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如何測量CAN/CAN FD的位時(shí)間精度?

ZLG致遠(yuǎn)電子 ? 2025-09-04 11:39 ? 次閱讀
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本文導(dǎo)讀

CAN/CAN FD通信系統(tǒng)中,波特率的穩(wěn)定程度是由系統(tǒng)振蕩器精度、PLL性能以及物理層傳輸特性共同影響的,波特率偏差可能會引入過多的重同步修正甚至導(dǎo)致采樣點(diǎn)落在非預(yù)期位置,從而影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量。在原理上波特率和位時(shí)間是互為倒數(shù)的關(guān)系,因此借助ZPS-CANFD設(shè)備的位時(shí)間測量與評估功能,有助于診斷總線隱含故障、優(yōu)化系統(tǒng)及提升網(wǎng)絡(luò)性能。

在串行通信系統(tǒng)對設(shè)備要求的屬性中,波特率是最常見也是最重要的一組參數(shù),這是決定著設(shè)備能否順利接入網(wǎng)絡(luò)的基本要求,應(yīng)用位時(shí)間測量工具能測量實(shí)際通信過程的波特率數(shù)值;對于復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),還能通過掃描不同報(bào)文的串行電平數(shù)據(jù)分別展示不同節(jié)點(diǎn)的位時(shí)間及其相對偏差,進(jìn)一步地評估不同節(jié)點(diǎn)的位定時(shí)偏差情況,本文為CAN/CAN FD總線的設(shè)計(jì)與調(diào)試提供了理論參考與實(shí)踐指導(dǎo)。


位時(shí)間定義

波特率是異步串行通信中的重要參數(shù),指每秒鐘能發(fā)送的數(shù)據(jù)位元數(shù)量,在原理上波特率和位時(shí)間是互為倒數(shù)的關(guān)系,即:b9e6800a-8940-11f0-8ce9-92fbcf53809c.png

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圖1 CAN位時(shí)間

CAN/CAN FD的位時(shí)間是基于一個(gè)自由運(yùn)行的計(jì)數(shù)器,取自它的時(shí)鐘頻率,而它的時(shí)鐘頻率是經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)鐘頻率分頻(分頻系數(shù)BRP)而來的,假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率是8MHz,BRP是2,那么它的時(shí)鐘頻率就是4MHz,即ba0b4002-8940-11f0-8ce9-92fbcf53809c.png,從圖?2可以看到,位時(shí)間有n個(gè)ba0b4002-8940-11f0-8ce9-92fbcf53809c.png組成,那么根據(jù)ba0b4002-8940-11f0-8ce9-92fbcf53809c.png的大小就可以計(jì)算出CAN/CAN FD的位時(shí)間了,即nba0b4002-8940-11f0-8ce9-92fbcf53809c.png。

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圖2 CAN/CAN FD位時(shí)間成份

位時(shí)間測量原理


ZPS的CAN總線位時(shí)間測量方法,以DUT作為發(fā)送節(jié)點(diǎn),使用ZPS接收DUT發(fā)送的報(bào)文,然后通過對報(bào)文接收窗口或過濾窗口中報(bào)文對應(yīng)的總線差分電壓數(shù)據(jù)(CANDIFF)波形,按照設(shè)定的測量區(qū)間進(jìn)行仲裁域或數(shù)據(jù)域位時(shí)間的測量。

依據(jù)《GMW14241 JUL 2014》標(biāo)準(zhǔn)中對CAN/CAN FD總線位時(shí)間測量區(qū)間的要求,需按照圖 3 所示,從上升閾值為0.9V的位置開始測量20個(gè)位所經(jīng)歷的時(shí)間,然后計(jì)算的平均值即為位時(shí)間結(jié)果。

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圖3 《GMW14241 JUL 2014》位時(shí)間測量區(qū)間要求


ZPS實(shí)測步驟

下面以實(shí)測某DUT仲裁域和數(shù)據(jù)域位時(shí)間(仲裁域波特率500k bps、采樣點(diǎn)80%,數(shù)據(jù)域波特率1M bps、采樣點(diǎn)80%)的步驟為例,進(jìn)行相關(guān)的介紹。

第一步,將DUT的CAN FD信號和ZPS-CANFD的CAN1 OUT通道連接;

第二步,打開ZView軟件,點(diǎn)開【CAN1】通道參數(shù)設(shè)置界面,設(shè)置波特率、終端電阻、工作模式及采樣比等參數(shù)。將總線允許選擇為“ON”,點(diǎn)擊確認(rèn)可直接將CAN1通道開啟。

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圖4 CAN參數(shù)設(shè)置

注:1、總線上的終端電阻需確保是60Ω,否者會影響測量精度;

2、采樣比需設(shè)置到最大,否者會影響測量精度;

3、除變速CAN FD的位時(shí)間測量外,請確保設(shè)置中的數(shù)據(jù)域與仲裁域的波特率一致,以獲得最大的采樣比提升測量精度。

第三步,點(diǎn)擊【分析】菜單,打開【總線位時(shí)間測量】功能,然后選擇數(shù)據(jù)源、樣本數(shù)量、測量位置、測量對象及及區(qū)間,然后點(diǎn)擊“下一步”;

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圖5 參數(shù)設(shè)置


第四步,進(jìn)入到測量界面后,點(diǎn)擊“開始”按鈕,即可測量出仲裁域位時(shí)間和數(shù)據(jù)域位時(shí)間,結(jié)果如圖6所示。

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圖6 結(jié)果展示

注:1、傳統(tǒng)CAN的仲裁域和數(shù)據(jù)域位時(shí)間是等同的,測量界面上只顯示仲裁域位時(shí)間;

2、請確保被測幀對應(yīng)域的比特位數(shù)量大于測量基本要求中的“連續(xù)檢查位數(shù)不小于”設(shè)置值。


總線位時(shí)間不符合預(yù)期排查建議

當(dāng)總線位時(shí)間測量結(jié)果不符合預(yù)期時(shí),我們可以從以下幾個(gè)方向進(jìn)行排查:

1、被測設(shè)備的晶振精度原因,如選型不合適或晶振老化;

2、被測設(shè)備總線負(fù)載過高(電容過大、終端電阻偏低)、干擾等因素導(dǎo)致波形異常,進(jìn)而影響了測量精度;

3、被測設(shè)備的CAN控制器的位時(shí)間參數(shù)配置不當(dāng)。

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