聊聊汽车CAN信号测试

怀旧NVH老校长

       我们在实际工作的过程中，经常有工程师问到CAN信号是如何提取的，它有什么作用。
       我之前看过一篇外文写得挺好，我部分翻译过来并结合我自己的经验来聊聊，汽车CAN信号是如何工作和测试的。
      
        正文如下：
        
        CAN是 Controller Area Network（局域网控制器或总线）的缩写，它的作用是通过一系列数字通道把汽车的各个电气控制单元连接起来，而这些控制单元起到监控汽车工作时各类信号的功能，其分布于汽车的各个关键系统内，如：发动机，传动器，防抱死系统，等等等等。 现在市场上绝大多数的汽车（乘用车，商用车，或非道路车辆）均采用了CAN总线的集成模块，近年来，为了满足更高的法规要求，提升汽车的燃油经济性以及可靠性，并改善汽车的驾控体验，汽车的电控单元也越来越丰富，一般一辆成熟的汽车差不多就有多达70多个汽车控制单元。       当我们在做汽车NVH或者疲劳耐久测试的时候，以CAN总线过来的信号作为参考，对汽车各类问题的诊断与分析是非常有帮助的，它不仅能够节省更多时间并且减少繁琐的传感器布置工作，更重要的是基于CAN信号可以得到更多测试数据之外的工况数据，对于诊断问题非常直观和有用。
       随着数字化技术的发展，近些年来汽车CAN总线集成网络在信号的处理以及能力上也得到了很大的提升，因此本文大概说说CAN Bus的简单历史，并聊聊与CAN信号相关的一些概念如：OBD，CCP，Flexray。

       CAN Bus的历史：
       CAN Bus是Robert Bosch公司于1980年开始研发的，并且在1986年2月在汽车工程协会（SAE）大会上正式推出。那个年代欧洲汽车汽车已经开始广泛采用各种汽车电控单元来提升汽车的各类性能了，但是，在CAB Bus技术没有出现之前，电控单元之间是通过一条的线缆进行信号传输均的，如下图。由于，每个信号的输出与接收均需要一条完整的回路进行连接，导致随着汽车电控技术的不断提升线束的数量程指数倍的增长，增加了线路布置难度的同事，更重要的是明显增加汽车的质量同时汽车可靠性风险越来越高。

      
       然而，CAN bus可以让这些繁杂的数字信号集成在一条总线上，在保证电控单元的通讯数据的基础上，极大的减少了电控单元线束之间的连接线数量，如下图，因而明显的降低了整车质量（相比无CAN总线模块，能够降低50Kg的总质量）。我们有过驾驶经验的人都知道，在方向盘的左下方有一个接头，叫OBD接口，其最常用的作用为汽车检车时读取故障代码，除此之外，OBD接口是与CAN总线是连接起来的，因此，通过OBD接口，我们不仅可以读取汽车的故障代码，还可以提取到CAN总线上的各类信号。

      
      当然，如果需要从CAN bus上提取信号，则需要相应的协议进行解码。一般为DBC文件，它是一种ASC II 码的文件。该文件包括的内容有：

•       所有ECU的信息
•       ECU的信号内容
•       每个CAN信号的比例因子、偏置量以及默认值。
  

    对于一辆典型的整车来说，电控单元之间（如发动机控制模块ECM，传动系统控制模块TCM，动力总成控制模块PCM）可同时发送超过1000组信号。而CAN Bus统一集成了这些信号，因此CAN作为一个重要的接口，可以对汽车进行快速的故障诊断，同时也可以进行ECU的标定和相应的控制策略管理。

     随着CAN bus技术在整个汽车行业内应用的越来越广泛，某些特定的信号在进行信号编译的时候已经形成了一个普世的国际标准，这些标准在绝大多数车辆开发中是公用的，因此，这类信号并不需要特定的文件作为前提，只需要按国际标准（ISO 27145）进行直接解码即可，这些信号叫做标准信号，一般包括：发动机转速，车速和一些其他信号。
    所以市面上有一种接口设备，直接插上OBD接口即可立刻获取车辆发出的转速及车速信息。在汽车NVH测试行业应用非常广泛。

    一些信如发动机转速，车速等信号作为工况数据，会在在CAN 总线上进行传输，以达到个零部件基于该信号进行相应的预设的策略实施。然而，像离合器叉鼓位置、变速器滑移量，除了自己本身外，其他零部件并不需要该类信号，因此内部信号需要CAN总线标定协议（CCP）来请求和记录。基于该协议，各ECU就可以根据地址请求，直接在CAN总线上读取或写入内部信号，进而实现ECU的标定工作。为了使CAN总线实现CCP协议的请求和访问，需要A2L格式的文件，有了这类文件，就可以对动力总成进行标定和电子固件的配置工作。

    FlexRay
    FlexRay实际上是CAN总线技术的扩展，区别于CAN，FlexRay技术在信号的传输速度更快（CAN信号传输为1M/s, FlexRay为10M/s），目前一些高端车已经实施该类技术。

下图为通过CAN信号以及通过光电传感器对发动机转速的提取对比结果，可以发现CAN信号非常精确。

     



     而对于NVH测试来说，目前绝大多数主机厂均有LMS的数采，LMS数采基本上都打开了一个CAN信号接入端口，如果有相应的权限，对于如发动机钻速这类标准信号，其软件内部已经根据标准配套了解码文件，对于绝大多数车辆来说，插上后即可直接就可以读取，非常方便。该类方法可供大家参考。

疯狂的兰博

谢谢分享。

王开洋

感谢扫盲，，，，，，，，，，

songxiuping

描述的很多，看懂的很少。