据传递安全性，故障特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４
内部故障管理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４
诊断说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２６
考考你．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２８
词语解释．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３０
3
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导言
数据总线有何用处？
车上使用ＣＡＮ总线后，电子部件（如控制单元）和传感器（如转向角传感器）就可以彼此连成网络。
ＣＡＮ是Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－Ａｒｅａ–Ｎｅｔｗｏｒｋ（控制器局域网络）的缩写，对于车上的整个系统来说，ＣＡＮ总线
有如下优点：
控制单元间的数据交换都在同一平台上进行。
•
这个平台称为协议，ＣＡＮ总线就起到所谓数据交换高速公路的作用。
•
可以很方便地实现用控制单元来对系统进行控制，如控制ＥＳＰ。
•
可以很方便地加装选装装置。
•
ＣＡＮ总线是一个开放系统，它可以与各种传输媒质进行适配，如
铜线和光纤导线。
•
对控制单元的诊断可通过Ｋ线来进行，车内的诊断有时是通过ＣＡＮ总
线来完成（如安全气囊和车门控制单元），这就称为“虚拟Ｋ线”
（见第７页）。
将来的车上有可能取消Ｋ线。
•
可同时通过多个控制单元进行系统诊断。
从中央控制单元到网络系统
Fahrzeug mit zentralem Steuergerät
带有中央控制单元的车
4
238_002
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导言
带有三个控制单元的车
238_003
带有三个控制单元和总线系统的车
238_004
传感器
ABS-
CAN-总线
控制单元
发动机
控制单元
执行元件
组合仪表
带有三个控制单元的ＣＡＮ驱动网络
238_005
5
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导言
布置、结构和基本特点
ＣＡＮ总线系统上并联有多个元件。
这就要求整个系统的布置满足以下要求：
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来。
•
•
数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两
控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所
有连接的元件都会得到通知。
使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换。
•
•
数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。
目前ＣＡＮ总线系统中的信号是采用数字方式经铜导线传输的。
因此其最大稳定传输速率可达１０００ Ｋｂｉｔ／ｓ （１ Ｍｂｉｔ／ｓ）。
大众和奥迪公司将最大标准传输速率规定为５００Ｋｂｉｔ／ｓ
。
考虑到信号的重复率及产生出的数据量，ＣＡＮ总线系统分为三个专门的系统：
ＣＡＮ驱动总线（高速），５００Ｋｂｉｔ／ｓ，可基本满足实时要求。
Ｋｂｉｔ／ｓ，用于对时间要求不高的情况。
ＣＡＮ舒适总线（低速），１００
ＣＡＮ＂ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ＂总线（低速），１００Ｋｂｉｔ／ｓ，用于对时间要求不高的情况。
•
•
•
238_051
1
2
3
4
1234
= 500 Kbit/s
= 100 Kbit/s
= 100 Kbit/s
= 1000 Kbit/s
= ＣＡＮ驱动总线
= ＣＡＮ舒适总线
= ＣＡＮ“Ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ”总线
= 最大数据传输速率
ＣＡＮ总线系统数据传输速率
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导言
发动机
变速器
控制单元
换档杆
制动
...
控制单元
控制单元
C
A
N-
驱
A
动总线
组合仪表
安全气囊
转向角
助力转向
控制单元传感器
诊断插头
仅指Ｈｉｇｈｌｉｎｅ
无线电 电话接口盒
组合仪表
导航系统
CAN-舒
K
适总线
(CAN－
-
“ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ”总线）
收音机
空调倒车 轮胎压力司机座椅
...
控制单元
警报监控
记忆
CAN-舒
K
适总线
舒适 司机 副司机
控制单元
左后
右后
车门控制单元车门控制单元
车门控制单元车门控制单元
238_006
网关控制单元
...
已规划的其它控制单元
车上插头
实际Ｋ线
虚拟Ｋ线
238_006b
ＣＡＮ总线系统（以２００２年型的ＰＯＬＯ车为例）
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导言
生产中的使用和研发状况
首次使用是大众公司的９７年型ＰＡＳＳＡＴ车上的舒适总线，速率为６２．５ ｋＢｉｔ／ｓ 。
238_007
经历了以下发展阶段：
９８年型 ＧＯＬＦ和ＰＡＳＳＡＴ车上的ＣＡＮ驱动总线，速率为５００ｋＢｉｔ／ｓ
238_008
２０００年型 ＧＯＬＦ和ＰＡＳＳＡＴ车上的ＣＡＮ网关Ｋ线
238_009
２０００年型 大众集团内１００ｋＢｉｔ／ｓ的ＣＡＮ舒适总线已成为某些车的标准配置，如ＳＫＯＤＡ Ｆａｂｉａ车上的网关ＣＡＮ
驱动总线及ＣＡＮ舒适总线
238_010
２００１年型 大众集团内１００ｋＢｉｔ／ｓ的ＣＡＮ舒适总线已成为某些车的标准配置，如ＰＡＳＳＡＴ
238_011
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导言
ＣＡＮ总线
ＣＡＮ总线是车内电子装置中的一个独立系统，它就是数据线，用于在连接的控制单元之间进行
信息交换。
由于自身的布置和结构特点，ＣＡＮ总线工作时的可靠性很高。
如果ＣＡＮ总线系统出现故障，故障就会存入相应的控制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故
障。
•
控制单元拥有自诊断功能，我们通过自诊断功能还可识别出与ＣＡＮ总线相关的故障。
•
用诊断仪（如ＶＡＳ５０５１，５０５２）读出ＣＡＮ总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障。
•
控制单元内的故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故障说明。如果
想要更新故障显示内容，须重新起动发动机。
•
ＣＡＮ总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况均不应有ＣＡＮ总线故障记录。
为了能够确定及排除故障，就需要了解ＣＡＮ总线上的数据交换基本原理。
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Notizen
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基本系统
网络原理
基本系统有多个控制单元组成，这些控制单元通过所谓收发器（发射－接受放大器）并联在总线导线
上，因此各控制单元的条件是相同的，这就是说：所有控制单元的地位均相同，没有哪个控制单元
有特权。在这个意义上也称之为多主机结构。
信息交换是连续完成的（按顺序）。
原则上ＣＡＮ总线用一条导线就足以满足功能要求了，但该总线系统上还是配备了第二条导线。在这个
第二条导线上，信号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。
为了易于说明数据传输的基本原理，下面以只有一条ＣＡＮ总线导线的情况来讲述。
Steuergerät ASteuergerät
BSt
eue
rge
rät
C
控制单元 Ａ 控制单元 Ｂ 控制单元 Ｃ
RXTXRXTXRXTX
收发器
ＣＡＮ－总线
Das Vernetzungsprinzip
