本文導(dǎo)讀

在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(huì)引入過(guò)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(cè)量與評(píng)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(duì)設(shè)備要求的屬性中，波特率是最常見(jiàn)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(cè)量工具能測(cè)量實(shí)際通信過(guò)程的波特率數(shù)值；對(duì)于復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，還能通過(guò)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(duì)偏差，進(jìn)一步地評(píng)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：。

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(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率分頻（分頻系數(shù)BRP）而來(lái)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，從圖?2可以看到，位時(shí)間有n個(gè)組成，那么根據(jù)的大小就可以計(jì)算出CAN/CAN FD的位時(shí)間了，即n。

圖2 CAN/CAN FD位時(shí)間成份

位時(shí)間測(cè)量原理

ZPS的CAN總線位時(shí)間測(cè)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(guò)對(duì)報(bào)文接收窗口或過(guò)濾窗口中報(bào)文對(duì)應(yīng)的總線差分電壓數(shù)據(jù)（CANDIFF）波形，按照設(shè)定的測(cè)量區(qū)間進(jìn)行仲裁域或數(shù)據(jù)域位時(shí)間的測(cè)量。

依據(jù)《GMW14241 JUL 2014》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)CAN/CAN FD總線位時(shí)間測(cè)量區(qū)間的要求，需按照?qǐng)D 3 所示，從上升閾值為0.9V的位置開(kāi)始測(cè)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。

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

ZPS實(shí)測(cè)步驟

下面以實(shí)測(cè)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(hào)和ZPS-CANFD的CAN1 OUT通道連接；

第二步，打開(kāi)ZView軟件，點(diǎn)開(kāi)【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(kāi)啟。

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(huì)影響測(cè)量精度；

2、采樣比需設(shè)置到最大，否者會(huì)影響測(cè)量精度；

3、除變速CAN FD的位時(shí)間測(cè)量外，請(qǐng)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(cè)量精度。

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

圖5 參數(shù)設(shè)置

第四步，進(jìn)入到測(cè)量界面后，點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，即可測(cè)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。

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(cè)量界面上只顯示仲裁域位時(shí)間；

2、請(qǐng)確保被測(cè)幀對(duì)應(yīng)域的比特位數(shù)量大于測(cè)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(cè)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(cè)設(shè)備的晶振精度原因，如選型不合適或晶振老化；

2、被測(cè)設(shè)備總線負(fù)載過(guò)高（電容過(guò)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(cè)量精度；

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