本文带领你一起解读汽车CAN通讯总线，从CAN的原理、设计、应用以及维修，全方面解析读懂CAN通讯，遇到汽车通讯协议故障，无师自通！

一、“什么是CAN？”

CAN，是controller Area Network的缩写，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车的微控制器通讯，在车载各电子控制装置（比如发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置）之间交换信息，形成汽车电子控制网络。

一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性限制。常见的CAN线的频率有250Kbs/500Kbs/1000Kbs，不同的频率代表传输速度的快慢不一样。

二、“CAN的工作原理？”

CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。CAN层的定义与开放系统互连模型一致。每一层与另一设备上的相同的那一层通讯。实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。

CAN能够使用多种物理介质，例如双绞线、光钎等。最常用的就是双绞线，信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”；此时，通常电压值为：CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

三、CAN总线的通讯原理

第一种『每项信息都通过各自独立的数据线进行交换』

目前，在车辆上应用的信息传递形式有两种。第一种是每项信息都通过各自独立的数据线进行交换，比如两个控制单元间有5种信息需要传递，那么则需要5根独立的数据线，即信息的种类越多，数据线的数量和控制单元的针脚数也会相应增加。这些复杂繁多的线束无疑会增加车身重量，也为整车的布线带来一定困难。

第二种『所有信息都通过两根数据线进行交换』

第二种方式是控制单元之间的所有信息都通过两根数据线进行交换，这种数据线也叫CAN数据总线。通过该种方式，所有的信息，不管信息容量的大小，都可以通过这两条数据线进行传递，这种方式充分的提高了整个系统的运行效率。我们常见的电脑键盘有104个按键，却可以发出数百种不同的指令，但键盘与电脑主机之间的数据连接线只有7根，键盘正是依靠这7根数据连接线上不同的编码信号来传递信息的。CAN数据总线的原理也正是如此。这种一线一用的专线制改为一线多用制，可以大大减少汽车上电线的数量，同时也简化了整车的布线。

在了解到两个控制单元是通过两根数据线来进行信息交换的基础上，就可以将其推而广之，多个控制单元之间的通信其实就是将每个控制单元都连接到这两条CAN总线上，从而实现多个控制单元间的信息共享。

整个原理很类似于一个电话会议进行的方式，一个电话用户（控制单元）将数据“讲”入网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据，对这个数据感兴趣的用户则会利用，其他用户则会选择忽略。

四、CAN通讯的设计

1、CAN线为什么是两根双绞线？

为了清楚起见，CAN导线分别用单颜色来表示CAN-High线总是黄色，CAN-Low线总是绿色。（具体CAN线颜色在于主车厂家设计采用，按实际为准，一般设计的很好区别车辆其他线路）

CAN数据总线的两条导线分别叫CAN-High和CAN-Low线。两条扭绞在一起的导线称为双绞线。

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，信号电压与第一条成镜像，这样可有效抑制外部干扰。

2、CAN总线为什么设计高低电压？

CAN数据总线：用以传输数据的数据线，分为CAN高位(CAN-high)和低位(CAN-low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。

为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两线条上的电位是相反的，工作中CAN高电压2.5V-3.5V，CAN低电压1.5V-2.5V，静态测量时，CAN高电压2.6V左右，CAN低电压为2.4V左右，通过这种办法，CAN总线得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射了保持中性，即无辐射。

五、什么是通讯协议？

通讯协议，就是电子控制单元交换信息的时候所遵守的原则。简单地说，网络中的电子控制单元要能够互相顺利地通信，就必须讲同样的语言，协议就相当于语言。比如：J1939目前商用车常用CAN总线设计是基于J1939协议。

六、CAN通讯总线的优点

1、传统线路：

传统电气控制系统中电器元件比较多，多一个元件就会多一个故障点，如果需要增加或改变功能，那么就会涉及到更改线束、更改开关或者加装继电器等工作，更改麻烦。如果增加复杂功能：发动机故障中文显示、巡航等则无法实现。

2、CAN通讯总线：

CAN总线优点：

1>满足更多的电脑模块之间复杂的通讯，效率更高。很远的数据传输距离（可长达10Km）；高速的数据传输速率（高达1Mbit/s)；

2>节省了新产品开发设计成本。CAN节点几乎可以在不、扩充性强，产品升级快，改动原有线束的情况下增加新的组件；

3>总线控制系统替代了传统的熔断器和继电器，减少了元器件数量，就减少了一个故障点；

4>总线控制系统减少了线束的长度，线束越长越容易产生故障。减少车身布线，进一步节省成本。由于采用总线技术，模块之间的信号传递仅需要两条信号线。布线局部化，车上除掉总线外，其他所有横贯车身的线都不再需要了，节省了布线成本。此外，数据共享也节省了线束；

