Измерване на CAN шина

Предмети:

въведение
Диагностика CAN шина сигнализира ниска / средна скорост
Диагностика на CAN шината сигнализира за висока скорост
Диагностика с мултицет

Предговор:
Ако има съмнение, че има неизправност в CAN шината, може да се направи диагноза, наред с други неща, чрез измерване на нивата на напрежение на проводниците.
Съдържанието на съобщението на CAN шината първоначално не е важно. Можем да извършваме измервания на кабелите на CAN шината както с мултицет, така и с осцилоскоп. Измерванията с мултицет имат ограничение; при измерване на напреженията се посочва само средна стойност. Мултиметърът е достатъчен в ограничена степен при измерване на прекъсване или късо съединение. Осцилоскопът е необходим за измерване на нивата на напрежение и оценка дали сигналът има чист път.

Как работи системата CAN bus и как са структурирани съобщенията е обяснено на страницата CAN шина. Тази страница се фокусира върху измерването на CAN шината с осцилоскоп и мултицет и са описани възможни неизправности и причини.

Диагностика CAN шина сигнализира ниска / средна скорост:
С двуканален осцилоскоп CAN-high и CAN-low могат да се измерват едновременно по отношение на земята. Двете изображения на обхвата по-долу показват сигнала на CAN шината на комфортната шина. Това се нарича още „ниска скорост“ или „средна скорост“. Често намираме тази мрежа в комфортната електроника, например електрониката на вратите, BCM, блока за управление на климатика и арматурното табло. Напреженията са както следва:

CAN-low: в покой 0 волта, активен 4 волта;
CAN-висок: неактивен 5 волта, активен 1 волт.

Когато настроим нулевите линии на двата измервателни канала на една и съща височина на Y-осите, сигналите се сливат. Поради това е препоръчително да преместите Y-оста на CAN-low нагоре за четене. Във второто изображение по-долу нулевите линии са променили височината, така че профилът на напрежението на CAN високо и ниско може да се сравни правилно.

Моля, обърнете внимание: CAN мрежите с ниска и средна скорост често не са оборудвани с крайни резистори, за разлика от високоскоростната CAN мрежа. Следователно измерванията, направени при повреда, също са различни. Този раздел показва възможните прекъсвания на ниско- и средноскоростната мрежа, а следващият раздел показва високоскоростната мрежа.

CAN-висок късо към маса:
Във високия CAN има късо съединение. Ако изолацията е повредена, окабеляването може да влезе в контакт с каросерията или в ECU се получава късо съединение към масата.

В измерването по-долу виждаме линия с постоянно напрежение на канал B, което е 0 волта.

CAN-ниско съединение към маса:
Има късо съединение в CAN-low. Ако изолацията е повредена, окабеляването може да влезе в контакт с каросерията или в ECU се получава късо съединение към масата.

В измерването по-долу виждаме линия с постоянно напрежение на канал А, което е 0 волта.

CAN-висок късо към плюс:
В CAN high има положително затваряне. Ако изолацията на множество проводници в кабелния сноп е повредена, окабеляването може да влезе в контакт едно с друго или в ECU да се направи късо съединение с плюс.

В двете измервания по-долу виждаме:

Превишаване на обхвата на канала: обхватът на напрежението на канал B (червен) трябва да се увеличи;
На канал B виждаме (в диапазона 20 V) линия с постоянно напрежение, което е равно на напрежението на батерията.

CAN-low късо към плюс:
CAN-low има положителна верига. Ако изолацията на множество проводници в кабелния сноп е повредена, окабеляването може да влезе в контакт едно с друго или в ECU да се направи късо съединение с плюс.

В двете измервания по-долу виждаме:

Превишаване на обхвата на канала: обхватът на напрежението на канал A (син) трябва да бъде увеличен;
На канал А виждаме (в диапазона 20 V) линия с постоянно напрежение, което е равно на напрежението на батерията.

CAN-високо късо с CAN-ниско:
CAN-low се променя в профила на напрежение на CAN-high, когато се свържат един с друг. Късо съединение между CAN-високо и CAN-ниско може да възникне в окабеляването, където изолацията на двата проводника на CAN шината е износена, или поради дефект в печатната платка на ECU.

На изображението по-долу виждаме двуканалното измерване, където високият и ниският CAN са свързани на късо един с друг.

При CAN-висока комуникация понякога пада:
Комуникацията с един контролен блок в CAN high е прекъсната. Този контролен блок вече не изпраща и не получава данни през CAN-high, но CAN-low все още функционира. Това означава, че комуникацията и четенето остават възможни.

Когато щепселът на съответния блок за управление бъде изключен, данните за CAN-low също изчезват и разликата между CAN-high и CAN-low вече не се вижда.

На изображението по-долу виждаме, че CAN-high остава вдлъбнат в точка, докато данните се изпращат по CAN-low.

При CAN-low комуникацията понякога пада:
Комуникацията с един контролен блок в CAN-low е прекъсната. Този контролен блок вече не изпраща и не получава данни през CAN-low, но CAN-high все още функционира. Това означава, че комуникацията и четенето остават възможни.

Когато щепселът на съответния блок за управление бъде изключен, данните за CAN-high също изчезват и разликата между CAN-high и CAN-low вече не се вижда.

На изображението по-долу виждаме, че CAN-low остава рецесивен в точка, докато данните се изпращат по CAN-high.