238_012
网络原理
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基本系统
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信息交换
想要交换的数据称为信息，每个控制单元均可发送和接收信息。
信息包含在重要的物理量如发动机转速中，这时发动机转速是以二进制值（一系列０和１）来表示，例
如：发动机转速为１８００转／分时可表示成０００１０１０１。
在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特流，该比特流通过ＴＸ线（发送线）到达收发器（放大
器），收发器将比特流转化成相应的电压值，最后这些电压值按时间顺序依次被传送到ＣＡＮ总线的导
线上。
在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比特流，再经ＲＸ线（接收线）传至控制单元，控制单元
将这些二进制连续值转换成信息。
例如：
０００１０１０１这个值又被转换成１８００转／分这个发动机转速。
每个控制单元均可接收发送出的信息。
人们也把该原理称为广播，就像一个广播电台发送某一节目一样，每个连接的用户均可接收。
这种广播方式可以使得连接的所有控制单元总是处于相同的
信息状态。
广播原理：一个发送，所有的接收
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基本系统
Steuergerät ASteuergerät BSteuergerät C
控制单元 Ａ 控制单元 Ｂ 控制单元 Ｃ
并行的
信息
发动机转速 发动机转速 发动机转速
0001 01010001 01010001 0101
连续的
1
0
00
比特流
1
00
0
00
11
1
0
00
0
11
0
00
11
RXTXRXTXRXTX
收发器
电信号传输
一个发送，所有的接收
238_014
ＣＡＮ总线上的信息交换（广播原理）
信号电平
5V
0V
238_015
t （时间）
按时间顺序的电信号传输
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功能元件
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Ｋ－线
Ｋ－线是用于在自诊断时连接ＶＡＳ检测仪的。
控制单元
控制单元接收来自传感器的信号，将其处理后再发送到执行元件上。
控制单元中的重要构件：一个微控制器，其上带有
输入输出存储器和程序存储器。
控制单元接收到的传感器值
（如发动机温度或转速）会被定期查询并按顺序存入输入存储器。这个
过程在原理上就相当于一个带有旋转式输入选择开关的机械步进选择器（见图）。
微控制器按事先规定好的程序来处理输入值，处理后的结果存入相应的输出存储器内，然后到达
各个执行元件。
为了能够处理ＣＡＮ信息，各控制单元内还有一个ＣＡＮ存储区，用于容纳接收到的和要发送的信息。
ＣＡＮ构件
ＣＡＮ构件用于数据交换，它分为两个区，一个是接收区，一个是发送区。
ＣＡＮ构件通过接收邮箱或发送邮箱与控制单元相连，该构件一般集成在控制单元的微控制器芯片内。
收发器
收发器就是一个发送－接收放大器，它把ＣＡＮ构件连续的比特流（逻辑电平）转换成电压值（线路传输
电平），或反之。这个电压值适合铜导线上的数据传输。
收发器通过ＴＸ－线（发送导线）或ＲＸ－线（接收导线）与ＣＡＮ构件相连。
ＲＸ－线通过一个放大器直接与ＣＡＮ总线相连，总在监听总线信号。
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功能元件
Ｋ
K
－－－－ 线
控制单元
故障记录
输入选择开关
输入输出
存储器
存储器
微处理器
传感器，例如：
带有时间换算
执行元件，例如：
•转速传感器
的ＣＡＮ区
•温度传感器
•发动机节气门
•电磁阀
•机油压力表
•发光二极管
•等等．．．
•等等．．．
ＣＡＮ构件
接收邮箱 发送邮箱
接收区
发送区
RXTX
逻辑电平：０或１
收发器
信号电平：０Ｖ或５Ｖ
ＣＡＮ－总线
功能元件：控制单元，ＣＡＮ构件和收发器
238_016
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功能元件
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收发器的特点
RXTX
+ 5V
总线导线
5V
238_017238_018
与ＴＸ线耦合的收发器
一个开关的图示
一个特点就是ＴＸ线与总线的耦合，这个耦合过程是通过一个断路式集流器电路来实现的。
因此总线导线上就会出现两种状态：
状态１： 截止状态，晶体管截止（开关未接合）
无源： 总线电平＝１，电阻高
状态０： 接通状态，晶体管导通（开关已接合）
有源： 总线电平＝０，电阻低
三个收发器接到一根总线导线上
+ 5 V+ 5 V+ 5 V
总线导线（０Ｖ）
收发器 Ａ 收发器 Ｂ 收发器 Ｃ
三个收发器耦合在一根总线导线上（原理），收发器 Ｃ有源
开关未接合表示１（无源）；开关已接合表示０（有源）
238_019
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功能元件
从前面讲的示例中（就是三个收发器接到一根总线导线上），可以得出下列开关状态：
收发器Ａ 收发器Ｂ 收发器Ｃ 总线导线
Transceiver ATransceiver BTransceiver CBus-Leitung
1111 (5V)
1100 (0V)
1010 (0V)
1000 (0V)
0110 (0V)
0100 (0V)
0010 (0V)
0000 (0V)
三个收发器接在一根总线导线上时可能的开关位置，接收器 Ｃ有源
过程：
•
如果某一开关已接合，电阻上就有电流
流过，于是总线导线上的电压就为０Ｖ。
•
如果所有开关均未接合，那么就没有电流流
过，电阻上就没有压降，于是总线导线上的
电压就为５Ｖ。
因此可以完成下述步骤：
如果总线处于状态１（无源），那么此状态可以由某一个控制单元使用状态０（有源）来
改写。
我们将无源的总线电平称为隐性的，有源的总线电平称为显性的。
其意义体现在：
a) 发送传输错误信号时（错误帧故障信息）。
b) 冲突识别时（如果几个控制单元想同时发送）。
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数据传递过程
数据传递（以转速接收＞传递＞显示过程为例）
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下面的例子将向您展示出转速信息从接收到在转速表上显示的一个完整信息交换过程，从中可以
清楚地看到数据传递的时间顺序以及ＣＡＮ构件与控制单元之间的配合关系。
首先是发动机控制单元的传感器接收到转速值。
该值以固定的周期（循环往复地）到达微控制器的输入存储器内。
由于瞬时转速值还用于其它控制单元，如组合仪表，所以该值应通过ＣＡＮ总线来传递。
于是转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。
该信息从发送存储器进入ＣＡＮ构件的发送邮箱内。
如果发送邮箱内有
一个实时值，那么该值会由发送特征位（举起的小旗）显示出来。
将发送任务委托给ＣＡＮ构件，发动机控制单元就完成了此过程中的任务。
发动机转速值按协议被转换成ＣＡＮ的特殊格式。协议的重要组成成分有：
标识：（标识符１１位）
用于识别信息
信a息内容 ：
.
数字区 最大 ８ＸＸ８位
包含信息的内容
.
在下面的流程图中，ＣＡＮ信息是作为
信来说明的。
(16-位
B
ＣＲＣ校验）
数据安全的校验和数
（确认 （２位数据收到信号）
ＣＡＮ信息的结构原理
收到信号
238_020
发动机信息包括例如：标识＝发动机＿１，内容＝转速。
也可包括其它值，如怠速、扭矩等。
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数据传递过程
ＣＡＮ构件通过ＲＸ－线来检查总线是否有源（是否正在交换别的信息），必要时会等待，直至总线
空闲下来为止。
（某一时间段内的电平１（无源））如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。
发送过程
转速
传感器
发动机
ABS-
组合仪表
ｅ
控制单元
控制单元
转速表
输出
举起
小旗
查询
总线空闲？
RX
TX
RX
TX
RX
TX
CAN
-
Bu
s
一个发送过程的开始
238_021
?
