# CAN 总线分析仪实战：汽车诊断工具 DIY，读懂车轮上的网络
作为一名嵌入式开发者，你是否好奇汽车内部是如何通信的？今天我们就来动手制作一台 CAN 总线分析仪，不仅能读取汽车 OBD-II 数据，还能用于工业 CAN 网络调试。花不到 200 元，就能拥有专业级诊断工具的核心功能！
## 需要准备什么？
| 物品 | 型号/规格 | 价格 |
|---|---|---|
| 主控板 | STM32F103C8T6 (Blue Pill) | ¥15 |
| CAN 模块 | TJA1050 CAN 收发器 | ¥8 |
| OBD-II 接口 | 16 针 OBD 母头 | ¥12 |
| 显示屏 | 0.96 寸 OLED I2C | ¥10 |
| 杜邦线 | 公对公/公对母 | ¥5 |
| 外壳 | 3D 打印/塑料盒 | ¥20 |
| 稳压模块 | AMS1117 3.3V | ¥3 |
| **总计** | **¥73** |
如果直接购买成品 CAN 分析仪，价格通常在 300-800 元。我们 DIY 的成本只有四分之一，而且还能完全掌控源代码！
## 步骤 1：理解 CAN 总线基础
在动手之前，我们先快速了解 CAN 总线的核心概念：
**CAN 是什么？**
– Controller Area Network，控制器局域网
– 由博世 1986 年开发，最初用于汽车
– 现在广泛应用于工业、医疗、航空航天
**关键特性：**
– 双线差分信号（CAN_H 和 CAN_L）
– 多主架构，无需主机
– 自带错误检测和重发机制
– 标准帧 11 位 ID，扩展帧 29 位 ID
– 常见波特率：125K/250K/500K/1M bps
**汽车 OBD-II 引脚定义：**
“`
OBD-II 接口（从上往下看）：
┌─────────────────────────────────┐
│ ○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 5 ○ 6 ○ 7 ○ 8 │
│ ○ 9 ○10 ○11 ○12 ○13 ○14 ○15 ○16 │
└─────────────────────────────────┘
关键引脚：
– Pin 4: 底盘接地 (GND)
– Pin 5: 信号接地 (GND)
– Pin 6: CAN_H (ISO 15765-4)
– Pin 14: CAN_L (ISO 15765-4)
– Pin 16: 电池正极 (+12V)
“`
⚠️ **注意事项：** 汽车电瓶电压是 12V，但我们的 STM32 工作在 3.3V！必须使用稳压模块，否则会烧毁芯片。
## 步骤 2：硬件连接
按照下图连接电路：
“`
STM32F103C8T6 ←→ TJA1050 CAN 模块
─────────────────────────────────────
3.3V ←→ VCC
GND ←→ GND
PA11 (USB_DM) ←→ CAN_RX (实际是 TX)
PA12 (USB_DP) ←→ CAN_TX (实际是 RX)
TJA1050 ←→ OBD-II 接口
─────────────────────────────────────
CAN_H ←→ Pin 6
CAN_L ←→ Pin 14
GND ←→ Pin 4 或 Pin 5
+12V ←→ Pin 16 (经 AMS1117 稳压到 3.3V)
OLED 显示屏 ←→ STM32
─────────────────────────────────────
VCC ←→ 3.3V
GND ←→ GND
SCL ←→ PB6
SDA ←→ PB7
“`
**接线技巧：**
1. CAN_H 和 CAN_L 是差分对，走线尽量平行
2. 在 CAN_H 和 CAN_L 之间并联 120Ω终端电阻（如果总线上没有其他终端电阻）
3. 电源部分加 10μF 和 100nF 电容滤波
## 步骤 3：软件环境搭建
我们使用 Arduino IDE 开发，配合 CAN 库：
“`bash
# 安装 Arduino IDE（如果还没有）
sudo apt-get update
sudo apt-get install arduino arduino-core-avr
# 安装 STM32 核心（通过 Boards Manager）
# 1. 打开 Arduino IDE
# 2. 文件 → 首选项 → 附加开发板管理器 URL
# 3. 添加：https://github.com/stm32duino/BoardManagerFiles/raw/main/package_stmicroelectronics_index.json
# 4. 工具 → 开发板 → 开发板管理器 → 搜索”STM32″ → 安装
# 安装 CAN 库
# sketch → 加载库 → 管理库 → 搜索”CAN” → 安装”CAN” by sandeep mistry
“`
**开发板配置：**
– 开发板：Generic STM32F1 series
– 型号：STM32F103C8
– Upload method: STM32CubeProgrammer (SWD)
– CPU Speed: 72MHz
– Optimize: Smallest (-Os)
## 步骤 4：核心代码实现
“`cpp
#include
#include
#include
#include
// OLED 配置
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
// CAN 配置
#define CAN_RX_PIN PA11
#define CAN_TX_PIN PA12
#define CAN_BAUDRATE 500000 // 500Kbps (汽车常用)
// 按钮引脚（可选，用于切换页面）
#define BUTTON_PIN PA0
unsigned long lastMsgTime = 0;
int currentPage = 0;
unsigned long canMsgCount = 0;
// OBD-II PID 请求
