作為目前車載網絡領域成熟、應用廣泛的通信總線之一，CAN總線具有傳輸可靠性高、速度快、易用等特點。由于其涉及到用戶的人身安全，所以在汽車研發、生產、檢測、維修等過程中均需做嚴格的測試。

由于CAN信號是差分信號，在測試過程中一般需要使用差分探頭來進行測試，但在研發階段的板級測試中，確認安全的前提下可以使用普通低壓無源探頭進行測試。今天給大家介紹鼎陽科技SDS5000X標配的CAN總線觸發與解碼，了解示波器是如何測試CAN信號。本文將以SDS5054X+STB3演示板+普通無源探頭展示CAN的測試，供大家參考。

 1

CAN 協議

在測試前需要充分了解CAN 協議。

CAN協議有4種幀類型，分別為數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀。其中數據幀和遠程幀又分為標準格式和擴展格式兩種。標準格式的標識符為11位，擴展幀為29位。

1.1

數據幀

由7個不同的場組成。分別為幀起始、仲裁場、控制場、數據場、CRC場、應答場、幀結尾。

a

幀起始

（SOF）標志數據幀和遠程幀的開始，僅由一個“顯性”（邏輯電平“0”為顯性電平，“1”為隱性電平）位組成，只有在總線空閑時才允許發送信號。

b

仲裁場

CAN總線上發送的每一條報文都具有一個11位或29位的ID。CAN總線狀態取決于二進制數“0”而不是“1”，所以ID號越小，則該報文擁有越高的優先權。因此一個為全“0”標志符的報文具有總線傳輸上的高優先權。

標準格式幀和擴展格式幀的仲裁場格式不同：

• 標準格式里，仲裁場由11位識別符和RTR位組成。識別符位為ID28…ID18。識別符后為RTR位。RTR位在數據幀必須為“顯性”，在遠程幀必須為“隱性”。

• 擴展格式里，仲裁場包括29位識別符ID28…ID0（基本ID 11位，擴展ID 18位）、SRR位、IDE位、RTR位。基本ID首先發送，其次是SRR、IDE位。

c

控制場

控制場由6個位組成。標準格式里的幀包括數據長度代碼，IDE位及保留位R0。擴展格式里的幀包括數據長度和保留位R1和R0。保留位必須顯性發送。

d

數據場

數據場由數據幀中的發送數據組成。它可以為0-8個字節，每字節包含了8個位，MSB先發送。

e

CRC場

CRC場包括CRC序列，其后是CRC界定符。CRC序列為循環冗余檢驗碼。CRC序列之后是CRC界定符，它包含一個單獨的“隱性”位。

f

應答場

應答場長度為2位。包含應答間隙和應答界定符。在應答聲里，發送兩個“隱性”位，當接收器正確地接收到有效報文，接收器就會在應答間隔期間向發送器發送“顯性”位以示應答。

g

幀結尾

每一個數據幀和遠程幀均由一標志序列界定。由7個“隱性”位組成。

1.2

遠程幀

遠程幀目的在于請求發送具有同一標識符的數據幀；遠程幀由6個不同位的場組成。分別為幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場、幀結尾。與數據幀相反，遠程幀的RTR位是“隱性”的。

1.3

錯誤幀

錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定符兩部分組成：

• 錯誤標志分為主動的錯誤標志和被動的錯誤標志。主動的錯誤標志由6個連續的“顯性”位組成，被動的錯誤標志由6個連續的“隱性”位組成。

• 錯誤界定符：錯誤界定符包括8個“隱性”位。

1.4

過載幀

過載幀包括過載標志和過載界定符。過載標志由6個“顯性”位組成；過載界定符包括8個“隱性”位。

 2

示波器測試

在充分了解CAN協議后，接下來通過示波器展示如何測試CAN總線。示波器在測試總線時一般使用觸發和解碼同時進行。觸發可以根據實際的需求捕獲預期事件，而解碼則可以把捕獲到的信號進行解碼。