等待
总线空闲？
否
n
R
X
-
LＬ线
是
238_022
详示：总线空闲查询
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数据传递过程
20
接收过程
接收过程分两步：
•
第一步：检查信息是否正确（在监控层）
•
第二步：检查信息是否可用（在接受层）
温度
传
r
感器
发动机
ABS-
组合仪表
控制单元
控制单元
z
ahl-
T
转速表输出
RX
TX
RX
TX
RX
TX
CAN
-
总线
238_023
接收过程
连接的所有装置都接收发动机控制单元发送的信息。
该信息是通过ＲＸ－线到达ＣＡＮ构件各自的接收区。
是是
接受层
否
否
监控层
是
否
是
否
238_024238_025
详细说明：接收区，监控和接受层
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数据传递过程
接收器接收发动机的所有信息，并且在相应的监控层检查这些信息是否正确。这样就可以识别出
只在某种情况下某一控制单元上出现的局部故障。这导致数据密度较高（前面提到过），可参见
“数据传递安全性，故障特点”一章。
所有连接的装置都接收发动机控制单元发送的信息（广播），可以通过监控层内所谓的ＣＲＣ校验和
数来确定是否有传递错误。ＣＲＣ是Ｃｙｃｌｉｎｇ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ的缩写，意思是“循环冗余码校验”。
在发送每个信息时，所有数据位会产生并传递一个１６位的
校验和数。
接收器按同样的规则从所有已经接收到的数据位中计算出校验和数。
随后接收到的校验和数与计算出的校验和数进行比较。
如果确定无传递错误，那么连接的所有装置会给发射器一个确认回答，这个回答就是所谓的“信息收到
符号”（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ，简写为Ａｃｋ），它位于校验
和数后。
确 认 （ ２ 位 Ａ ｃ ｋ ）
Bestätigung (
2 b
it Ack):
信息收到符号
信息流，确认，印戳
238_026
然后已接收到的正确信息会到达相关ＣＡＮ－构件的接受区。
•
在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。
如果不是，该信息就被拒收。
•
•
如果是，该信息就会进入相应的接收邮箱。
连接的组合仪表根据升起的“接收旗”就会知道：现在有一个信息（如转速）在排队等待
处理。
组合仪表调出该信息并将相应的值复制到它的输入存储器内。
于是通过ＣＡＮ－构件发送和接收信息的过程就结束了。
•
在组合仪表内，转速经微控制器处理后到达执行元件并最后到达转速表。
•
这个信息交换过程按设定好的循环时间（例如每１０ｍｓ）在持续地重复进行。
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数据传递过程
多个控制单元同时发送信息
如果多个控制单元同时发送信息，那么数据总线上就必然会发生数据冲突，为了避免发生这种
22
情况，ＣＡＮ总线采用了如下的措施：
每个控制单元在发送信息时通过发送发送标识符来识别。
所有的控制单元都是通过各自的ＲＸ－线来跟踪总线上的一
举一动并获知总线的状态。
每个发射器将ＴＸ－线和ＲＸ－线的状态一位一位地进行比较，
他们可以不一致。
ＣＡＮ是这样来进行调整的：ＴＸ－信号上加有一个“０”的控
制单元的控制单元必须退出总线。
用标识符中位于前部的“０”的个数就可调整信息的重要
程度，从而就可保证按重要程度的顺序来发送信息。
规则：标识符中的号码越小，表示该信息越重要。
这种方法称为仲裁。
Motor-
TX
Steuergerät
RX
发动机控制单元
ABS-
TX
Steuergerät
RX
ＡＢＳ控制单元
Salttafel-
TX
einsatz
RX
组合仪表
Daten-Bus-
Leitung
数据总线
Arbitrierungsvorgang zur Kollisionsvermeidung
避免数据冲突的仲裁过程
有分配功能并保持
在发送模式
无分配功能并进入
接收模式
无分配功能并进入
接收模式
238_027
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数据传递过程
在下面的例子中可看出：当数个控制单元想同时发送信息时，转向角传感器（Ｌｅｎｋｗｉｎｋｅｌ）拥有最
高的优先级别，它的信息就先被发送。
说明：数字最小的（前面的“０”最多）转向角传感器先执行。
标识符 二进制 十六进制
Motor_1
Bremse_1
Kombi_1
Le
n
kwin
k
el_
1
Getriebe_1
ＣＡＮ驱动总线可能的标识符
２３８＿０２７ｂ
传感器值的传送（以转速为例）
ＣＡＮ传送数据的可靠性很高，因此它可以准确识别出ＣＡＮ系统中的所有故障（如电气故障或断路）。
•
１８００转／分这个转速值正确传送或因故障根本无法传送（无显示，转速表显示“０”）。
•
假如出现了不可靠的转速值，原因不在于数据传送（ＣＡＮ），而在于传感器损坏、仪表损坏或供电线
有故障。
.
23
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数据传递安全性，故障特点
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内部故障管理
为了保证数据的安全性，ＣＡＮ系统具有很强的内部故障管理功能。
这样就可以识别出可能出现的数据传递故障，从而采取相应的措施。
无法识别故障的几率，也就是所谓的剩余误差概率＜ １０
－１２
这个概率值相当于每辆车在使用寿命内出现４次数据传递故障。
由于广播的特点（一个发射，其它所有的接收并使用），任何一个网络使用者如果发现一个传递
故障，那么
其它所有的网络使用者都会立即收到一个信息通知，这个通知称为“错误帧”。
于是所有网络使用者就会拒收当前的信息。
随后该信息会自动再发送一次，这样的过程其实是完全正常的，其原因可能是由于车上电压波动
较大，例如车在起动时或有来自外部较强的干扰。
由于不断识别出故障，因此自动重新发送过程就越来越多，为此每个网络使用者都配有一个内部
故障计数器，它可以累计识别出的故障，在成功完成重新发送过程后计数器再递减计数。
255
控制单元
Bus
ＲＸ－故障
计数器
关闭
Off
120
127
无法再
Error
0
系统－时间
发送
Passive
ＴＸ－故障
255
计数器
256
127
正常
Error
状态
Active
0
系统－时间
故障出现，无故障，故障累积过大，已
故障计数器故障计数器超出故障计数器的
递增计数递减计数界限值
内部故障计数器
238_028
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数据传递安全性，故障特点
内部故障计数器只负责内部的故障管理，无法读出其中的内容。
当超过某一规定的界限值（相当于最多３２次重新发送过程）时，相应的控制单元会得到通知并
被ＣＡＮ总线关闭。
两次Ｂｕｓ－Ｏｆｆ（总线关闭）状态后（在此期间无通讯），故障存储器就会记录一条故障。
经过一段固定的等待时间（约０．２ｓ）后，控制单元会自动再接到总线上。
信息的传递一般是按规定的循环时间来进行的，这样才能保证及时地传递相应的信息。
