1、VOL.003全面解決CAN總線的各種疑難雜癥CANScope 總線分析儀 廣州致遠電子股份有限公司廣州致遠電子股份有限公司成立于2001年,注冊資金5000萬元,國家級高新技術認證企業,廣州天河軟件園(國家級軟件園重點扶持企業。企業通過了ISO9000質量管理體系認證,為Intel.ECA全球合作伙伴與微軟嵌入式系統金牌合作伙伴。研發中心占地面積17000平方米,擁有資深研究與開發工程師400余人,公司建有國內一流的EMI/EMC、模擬技術與高頻電子技術實驗室,主要業務為工業控制計算機、電力工業自動化與物聯網。廣州致遠電子股份有限公司始終致力于為電力、工業自動化和物聯網領域提供高端測量分析儀

2、器、ARM/ x86工控機、工業現場總線、人機界面和RFID無線通訊等超過500種產品,并參與iCAN協議、數字示波器和邏輯分析儀等領域的多項國家標準制定工作,發展和提供高品質、高性能的產品及服務。自2001年創立以來,經過10多年的發展,致遠在工業自動化市場積累了豐富的經驗,并引領行業發展方向,為國內用戶提供全套硬件、軟件、客戶服務和后臺支持等系統解決方案。致遠將堅持不懈的協助系統集成商實現自身解決方案和服務的增值。 產品概述 (4基于物理層的分析 (5示波器 (5FFT 變換 (5硬件眼圖 (6軟件眼圖 (6CANStressZ 模擬信號測試擴展板 (7壓力測試 (7網絡線纜分析 (8基于

3、數據鏈路層的分析 (9波形查看 (9數字干擾 (9對稱性測試 (9采樣點測試 (9邊沿測量 (10位寬容忍度測試 (11基于傳輸層的分析 (12報文收發 (12報文重播 (12觸發發送 (12總線利用率 (12事件標記 (12幀統計 (13流量分析 (14網絡共享./.遠程協助 (14虛擬硬件 (14基于協議層的分析 (15CANScopeEx 協議分析 (15自定義協議分析 (16導入文件格式(DBC/CCP (16協議解析 (17通信可靠性測試與報告 (18應用案例 (19規格尺寸 (23質量保證體系 (24技術參數.254產品概述總線進行全方位的測量與分析13000.幀超長波形存儲能力可

4、靠的報文記錄、分析功能,全面把握報文信息實用的報文重播功能,精確重現總線錯誤支持硬件眼圖,快速評估總線質量支持軟件眼圖,準確定位問題節點支持網絡共享功能,遠程解決問題輕松實現.實用的事件標記功能,最大限度存儲用戶所關心的波形強大的總線干擾功能,有效測試總線抗干擾能力豐富的高層協議分析,圖形化仿真各種儀表盤存儲示波器、網絡分析儀、誤碼率分析儀、協議分析儀及可靠性測試析功能,如左圖所示。主要功能模塊簡介:CAN 眼圖:對總線信號按位進行疊加顯示、統計分析;網絡共享:提供遠程多人協作分析功能;CANScopeEx:多種應用層協議數據的發送與解析;自定義分析:用戶可指定協議規則,實現儀表顯示、趨勢圖顯

5、示等功能。功能特點 CANScope 與 CAN 網絡 OSI 模型的關系 基于物理層的分析基于物理層的分析示波器FFT變換集成100MHz.采樣率的示波器,實時顯示CAN總線狀態,具有豐富的測量功能,可用于測量不同的線纜類型、總線長度以及終端電阻等物理因素對總線信號的影響。信號細節顯示:完全捕獲總線狀態,信號細節一覽無遺。多種顯示視圖:包括Amplitude、dB、Rms.三種。終端電阻測試:解決總線終端電阻的不匹配問題,實現最佳狀態。定位干擾頻率:通過 FFT.變換,快速定位特定頻率的干擾。基于物理層的分析硬件眼圖 軟件眼圖眼圖違規標記:通過導入眼圖模板,對觸碰到模板的違規報文、波形進行標