2.1

觸發配置

首先我們通過STB3演示板輸出CAN信號并使用無源探頭通過測試CAN_L和GND，接入到示波器，然后根據信號特征設置合適的電壓和時基檔位。

配置如下：

a

總線選擇

首*入觸發菜單，類型選擇為“總線”，總線協議設置為“CAN”。如圖1所示。

圖1：總線選擇

b

信號配置

進入信號菜單，信源設置為信號輸入通道，本次輸入通道為C1。閾值電平需設置到波形區域內，通常為波形中部。如圖2所示。

圖2：信號配置

c

觸發配置

進入觸發設置菜單，設置合適的觸發條件，如圖3所示。從圖可以看到觸發條件分為開始條件、遠程幀、ID、ID+數據、錯誤幀。從上節CAN協議可以知道，這些觸發條件均為CAN協議的里規定的幀特征，是捕獲CAN信號的核心。根據需求設定觸發條件，進而監控CAN總線上的信息。

• 開始條件：即為數據幀和遠程幀的幀起始（SOF）。把開始條件作為觸發條件時，示波器捕獲所有具有SOF特征的信號。

• 遠程幀：遠程幀的結構與數據幀類似但不傳輸數據，只為傳輸數據作初始化。其顯著的標志是RTR為“隱性”電平。設置為此條件時，示波器將只捕獲遠程幀。

• ID（地址）：為數據幀和遠程幀的仲裁場識別符。識別符ID越小優先級越高。

• ID+數據：專門為數據幀準備的觸發條件，可以具體的地址和數據在，方便捕獲特定數據。

• 錯誤幀：專門檢測符合錯誤標志的數據；用于監測總線上的錯誤幀。

圖3：觸發條件

d

總線配置

進入菜單將標準波特率配置為輸入信號的波特率。CAN 大支持1Mbit/s的傳輸速率。STB3演示板的波特率為50Kbit/s。如圖4。

圖4：波特圖形

2.2

解碼配置

解碼功能可以把觸發捕獲的信號進行解碼并以一定格式顯示出來。按下示波器的“Decode”按鍵進入解碼菜單并開啟總線功能，如圖5所示。

圖5：解碼菜單

a

解碼列表

設置總線并配置解碼的行數。顯示列表的作用是配置用于顯示數據量并查看每幀數據。其中行數可配置1-7行；滾動表示當前正在查詢的具體的數據，選中時數據行高亮，可查看屏幕上所有的解碼數據。如圖6。表示當前采集了43幀數據，正在查看第43幀數據。

圖6：解碼列表

b

顯示選項

數據顯示格式，支持二進制、十進制、十六進制、ASCAII碼。如圖7。

圖7：顯示格式

c

協議信號

與觸發菜單類似，設定信源及閾值。需要注意的是，閾值電壓需要設置于波形內，若閾值電平位于波形區域外則無法解碼。

d

協議配置

配置與輸入信息相同的波特率。

e

協議復制

若用戶非常清楚觸發或解碼的協議信號和協議配置，可使用此功能快速復制觸發參數到解碼，或復制解碼參數到觸發。

2.3

參數配置小結

通過觸發配置和解碼配置，我們可以看到CAN總線只要配置好觸發條件、觸發和解碼的閾值電平、波特率以及數據顯示格式即可得到CAN數據。

下圖為STB3輸出的CAN 信號輸入到示波器，示波器的觸發條件為開始條件，觸發和解碼的波特率均設置為50kbit/s即可得到CAN 的解碼數據，如圖8所示。

圖8：總線解碼

從上圖中，我們可以看到，解碼列表里顯示了與波形相對應的解碼數據：

• 序號代表從屏幕左邊到右對應幀的數據。

• Time代表每幀相對水平中間位置的時間。

• Type代表解碼得到的幀類型。是標準數據幀、遠程幀或是擴展幀。

• ID代表解碼后的報文地址；設置為觸發條件，可以對特定報文進行篩選。

• Length代表解碼得到的數據長度；數據長度0到8個字節。

• Data代表數據幀的數據信息；測試者關心的數據。

• CRC為檢驗碼；當校驗數據不正確時，提示錯誤信息。

• ACK為響應位，Yes表示有響應位。

此外還可以通過示波器放大功能，選定數據進行放大。總線解碼顯示與之對應的解碼數據并通過不同顏色標注數據的地址、數據、檢驗碼以及響應位。當顯示空間不足時，無法顯示的數據均以紅點表示。當示波器解碼結果與協議不一致時，示波器則會顯示相應錯誤。

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