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上海寧波蘇州汽車CAN總線測試方案
通道名稱 Signal Sum:Can H、Can L
波特率 10K~1Mbps
電壓 2.5V
應用領域 主要應用于車用電子系統(tǒng),是目前應用普遍的種類。
應用簡介
CAN BUS訊號是透過兩條訊號線及一條接地線所組成。由于優(yōu)異的網絡特性,可提供使用者在運作上成本的減少,同時也具備強大偵錯機制,給予使用者在相關訊號傳遞時減少錯誤發(fā)生,目前廣泛使用于各項產品,其中以車用電子為常見。
功能介紹
在啟動CAN BUS總線自動譯碼功能后,使用者除了能夠自行設定參數(shù)及數(shù)據(jù)開始的位置之外,顏色部份也可依照使用者自行感官進行設置,以提升使用者對于數(shù)據(jù)區(qū)分及觀看的舒適度。而除了速率可供調節(jié)外,我們也可針對其造成的誤差進行取樣的微調,以解決對于數(shù)據(jù)辨識的障礙。使用孕龍邏輯分析儀及總線自動解譯軟件,能幫助您縮短訊號開發(fā)的時間,提升開發(fā)產品的效率。您也可以將相關信息提供給孕龍,孕龍就幫您制作您專屬的客制化總線分析軟件。
CAN汽車總線測試應用方案
車用電子列表協(xié)定有很多種,應用較多的有LIN,CAN、FlexRay、TIP/C、SAEJ1850、TFCAN、ASRB、MOST等。美國汽車工程師協(xié)會(SAE)根據(jù)速率將車用電子信號劃分為A、B、C三類。
A類:
列表協(xié)定標準包括TTP/A(Time Triggered Protocol/A)和LIN(Local Interconnect Net-work),其傳輸速率較低。
B類:
列表協(xié)定標準主要包括J1850、VAN,低速CAN。
C類:
列表協(xié)定標準主要包括TTP/C、FlexRay和高速CAN(ISO11898-2)都用于與汽車安全相關以及即時性要求比較高的地方。如動力系統(tǒng),其傳輸速率比較高,通常在125kb/s到10Mb/s之間,必須支持即時的周期性的參數(shù)傳輸。
以目前中國臺灣車用電子產業(yè)而言,常見的是CAN BUS,接下來我們以CAN BUS進行解說。
CAN-BUS(Controller Area Network -控制器區(qū)域網路)在1993年制定為標準化ISO 11898-1,廣泛的應用在車用電子系統(tǒng)上。
CAN是一種差動列表協(xié)定,可提供高安全等級及有效率的即時控制。更具備了強大的調試和優(yōu)先權判機制,在這樣的機制下,網絡信息的傳輸變的更為可靠而有效率。
同時擁有低成本的特性,再加上CAN提供多主控端的構架,這種特色,特別適合使用在主系統(tǒng)或子系統(tǒng)下提供更完整智慧型網絡設備。
CAN是建立在基于信息導向傳輸協(xié)定的廣播傳輸機制(broadcast communication mechanism)上。CAN定義信息的內容,利用信息識別(message identifier)來定義內容和信息的優(yōu)先順位,以進行信息的傳遞,CAN擁有了高度的彈性調整能力,可以在既有的網絡中增加節(jié)點而不用在軟硬體上作修正與調整的作業(yè),很遠的數(shù)據(jù)傳輸距離(10KM)、很高的數(shù)據(jù)傳輸率(1M bit/s)、可根據(jù)報文格式發(fā)送信息不需裝置、可靠的錯誤處理與調試機制、信息遭到破壞后可自動重發(fā)、節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出列表協(xié)定分析的功能。
上海寧波蘇州汽車CAN總線測試應用方案簡介
傳送數(shù)據(jù)的標準數(shù)據(jù)格式(Basic Data Frame)
CAN BUS列表協(xié)定分析格式
圖一CAN BUS傳送格式
Start of frame:任何格式起始位一定為0,表示要求遠方傳數(shù)據(jù)回來。