如果出现延迟，也就是说：至少有１０条信息未收到，那么所谓的时间监控功能（信息
超时）就会启动。
于是正在接收的控制单元故障存储器内也记录一个故障，这是故障管理中的第二套机构。由此
产生如下故障信息，这些信息用于售后服务故障诊断：
１． 数据总线损坏
相应的控制单元有严重故障。
该控制单元至少两次与总线断开（Ｂｕｓ－Ｏｆｆ）．
２． 无相关控制单元信息或无法与相关控制单元取得联系。
无法及时接收到信息，时间监控启动。
25
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数据传递安全性，故障特点
26
诊断说明（以转速传递有错误为例）
•
转速值正确传递或由于干扰根本就未传递（无显示）
ＶＡＳ ５０５１这时会显示ＣＡＮ系统有故障。
238_029a
238_029b
238_029c
ＶＡＳ ５０５１显示
•
如果显示的是一个不可靠的转速值，那么就不要在ＣＡＮ传递上找原因了，而应检查传感器或执行元件。
（显示仪表，如转速表）
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数据传递安全性，故障特点
如果ＣＡＮ系统有故障，那么ＶＡＳ５０５１上会显示出一个概要的故障信息。
从该信息中还无法判断是ＣＡＮ系统中的哪个部件损坏了。
为了能找到故障，可通过网关的１２５、１２６测量数据块来读出与ＣＡＮ总线相连的控制单元的状态。
（１＝有源，０＝无源）。
必要时还要进行电气检测（例如用示波器检测信号）。
展望
自学手册ＳＳＰ２３８中介绍了ＣＡＮ系统的基本功能；自学手册ＳＳＰ２６９将讲述针对大众和奥迪车的ＣＡＮ
总线系统，并详细讨论ＣＡＮ驱动总线和ＣＡＮ舒适总线的功能和诊断特点，最后还要说明ＣＡＮ驱动总
线和ＣＡＮ舒适总线通过网关工作时整个系统的情况。
另外ＳＳＰ２６９中还包括故障查寻的方法说明。
27
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考考你
28
1. 为什么要在车上使用总线系统 ？
A车上的电子装置越来越复杂了
B可以很方便地加装选装装置。
C法律规定的
2. ＣＡＮ驱动总线的数据传递速率是多少 ？
A10 Kbit/s
B100 Kbit/s
C500 Kbit/s
3. ＶＡＳ ５０５１ 还用于识别．．．？
AＣＡＮ－导线故障
BＣＡＮ－硬件故障
CＣＡＮ信息显示
4. 控制单元接收并检查哪些信息 ？
A只是与控制单元相关的信息
B所有发送的信息
C优先级别最高的信息
5. 三个控制单元等至总线空闲下来并想发送信息 ．．．
A．．． 所有控制单元均可立即发送信息
B．．． 会发生数据冲突
C．．． 仲裁过程会调整信息的发送顺序
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考考你
6. Ｂｕｓ－ＯＦＦ（总线关闭）是什么意思 ？
A所有的总线使用者均关闭
B某个总线使用者暂时退出总线
C总线完全关闭
7. 内部故障计数器是用来做什么的 ？
A计算ＣＡＮ信息数量
B计算故障数量，以便在必要时接通控制单元的Ｂｕｓ－ＯＦＦ功能
C用于统计
8. ＣＡＮ有“很高的传递安全性”，这是什么意思 ？
A几乎不可能出现数据传递错误
B通过这种安全手段可识别出传递错误
C识别出错误后，所有总线使用者均可得到通知
9. ＣＡＮ信息的标识符 ．．．
A．．． 用于标出信息的名称和优先级别
B．．． 用于指示目标地址
C．．． 用于控制存取权
10. 协议用于 ．．．
A．．． 保证数据安全
B．．． 识别故障
C．．． 控制存取权
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词汇注释
30
ACK:
信息收到符号，确认收到了正确的信息。
通过所有总线使用者的一个显性二进制
位来实现。
执行元件：
车上的控制元件和显示器
接收范围：
过滤与相应控制单元有关的
信息
仲裁：
当出现数个使用者想同时发送信息时，用
于避免发生数据冲突
仲裁可保证信息按其重要程
的机构。
度来发送。
信息：
一条信息就是控制单元发送出的一个数据
包。
信息超时：
已发送信息在接收一侧的时间监控。
广播：
发送原理－－一个发送，所有的接收。
总线导线：
车上铜制的双股绞线，用于控制
单元之间的互联。
Bus-off（总线关闭）：
当超出故障计数器的计数时，控制单
元与总线断开。
总线收发器
电子发送－接收放大器，用于控制单
元与总线的耦合。
CAN:
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－Ａｒｅａ－Ｎｅｔｗｏｒｋ的缩写，用
于控制单元联网的总线系统。
ＣＡＮ驱动总线
在驱动线束内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ舒适总线
在舒适系统内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ信息娱乐系统（Ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ）总线：
在收音机和信息系统内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ构件
用于完成ＣＡＮ信息的数据交换。
CRC:
循环冗余码校验，用于识别故障的校验和数（１６位）。
接收邮箱：
是个存储器，用于存放ＣＡＮ构件接收的信息。
错误帧：
用于表示总线上有数据传递错误的一种信息
（＞６个二进制显性位）
故障存储器：
控制单元内的存储器，用ＶＡＳ检测仪可以读出
其内容。
标识符：
一条信息的起始部分，用于识别和区分信息的
优先等级，
Ｋ－线：
售后服务专用线，控制单元与车上诊断接口的
连线，用于连接
ＶＡＳ检测仪。
逻辑电平：
系统内一个连接点的两种状态，０或１。
微控制器：
是一个单片计算机，包括ＣＰＵ、存储器和输入
输出组件．
ＲＸ－线：
ＣＡＮ构件和收发器之间接收一侧的连接
导线。
发送邮箱：
是个存储器，用于存放ＣＡＮ构件中控制
单元将要发送的信息。
传感器：
车上的电子感应装置，用于接收运行
状态信号。
信号电平：
某根导线上的电压状态。
收发器：
是电子发送－接收放大器，用于ＣＡＮ构
件与总线导线之间的耦合。
ＴＸ－线：
ＣＡＮ构件和收发器之间发送一侧的连接
导线。
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Notizen
考考你答案：
1: AB / 2: C / 3: AB / 4: B / 5: C
6: B / 7: B / 8: BC / 9: AC / 10: ABC
31
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238
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Alle Rechte sowie technische Änderungen vorbehalten
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❀
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gebleichtem Zellstoff hergestellt.
