導(dǎo)語：汽車多路復(fù)用系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：ASE是美國汽車服務(wù)領(lǐng)域的一套職業(yè)技能認(rèn)證體系，以其系統(tǒng)的職業(yè)分類、科學(xué)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目己诉^程，在汽車維修行業(yè)樹立了良好的聲譽(yù)和地位。文章系統(tǒng)研究了ASE關(guān)于汽車多路復(fù)用系統(tǒng)維修的知識要求和技能要求，并以此為依據(jù)，歸納汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的通信協(xié)議、總線網(wǎng)絡(luò)和診斷技術(shù)，設(shè)計汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容。通過研究，為我國汽車維修專業(yè)課程教學(xué)提供國際化的教育理念和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：ASE；汽車維修；多路復(fù)用系統(tǒng)；教學(xué)設(shè)計

1美國ASE汽車維修職業(yè)認(rèn)證

ASE是英文AutomotiveServiceExcellence的縮寫，含義是“卓越汽車服務(wù)”。ASE創(chuàng)建于1972年，是美國汽車服務(wù)行業(yè)的一家非贏利性組織，使命是通過汽車服務(wù)技師考試和認(rèn)證，提高美國汽車維修和服務(wù)的質(zhì)量，正確評價技師的知識和能力。ASE將汽車服務(wù)分為12個職業(yè)，每個職業(yè)又分為多個認(rèn)證項(xiàng)目。以汽車維修為例，細(xì)分為8個認(rèn)證項(xiàng)目：A1-發(fā)動機(jī)維修；A2-自動變速器及其驅(qū)動橋維修；A3-手動傳動系統(tǒng)維修；A4-懸架和轉(zhuǎn)向維修；A5-制動系統(tǒng)維修；A6-電氣與電子系統(tǒng)維修；A7-空調(diào)系統(tǒng)維修；A8-發(fā)動機(jī)性能維修。每個認(rèn)證項(xiàng)目都有各自的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并列出了非常具體的考核要求。由于ASE認(rèn)證的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，在美國汽車服務(wù)行業(yè)獲得了良好的聲譽(yù)和地位。通過ASE認(rèn)證的技師非常受雇主的歡迎；汽車車主愿意選擇通過ASE認(rèn)證的技師維修汽車；ASE認(rèn)證的技師允許佩帶藍(lán)白兩色的肩章，意為“優(yōu)秀藍(lán)印”，是專業(yè)技術(shù)的象征。本文借鑒ASE關(guān)于電氣與電子系統(tǒng)維修的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)介紹了汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的考核要求，為我國汽車修理工職業(yè)技能鑒定提供參考，為汽車維修職業(yè)教育的教學(xué)設(shè)計提供借鑒。

2ASE關(guān)于汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的認(rèn)證要求

ASE關(guān)于汽車多路復(fù)用系統(tǒng)認(rèn)證的知識要求包括：①解釋多路復(fù)用系統(tǒng)的原理。②解釋多路復(fù)用通信協(xié)議的概念。③描述多路復(fù)用通信協(xié)議的類別。④解釋A類多路復(fù)用系統(tǒng)的工作原理。⑤解釋B類多路復(fù)用系統(tǒng)的工作原理。⑥描述控制器局域網(wǎng)（CAN）總線的工作原理。⑦描述其它輔助的數(shù)據(jù)總線的用途。⑧描述本地互聯(lián)網(wǎng)（LIN）總線原理。⑨描述利用光纖技術(shù)的媒體定向傳輸（MOST）總線原理。⑩描述利用藍(lán)牙技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理。ASE關(guān)于汽車多路復(fù)用系統(tǒng)認(rèn)證的技能要求包括：①描述U-碼和B-碼的用途。②診斷ISO9141-2總線故障，并進(jìn)行維修。③診斷ISO-K總線故障，并進(jìn)行維修。④診斷A類總線故障，并進(jìn)行維修。⑤診斷J1850總線故障，并進(jìn)行維修。⑥診斷控制器局域網(wǎng)總線故障，并進(jìn)行維修。

3汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的通信協(xié)議

3.1ISO9141-2協(xié)議

協(xié)議是計算機(jī)用來在數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行通信的語言。不同的協(xié)議在波特率和傳送方法上各不相同。有些制造廠商線用于把數(shù)據(jù)從故障診斷儀傳輸?shù)侥K。ISO-K總線是另外一種采用ISO9141-2協(xié)議的故障診斷總線，允許在單根接線上進(jìn)行雙向通信。

3.2ISO14230-4協(xié)議

ISO14230-4協(xié)議采用單根雙向數(shù)據(jù)傳輸線，在故障診斷儀和模塊之間進(jìn)行通信。歐洲的汽車制造商多使用這種系統(tǒng)，用作故障診斷總線。通信系統(tǒng)要求有一個主模塊，收發(fā)信息的原理與UART系統(tǒng)相似，主模塊輪流詢問從模塊，然后等待響應(yīng)，進(jìn)而控制消息的傳輸。無通信信號時，傳輸線上的電壓保持5V；通信時傳輸線上的電壓降低，形成具有固定脈寬的數(shù)據(jù)流。

3.3J1850協(xié)議

J1850總線系統(tǒng)是OBD-II的B類標(biāo)準(zhǔn)，該總線有兩個不同的版本。第一個版本支持41.6Kb/s的傳輸速度，福特采用了該協(xié)議并稱之為SCP協(xié)議，使用雙絞線傳輸?shù)拿}寬調(diào)制（PWM）信號。第二個版本支持10.4Kb/s的傳輸速度，通用和克萊斯勒汽車公司應(yīng)用了這種協(xié)議，通用汽車稱之為二類系統(tǒng)，而克萊斯勒稱其為可編程通信接口（PCI），采用單線傳輸?shù)目勺兠}寬調(diào)制（VPWM）信號。

3.4J2284協(xié)議

J2284總線協(xié)議屬于C類標(biāo)準(zhǔn)，又稱為控制器局域網(wǎng)（CAN）。CAN網(wǎng)絡(luò)能支持高達(dá)1Mb/s的傳輸速度，用于系統(tǒng)的實(shí)時控制。羅伯特·博世在20世紀(jì)80年代早期開發(fā)了CAN，目前在歐洲應(yīng)用十分廣泛。大部分汽車只把CAN總線用在模塊間的通信，與故障診斷儀的通信常采用ISO-K總線。美國SAE已經(jīng)要求把CANC網(wǎng)絡(luò)作為故障診斷儀與PCM通信的協(xié)議。

4汽車多路復(fù)用系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)

4.1A類數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)

克萊斯勒沖突檢測（CCD），是典型的A類總線，具有接線少、驅(qū)動器少、傳感器載荷少、診斷功能強(qiáng)等特點(diǎn)。CCD系統(tǒng)利用雙絞線以數(shù)字形式傳輸數(shù)據(jù)，其中一根接線稱為總線（+），另一根稱為總線（-）。所有連接到CCD總線的模塊安裝有一塊專門的CCD芯片。通常車身控制模塊（BCM）是總線系統(tǒng)的主模塊，其它模塊是從模塊。主模塊負(fù)責(zé)給總線供電，在沒有數(shù)據(jù)傳輸時，總線（+）和總線（-）電路上的偏壓是2.50V。總線兩端各安裝一個120Ω的電阻器，稱為端接電阻，用于抑制感應(yīng)電壓。其中一個端接電阻在BCM內(nèi)部，而另一個位于動力系統(tǒng)控制模塊（PCM）內(nèi)部。

4.2B類數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)

可編程通信接口（PCI）總線屬于B類數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)，是一種單線、雙向通信總線。PCI系統(tǒng)的模塊是并聯(lián)的，系統(tǒng)中的每個模塊為自己提供偏壓，并接有端接電阻。模塊向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，一個可變脈寬調(diào)制信號在0～7.75V之間切換，用來表示1和0比特位。典型的PCI總線信息包括數(shù)據(jù)頭（HEADER）、數(shù)據(jù)（DATA）字節(jié)、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（CRC）字節(jié)、幀內(nèi)響應(yīng)（IFR）字節(jié)。

4.3控制器局域網(wǎng)