Arbitration Field:Identifier為11bits主要功能是信號發(fā)送時的順序排列,數(shù)值越小優(yōu)先權越高,而排列由ID-10至ID-0,而ID-10至ID-4不可皆為1。后RTR(RemoteTransmit Request)為傳送或遠程要求的判斷位,當RTR=0表示傳Data出去,RTR=1表示要求遠方傳數(shù)據(jù)回來。
Control Field:控制段由6個位組成,包括數(shù)據(jù)長度代碼和兩個將來作為擴展格式用的保留位。所發(fā)送的保留位必需為0。接收器接收所有由0和1組合在一起的位元。如圖二及圖三控制段的IDE和RB0是保留位一定是0,后面的4bit只能是0-8,表示后續(xù)data段將傳幾個bytes的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)格式可分為標準格式(Basic CAN)與擴展格式(Peli CAN),標準格式傳送數(shù)據(jù)的格式(Data Frame)如圖一CAN BUS傳送格式,報文的格式分成Start of bit(SOB)、Arbitra-
tion Field、Control Field、Data Filed、CRC Filed、ACK Filed、END of Frame。
High Quality Pr ofessional Instruments
圖二Control Field -1
圖三Control Field -2
Data Field:所需要傳的數(shù)據(jù),先傳MSB,只能傳0-8bytes的Data。
CRC Field:16bit CRC驗證碼,后一個Del為界定符,固定為1。
Ack Field:此為接收端的回傳信息,有兩個位,后一個Del為界定符,固定為1。若接收成功Ack就回傳0,則傳送端就知道接收端已接收到數(shù)據(jù)。
END of Frame :1111111(2)表結束。
傳送數(shù)據(jù)的擴展數(shù)據(jù)格式(Peli Data Frame)
圖四擴展格式(Peli CAN)
擴展格式(Peli CAN)中,傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式(Data Frame)如圖四,報文的格式也分成Start of bit(SOB)、Arbitration Field、Control Field、Data Filed、CRCFiled、ACK Filed、END of Frame等七小節(jié)。不過Arbitration Field的部分多了18bit,而SRR與IDE皆為1。
圖五Remote Transmit Request Frame
向遠端要求數(shù)據(jù)的遠程格式(Remote Transmit Request Frame)
當RTR=1,表示向遠端要求數(shù)據(jù)的遠程格式Remote Transmit Request Frame,此時的DLC3..DLC0為所需回傳數(shù)據(jù)的Data bytes。且此格式無Data Filed,如圖五。
圖六Error Frame
向節(jié)點報告出錯的出錯格式(Error Frame)
主動錯誤標志由6個連續(xù)的顯性位構成。這種位順序主動打破了位填充規(guī)則。所有其他站在識別到產生的位填充錯誤后,會自行產生錯誤幀,稱為錯誤響應標志。
錯誤標志字段因此包含6到12個連續(xù)顯性位(由1個或多個節(jié)點產生)。錯誤幀以錯誤定界符字段為結束。在錯誤幀發(fā)送完畢后,列表協(xié)定分析活動恢復正常狀態(tài),被中斷的節(jié)點會嘗試重新發(fā)送被中止的報文。錯誤界定符:錯誤定界符由8個隱性字節(jié)成,允許列表協(xié)定分析節(jié)點在錯誤發(fā)生后重新啟動列表協(xié)定分析通信,如圖六。
節(jié)點電路尚未準備好會要求延遲傳送的過載格式(Overload Frame)
節(jié)點的內部條件(節(jié)點處理數(shù)據(jù)中,對于下一筆數(shù)據(jù)需要延遲),起始于第yi個間歇期間位。
間歇期間檢測到"0",起始于檢測到間歇期間為"0"的下一個位。
