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八、数据线和总线的通信诊断
维修经验表明，数据线和总线不良会产生许多奇怪的故障症状，检修起来难度较大，维修人员往往对这类故障感到比较棘手。为了掌握这类故障的检修方法，我们应该明白控制单元诊断数据传输的必要条件。通常情况下只要控制单元的电源线、搭铁线、诊断数据线（或总线）是正常的，那么诊断仪就能够与控制单元进行通信联系，否则应对相关线路进行检查。车型不同，数据线和总线诊断的诊断通信方式也不同。下面对典型的诊断通信方式及检修方法进行说明。
1．采用单独数据线的通信方式及检修方法
在早期的车型中，控制单元与诊断座之间采用单独数据线相连，这根数据线不再与其他控制单元相连。例如奔驰车系的38针诊断座，其10号端子与自动变速器控制模块相连，4、5号端子与发动机控制单元相连，6号端子与ABS/ASR控制单元相连，7号端子与电子节气门控制单元相连，8号端子与基本控制单元相连等。单一数据线的优点是其他控制单元不会对被检控制单元造成干扰，可以采用人工诊断方法（使用LED或采用搭铁短接的方法）和仪器诊断方式进行检测。缺点是线路过多，诊断接口不统一。
当诊断仪无法与发动机模块通信时，除了要检查该模块的电源线和搭铁线，还要检查38针诊断座的10号端子的诊断数据线与自动变速器控制单元之间的连接情况。．如果以上线路检查结果都正常，那么说明自动变速器控制单元性能不良或损坏，进行修理或更换即可。
2．采用共线的通信方式及检修方法
采用共线的诊断通信方式比较普遍，比较典型的是大众／奥迪车系采用的K线诊断通信方式。K线是一种单线式诊断数据线，在较为早期的大众／奥迪车型中，自动变速器控制单元、发动机控制单元、安全气囊控制单元、ABS控制单元等都与K线相连，K线再与诊断座相连，形成共线的诊断方式。
另一种比较典型的共线是通用车系采用的II级串行数据线，自动变速器控制单元（或动力系统控制单元）、仪表板、ABS控制单元（电控制动牵引力控制单元）、车身控制单元、安全气囊控制单元等都有一根II级串行数据线，这些II级串行数据线由铰接组件汇集在一起，然后与OBD II诊断座的2号端子相连，形成共线的诊断方式。
共线的优点是线路连接简单，数据传输效率高，诊断座统一。缺点是共线上的控制单元有可能相互干扰，连带类型的故障较多。下面对共线的诊断要点进行介绍，相关内容也适用于总线的诊断。
1）诊断仪无法与被检控制单元进行诊断通信。此情况下应对共线上的其他控制单元进行自诊断，从而判断故障原因。若其他控制单元能够与诊断仪进行通信，则基本上可以判定共线是良好的，故障原因是被检控制单元的电源线、搭铁线、共线不良或控制单元本身损坏。
诊断时要特别注意：功能关联密切的控制单元有可能储存与数据通信有关的故障码，例如当发动机控制单元失效之后，自动变速器控制单元会储存“来自发动机控制单元的通信数据错误”的故障信息。又如，当自动变速器控制单元性能不良时，发动机控制单元会储存“来自自动变速器控制单元的通信数据错误”的故障信息。此情况下应按照故障码的内容对相关控制单元进行检修，而不要认为储存故障码的控制单元有问题，这样就能够明确检修的方向，避免盲目地修理或更换部件。
控制单元通常都比较昂贵，在没有十分把握的情况下不可轻易更换。如何才能准确地判断出控制单元的故障原因？笔者认为除了对控制单元的电源线、搭铁线、总线、共线以及其他数据线进行检查之外，还要对相关的信号线进行检查。由维修经验可知，信号线的信号异常通常不会导致控制单元的诊断通信功能中断，但信号线搭铁短路或对正极短路有可能会导致该控制单元的诊断通信功能中断，由此会产生一种特殊的故障现象：控制单元的电源线、搭铁线、共线、总线都是良好的，但无法进行诊断通信。更换控制单元之后故障依旧，将原车的控制单元对换到其他车辆进行试验，结果诊断通信功能却是正常的。
以上问题说明检修工作有可能存在不彻底或方法不正确的地方，应采用以下方法进行检查：拔下控制单元的线束插头，用备用线连接电源线、搭铁线、共线、总线等端子，其他端子空置，然后打开点火开关进行自诊断，若控制单元的诊断通信功能恢复正常，则对其他端子进行检查；若控制单元的诊断通信功能仍然中断，则说明故障在控制单元本身，进行更换处理。
