一些经典的CAN总线现场故障
来源:玩点嵌入式发布时间:2023-05-291178浏览
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当CAN总线出现故障或数据传输异常时，往往会出现多种奇怪的故障现象，如仪表板显示异常，车辆无法启动，启动后无法熄灭，车辆动力性能下降，某些电控系统功能失等。这是因为相关数据或信息是通过CAN总线传输的，如果传输失败，那么会产生多种连带故障，甚至造成整个网络系统瘫痪。
最为常见的故障症状是仪表板的显示异常，如下图所示。
在检修过程中，首先应查看具体的故障症状，根据故障症状和网络结构图来初步分析有可能是哪些原因造成的，然后使用相关的诊断仪器进行诊断，根据诊断结果制订相关检修方案，做到心中有数，目标明确。
接着查找具体的故障部位和原因，同时结合相应的检测方法和测量结果找到故障点，从而彻底排除故障。
由于CAN网络采用多种协议，每个控制模块的端口在正常的情况下都有标准电压，因此电压测量法可用于判断线路是否有对地或电源短路、相线间短路等问题。
为了确定CAN H 或CAN L 导线是否损坏或信号是否正常，可以测量其对地电压（平均电压）。测量点通常在OBD诊断接口处，如下图所示。
诊断接口的6号针脚连接CAN H 导线，14号针脚连接CAN L 导线。如果诊断接口上连接有两组CAN总线，那么动力CAN总线使用6号和14号针脚，舒适总线使用3号和11号针脚。诊断接口的针脚含义如下图所示。
正常情况下，当CAN总线唤醒后，CAN H 对地电压约为2.656V，CAN L 对地电压约为2.319V，而且两者相加为4.975V▼
正常的CAN H 电压
正常的CAN L 电压
CAN故障通常的原因有CAN线短路、对电源短路、对地短路、相互接反。
当CAN H 与CAN L 短路时，CAN网络会关闭，无法再进行通信。会有相应的网络故障码。CAN H 与CAN L 短路的总线波形如下图所示。
当两者相互短路之后，CAN电压电位置于隐性电压值（约2.5V）。实际测量两条CAN导线的电压，会发现始终在2.5V左右，基本不变化，如下所示。
故障排除方法：通过插拔CAN总线上的控制模块（节点），可以判断是由节点引起的短路还是导线连接引起的短路。
逐个断开节点，若电压恢复正常，则说明该节点有问题。若断开所有节点后电压还没有变化，则说明线路短路。
当出现CAN H 对电源（正极）短路这种故障时，根据CAN总线的容错特性，可能出现整个CAN网络无法通信的情况或产生相关故障码。
以对12V电源短路为例，此时CAN H 电压电位被置于12V，CAN L 线的隐性电压被置于大约12V。CAN H 对电源短路的总线波形如下图所示。
实际测量电压，若CAN H 电压为12V，CAN L 电压被置于约为11V，则说明出现此类故障。CAN H 对电源短路的CAN H 电压如下图所示。
CAN H 对电源短路的CAN L 电压如下图所示。
故障原因：如果不是CAN H 导线对外部电源短路引起的，那么这种故障就有可能是控制模块内部的CAN收发器损坏造成的。故障查找方法同上。
当出现CAN H 对地短路这种故障时，根据CAN总线的容错特性，可能出现整个CAN网络无法通信的情况或产生相关故障码。
CAN H 的电压位于0V，CAN L 电压也位于0V，可是在CAN L 导线上还能够看到一小部分的电压变化。CAN H 对地短路的总线波形如下图所示。
实际测量电压，若CAN H 和CAN L 电压均约为0V，且无断路问题，则说明出现此类故障。CAN H 对地短路的CAN H 电压如下图所示。
CAN H 对地短路的CAN L 电压如下图所示。
故障原因：如果不是CAN H 导线对外部地线短路引起的，那么这种故障就可能是控制模块内部的CAN收发器损坏造成的。故障查找方法同上。
