CAN物理层调试基础知识及举例-文章-技术应用-汽车电子

CAN物理层调试基础知识及举例

时间:02-12 17:19 阅读:570次

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引言

控制器局域网（CAN）标准不断发展，正用于车载和工业网络之外的许多新应用。支持它的微处理器变得普遍且价格低廉，并且开源协议栈让其非常容易访问，同时也容易添加至新系统。有许多CAN板可用于BeagleBone (Capes)、Stellaris (BoosterPacks)、Arduino (Shields)和其他微处理器开发平台。当设计人员的系统上电却不能工作时，应该怎么办呢？本文为您介绍一种对CAN物理层进行调试的较好工程方法。我们将介绍基础调试步骤，并说明一个CAN物理层应有的性能，以及找出问题的一些小技巧。

调试基础知识

ISO11898-2和ISO11898-5规范详细说明了高速CAN物理层即收发器。掌握CAN物理层的基础知识以后，利用简单的调试工具便可迅速地找出常见问题。所需的基本实验室工具为示波镜、数字万用表（DMM）和一个电源。如果想要深入了解问题，则需要更高精度和更复杂的工具。这种问题已非本文讨论的范畴，但是这里介绍的基础知识可帮助确定问题所属类别，以及进一步调试所需的其他工具。一个由 TI 组装的CAN演示系统以及TI的SN65NVD255D评估模块（EVM）1，用于演示硬件。另外，我们还使用了其他一些东西，例如：CAN连接器外接头电缆和芯片钩（抓住收发器引脚，让其连接至电缆，以更加容易地连接示波器指针，如图1所示）。

图1：CAN物理层调试基本工具

CAN调试例子

图10显示了一个CAN演示系统，在PCB右边，连接至菊形链输出的CANH线路被损坏。出现这种情况的原因是，系统后面的一个固定螺栓摩擦PCB，而在几年的时间里该系统被运输至世界各地。当系统通过菊形链总线接口连接至其他CAN节点时，便故障无法工作。

图10：带有损坏CANH线路的CAN演示系统

图11所示CANH信号表明了该损坏PCB线路的效果。另外，DMM连续性检查也可证实该开路。

图11：PCB上CANH线路遭损坏的TI CAN信号

图11还突出详细显示了CAN帧的另一个重要部分，即ACK位。示波器使用单一模式，在某个单比特发现触发器时，其在右手节点的TXD引脚上被触发。该单比特为这一节点产生的ACK位，目的是确认接收到一个有效的CAN帧。所有接收节点确认收到发送节点的CAN帧。相比在TXD上看到的发送ACK位，总线上所看到的ACK位的位时间稍长。这是同时发送ACK位的多个节点的假象。影响这种长位时间的一些因素包括：通过线缆的5ns/m延迟、三个CAN节点之间的时钟计时漂移以及同时发送一个ACK位的两个节点所产生的高差分电压。如果这些因素使ACK位（空档）变得更长，并在ACK分隔符内保持显性，则其可能引起CAN误差帧。

CAN总线调试的另一个例子是，在某个系统中，只有非常慢的CAN数据速率（比特计时）才会起作用。把一个示波器连接至TXD引脚，在TXD输入端显示出非常慢的上升时间，如图12所示。1Mbps的CAN数据速率下，9.6μs计时延迟相当于10比特。它的根本原因是：我们正使用一个具有开路漏极的微处理器来驱动收发器的TXD引脚。在这种情况下，没有真正的逻辑高电平驱动。仅有CAN收发器的弱内部上拉正驱动TXD引脚高，因此它的RC时间常量非常长。通过在TXD引脚上添加一个上拉电阻器，便可轻松解决这个问题。