Диагностика на CAN шината сигнализира висока скорост:
ECU, за които високата скорост на комуникация е от голямо значение, са оборудвани с високоскоростна CAN мрежа. Това включва, например, ECU на двигателя с вътрешно горене, автоматичната скоростна кутия, ABS/ESP/EBS и въздушните възглавници. Високоскоростната мрежа винаги е оборудвана с крайни резистори. Поради това грешките в окабеляването и ECU също причиняват различен профил на напрежение, което понякога може да затрудни диагностицирането, отколкото при комфортна мрежа. Както винаги, първо се показва безпроблемна ситуация, преди да преминем към повреди.

Напреженията на високоскоростна мрежа са както следва:

CAN-висок: празен ход 2,5 волта, активен 3,5;
CAN-low: неактивен 2,5 волта, активен 1,5 волта.

Когато високото и ниското CAN са 2,5 волта, шината е рецесивна (в покой). Когато CAN high се повиши и CAN low спадне, шината става доминираща и се образува бит. Изображението по-долу показва екранна снимка на правилен високоскоростен сигнал на CAN шина.

Когато се измерва такъв сигнал и се вижда много шум, препоръчително е да извадите зарядното устройство на батерията от превозното средство и да свържете осцилоскопа към масата на превозното средство (автомобилните обхвати имат "земна" връзка на гърба) и сигналът може да бъде направен по-чист с честотата на дискретизация. Честотата на дискретизация изглажда сигнала, така че ако се отклони твърде много от стандартната стойност, CAN сигналът може да се изкриви твърде много.

За по-голяма яснота на изображението по-долу CAN-high е червен, а CAN-low е син.

В измерването по-долу можете да видите, че CAN-high (червено) е точно 0 волта, защото има късо съединение към земята. CAN-low (синьо) е малко над нулевата линия. При увеличаване на този сигнал това ще стане още по-ясно. Тъй като CAN-high е точно 0 волта, а CAN-low е няколко десети от волта по-висок, можем да заключим, че CAN-high има късо съединение със земята.

В измерването по-долу виждаме, че CAN-low е 0 волта. Въпреки че се вижда някакъв шум, можем да го игнорираме. CAN-low има късо съединение към маса. Виждаме, че линията с високо напрежение CAN продължава да се покачва, но това не е достатъчно, за да започне комуникация. Изображението на обхвата също така показва, че CAN-low винаги е с по-ниско напрежение от CAN-high (червеното винаги е малко по-високо от синьото), което означава, че можем да приемем, че CAN-low е свързано накъсо към земята.

На изображението по-долу виждаме феномен, който наподобява ситуацията, при която CAN-low е бил късо към маса. CAN-високо (червено) се е повишило до бордовото напрежение от около 12 волта. CAN-low (син) също се е увеличил в напрежението и все още се опитва да комуникира чрез понижаване на сигнала. Тъй като не е установена комуникация, пиковете на отрицателното напрежение продължават да се повтарят.

В измерването по-долу виждаме, че CAN-високо и CAN-ниско напрежение са около 12 волта. Въпреки това, напрежението на CAN-low е около 200 mV по-високо от CAN-високо. CAN-low е вдигнал CAN-high заедно с него. Това показва, че CAN-low има късо съединение с плюса.

На изображението по-долу виждаме двуканалното измерване, където CAN-висок и CAN-нисък са свързани на късо един с друг. Напрежението на двата канала е 2,5 волта.

Диагностика с мултицет:
Измерването на нивата на напрежение на CAN шината с мултиметъра е неразумно. Мултиметърът показва средни стойности при много различни напрежения, така че не може да се направи правилна диагноза. Осцилоскопът трябва да се използва за измерване на напрежението.

Можем да използваме мултиметъра за измерване на съпротивленията на (само) високоскоростна CAN мрежа с крайни резистори. Измерванията по-долу показват омичното съпротивление в три различни ситуации: правилно функционираща система, отворен проводник и късо съединение между CAN-високо и CAN-ниско. В мрежа с нисък/среден (комфорт) крайни резистори рядко се използват и тези измервания не могат да бъдат извършени.

Без смущения:
На страницата CAN-шина е описано, че в мрежата има два крайни резистора. Крайните резистори имат съпротивление от 120 ома. В безпроблемна система ще измерим заместващо съпротивление от 60 ома между CAN-високо и CAN-ниско.

Моля, обърнете внимание: можем да измерим това само ако захранването на всички управляващи блокове е изключено!

Прекъсване:
В случай на прекъсване на CAN-висок или CAN-low проводник, ние вече не измерваме заместващото съпротивление от 60 ома. На фигурата измерваме само стойността на резистора R2 (120 ома).

Късо съединение:
В ситуация, в която проводниците на CAN шината се свързват един с друг (т.е. имат късо съединение един към друг), ние измерваме стойност на съпротивление от приблизително 0 ома.

По време на следващата повреда и двата CAN проводника са прекъснати. Сега ще има много смущения (шум) в автобуса. Възли 1, 3 и 4 могат да комуникират помежду си, при условие че смущенията и отражението са твърде големи, което води до изкривяване на съобщенията. По този начин възли 2 и 5 могат също да комуникират помежду си при един и същи проблем.

Някои CAN мрежи също функционират, когато един проводник е прекъснат. Кодовете за грешки ще се съхраняват и водачът ще бъде информиран с предупредителни светлини чрез съобщения от различни системи. Това са мрежите, които са оборудвани с Fault Tolerante CAN трансивър. В зависимост от използвания трансивър могат да възникнат различни видове грешки, без да се губи комуникация между възлите. Тези CAN трансивъри също могат да функционират нормално с гореспоменатите неизправности с късо съединение към плюс и маса (разбира се с различни съобщения за грешка).

Свързана страница:

CAN-шина