2024年10月7日发(作者：斐飞翮)
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服务
自学手册 ２３８
I
ＣＡＮ－总线上的数据交换 I
基本原理
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ＣＡＮ总线可以将车上的控制单元连成
网络，这样就可扩展控制单元在车上
和自诊断方面的功能。
SSP 238:
•
讲述ＣＡＮ系统的基本功能，通过举例来说明
数据交换的过程
自学手册ＳＳＰ１８６中简要地介绍了ＣＡＮ
总线技术，本自学将详细说明ＣＡＮ总
线系统的基本功能。
SSP 269:
•
讲述具体的ＣＡＮ总线，如驱动ＣＡＮ和舒适ＣＡＮ
总线在大众和奥迪车上的应用。
238_001
新 重要
说明
自学手册只讲述新技术的结构和功能，具体
内容请参见相应的维修手册。
具体的检查、调整和维修请参见维修
手册。
2
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目录
导言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
总线系统有何用处？．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
布置、结构和基本特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６
发展阶段．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８
使用ＣＡＮ总线的装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
基本系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１
网络原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１
信息交换．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２
功能元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
控制单元．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
ＣＡＮ构件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
收发器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１４
数据传递过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１８
发送过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９
接收过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０
多个控制单元同时发送过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２２
数据传递安全性，故障特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４
内部故障管理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４
诊断说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２６
考考你．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２８
词语解释．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３０
3
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导言
数据总线有何用处？
车上使用ＣＡＮ总线后，电子部件（如控制单元）和传感器（如转向角传感器）就可以彼此连成网络。
ＣＡＮ是Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－Ａｒｅａ–Ｎｅｔｗｏｒｋ（控制器局域网络）的缩写，对于车上的整个系统来说，ＣＡＮ总线
有如下优点：
控制单元间的数据交换都在同一平台上进行。
•
这个平台称为协议，ＣＡＮ总线就起到所谓数据交换高速公路的作用。
•
可以很方便地实现用控制单元来对系统进行控制，如控制ＥＳＰ。
•
可以很方便地加装选装装置。
•
ＣＡＮ总线是一个开放系统，它可以与各种传输媒质进行适配，如
铜线和光纤导线。
•
对控制单元的诊断可通过Ｋ线来进行，车内的诊断有时是通过ＣＡＮ总
线来完成（如安全气囊和车门控制单元），这就称为“虚拟Ｋ线”
（见第７页）。
将来的车上有可能取消Ｋ线。
•
可同时通过多个控制单元进行系统诊断。
从中央控制单元到网络系统
Fahrzeug mit zentralem Steuergerät
带有中央控制单元的车
4
238_002
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导言
带有三个控制单元的车
238_003
带有三个控制单元和总线系统的车
238_004
传感器
ABS-
CAN-总线
控制单元
发动机
控制单元
执行元件
组合仪表
带有三个控制单元的ＣＡＮ驱动网络
238_005
5
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导言
布置、结构和基本特点
ＣＡＮ总线系统上并联有多个元件。
这就要求整个系统的布置满足以下要求：
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起的）应能准确识别出来。
•
•
数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态均相同，这样就使得两
控制单元之间不会有数据偏差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所
有连接的元件都会得到通知。
使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换。
•
•
数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速率必须很快，这样才能满足实时要求。
目前ＣＡＮ总线系统中的信号是采用数字方式经铜导线传输的。
因此其最大稳定传输速率可达１０００ Ｋｂｉｔ／ｓ （１ Ｍｂｉｔ／ｓ）。
大众和奥迪公司将最大标准传输速率规定为５００Ｋｂｉｔ／ｓ
。
考虑到信号的重复率及产生出的数据量，ＣＡＮ总线系统分为三个专门的系统：
ＣＡＮ驱动总线（高速），５００Ｋｂｉｔ／ｓ，可基本满足实时要求。
Ｋｂｉｔ／ｓ，用于对时间要求不高的情况。
ＣＡＮ舒适总线（低速），１００
ＣＡＮ＂ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ＂总线（低速），１００Ｋｂｉｔ／ｓ，用于对时间要求不高的情况。
•
•
•
238_051
1
2
3
4
1234
= 500 Kbit/s
= 100 Kbit/s
= 100 Kbit/s
= 1000 Kbit/s
= ＣＡＮ驱动总线
= ＣＡＮ舒适总线
= ＣＡＮ“Ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ”总线
= 最大数据传输速率
ＣＡＮ总线系统数据传输速率
6
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导言
发动机
变速器
控制单元
换档杆
制动
...
控制单元
控制单元
C
A
N-
驱
A
动总线
组合仪表
安全气囊
转向角
助力转向
控制单元传感器
诊断插头
仅指Ｈｉｇｈｌｉｎｅ
无线电 电话接口盒
组合仪表
导航系统
CAN-舒
K
适总线
(CAN－
-
“ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ”总线）
收音机
空调倒车 轮胎压力司机座椅
...
控制单元
警报监控
记忆
CAN-舒
K
适总线
舒适 司机 副司机
控制单元
左后
右后
车门控制单元车门控制单元
车门控制单元车门控制单元
238_006
网关控制单元
...
已规划的其它控制单元
车上插头
实际Ｋ线
虚拟Ｋ线
238_006b
ＣＡＮ总线系统（以２００２年型的ＰＯＬＯ车为例）
7
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导言
生产中的使用和研发状况
首次使用是大众公司的９７年型ＰＡＳＳＡＴ车上的舒适总线，速率为６２．５ ｋＢｉｔ／ｓ 。
238_007
经历了以下发展阶段：
９８年型 ＧＯＬＦ和ＰＡＳＳＡＴ车上的ＣＡＮ驱动总线，速率为５００ｋＢｉｔ／ｓ
238_008
２０００年型 ＧＯＬＦ和ＰＡＳＳＡＴ车上的ＣＡＮ网关Ｋ线
238_009