2）诊断仪无法与共线上所有的控制单元进行诊断通信。首先检查诊断座的电源线端子（如OBD II诊断座的16号端子）和搭铁线端子（如OBD II诊断座的4，5号端子），然后检查诊断座的共线端子。共线传送的是脉冲信号，我们不必了解共线具体传输的数据信息，只要能够确认共线没有断路、短路或信号干扰问题就可以了，因此使用万用表基本上可以达到检测目的，关键在于测量共线的信号电压。
共线的信号电压是变化的，而万用表测量的是有效电压，因此有条件的话，可以采集正常车的数值进行对比。对于数据干扰问题，可以采用以下方法检查：逐一拔下各个控制单元的线束插头，如果某个线束插头后共线通信功能恢复正常（信号电压恢复正常），那么对应的控制单元即是故障部件，进行更换处理。
3．采用总线的通信方式及检修方法
车系不同，总线的分类形式也不同。要对常见车型的整车总线结构有所了解，以便于准确地找到故障部位。总线的故障都比较特殊，故障成因不容易理解，检修起来有时候感到无从下手。检修时强调的是逻辑思维能力，为了提高这方面技能，下面介绍相关功能特点及检修要点。
（1）网关控制单元的功能特点
网关控制单元是一种对各种数据进行处理的控制器，由于汽车上设有各种总线和数据线，通信协议、接收端口和信号物理形式有所不同，因此需要设置网关控制单元。车型不同，总线系统及网络结构也不同，但都可以通过网关控制单元将这些总线联系在一起，构成整车通信网络。
在对一个整体网络系统进行识读的时候，我们应该先找到网关控制单元，然后再由网关控制单元的端口出发，对总线类型进行识别，查看总线上挂接的控制单元，这样整个网络系统的结构就了然于胸了。
虽然各种车系有其独特的总线分类方式，但总的来看总线的分类方式都大致相同。例如大众／奥迪车系的总线系统分为动力总线（驱动总线）、舒适总线、信息娱乐总线、仪表总线、诊断总线等子系统；宝马车系的总线系统分为动力总线、车身总线、娱乐总线、仪表总线、安全总线、底盘总线等子系统；奔驰车系的总线系统分为CAN B总线（车身总线）和CAN C（动力总线）等子系统。下面以大众／奥迪车系为例介绍网关控制单元的功能特点。典型的总线系统结构见图18。
从图2-18可以看出，各类总线通过网关控制单元J533与诊断座相连，如果对自动变速器控制单元进行自诊断，那么可直接通过K线诊断通信。但是如果对仪表板进行自诊断，那么必须由网关控制单元将数据传送至诊断座，然后再由诊断仪进行接收处理。假如网关控制单元损坏，那么除了直接与K线相连的发动机控制单元和自动变速器控制单元能够进行诊断通信外，其他控制单元的诊断通信功能都将失效。
以上是一种配置单独网关控制单元的总线系统，也是一种总线及网络结构较为复杂的系统。而对于早期的总线系统，因其结构比较简单，数据传输量少，网关控制单元集成在仪表板中。仪表板集成网关控制单元的总线系统结构见图19。
这种总线系统有一个突出的特点，就是控制单元通过相关总线与仪表板进行数据处理，然后通过诊断数据线或诊断总线将诊断信号传送至诊断座。假如仪表板的网关功能失效，动力总线和舒适总线上的控制单元都无法与诊断仪进行通信，但由于仪表板利用诊断数据线与诊断座直接相连，因此仪表板本身有可能还可以与诊断仪进行通信。另外，还可以看到诊断座保留K线，这就是说某些控制单元可通过K线与诊断仪进行通信，当仪表板的网状功能失效之后，有可能影响这些控制单元的通信功能，也有可能不影响这些控制单元的通信功能，关键在于是否存在信号干扰问题。在对自动变速器控制系统进行故障诊断时，要先了解自动变速器控制单元连接在动力总线上还是K线上，以便出现通信中断问题时进行针对性的检查。原则上总线的数据错误不会影响到K线的诊断通信功能，但实际上并不是这样，这是因为K线和总线都与仪表板相连，而且仪表板具有网关控制功能，总线的数据错误会导致K线通信异常，由此造成全车诊断通信功能失效。
（2） CAN总线的诊断及检修
自动变速器控制单元是动力类型的控制单元，通常连接在动力CAN总线上。CAN（Controller Area Network）总线是一种双线式总线，它的两条导线（CAN H和CAN L ）称为数据总线。CAN总线上的各个控制单元彼此相通，即通过CAN总线传递数据。下面结合CAN总线连接形式和故障类型介绍检修要点。