過載標志會發(fā)出六個"0",此六個"0"會破壞間歇的格式,使其他節(jié)點知道此時有節(jié)點發(fā)出過載標志。當發(fā)送完過載標志,節(jié)點會發(fā)出8個"1",其他節(jié)點也會在完成后發(fā)出7個"1"。
圖七Overload Frame
報文間的空隙(Interframe Space)
報文間的空隙分為間歇與bus空閑兩種。間歇為3個"1",此期間不可傳送任何信息,除了過載格式例外。bus空閑為各節(jié)點都未發(fā)送數(shù)據(jù),所以此長度示任意的,任何節(jié)點都可在此時發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。當有節(jié)點處于錯誤被動,會在間歇后發(fā)出8個"1",讓其他的節(jié)點有機會重發(fā)自己的信息。
如圖七所示,有兩個方式會產生過載格式:
信號實際測量
經過前面對于CAN BUS的介紹,相信對于這一種在車用電子領域中的列表協(xié)定有了初步的認知,接下來讓我們看看CAN BUS在汽車上的實際信號表現(xiàn)。
孕龍邏輯分析儀的攜帶方便,可幫助工程師面對各種測量環(huán)境都能得心應手,如圖八所示,使用孕龍邏輯分析儀搭配筆記型電腦,很輕易的就可以直接在汽車上進行CAN BUS信號的測量。
將孕龍邏輯分析儀的A0接上CAN H信號、B0接上CAN L信號,因CAN BUS為差動信號且CAN H與CAN L的信號電壓并不一樣,故需將兩條信號線分別接至不同的Port上,并將A Port與B Port的觸發(fā)準位分別設定,接地線直接接至汽車門邊扣環(huán)上即可。實際的信號擷取狀況如圖九所示。以圖中封包1而言,透過孕龍邏輯分析儀CAN列表協(xié)定分析模塊,可快速的進行CAN BUS信號譯碼,搭配上封包列表顯示,可清楚的看出每一筆CAN BUS的起始時間及封包內容、數(shù)據(jù)數(shù)值、CRC(注1)等,如DIC = 0X8代表該封包內夾帶8筆數(shù)據(jù),透過封包列表顯示可清楚看見8筆數(shù)據(jù)中的數(shù)值。
圖八在汽車上實際測量CAN BUS信號
圖九使用孕龍邏輯分析儀測量CAN BUS實際畫面
注1:
CRC檢查是針對突發(fā)性、單一位或奇數(shù)個位元錯誤進行檢查的動作,已表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中是否錯誤。主要的運作方式是將數(shù)據(jù)位D(X)除以多項式G(X)進行運算,不同的CRC檢查則有不
同的多項式G(X)產生,經過除法運算后可得知余數(shù)R(X)來進行判斷。
圖十CAN BUS列表分析模塊設定畫面
CAN BUS信號使用Baud Rate做為信號傳送的速度依據(jù),孕龍科技邏輯分析儀CAN BUS列表分析模塊擁有自動Baud Rate偵測功能(注2),工程師在面對未知的CAN BUS時更能輕松分析(如
圖十)。
CAN BUS列表分析模塊設定
注2:
孕龍科技CAN BUS列表分析模塊可自行判斷波形中小的脈沖寬度進行Baud Rate轉換,當工程師面對未知的信號時,便無須手動計算以加速項目進行。
CAN BUS系統(tǒng)架構上擁有許多的節(jié)點,每一個節(jié)點都有相對應的BASIC ID,孕龍科技邏輯分析儀logic cube pro支持了列表協(xié)定封包觸發(fā),讓工程師可特定的CAN BUS信號狀態(tài)作為觸發(fā)條件。(圖十一為設定BASIC ID 0X2A9,圖十二為觸發(fā)完成)
列表協(xié)定封包觸發(fā)
圖十一列表協(xié)定封包觸發(fā)設定畫面
設定作為觸發(fā)條件的封包狀態(tài)及數(shù)值
圖十二列表協(xié)定封包觸發(fā)完成
總結
車用電子技術發(fā)展日新月異,不但提升了汽車性能,也更加保障了行車安全。然而,跟上這股進化的潮流也需要有相對應的工具,孕龍邏輯分析儀列表協(xié)定分析模塊目前支持大約四十種串列協(xié)定信號,從車用電子到IC界面、從PC系統(tǒng)到多媒體傳輸,都有相對應的譯碼模塊,相信工程師擁有這些譯碼功能必定可增加工作效率。