２０００年型 大众集团内１００ｋＢｉｔ／ｓ的ＣＡＮ舒适总线已成为某些车的标准配置，如ＳＫＯＤＡ Ｆａｂｉａ车上的网关ＣＡＮ
驱动总线及ＣＡＮ舒适总线
238_010
２００１年型 大众集团内１００ｋＢｉｔ／ｓ的ＣＡＮ舒适总线已成为某些车的标准配置，如ＰＡＳＳＡＴ
238_011
8
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导言
ＣＡＮ总线
ＣＡＮ总线是车内电子装置中的一个独立系统，它就是数据线，用于在连接的控制单元之间进行
信息交换。
由于自身的布置和结构特点，ＣＡＮ总线工作时的可靠性很高。
如果ＣＡＮ总线系统出现故障，故障就会存入相应的控制单元故障存储器内，可以用诊断仪读出这些故
障。
•
控制单元拥有自诊断功能，我们通过自诊断功能还可识别出与ＣＡＮ总线相关的故障。
•
用诊断仪（如ＶＡＳ５０５１，５０５２）读出ＣＡＮ总线故障记录后，既可按这些信息准确地查寻故障。
•
控制单元内的故障记录用于初步确定故障，还可用于读出排除故障后的无故障说明。如果
想要更新故障显示内容，须重新起动发动机。
•
ＣＡＮ总线正常的一个重要前提条件是：车在任何工况均不应有ＣＡＮ总线故障记录。
为了能够确定及排除故障，就需要了解ＣＡＮ总线上的数据交换基本原理。
9
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Notizen
10
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基本系统
网络原理
基本系统有多个控制单元组成，这些控制单元通过所谓收发器（发射－接受放大器）并联在总线导线
上，因此各控制单元的条件是相同的，这就是说：所有控制单元的地位均相同，没有哪个控制单元
有特权。在这个意义上也称之为多主机结构。
信息交换是连续完成的（按顺序）。
原则上ＣＡＮ总线用一条导线就足以满足功能要求了，但该总线系统上还是配备了第二条导线。在这个
第二条导线上，信号是按相反顺序传送的，这样可有效抑制外部干扰。
为了易于说明数据传输的基本原理，下面以只有一条ＣＡＮ总线导线的情况来讲述。
Steuergerät ASteuergerät
BSt
eue
rge
rät
C
控制单元 Ａ 控制单元 Ｂ 控制单元 Ｃ
RXTXRXTXRXTX
收发器
ＣＡＮ－总线
Das Vernetzungsprinzip
238_012
网络原理
11
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基本系统
12
信息交换
想要交换的数据称为信息，每个控制单元均可发送和接收信息。
信息包含在重要的物理量如发动机转速中，这时发动机转速是以二进制值（一系列０和１）来表示，例
如：发动机转速为１８００转／分时可表示成０００１０１０１。
在发送过程中，二进制值先被转换成连续的比特流，该比特流通过ＴＸ线（发送线）到达收发器（放大
器），收发器将比特流转化成相应的电压值，最后这些电压值按时间顺序依次被传送到ＣＡＮ总线的导
线上。
在接收过程中，这些电压值经收发器又转换成比特流，再经ＲＸ线（接收线）传至控制单元，控制单元
将这些二进制连续值转换成信息。
例如：
０００１０１０１这个值又被转换成１８００转／分这个发动机转速。
每个控制单元均可接收发送出的信息。
人们也把该原理称为广播，就像一个广播电台发送某一节目一样，每个连接的用户均可接收。
这种广播方式可以使得连接的所有控制单元总是处于相同的
信息状态。
广播原理：一个发送，所有的接收
238_013
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基本系统
Steuergerät ASteuergerät BSteuergerät C
控制单元 Ａ 控制单元 Ｂ 控制单元 Ｃ
并行的
信息
发动机转速 发动机转速 发动机转速
0001 01010001 01010001 0101
连续的
1
0
00
比特流
1
00
0
00
11
1
0
00
0
11
0
00
11
RXTXRXTXRXTX
收发器
电信号传输
一个发送，所有的接收
238_014
ＣＡＮ总线上的信息交换（广播原理）
信号电平
5V
0V
238_015
t （时间）
按时间顺序的电信号传输
13
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功能元件
14
Ｋ－线
Ｋ－线是用于在自诊断时连接ＶＡＳ检测仪的。
控制单元
控制单元接收来自传感器的信号，将其处理后再发送到执行元件上。
控制单元中的重要构件：一个微控制器，其上带有
输入输出存储器和程序存储器。
控制单元接收到的传感器值
（如发动机温度或转速）会被定期查询并按顺序存入输入存储器。这个
过程在原理上就相当于一个带有旋转式输入选择开关的机械步进选择器（见图）。
微控制器按事先规定好的程序来处理输入值，处理后的结果存入相应的输出存储器内，然后到达
各个执行元件。
为了能够处理ＣＡＮ信息，各控制单元内还有一个ＣＡＮ存储区，用于容纳接收到的和要发送的信息。
ＣＡＮ构件
ＣＡＮ构件用于数据交换，它分为两个区，一个是接收区，一个是发送区。
ＣＡＮ构件通过接收邮箱或发送邮箱与控制单元相连，该构件一般集成在控制单元的微控制器芯片内。
收发器
收发器就是一个发送－接收放大器，它把ＣＡＮ构件连续的比特流（逻辑电平）转换成电压值（线路传输
电平），或反之。这个电压值适合铜导线上的数据传输。
收发器通过ＴＸ－线（发送导线）或ＲＸ－线（接收导线）与ＣＡＮ构件相连。
ＲＸ－线通过一个放大器直接与ＣＡＮ总线相连，总在监听总线信号。
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功能元件
Ｋ
K
－－－－ 线
控制单元
故障记录
输入选择开关
输入输出
存储器
存储器
微处理器
传感器，例如：
带有时间换算
执行元件，例如：
•转速传感器
的ＣＡＮ区
•温度传感器
•发动机节气门
•电磁阀
•机油压力表
•发光二极管
•等等．．．
•等等．．．
ＣＡＮ构件
接收邮箱 发送邮箱
接收区
发送区
RXTX
逻辑电平：０或１
收发器
信号电平：０Ｖ或５Ｖ
ＣＡＮ－总线
功能元件：控制单元，ＣＡＮ构件和收发器
238_016
15
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功能元件
16
收发器的特点
RXTX
+ 5V
总线导线
5V
238_017238_018
与ＴＸ线耦合的收发器
一个开关的图示
一个特点就是ＴＸ线与总线的耦合，这个耦合过程是通过一个断路式集流器电路来实现的。
因此总线导线上就会出现两种状态：
状态１： 截止状态，晶体管截止（开关未接合）
无源： 总线电平＝１，电阻高
状态０： 接通状态，晶体管导通（开关已接合）
有源： 总线电平＝０，电阻低
三个收发器接到一根总线导线上
+ 5 V+ 5 V+ 5 V
总线导线（０Ｖ）
收发器 Ａ 收发器 Ｂ 收发器 Ｃ
三个收发器耦合在一根总线导线上（原理），收发器 Ｃ有源
开关未接合表示１（无源）；开关已接合表示０（有源）
238_019
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功能元件
从前面讲的示例中（就是三个收发器接到一根总线导线上），可以得出下列开关状态：
收发器Ａ 收发器Ｂ 收发器Ｃ 总线导线
Transceiver ATransceiver BTransceiver CBus-Leitung
1111 (5V)
1100 (0V)
1010 (0V)
1000 (0V)
0110 (0V)
0100 (0V)
0010 (0V)
0000 (0V)
三个收发器接在一根总线导线上时可能的开关位置，接收器 Ｃ有源
过程：
•
如果某一开关已接合，电阻上就有电流
流过，于是总线导线上的电压就为０Ｖ。
•
如果所有开关均未接合，那么就没有电流流
过，电阻上就没有压降，于是总线导线上的
电压就为５Ｖ。
因此可以完成下述步骤：
如果总线处于状态１（无源），那么此状态可以由某一个控制单元使用状态０（有源）来
改写。
我们将无源的总线电平称为隐性的，有源的总线电平称为显性的。
其意义体现在：
a) 发送传输错误信号时（错误帧故障信息）。
b) 冲突识别时（如果几个控制单元想同时发送）。
17
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数据传递过程
数据传递（以转速接收＞传递＞显示过程为例）
18
下面的例子将向您展示出转速信息从接收到在转速表上显示的一个完整信息交换过程，从中可以
清楚地看到数据传递的时间顺序以及ＣＡＮ构件与控制单元之间的配合关系。
首先是发动机控制单元的传感器接收到转速值。
该值以固定的周期（循环往复地）到达微控制器的输入存储器内。
由于瞬时转速值还用于其它控制单元，如组合仪表，所以该值应通过ＣＡＮ总线来传递。
于是转速值就被复制到发动机控制单元的发送存储器内。
该信息从发送存储器进入ＣＡＮ构件的发送邮箱内。
如果发送邮箱内有
一个实时值，那么该值会由发送特征位（举起的小旗）显示出来。
将发送任务委托给ＣＡＮ构件，发动机控制单元就完成了此过程中的任务。
发动机转速值按协议被转换成ＣＡＮ的特殊格式。协议的重要组成成分有：
标识：（标识符１１位）
用于识别信息
信a息内容 ：
.
数字区 最大 ８ＸＸ８位
包含信息的内容
.
