工程師經(jīng)常選擇使用示波器來調(diào)試和表征汽車串行總線（例如 CAN、CAN FD、LIN、FlexRay、SENT、BroadR-Reach 和 MOST），這主要是因為示波器憑借內(nèi)置的功能就能夠表征此類信號的模擬質(zhì)量。使用示波器進(jìn)行的模擬表征通常稱為“物理層"測試，而經(jīng)過優(yōu)化的串行總線協(xié)議分析儀更適合執(zhí)行“應(yīng)用層"測量， 而且是在更高的抽象層上提供數(shù)據(jù)流追蹤，所以會犧牲大部分或全部的物理層測量功能。

您可以了解到如何使用示波器表征 CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和 SENT 等汽車總線的性能。本文將向您展示如何對總線進(jìn)行解碼、觸發(fā)和符號解碼，并將舉例說明如何發(fā)現(xiàn)汽車設(shè)計中的錯誤和信號質(zhì)量問題。

01、CAN、CAN FD、LIN、FlexRay 和 SENT 總線解碼和觸發(fā) 

示波器可以顯示模擬信號的質(zhì)量。許多示波器都可以設(shè)置為在特定事件上觸發(fā)，以便深入查看這些總線的通信方式。要想識別和監(jiān)測特定幀/消息的信號質(zhì)量、測量幀與幀之間的時序信息，必須對 CAN、CAN FD、LIN、FlexRay和 SENT 等常用汽車串行控制總線進(jìn)行解碼和觸發(fā)。圖 1(a) 展示了同時捕獲和解碼 LIN 總線和 CAN 總線的示例。

解碼跡線在示波器屏幕底部顯示，它們與每個捕獲的數(shù)據(jù)包時間相關(guān)（通道 1/黃色跡線=CAN 總線，通道 2/綠色跡線 = LIN 總線）。示波器屏幕上半部分顯示的是時間交織采樣協(xié)議解碼列表/表格。由于列表按時間順序顯示接收到的每條消息——無論來自 CAN 總線還是 LIN 總線——因此您可以更輕松、更直觀地執(zhí)行多總線數(shù)據(jù)傳輸之間的網(wǎng)關(guān)計時測量。注 ：這適用于任意兩條總線，例如CAN1至 CAN2 FD2。

為了更直觀地進(jìn)行測量，某些示波器可以在符號消息名稱和信號值或這些信號的編碼狀態(tài)上進(jìn)行解碼和觸發(fā)。使用具有這一功能的示波器，您再也不用手動進(jìn)行繁瑣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。

具體步驟是，將 .dbc 文件加載到示波器中。.dbc 文件包含 CAN 總線消息的定義。示波器使用 .dbc 文件將原始的十六進(jìn)制值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更直觀的消息。這樣您就可以深入了解總線上傳輸?shù)男盘栃畔ⅲ@通常只有借助協(xié)議分析儀才能實現(xiàn)。

圖 2 顯示了協(xié)議列表的放大視圖。“已準(zhǔn)備"、“已部署"、“已解鎖"和“已鎖定"都是編碼狀態(tài)。

 02、長時間捕獲汽車串行數(shù)據(jù)

有時需要長時間連續(xù)捕獲汽車串行總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如上電序列。可是所有示波器的采集存儲器深度都是有限的，限制了示波器能夠捕獲和解碼消息/幀的最長時間和最大數(shù)量。

使用分段存儲器采集數(shù)據(jù)，可以更高效地使用存儲器，并延長可以捕獲的時間。

分段存儲器能夠根據(jù)示波器的觸發(fā)條件有選擇地捕獲特定消息的多個連續(xù)事件，以優(yōu)化的方式使用采集存儲器。

圖 3 顯示了在 100 秒時間范圍內(nèi)，只捕獲含CAN 消息誤碼（CRC 錯誤、比特填充錯誤、無應(yīng)答比特和標(biāo)記錯幀）的 1000 個連續(xù)事件的示例。

 03、眼圖模板測試

眼圖模板測試經(jīng)常用來表征汽車串行總線的物理層。示波器眼圖可通過一次簡單的測量得到物理層整體質(zhì)量的復(fù)合測量結(jié)果。Keysight InfiniiVision 示波器可以對差分CAN 和FlexRay 總線執(zhí)行眼圖合格 / 不合格測試。您可以從是德科技網(wǎng)站免費下載多種不同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CAN 和 FlexRay 模板。

圖 4 是使用 InfiniiVision X 系列示波器在FlexRay 接收機(jī)輸入端執(zhí)行“TP4"眼圖模板測試的示例。在此示例中，我們可以看到極大的邊沿抖動、緩慢的上升沿和下降沿，以及與合格/不合格模板相交而導(dǎo)致模板測試不合格的偏移比特。

圖 5 是一個差分 CAN 總線眼圖模板測試。CAN 眼圖中顯示出明顯抖動，該抖動主要源于從不同物理位置發(fā)送異步節(jié)點數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)傳播時延。

04、探測汽車串行總線

如果與器件的連接不純凈，那么所有這些測試都沒有意義。LIN 和 SENT 是單端總線（信號至接地），可使用標(biāo)配的 10:1 無源探頭來探測這些信號。汽車中的其他串行總線（如CAN、CAN FD 和 FlexRay）大部分都是差分總線，這意味著您要在兩個不同的點之間進(jìn)行測量。為此，您需要使用差分探頭來精確地捕獲信號。

對于差分 CAN、CAN FD 和 FlexRay 總線， 是德科技推薦使用 200 MHz 帶寬的N2818A差分有源探頭。

示波器會自動檢測該探頭的 10:1 探頭衰減系數(shù)和輸入端接阻抗 (50 Ω)。

使用 CAN/FlexRay DB9 探頭前端可以快速、輕松地連接到 CAN、CAN FD和/或FlexRay差分總線。

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