当出现CAN L 对地短路这种故障时，根据CAN总线的容错特性，可能出现整个CAN网络无法通信的情况或产生相关故障码。
但是对于某些车系，如海马车系，其CAN L 对地短路的容错特性较好，车辆基本能够正常使用，即在客户体验层面上没有明显的异常现象，但从诊断方面来讲，会影响网络传输速度。
此时CAN L 电压约为0V。CAN H 线的隐性电压被降至0V，但显性电压基本不变，因此波形被拉长，依然可以传输数据，由此可说明CAN L 对地短路的容错特性较好原因。CAN L 对地短路的总线波形如下图所示。
实际测量CAN导线电压，若CAN L 电压为0V，CAN H 为1V左右，则说明出现此类故障。CAN L 对地短路的CAN L 电压如下图所示。
CAN L 对地短路的CAN H 电压如下图所示。
故障原因：如果不是CAN-L导线对外部地线短路引起的，那么这种故障是控制模块内部的CAN收发器损坏造成的。故障查找方法同上。
当出现CAN L 对电源（正极）短路这种故障时，根据CAN总线的容错特性，可能出现整个CAN网络无法通信的情况或产生相关故障码。
由于CAN L 对电源短路，因此CAN H 电压也被置于12V。CAN L 对电源短路的总线波形如下图所示。
实际测量CAN导线的电压，若CAN L 和CAN H 导线电压都约为12V，则说明出现此类故障。CAN L 对电源短路的CAN L 电压如下图所示。
CAN L 对电源短路的CAN H 电压如下图所示。
故障原因：如果不是CAN L 导线对外部电源短路引起的，那么这种故障就有可能是控制模块内部的CAN收发器损坏造成的。故障查找方法同上。
当某个控制模块CAN H 导线断路时，会导致该控制模块无法实现通信，但其他控制模块的通信还是有的。在其他的控制模块可能读到此故障模块的故障码。如果多个控制模块的CAN H 导线出现断路。那么这些控制模块的通信功能都会受到影响。CAN H 断路的总线波形如下图所示。
如果出现故障的控制模块带有终端电阻，可以用电阻测量法来判断。测量诊断接口的CAN H 与CAN L 之间的电阻，若变为120Ω，则说明有一个终端电阻断路。如果出现故障的控制模块不带终端电阻，那么需要测量该控制模块的CAN导线的导通性。
替换有故障码内容涉及的控制模块，可以快速判断故障是否由该控制模块本身造成的。此外，要结合网络图来查找断点，因为在整个网络中会设置相应的总线集线器，断点部位不同，受影响的部件也不同，同时也会决定诊断仪能够进行诊断的控制模块。CAN网络与集线器分布如下图所示。
当某个控制模块CAN L 导线断路时，会导致该控制模块无法实现通信，但其他控制模块的通信还是有的。在其他控制模块可能读到此故障模块的故障码。如果多个控制模块的CAN L 导线出现断路，那么这些控制模块的通信功能都会受到影响。
如果出现故障的控制模块带有终端电阻，可以用电阻测量法来判断。测量诊断接口的CAN H 与CAN L 之间的电阻，若变为120Ω，则说明有一个终端电阻断路。如果出现故障的控制模块不带终端电阻，那么需要测量该控制模块的CAN导线的导通性。CAN L 断路的总线波形如下图所示。
替换有故障码内容涉及的控制模块，可以快速判断故障是否是由该控制模块本身造成的。此外，要结合网络图来查找断点，从而准确找到原因，排除故障。
当出现CAN L 与CAN H 导线互相接反这种故障时，一般情况下，接错的那个控制模块将无法通信，其他控制模块的通信则正常。CAN L 与CAN H 导线互相接反的示意图如下图所示。
在怀疑有问题的控制模块的CAN导线针脚处测量其电压，验证电压是否正常。结合CAN网络图核对线路连接情况进行检查，判断是否存在这种故障。若存在，则对CAN网络进行修复。替换有故障码内容涉及的控制模块，判断故障是否是由该控制模块造成的。
文章来源于：最后一个bug
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