在下面的流程图中，ＣＡＮ信息是作为
信来说明的。
(16-位
B
ＣＲＣ校验）
数据安全的校验和数
（确认 （２位数据收到信号）
ＣＡＮ信息的结构原理
收到信号
238_020
发动机信息包括例如：标识＝发动机＿１，内容＝转速。
也可包括其它值，如怠速、扭矩等。
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数据传递过程
ＣＡＮ构件通过ＲＸ－线来检查总线是否有源（是否正在交换别的信息），必要时会等待，直至总线
空闲下来为止。
（某一时间段内的电平１（无源））如果总线空闲下来，发动机信息就会被发送出去。
发送过程
转速
传感器
发动机
ABS-
组合仪表
ｅ
控制单元
控制单元
转速表
输出
举起
小旗
查询
总线空闲？
RX
TX
RX
TX
RX
TX
CAN
-
Bu
s
一个发送过程的开始
238_021
?
等待
总线空闲？
否
n
R
X
-
LＬ线
是
238_022
详示：总线空闲查询
19
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数据传递过程
20
接收过程
接收过程分两步：
•
第一步：检查信息是否正确（在监控层）
•
第二步：检查信息是否可用（在接受层）
温度
传
r
感器
发动机
ABS-
组合仪表
控制单元
控制单元
z
ahl-
T
转速表输出
RX
TX
RX
TX
RX
TX
CAN
-
总线
238_023
接收过程
连接的所有装置都接收发动机控制单元发送的信息。
该信息是通过ＲＸ－线到达ＣＡＮ构件各自的接收区。
是是
接受层
否
否
监控层
是
否
是
否
238_024238_025
详细说明：接收区，监控和接受层
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数据传递过程
接收器接收发动机的所有信息，并且在相应的监控层检查这些信息是否正确。这样就可以识别出
只在某种情况下某一控制单元上出现的局部故障。这导致数据密度较高（前面提到过），可参见
“数据传递安全性，故障特点”一章。
所有连接的装置都接收发动机控制单元发送的信息（广播），可以通过监控层内所谓的ＣＲＣ校验和
数来确定是否有传递错误。ＣＲＣ是Ｃｙｃｌｉｎｇ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ的缩写，意思是“循环冗余码校验”。
在发送每个信息时，所有数据位会产生并传递一个１６位的
校验和数。
接收器按同样的规则从所有已经接收到的数据位中计算出校验和数。
随后接收到的校验和数与计算出的校验和数进行比较。
如果确定无传递错误，那么连接的所有装置会给发射器一个确认回答，这个回答就是所谓的“信息收到
符号”（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ，简写为Ａｃｋ），它位于校验
和数后。
确 认 （ ２ 位 Ａ ｃ ｋ ）
Bestätigung (
2 b
it Ack):
信息收到符号
信息流，确认，印戳
238_026
然后已接收到的正确信息会到达相关ＣＡＮ－构件的接受区。
•
在那里来决定该信息是否用于完成各控制单元的功能。
如果不是，该信息就被拒收。
•
•
如果是，该信息就会进入相应的接收邮箱。
连接的组合仪表根据升起的“接收旗”就会知道：现在有一个信息（如转速）在排队等待
处理。
组合仪表调出该信息并将相应的值复制到它的输入存储器内。
于是通过ＣＡＮ－构件发送和接收信息的过程就结束了。
•
在组合仪表内，转速经微控制器处理后到达执行元件并最后到达转速表。
•
这个信息交换过程按设定好的循环时间（例如每１０ｍｓ）在持续地重复进行。
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数据传递过程
多个控制单元同时发送信息
如果多个控制单元同时发送信息，那么数据总线上就必然会发生数据冲突，为了避免发生这种
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情况，ＣＡＮ总线采用了如下的措施：
每个控制单元在发送信息时通过发送发送标识符来识别。
所有的控制单元都是通过各自的ＲＸ－线来跟踪总线上的一
举一动并获知总线的状态。
每个发射器将ＴＸ－线和ＲＸ－线的状态一位一位地进行比较，
他们可以不一致。
ＣＡＮ是这样来进行调整的：ＴＸ－信号上加有一个“０”的控
制单元的控制单元必须退出总线。
用标识符中位于前部的“０”的个数就可调整信息的重要
程度，从而就可保证按重要程度的顺序来发送信息。
规则：标识符中的号码越小，表示该信息越重要。
这种方法称为仲裁。
Motor-
TX
Steuergerät
RX
发动机控制单元
ABS-
TX
Steuergerät
RX
ＡＢＳ控制单元
Salttafel-
TX
einsatz
RX
组合仪表
Daten-Bus-
Leitung
数据总线
Arbitrierungsvorgang zur Kollisionsvermeidung
避免数据冲突的仲裁过程
有分配功能并保持
在发送模式
无分配功能并进入
接收模式
无分配功能并进入
接收模式
238_027
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数据传递过程
在下面的例子中可看出：当数个控制单元想同时发送信息时，转向角传感器（Ｌｅｎｋｗｉｎｋｅｌ）拥有最
高的优先级别，它的信息就先被发送。
说明：数字最小的（前面的“０”最多）转向角传感器先执行。
标识符 二进制 十六进制
Motor_1
Bremse_1
Kombi_1
Le
n
kwin
k
el_
1
Getriebe_1
ＣＡＮ驱动总线可能的标识符
２３８＿０２７ｂ
传感器值的传送（以转速为例）
ＣＡＮ传送数据的可靠性很高，因此它可以准确识别出ＣＡＮ系统中的所有故障（如电气故障或断路）。
•
１８００转／分这个转速值正确传送或因故障根本无法传送（无显示，转速表显示“０”）。
•
假如出现了不可靠的转速值，原因不在于数据传送（ＣＡＮ），而在于传感器损坏、仪表损坏或供电线
有故障。
.