5>电路保护功能：在电路出现短路时，CBCU会自动切断该线路的电源输出、保护电路，并同时将故障信息传递给仪表，仪表报出相关故障；

6>当电器系统中某一路出现故障时候，电控模块会将此故障显示仪表，方便维修。

七、CAN总线上为什么首尾安装电阻？

在汽车CAN总线首尾的终端分别安装设计了终端电阻！

1、如图下图中ECU本身没有120Ω电阻，需在CAN网终首尾端分别安装2个120Ω并联其中：

2、有的CAN总线首尾的电脑内部本身就设计了电阻，如下图（以德龙天然气CAN总线为例）：

终端电阻的作用：数据传输终端是一个电阻，防止数据传送终了反射回来，产生的反射波而使数据遭到破坏，影响到CAN网数据的传输。所以在CAN总线设计安装了终端电阻。

维修温馨提示：

1、CAN网络是有两个120欧姆的终端电阻，因此在CAN网络中测量两个CAN线电阻、正常情况下应该是60欧姆（两个120的电阻并联后就成了60欧姆，极少数车型也会出现测量电阻为40欧姆的情况，这种情况说明有三个设备内部有120欧姆电阻，也是能正常通讯的；这一点大家要知晓).

2、通常情况下CANH电压在1.5-3.5V之间，CANL电压在1.5-2.5V之间。

七、什么是CAN通讯节点？

1、CAN通讯总线实现ECU、CBCU、ABS、CAN仪表等CAN设备之间信息共享，比如水温、机油压力等，仅需ECU安装传感器即可， 就能把当前测得的水温、机油压力时时传送给CAN仪表。CAN仪表不需要专门安装水温、机油压力传感器了。

2、只有CAN设备才能使用CAN总线，有时一辆车上有几个CAN设备，比如ECU、CAN仪表、NOx传感器等，每个CAN设备称为一个节点，其中ECU就是节点A；

3、在我们维修当中常见故障“CAN节点A总线错误”并不一定是ECU本身故障，基本都是整车CAN网络电压异常、 其他CAN控制故障造成CAN网络干扰导致。

八、CAN总线常见故障排查

1、常见故障：CAN高短路到电源

1>点火开关打到ON档，即整车所有节点上电；

2>万用表调到电压档量程；

3>将万用表的正表笔连接到诊断接口引脚CAN_H，负表笔连接到地（GND），测试CAN的CAN-H电压：若电压值为2.6V左右，则表示正常；若电压值大于5V，或者是电瓶电压，则表示CAN-H与高电源短路；

2、常见故障：CAN低短路到电源

1>点火开关打到ON档，即整车所有节点上电；

2>万用表调到电压档量程；

3>将万用表的正表笔连接到诊断接口引脚CAN_L，负表笔连接到地（GND），测试CAN的CAN-L电压：若电压值为2.4V左右，则表示正常；若电压值大于5V，或者是电瓶电压，则表示CAN-L与高电源短路；

3、常见故障：CAN高短路到地

1>将电池正极断开，整车断电；

2>万用表调到电阻档；

3>将万用表的正表笔连接到诊断接口引脚CAN_H，负表笔连接到地（GND），测试CAN-H对地电阻，若阻值大于100KΩ则正常。若阻值过小，则CAN高线存在对地短路情况。

4、常见故障：CAN低短路到地

1>将电池正极断开，整车断电；

2>、万用表调到电阻档；

3>、将万用表的正表笔连接到诊断接口引脚CAN_L，负表笔连接到地（GND），测试CAN-L对地电阻，若阻值大于100KΩ则正常。若阻值过小，则CAN低线存在对地短路情况。

5、常见故障：CAN高与CAN低线路存在短路

1>将电池正极断开，整车断电；

2>万用表调到电阻档；

3>将万用表的两个表笔连接到诊断接口引脚CAN_H和CAN_L两端，测试CAN的CAN-H与CAN-L是否短路，整个CAN首尾安装了120Ω电阻并联CAN网，正常测量CAN高与CAN低电阻值为60Ω左右，结果异常检测CAN高与CAN低线路是否存在短路开路。

注：还有一种情况就是CAN网终端电阻（电脑内部的电阻或者是外挂式电阻）本身出现问题，导致CAN高与CAN低阻值不是60Ω左右。

注：如以上测试没有异常，但仪表还报总线通信故障那属于特殊故障情况，根据经验可能以下几种故障：

1、某一节点电源断路，导致没有报文发出；

2、某一节点不满足250kbps通信速率；

3、某一节点自身内部出现故障。

关键词:汽车通讯协议 CAN总线 控制器

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来 源：AUTOSOS

编辑：马致远

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