根據(jù)傳輸速度不同，CAN總線系統(tǒng)分為CANB和CANC兩類。CANB是中速系統(tǒng)，傳輸速度低于125Kb/s，用于座椅、車窗、收音機(jī)、儀表板等車身電器的控制。CANC總線的速度高達(dá)500Kb/s，用于發(fā)動機(jī)管理、制動防抱死系統(tǒng)的實(shí)時控制。診斷用CANC總線，專用于連接故障診斷儀。CAN總線電路由一對雙絞線組成，CAN（+）和CAN（-）。數(shù)據(jù)同時在兩條線上傳輸，傳輸?shù)男盘栂嗤珒蓷l線上的信號電壓正好相反。在所有CAN總線系統(tǒng)中，每個模塊都為自己提供偏壓，當(dāng)某個模塊與總線開路，其它模塊組之間仍舊可以通信。高速CANC總線只在點(diǎn)火開關(guān)打開時才工作，CANB總線在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)掉時仍保持激活狀態(tài)。在CANB總線中，每個模塊都有自己的端接電阻。中控網(wǎng)關(guān)模塊（CGW）用于連接三個CAN總線網(wǎng)絡(luò)（CANB,CANC和診斷用CANC）。與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的路由器相似，該模塊允許不同總線之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CGW從一個總線讀取數(shù)據(jù)，然后把該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其它總線。如果有幾個數(shù)據(jù)正在同時發(fā)送，這些數(shù)據(jù)會被存入一個緩沖區(qū)，并按優(yōu)先級依次發(fā)送。CGW也用于監(jiān)測CAN網(wǎng)絡(luò)是否有故障，當(dāng)檢測到有故障時，儲存相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)故障碼（U碼）。CGW也是故障診斷儀連接到CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，二者之間通過診斷用CANC總線連接。

4.4其它輔助的數(shù)據(jù)總線

①本地互聯(lián)網(wǎng)總線。本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）總線是一種通用異步收發(fā)低速網(wǎng)絡(luò)，有一個主模塊、多個從模塊。LIN主模塊連接到CAN總線并控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。主模塊在從模塊和CAN總線之間翻譯數(shù)據(jù)，對從模塊的診斷需通過主模塊進(jìn)行。LIN總線的主模塊能支持多達(dá)15個從模塊，從模塊可以是控制模塊、傳感器或執(zhí)行器。②媒體定向傳輸總線。媒體定向傳輸（MOST）總線是一個專為音頻和視頻數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。MOST總線通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速度為25Mb/s。在MOST數(shù)據(jù)總線上的模塊利用LED、光電二極管和MOST收發(fā)器進(jìn)行光信號通信，LED把來自MOST收發(fā)器的電壓信號轉(zhuǎn)換成光信號，送入光纜；光電二極管把光纜上的光信號變成電壓信號，然后送到MOST收發(fā)器。總線上的模塊通過光纖連成一個環(huán)型，數(shù)據(jù)只在一個方向發(fā)送，通常由主模塊開始，由主模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)被送到環(huán)中的下一個模塊，該模塊接受后繼續(xù)發(fā)送給下一個模塊，直到發(fā)送模塊接收到它自己的消息為止。③無線網(wǎng)。無線網(wǎng)無須使用物理接線就能把模塊連接在一起傳輸信息。實(shí)現(xiàn)無線通信的技術(shù)有多種，藍(lán)牙技術(shù)最常見。藍(lán)牙技術(shù)利用一個標(biāo)準(zhǔn)化的無線傳輸協(xié)議將各個控制模塊相互連起來。在汽車上，筆記本電腦、移動電話都可以通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)與外界的通訊。

5汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的診斷技術(shù)

5.1診斷基礎(chǔ)

總線系統(tǒng)故障包括電路的斷路、短路、高電阻和元件的失效。J1962BOB是OBD-II的數(shù)據(jù)鏈路連接器（DLC）檢測工具，可用于任何具有OBD-II的汽車。BOB串聯(lián)在DLC和故障診斷儀之間，提供了DLC端子的所有測試點(diǎn)，用來檢測DLC電路的電壓和電阻。分配給汽車通信網(wǎng)絡(luò)的診斷故障碼叫做U碼，與用于動力系統(tǒng)故障的P碼、車身系統(tǒng)故障的B碼遵循同一個SAE標(biāo)準(zhǔn)。前綴“U”表示故障是與網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)。如果總線上的兩個模塊出現(xiàn)通訊故障，需要接受信號的模塊可能同時設(shè)置兩個故障碼，即一個U碼和一個B碼，U碼表示與第二個模塊的通信故障，B碼表示系統(tǒng)未能執(zhí)行某項(xiàng)功能。在總線網(wǎng)絡(luò)中，模塊能檢測與一個或多個模塊的通信故障，有些模塊還能夠監(jiān)測總線電路上的電壓，當(dāng)出現(xiàn)總線電壓過高、過低，總線短路或斷路等異常情況時，設(shè)置U碼，并顯示故障碼的狀態(tài)。