const uint8_t OBD_REQUEST[] = {0x02, 0x01, 0x0C}; // 请求发动机转速
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial);
// 初始化 OLED
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
Serial.println(F(“SSD1306 allocation failed”));
for(;;);
}
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
display.setCursor(0, 0);
display.println(“CAN 分析仪初始化…”);
display.display();
// 初始化 CAN
pinMode(CAN_RX_PIN, INPUT);
pinMode(CAN_TX_PIN, OUTPUT);
CAN.setPins(CAN_RX_PIN, CAN_TX_PIN);
if (!CAN.begin(CAN_BAUDRATE)) {
display.println(“CAN 初始化失败!”);
display.display();
Serial.println(“Starting CAN failed!”);
while (1);
}
display.println(“CAN 初始化成功!”);
display.print(“波特率：”);
display.print(CAN_BAUDRATE / 1000);
display.println(“Kbps”);
display.display();
Serial.println(“CAN 总线分析仪就绪”);
Serial.print(“波特率：”);
Serial.println(CAN_BAUDRATE);
// 发送 OBD-II 初始化请求（模式 01）
sendOBDRequest(0x01, 0x00);
delay(100);
}
void loop() {
// 接收 CAN 消息
int packetSize = CAN.parsePacket();
if (packetSize) {
canMsgCount++;
uint32_t canId = CAN.packetId();
uint8_t data[8];
int dataLen = 0;
while (CAN.available()) {
if (dataLen < 8) {
data[dataLen++] = CAN.read();
} else {
CAN.read(); // 丢弃多余数据
}
}
// 显示在 OLED 上
displayCanMessage(canId, data, dataLen);
// 串口输出（用于电脑分析）
printCanMessage(canId, data, dataLen);
lastMsgTime = millis();
}
// 如果 5 秒没有消息，显示待机界面
if (millis() - lastMsgTime > 5000) {
displayStandbyScreen();
}
// 每秒发送一次 OBD 请求
if (millis() % 1000 < 50) {
sendOBDRequest(0x01, 0x0C); // 请求发动机转速
}
delay(10);
}
// 发送 OBD-II 请求
void sendOBDRequest(uint8_t mode, uint8_t pid) {
CAN.beginTransmission(0x7DF); // OBD 请求地址
CAN.write(0x02); // 数据长度
CAN.write(mode);
CAN.write(pid);
CAN.write(0x00); // 填充字节
CAN.write(0x00);
CAN.write(0x00);
CAN.write(0x00);
CAN.write(0x00);
CAN.endTransmission();
}
// 在 OLED 上显示 CAN 消息
void displayCanMessage(uint32_t canId, uint8_t* data, int len) {
display.clearDisplay();
display.setCursor(0, 0);
// 显示 CAN ID
display.print("ID: 0x");
display.println(canId, HEX);
// 显示数据
display.print("DATA: ");
for (int i = 0; i < len; i++) {
if (data[i] < 0x10) display.print("0");
display.print(data[i], HEX);
display.print(" ");
}
display.println();
// 显示消息计数
display.print("计数：");
display.println(canMsgCount);
// 解析 OBD-II 响应
if (canId == 0x7E8 && len >= 3) {
display.println(“— OBD 响应 —“);
parseOBDResponse(data, len);
}
display.display();
}
// 解析 OBD-II 响应
void parseOBDResponse(uint8_t* data, int len) {
if (len >= 3 && data[1] == 0x41) { // 模式 01 响应
uint8_t pid = data[2];
if (pid == 0x0C && len >= 5) { // 发动机转速
// 转速 = (A*256 + B) / 4
int rpm = ((data[3] * 256) + data[4]) / 4;
display.print(“转速：”);
display.print(rpm);
display.println(” RPM”);
}
else if (pid == 0x0D && len >= 4) { // 车速