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数据传递安全性，故障特点
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内部故障管理
为了保证数据的安全性，ＣＡＮ系统具有很强的内部故障管理功能。
这样就可以识别出可能出现的数据传递故障，从而采取相应的措施。
无法识别故障的几率，也就是所谓的剩余误差概率＜ １０
－１２
这个概率值相当于每辆车在使用寿命内出现４次数据传递故障。
由于广播的特点（一个发射，其它所有的接收并使用），任何一个网络使用者如果发现一个传递
故障，那么
其它所有的网络使用者都会立即收到一个信息通知，这个通知称为“错误帧”。
于是所有网络使用者就会拒收当前的信息。
随后该信息会自动再发送一次，这样的过程其实是完全正常的，其原因可能是由于车上电压波动
较大，例如车在起动时或有来自外部较强的干扰。
由于不断识别出故障，因此自动重新发送过程就越来越多，为此每个网络使用者都配有一个内部
故障计数器，它可以累计识别出的故障，在成功完成重新发送过程后计数器再递减计数。
255
控制单元
Bus
ＲＸ－故障
计数器
关闭
Off
120
127
无法再
Error
0
系统－时间
发送
Passive
ＴＸ－故障
255
计数器
256
127
正常
Error
状态
Active
0
系统－时间
故障出现，无故障，故障累积过大，已
故障计数器故障计数器超出故障计数器的
递增计数递减计数界限值
内部故障计数器
238_028
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数据传递安全性，故障特点
内部故障计数器只负责内部的故障管理，无法读出其中的内容。
当超过某一规定的界限值（相当于最多３２次重新发送过程）时，相应的控制单元会得到通知并
被ＣＡＮ总线关闭。
两次Ｂｕｓ－Ｏｆｆ（总线关闭）状态后（在此期间无通讯），故障存储器就会记录一条故障。
经过一段固定的等待时间（约０．２ｓ）后，控制单元会自动再接到总线上。
信息的传递一般是按规定的循环时间来进行的，这样才能保证及时地传递相应的信息。
如果出现延迟，也就是说：至少有１０条信息未收到，那么所谓的时间监控功能（信息
超时）就会启动。
于是正在接收的控制单元故障存储器内也记录一个故障，这是故障管理中的第二套机构。由此
产生如下故障信息，这些信息用于售后服务故障诊断：
１． 数据总线损坏
相应的控制单元有严重故障。
该控制单元至少两次与总线断开（Ｂｕｓ－Ｏｆｆ）．
２． 无相关控制单元信息或无法与相关控制单元取得联系。
无法及时接收到信息，时间监控启动。
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数据传递安全性，故障特点
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诊断说明（以转速传递有错误为例）
•
转速值正确传递或由于干扰根本就未传递（无显示）
ＶＡＳ ５０５１这时会显示ＣＡＮ系统有故障。
238_029a
238_029b
238_029c
ＶＡＳ ５０５１显示
•
如果显示的是一个不可靠的转速值，那么就不要在ＣＡＮ传递上找原因了，而应检查传感器或执行元件。
（显示仪表，如转速表）
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数据传递安全性，故障特点
如果ＣＡＮ系统有故障，那么ＶＡＳ５０５１上会显示出一个概要的故障信息。
从该信息中还无法判断是ＣＡＮ系统中的哪个部件损坏了。
为了能找到故障，可通过网关的１２５、１２６测量数据块来读出与ＣＡＮ总线相连的控制单元的状态。
（１＝有源，０＝无源）。
必要时还要进行电气检测（例如用示波器检测信号）。
展望
自学手册ＳＳＰ２３８中介绍了ＣＡＮ系统的基本功能；自学手册ＳＳＰ２６９将讲述针对大众和奥迪车的ＣＡＮ
总线系统，并详细讨论ＣＡＮ驱动总线和ＣＡＮ舒适总线的功能和诊断特点，最后还要说明ＣＡＮ驱动总
线和ＣＡＮ舒适总线通过网关工作时整个系统的情况。
另外ＳＳＰ２６９中还包括故障查寻的方法说明。
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考考你
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1. 为什么要在车上使用总线系统 ？
A车上的电子装置越来越复杂了
B可以很方便地加装选装装置。
C法律规定的
2. ＣＡＮ驱动总线的数据传递速率是多少 ？
A10 Kbit/s
B100 Kbit/s
C500 Kbit/s
3. ＶＡＳ ５０５１ 还用于识别．．．？
AＣＡＮ－导线故障
BＣＡＮ－硬件故障
CＣＡＮ信息显示
4. 控制单元接收并检查哪些信息 ？
A只是与控制单元相关的信息
B所有发送的信息
C优先级别最高的信息
5. 三个控制单元等至总线空闲下来并想发送信息 ．．．
A．．． 所有控制单元均可立即发送信息
B．．． 会发生数据冲突
C．．． 仲裁过程会调整信息的发送顺序
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考考你
6. Ｂｕｓ－ＯＦＦ（总线关闭）是什么意思 ？
A所有的总线使用者均关闭
B某个总线使用者暂时退出总线
C总线完全关闭
7. 内部故障计数器是用来做什么的 ？
A计算ＣＡＮ信息数量
B计算故障数量，以便在必要时接通控制单元的Ｂｕｓ－ＯＦＦ功能
C用于统计
8. ＣＡＮ有“很高的传递安全性”，这是什么意思 ？
A几乎不可能出现数据传递错误
B通过这种安全手段可识别出传递错误
C识别出错误后，所有总线使用者均可得到通知
9. ＣＡＮ信息的标识符 ．．．
A．．． 用于标出信息的名称和优先级别
B．．． 用于指示目标地址
C．．． 用于控制存取权
10. 协议用于 ．．．
A．．． 保证数据安全
B．．． 识别故障
C．．． 控制存取权
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词汇注释
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ACK:
信息收到符号，确认收到了正确的信息。
通过所有总线使用者的一个显性二进制
位来实现。
执行元件：
车上的控制元件和显示器
接收范围：
过滤与相应控制单元有关的
信息
仲裁：
当出现数个使用者想同时发送信息时，用
于避免发生数据冲突
仲裁可保证信息按其重要程
的机构。
度来发送。
信息：
一条信息就是控制单元发送出的一个数据
包。
信息超时：
已发送信息在接收一侧的时间监控。
广播：
发送原理－－一个发送，所有的接收。
总线导线：
车上铜制的双股绞线，用于控制
单元之间的互联。
Bus-off（总线关闭）：
当超出故障计数器的计数时，控制单
元与总线断开。
总线收发器
电子发送－接收放大器，用于控制单
元与总线的耦合。
CAN:
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ－Ａｒｅａ－Ｎｅｔｗｏｒｋ的缩写，用
于控制单元联网的总线系统。
ＣＡＮ驱动总线
在驱动线束内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ舒适总线
在舒适系统内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ信息娱乐系统（Ｉｎｆｏｔａｉｎｍｅｎｔ）总线：
在收音机和信息系统内用于控制单元的子系统。
ＣＡＮ构件
用于完成ＣＡＮ信息的数据交换。
CRC:
循环冗余码校验，用于识别故障的校验和数（１６位）。
接收邮箱：
是个存储器，用于存放ＣＡＮ构件接收的信息。
错误帧：
用于表示总线上有数据传递错误的一种信息
（＞６个二进制显性位）
故障存储器：
控制单元内的存储器，用ＶＡＳ检测仪可以读出
其内容。
标识符：
一条信息的起始部分，用于识别和区分信息的
优先等级，
Ｋ－线：
售后服务专用线，控制单元与车上诊断接口的
连线，用于连接
ＶＡＳ检测仪。
逻辑电平：
系统内一个连接点的两种状态，０或１。
微控制器：
是一个单片计算机，包括ＣＰＵ、存储器和输入
输出组件．
ＲＸ－线：
ＣＡＮ构件和收发器之间接收一侧的连接
导线。
发送邮箱：
是个存储器，用于存放ＣＡＮ构件中控制
单元将要发送的信息。
传感器：
车上的电子感应装置，用于接收运行
状态信号。
信号电平：
某根导线上的电压状态。
收发器：
是电子发送－接收放大器，用于ＣＡＮ构
件与总线导线之间的耦合。
ＴＸ－线：
ＣＡＮ构件和收发器之间发送一侧的连接
导线。
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Notizen
考考你答案：
1: AB / 2: C / 3: AB / 4: B / 5: C
6: B / 7: B / 8: BC / 9: AC / 10: ABC
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Alle Rechte sowie technische Änderungen vorbehalten
140.2810.57.00 Technischer Stand 10/01
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gebleichtem Zellstoff hergestellt.