5.2A類總線系統(tǒng)診斷

A類總線系統(tǒng)是一種低速總線,包含一個主模塊和若干個從模塊。主模塊給總線系統(tǒng)供偏壓。如果主模塊失效，則所有總線通信都會中斷。在CCD總線系統(tǒng)中，主模塊通常是BCM，總線由雙絞線CCD（+）和CCD（-）組成，并利用兩根接線之間的電壓差來傳輸數(shù)據(jù)。CCD總線故障會導(dǎo)致汽車電氣系統(tǒng)工作異常，利用故障診斷儀嘗試與汽車上所有的模塊進(jìn)行通信，從而確定故障是總的總線失效還是部分總線失效。如果故障診斷儀能夠與汽車上的某個模塊進(jìn)行通信，則把其作為部分總線失效進(jìn)行診斷。如果任何模塊都不能與故障診斷儀進(jìn)行通信，則按照總的總線失效進(jìn)行診斷。如果初步測試表明是總的總線失效，可能的故障原因有：主模塊有故障；主模塊的電源或接地電路有故障；來自主模塊的總線電路斷路；總線電路對地短路；總線電路對電源短路；兩根總線接線短路。如果初步測試表明是部分總線失效，設(shè)法確定哪個模塊不能通信。如果存在多個模塊沒有通信，則查找汽車的接線圖，確定在受影響的模塊之間是否有公共的接點(diǎn)，例如，共有的連接器、共有的接線、共有的電源線、或者共有的接地。檢測這些公共的接點(diǎn)，核實(shí)其是否工作正常，并進(jìn)行維修。

5.3B類總線系統(tǒng)診斷

①ISO9141-2總線系統(tǒng)診斷。ISO9141-2是一種診斷用總線，它提供了在故障診斷儀和模塊之間的通信鏈路。診斷儀在K線上給模塊提供偏壓，同時模塊在L線上給診斷儀提供偏壓。如果該總線系統(tǒng)發(fā)生故障，則故障診斷儀和模塊間的通信會中斷。這種總線系統(tǒng)不用于汽車上模塊之間的通信，因此不會影響到汽車本身的運(yùn)行。當(dāng)故障診斷儀不能與PCM進(jìn)行通信時，查閱維修手冊，確定汽車上的其他模塊是否也使用ISO9141-2總線進(jìn)行診斷。如果在總線上有其他模塊，嘗試故障診斷儀與每個模塊進(jìn)行連接，從而確定故障范圍。②ISO-K總線系統(tǒng)診斷。ISO-K是一種診斷用總線，當(dāng)采用ISO-K作為模塊和故障診斷儀之間通信連接時，DLC中的接線柱到每個模塊都有一根專用連接線。ISO-K只用于故障診斷儀與模塊之間的通信，不用于模塊間的通信。故障診斷儀為K線提供偏壓。故障診斷儀和模塊之間的通信出現(xiàn)故障時，將J1962BOB連到DLC，不連接故障診斷儀，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，在K線上的電壓應(yīng)該為0V。如果此時電路上有電壓存在，則說明DLC和模塊之間、或者模塊的內(nèi)部有對電源短路現(xiàn)象。如果指示0V電壓，用歐姆表檢測K線是否有對地短路，若有，短路點(diǎn)可能位于DLC和模塊之間、或者模塊內(nèi)部的接線之中。連接故障診斷儀，點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉，使用示波器來觀察K線電壓，在示波器上應(yīng)看到12V電壓；把點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)到運(yùn)行檔，嘗試在故障診斷儀和模塊之間建立通信，示波器會隨著通信的建立而指示數(shù)字信號。③J1850總線系統(tǒng)診斷。克萊斯勒的可編程通信接口（PCI）是采用J1850協(xié)議的一種可變脈寬調(diào)制（VPWM）系統(tǒng)。進(jìn)行PCI總線系統(tǒng)的故障診斷，應(yīng)首先確定該故障是總的總線失效，還是部分總線失效。總的總線失效是指整個PCI總線都無法通信，通常表現(xiàn)為通信線路中有對電源短路或?qū)Φ囟搪番F(xiàn)象。部分總線失效是指PCI總線網(wǎng)絡(luò)中個別節(jié)點(diǎn)無法進(jìn)行通信，表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)故障。

