如何用Pico示波器進(jìn)行CAN總線解碼分析

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如何用Pico示波器進(jìn)行CAN總線解碼分析

廣州虹科電子科技有限公司周翠

Pico示波器具有串行解碼的功能，能夠?qū)AN、FlexRay、I2C、I2S、SPI、LIN或UART等串行總線進(jìn)行解碼。Pico示波器比較適合做串行解碼，因?yàn)樗鼈兊纳疃却鎯?chǔ)器可以讓軟件采集較長(zhǎng)時(shí)間、不間斷的數(shù)據(jù)，尤其是6000系列能夠在幾秒內(nèi)采集數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)幀存入到512M的樣本存儲(chǔ)器。下面將介紹如何用一款Pico示波器進(jìn)行CAN總線數(shù)據(jù)解碼。

1關(guān)于CAN總線解碼

1.1什么是CAN總線？

數(shù)據(jù)通信時(shí)，物理線路上傳輸?shù)男盘?hào)是由一系列高低電平組成的，這些高低電平攜帶了我們所需要的信息，在數(shù)據(jù)接收端，我們需要將這些物理電平按照原始的編碼規(guī)則進(jìn)行解析，從而得到實(shí)際的物理信號(hào)。

CAN(控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò))總線是一種在汽車(chē)和工業(yè)機(jī)械中使用的串行協(xié)議，允許微控制器相互通信。該標(biāo)準(zhǔn)最初由 Robert Bosch GmbH 于 1983 年制定。它使用雙絞線傳輸差分信號(hào)，分別為CAN高(CAN_H )和CAN低(CAN_L)，當(dāng)線路受到共模干擾之后，信號(hào)差值不變，信號(hào)依然能夠正確被解析。

1.2CAN總線上傳輸?shù)碾娖教攸c(diǎn)

CAN總線上發(fā)布了ISO11898和ISO11519兩個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)應(yīng)高速CAN和容錯(cuò)CAN。此兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差分電平的特性不同。本文主要介紹如何用Pico示波器進(jìn)行ISO11898標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線解碼。

表　1

圖　1

CAN高電平大概為3.5 V左右，CAN低電平大概為1.5 V左右，CAN差分電平大概在2 V左右。一般情況下，我們可以從三種CAN總線波形上進(jìn)行解碼：

① 從CAN_H總線上傳輸?shù)碾娖?，閾值設(shè)置為3 V左右即可。

② 從CAN_L總線上傳輸?shù)碾娖剑撝翟O(shè)置為1.6 V左右即可。

③ 從差分波形(CANH_CANL)上進(jìn)行解碼，閾值設(shè)置為1.5 V左右即可。從差分波形上解碼更加準(zhǔn)確，因?yàn)椴罘植ㄐ螢V除了線路上的共模干擾信號(hào)。

但是很遺憾，目前PicoScope6軟件的串行解碼功能只能從CAN_H或CAN_L波形上進(jìn)行解碼，暫時(shí)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)從差分波形上進(jìn)行解碼。

2解碼設(shè)置

Pico的任何一臺(tái)示波器都具有串行解碼的功能，不同系列的區(qū)別在于示波器硬件參數(shù)高時(shí)，采集到的波形更加平滑，噪聲小。在進(jìn)行解碼時(shí)，我們可以只從CAN高波形上進(jìn)行解碼，或只從CAN低波形上進(jìn)行解碼，或者同時(shí)對(duì)CAN_H和CAN_L波形進(jìn)行解碼。

2.1僅從CAN低波形上進(jìn)行解碼設(shè)置

將CAN網(wǎng)絡(luò)中的CAN_L端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò)的GND連接探頭的負(fù)極。點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能。彈出串行解碼設(shè)置窗口。

圖　2

設(shè)置步驟如下：

① 設(shè)置A通道協(xié)議：CAN Low。

② 設(shè)置CAN低判斷閾值，如1.6 V。該閾值用于判斷CAN_L電平是“0”或“1”。

③ 設(shè)置總線波特率，即目前測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的波特率，例如500 k波特。

④ 設(shè)置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數(shù)據(jù)。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數(shù)據(jù)。

In Window:在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數(shù)據(jù)。

2.2僅從CAN高波形上進(jìn)行解碼設(shè)置

將CAN網(wǎng)絡(luò)中的CAN_H端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò)的GND連接探頭的負(fù)極。點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能,彈出串行解碼設(shè)置窗口。

圖　3

設(shè)置步驟如下：

① 設(shè)置A通道協(xié)議：CAN High。

② 設(shè)置CAN低判斷閾值，如3 V。該閾值用于判斷CAN_L電平是“0”或“1”。

③ 設(shè)置總線波特率，即目前測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的波特率，例如500 k波特。

④ 設(shè)置顯示模式，選擇“在視圖中”或“在窗口中”查看CAN數(shù)據(jù)。

In View: 在視圖中，在波形顯示窗口查看解碼之后的CAN數(shù)據(jù)。

In Window:在窗口中，在表格中查看解碼之后的CAN數(shù)據(jù)。

2.3從CAN高波形和CAN低波形上同時(shí)解碼

① 將CAN網(wǎng)絡(luò)中的CAN_H端接入到示波器A通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò)的GND連接探頭的負(fù)極。

② 將CAN網(wǎng)絡(luò)中的CAN_H端接入到示波器B通道(示波器通道任意選擇)探頭的正極，CAN網(wǎng)絡(luò)的GND連接探頭的負(fù)極。

注意：CAN_H和CAN_L使用的測(cè)試通道可以自由選擇。只是在進(jìn)行解碼設(shè)置時(shí)，對(duì)應(yīng)正確即可。

③ 點(diǎn)擊PicoScope6工具菜單，選擇串行解碼功能，彈出串行解碼設(shè)置窗口。

在一個(gè)窗口分別設(shè)置CAN_H和CAN_L的解碼設(shè)置，具體參考2.1和2.2節(jié)的設(shè)置,如圖4所示。

圖　4

3使用注意事項(xiàng)

Pico示波器進(jìn)行串行解碼有一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：Pico示波器的解碼以完整的一個(gè)CAN數(shù)據(jù)幀為單位，即只有采集到完整的一幀CAN報(bào)文，才能將該數(shù)據(jù)幀完整地解析出來(lái)。

① 采集CAN_H和CAN_L波形時(shí)，注意時(shí)基的設(shè)置。即保證每一個(gè)波形頁(yè)面至少能夠采集到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，此時(shí)才能夠解析出CAN報(bào)文。對(duì)于CAN總線來(lái)說(shuō)，時(shí)基設(shè)置在1 ms/div或者大于1 ms/div即可。

② 注意采樣率的設(shè)置，要保證采集到的波形不失真。例如CAN總線的波特率為500 kbps，那么采樣率只有大于1 Ms/s，才能夠采集到正確的波形(滿足奈奎斯特定律)。

收稿日期：(2015-09-06)