如何快速測(cè)試CAN FD總線的采樣點(diǎn)?
CAN 協(xié)議里將一個(gè)位時(shí)間分為同步段、傳播段、相位緩沖段 1 和相位緩沖段 2。這些段又由稱之為T(mén)ime Quantum(以下稱為T(mén)q)的最小時(shí)間單位構(gòu)成。1位由多少個(gè)Tq構(gòu)成、每個(gè)段由多少個(gè)Tq構(gòu)成等是可以設(shè)定的。通過(guò)設(shè)置bit時(shí)序,使得可以設(shè)定一個(gè)采樣點(diǎn)以使總線上多個(gè)單元可同時(shí)采樣,所謂采樣點(diǎn)就是在這一時(shí)刻總線上的電平被鎖存,這個(gè)鎖存的電平作為位的值。采樣點(diǎn)的位置在相位緩沖段1(PBS1)的結(jié)束處。
圖1 CAN 位時(shí)間結(jié)構(gòu)圖
- 同步段(SS):多個(gè)連接在總線上的單元通過(guò)此段實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)整,同步進(jìn)行接收和發(fā)送工作,邊沿包含在此段中;
- 傳播時(shí)間段(PTS):用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上所有的物理延遲;
- 相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2):當(dāng)信號(hào)邊沿不能被包含于(SS)段中時(shí),可在此段進(jìn)行補(bǔ)償;
- 采樣點(diǎn):讀取并解釋總線上各位值的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。
采樣點(diǎn)位置如圖1所示,它是讀取總線電平,并將讀到的電平作為位值的點(diǎn),所以從一個(gè)位的開(kāi)始到采樣點(diǎn)的時(shí)間占一個(gè)完整位的總時(shí)間的百分比就是所求的采樣點(diǎn)的值:sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。
將ZPS-CANFD設(shè)備連接好后,再選擇“采樣點(diǎn)測(cè)試”并設(shè)置好對(duì)應(yīng)的參數(shù),然后開(kāi)始測(cè)試即可進(jìn)行采樣點(diǎn)的測(cè)試,如圖2,最終的測(cè)試結(jié)果為:90%,誤差為5%位寬。
ZPS-CANFD測(cè)試原理及過(guò)程如下:
1、用ZPS-CANFD發(fā)送ID 為0的報(bào)文100幀,在此報(bào)文的第一個(gè)ID位(1注1)的0%處施加一個(gè)寬度為27%位寬(2注2)的干擾(如圖3),記錄這100幀報(bào)文中出現(xiàn)的錯(cuò)誤幀數(shù),但由于此時(shí)距離采樣點(diǎn)位置較遠(yuǎn),暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤幀。
2、27%位寬的干擾逐漸以1%位寬的步進(jìn)向右移動(dòng),在干擾的右邊沿快靠近采樣點(diǎn)時(shí)(如圖4),由于通信延遲的關(guān)系,此時(shí)采到的電平和ZPS-CANFD發(fā)送的不一致了,導(dǎo)致DUT接收到的CRC校驗(yàn)和DUT計(jì)算的CRC校驗(yàn)不一致,DUT就會(huì)主動(dòng)發(fā)出錯(cuò)誤幀,把每一個(gè)不同干擾位置的錯(cuò)誤幀數(shù)記錄下來(lái)。從此刻開(kāi)始,繼續(xù)往右步進(jìn),錯(cuò)誤幀數(shù)也會(huì)有所增加。
3、繼續(xù)步進(jìn),當(dāng)干擾的左邊沿位置過(guò)了采樣點(diǎn)后(如圖5),此時(shí)DUT就不會(huì)再出現(xiàn)錯(cuò)誤幀了。因此,最后一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤幀的位置就是我們想要知道的采樣點(diǎn)位置。
三、常規(guī)采樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)
采樣點(diǎn)對(duì)CAN總線來(lái)說(shuō)非常重要,在組網(wǎng)的時(shí)候,多個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量保持同一個(gè)采樣點(diǎn),且最好在但不超過(guò)7/8位時(shí)間點(diǎn)上,標(biāo)準(zhǔn)中也給了如下幾個(gè)例子。
關(guān)于采樣點(diǎn)的計(jì)算:
sample =(1+TSEG1)/(1+TSEG1+TSEG2)。
- 例如上面的計(jì)算舉例:晶振時(shí)鐘頻率16M, SJW為1個(gè)Tq, TSEG1 為13, TSEG2為2,則采樣點(diǎn)計(jì)算帶入上面的公式,sample =(1+13)/(1+13+2)=87.5%。
高端制造設(shè)備行業(yè)下游市場(chǎng)涉及汽車(chē)、工業(yè)、消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域,僅控制器市場(chǎng)在2020年就已達(dá)175億美元,2021年重返正增長(zhǎng),2020-2025年CAGR為8%。
以汽車(chē)電子為例,當(dāng)前汽車(chē)領(lǐng)域隨著新能源汽車(chē)的蓬勃發(fā)展,對(duì)于該分類(lèi)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)也愈加成熟。其系統(tǒng)可以分為幾大板塊,即動(dòng)力總成、車(chē)身控制、輔助駕駛系統(tǒng)等,而每個(gè)系統(tǒng)下又有多個(gè)子單元進(jìn)行單獨(dú)控制,例如發(fā)動(dòng)機(jī)、座椅調(diào)節(jié)、空調(diào)、影音裝置等。因此從數(shù)量上來(lái)說(shuō),一輛車(chē)所需要的ECU和MCU的數(shù)量也在隨之增加。到目前為止,各系統(tǒng)下的節(jié)點(diǎn)數(shù)量一般都會(huì)達(dá)到20-50個(gè)。
ECU的增加使得汽車(chē)線束排線困難、軟件維護(hù)與升級(jí)困難、模塊間信息溝通效率低,因此就需要使用CANFD技術(shù)來(lái)增加通訊的速率和效率,而此時(shí)隨著帶寬的增加,各節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)測(cè)試就成為了保證通訊的核心點(diǎn)。
ZPS-CANFD是致遠(yuǎn)電子總線分析儀第二代CAN總線開(kāi)發(fā)輔助工具,是適用于CANFD、CAN、LIN總線的測(cè)量及測(cè)試儀器,支持總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,高層協(xié)議解析及診斷,能對(duì)CANFD、CAN總線物理層電氣信號(hào)實(shí)時(shí)采集和記錄,并附帶有高速模擬通道、通用數(shù)字IO及模擬IO,通過(guò)提供的硬件接口及軟件功能,用戶能夠便捷地構(gòu)建總線信號(hào)測(cè)量與分析、
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