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%。
半導(dǎo)體行業(yè)下游市場(chǎng)涉及汽車、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%。
以汽車電子為例，當(dāng)前汽車領(lǐng)域隨著新能源汽車的蓬勃發(fā)展，對(duì)于該分類汽車的開(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、
如果您有建議或者指導(dǎo)，也歡迎在撥打4008884005與我們的工程師共同討論。