uint8_t speed = data[3];
display.print(“车速：”);
display.print(speed);
display.println(” km/h”);
}
else if (pid == 0x0F && len >= 4) { // 冷却液温度
int temp = data[3] – 40;
display.print(“水温：”);
display.print(temp);
display.println(” °C”);
}
}
}
// 串口输出 CAN 消息（CSV 格式，方便导入电脑分析）
void printCanMessage(uint32_t canId, uint8_t* data, int len) {
Serial.print(millis());
Serial.print(“,”);
Serial.print(canId, HEX);
Serial.print(“,”);
for (int i = 0; i < len; i++) {
if (data[i] < 0x10) Serial.print("0");
Serial.print(data[i], HEX);
if (i < len - 1) Serial.print(":");
}
Serial.println();
}
// 待机屏幕
void displayStandbyScreen() {
static unsigned long lastBlink = 0;
if (millis() - lastBlink > 500) {
display.clearDisplay();
display.setCursor(0, 0);
display.println(“等待 CAN 消息…”);
display.print(“总计数：”);
display.println(canMsgCount);
display.display();
lastBlink = millis();
}
}
“`
**代码说明：**
1. 初始化 CAN 控制器和 OLED 显示屏
2. 持续监听 CAN 总线消息
3. 解析 OBD-II 协议响应（发动机转速、车速、水温等）
4. 实时显示在 OLED 屏幕上
5. 通过串口输出原始数据，方便电脑端分析
## 步骤 5：测试验证
**测试步骤：**
1. **台架测试（不接汽车）：**
“`bash
# 使用另一个 CAN 模块作为发送端
# 发送测试帧
CAN.beginTransmission(0x123);
CAN.write(0xDE);
CAN.write(0xAD);
CAN.write(0xBE);
CAN.write(0xEF);
CAN.endTransmission();
“`
2. **实车测试：**
– 将设备插入汽车 OBD-II 接口（通常在方向盘下方）
– 打开汽车电源（不需要启动发动机）
– 观察 OLED 屏幕是否有数据
– 启动发动机，查看转速数据
**预期效果：**
– OLED 显示实时 CAN 消息
– 发动机启动后显示 RPM 数据
– 串口监视器输出 CSV 格式数据
## 常见问题排查
**问题 1：CAN 初始化失败**
– **原因：** 引脚配置错误或波特率不匹配
– **解决：** 检查 PA11/PA12 是否正确连接，尝试不同波特率（125K/250K/500K）
**问题 2：收不到任何消息**
– **原因：** 终端电阻缺失或接线错误
– **解决：** 在 CAN_H 和 CAN_L 之间添加 120Ω电阻，检查 OBD 引脚定义
**问题 3：显示乱码**
– **原因：** OLED 地址错误（常见 0x3C 或 0x3D）
– **解决：** 修改 `display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)` 中的地址
**问题 4：OBD 响应解析错误**
– **原因：** 不同车型的 OBD 协议可能不同
– **解决：** 先打印原始数据，根据实际响应调整解析逻辑
**问题 5：设备发热严重**
– **原因：** 稳压模块负载过大
– **解决：** 检查是否有短路，添加散热片，避免长时间从 OBD 取电
## 扩展功能建议
完成基础版本后，你可以考虑以下升级：
1. **添加 SD 卡模块** – 记录 CAN 日志用于后续分析
2. **蓝牙/WiFi 模块** – 无线传输数据到手机 APP
3. **GPS 模块** – 记录车辆位置轨迹
4. **彩色 TFT 屏幕** – 显示更丰富的信息
5. **多协议支持** – 兼容 K-Line、J1850 等其他汽车协议
## 总结
通过这个项目，我们：
– 理解了 CAN 总线的工作原理
– 掌握了 TJA1050 CAN 收发器的使用方法
– 学会了 OBD-II 协议的基本解析
– 制作了一台成本不到 100 元的 CAN 分析仪
这台设备不仅可以用于汽车诊断，还能用于工业 CAN 网络调试、智能家居系统分析等场景。更重要的是，你完全掌握了源代码，可以根据需求自由定制功能。
下一步，你可以尝试：
– 解析更多 OBD-II PID（故障码、油耗等）
– 开发电脑端分析软件（Python + PyQt）
– 制作精美外壳，变成便携式工具
希望这篇博客文章对您有所帮助！
—
**相关资源：**
– [CAN 总线协议详解](https://www.can-cia.org/can-knowledge)
– [OBD-II PID 列表](https://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs)
– [STM32 CAN 库文档](https://github.com/sandeepmistry/arduino-CAN)
– [本项目 GitHub 仓库](https://github.com/makeronsite/can-bus-analyzer)
– [TJA1050 数据手册](https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/TJA1050.pdf)