1）使用诊断仪进行故障诊断。查阅相关电路图，看一下共有几个控制单元与CAN总线相连。检查控制单元的线束插头是否连接可靠。使用诊断仪对相关控制单元自诊断，查询是否有故障码。以上检查工作是为了在对CAN总线进行检修之前，保证所有与之相连的控制单元无功能故障。
功能故障是指不会直接影响CAN总线系统但会影响某一系统功能流程的故障。例如，传感器损坏或其线路连接不良会导致传感器信号不能通过CAN总线进行传递，这种故障对CAN总线的数据传输有间接影响，需要该传感器信号的控制单元会记录相关故障码，但不会造成总线传输功能中断。
如果存在功能故障，应先记录储存有故障码的控制单元，然后对故障进行检修。如果所有的功能故障被排除，但控制单元之间的数据传递仍不正常，那么应对CAN总线进行检查。检修时要注意区分两种情况：一是只有两个控制单元通过CAN总线传递数据，二是3个或更多控制单元通过CAN总线传递数据。
2）对只有两个控制单元与CAN总线相连的总线系统。如果CAN总线上只连接两个控制单元，那么这两个控制单元都有一个终端电阻，终端电阻用于连接CAN总线的两根导线，并使导线之间的信号能够正常传输。两个控制单元与CAN总线相连的总线系统见图20。
如果CAN总线的导线断路，那么故障码的含义是CAN总线存在断路故障。如果CAN总线的两个导线相互短路，那么故障码的含义是CAN总线存在短路故障。如果CAN总线的导线电压过高，那么故障码的含义是CAN总线存在对正极短路故障。如果CAN总线的导线电压过低，那么故障的含义是CAN总线的导线存在搭铁短路故障。
检修过程中除了对CAN总线的连接情况进行检查外，还应对控制单元的终端电阻进行测量，若测量的结果不正常，则更换控制单元；若CAN总线连接正常且终端电阻良好，但总线通信功能仍然失效，则更换比较容易拆下或较便宜的控制单元；若CAN总线仍不能正常工作，则更换另一个控制单元。
3）对有3个或更多控制单元与CAN总线相连的总线系统。此类总线系统（图21）的结构比较复杂，在控制单元1和控制单元3内部设有终端电阻，其他的控制单元并联在CAN总线上，但不设终端电阻。下面按照故障类型介绍检修方法。
①控制单元1与控制单元2、控制单元3没有连接上。这种情况是指控制单元1与控制单元2、控制单元3之间断路，控制单元2与控制单元3之间连接正常。故障诊断结果见表2。
检修方法如下：关闭点火开关，断开与CAN总线相连的控制单元，按照电路图检查CAN总线是否断路或短路。如果检查结果正常但以上故障码都无法清除掉，那么更换控制单元1。
②控制单元2与控制单元1、控制单元3没有连接上。这种情况是指控制单元2与控制单元1、控制单元3之间断路，控制单元1与控制单元3之间连接正常。故障诊断结果见表3。
检修方法如下：关闭点火开关，断开与CAN总线相连的控制单元，按照电路图检查CAN总线是否断路或短路。如果检查结果正常但以上故障码都无法清除掉，那么更换控制单元2。
③所有控制单元都不能通过CAN总线发送和接收信号。对CAN总线上的控制单元进行自诊断，如果诊断仪无法与所有的控制单元取得联系，那么说明总线断路、对正极短路、搭铁短路或者某个控制单元损坏。此时可以断开总线上的所有控制单元，然后按照电路图检查CAN总线，找到故障点，排除故障。如果通过总线查不到引起通信中断的原因，那么检查该故障是否为某个控制单元损坏引起的。
还有一种控制单元不能通过CAN总线发送和接收信号的情况，就是使用诊断仪能够对控制单元进行自诊断，但检测结果均为硬件损坏之类的故障信息，见表4。
控制单元或硬件损坏的检修方法如下：关闭点火开关，断开CAN总线上所有的控制单元。接上其中一个控制单元，打开点火开关，对该控制单元进行自诊断，清除故障码。关闭并打开点火开关，los后读取该控制单元的故障信息，若内容仍为控制单元或硬件损坏，则更换该控制单元；若没有控制单元或其硬件损坏的故障信息，则说明该控制单元是正常的。依此类推，对其他控制单元进行检查，直到找到有硬件故障的控制单元。在硬件发生故障时采用以下方法：逐一拔下各个控制单元的线束插头并进行自诊断，如果CAN总线通信功能恢复正常，那么被拔下线束插头的控制单元即为故障部件，进行更换处理。