5.4控制器局域網(wǎng)總線診斷

使用控制器局域網(wǎng)總線系統(tǒng)的汽車一般會有兩個或三個不同的CAN系統(tǒng)。進(jìn)行CAN總線故障診斷的第一步是確定哪個總線網(wǎng)絡(luò)有故障。使用故障診斷儀訪問中控網(wǎng)關(guān)模塊CGW，如果故障診斷儀不能與中控網(wǎng)關(guān)模塊通信，說明診斷用CANC電路有故障。在診斷CAN總線時，總線正常狀態(tài)如下：①在點(diǎn)火開關(guān)處于運(yùn)行檔時，在CANB（+）上的正常電壓讀數(shù)是在280～920mV之間。②在點(diǎn)火開關(guān)處于運(yùn)行檔時，在CANB（-）上的正常電壓讀數(shù)是在4.08～4.72V之間；③在點(diǎn)火開關(guān)斷開，總線睡眠時，在CANB（+）上的正常電壓讀數(shù)為0V。④在點(diǎn)火開關(guān)斷開，總線睡眠時，在CANB（-）上的正常電壓讀數(shù)為蓄電池電壓。⑤在點(diǎn)火開關(guān)處于運(yùn)行檔時，在CANC（+）上的正常電壓讀數(shù)是大約2.60V。⑥在點(diǎn)火開關(guān)處于運(yùn)行檔時，在CANC（-）上的正常電壓讀數(shù)是大約2.40V。CANB的端接電阻是無法測量的，在蓄電池斷開時應(yīng)顯示為無窮大，否則表明有短路現(xiàn)象。CANC總線的端接電阻是60Ω。診斷用CANC總線的端接電阻是60Ω。

6案例分析

一輛車存在間歇性不能起動故障，多次修理，但問題沒有解決。技術(shù)員嘗試復(fù)現(xiàn)故障，但此時發(fā)動機(jī)能起動并運(yùn)行良好。技術(shù)員連接故障診斷儀并訪問PCM，讀取故障碼，無任何故障碼。在了解到該車裝備了CAN總線后，進(jìn)入中控網(wǎng)關(guān)模塊，找到一個“與PCM通信中斷”的間歇性故障碼。根據(jù)故障間歇性出現(xiàn)的特點(diǎn)，檢查PCM上的連接器。發(fā)現(xiàn)CAN總線端子有明顯松動，進(jìn)行維修后故障排除。間歇性不起動故障是由該車的安全系統(tǒng)不能與PCM進(jìn)行通信所造成的，由于沒有得到安全系統(tǒng)的確認(rèn)信號，PCM不讓發(fā)動機(jī)起動，屬于正常操作，因此不會設(shè)置任何故障碼。由于接頭連接松動時，其它模塊不能與PCM通信，所以記錄了“與PCM通信中斷”的間歇性故障碼。

7結(jié)論

ASE以其系統(tǒng)的職業(yè)分類、科學(xué)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目己诉^程，在美國汽車維修行業(yè)樹立了崇高的地位和聲譽(yù)。通過研究ASE關(guān)于汽車多路復(fù)用系統(tǒng)維修的知識要求和技能要求，并以此為依據(jù)，歸納汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的通信協(xié)議、總線網(wǎng)絡(luò)和診斷技術(shù)，設(shè)計汽車多路復(fù)用系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，對汽車維修專業(yè)的課程教學(xué)具有重大理論指導(dǎo)價值。

作者：蔣芳 吳喜驪 單位：包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院車輛工程系