6、記。定位出錯節點: 通過軟件眼圖,可以幫助用戶準確定位出錯節點,甚至鎖定異常波形的出錯位。采樣點評估:通過采樣點標示功能,.自動給出最佳采樣點的時間位置,.以不同的顏色形象地標示,.幫助用戶更好地握最佳采樣點位置。備本身發出的信號。 CANStressZ模擬信號測試擴展板CANStressZ 模擬信號測試擴展板是配套CANScope-Pro 專業版CAN 總線分析儀的擴展板。CANStressZ 內部集成了CAN 總線壓力測試模塊和網絡線纜分析模塊。壓力測試模塊 包括模擬干擾(數字干擾在CANScope 已標配,CAN-bus 應用終端的工作狀態模擬、錯誤模擬能力。可以在物理層上進行CAN 總

7、線短路、總線長度模擬、總線負載以及終端電阻匹配等多種測試,可以完整地評估出一個系統在信號干擾或失效的情況下是否仍能穩定可靠地工作。網絡線纜分析模塊具有無源二端網絡的阻抗測量分析的能力。可以測試導線在不同頻率下的匹配電阻、寄生電容、電感。標定導線在何種波特率下具備最佳的通訊效果。兩個模塊聯合使用可以幫助用戶發現并定位錯誤,完成對節點的性能評估與驗證,實現網絡系統穩定性、可靠性、抗干擾測試和驗證等復雜工作。CANStressZ 模擬信號測試擴展板 壓力測試在可以自定義一個網絡的物理狀況,測試節點是否符合現場需要。比如負載電阻測試和負載電容測試。電阻測量可以配置不同的終端電阻,從示波器上面可看到不同

8、的波形。負載電容也一樣。終端電阻測試 R_HL:總線上的終端電阻(可模擬斷路,短路,最佳匹配阻值R_H/ R_L:用來模擬總線與干擾電壓之間的接觸電阻R_SH/ R_SL:用來模擬線纜的電阻(接觸不良或斷線C_HL:用來模擬長線纜的寄生或負載電容CANStressZ模擬信號測試擴展板下面為測試寄生電容為104的CAN網絡的幅頻特性及相頻特性。下面給出測試15mH電感的CAN 網絡的幅頻特性及相頻特性。網絡線纜分析在CAN網絡保持靜默狀態下,分析從某個節點看進去的網絡阻抗特性(幅頻特性和相頻特性。下面給出測試終端電阻為60的CAN 網絡的幅頻特性及相頻特性。基于數據鏈路層的分析基于數據鏈路層的分

9、析波形查看數字干擾強大的數字干擾器,全面測試系統的穩定性和抗干擾能力。發送干擾:幀ID.干擾、DLC.干擾、數據干擾、隨機干擾接收干擾: 對稱性測試采樣點測試對稱性測試,判斷CAN 總線交流量是否對稱。應用于測試CANH 和CANL 的不平衡度,解決因為差模干擾而引入的不平衡。根據CAN 差模值做眼圖,判斷信號是否在誤差范圍內。若在誤差范圍內,則滿足對稱性;反之,則不滿足對稱性。.測試CAN 網絡中各個收發器的采樣點位置分布,用戶可以結合眼圖位寬測量,根據需要對采樣點進行調整,提高CAN網絡的穩定性。 測試范例:可以看出掛在CAN 網絡中的兩個CAN 收發器的采樣點分別為55%、85%。基于數

10、據鏈路層的分析邊沿測量消防監控中心CAN 節點眾多,為了保證各家之間的產品兼容,要對每臺設備進行位寬度容忍測試。保證所有節點都有比較強的兼容性。 如果現場已經布了不符合傳輸的線纜,可參考以下解決方案:1.換線2.減小終端電阻值,降低幅值,從而加快放電速度,減小分布電容的影響3.增加中繼設備,比如CANBridge案例一:帶寬測量評估導線匹配傳輸的質量案例二:測試網線傳輸CAN 信號的帶寬基于數據鏈路層的分析 消防監控中心CAN 節點眾多,為了保證各家之間的產品兼容,要對每臺設備進行位寬度容忍測試。保證所有節點都有比較強的兼容性。SJW=0+1時:問題分析:波特率互相有所偏差,而且采樣點不相同。

11、現象:主機為100K波特率,某個設備也設置為100K,互相不能通訊。解決方案:對每臺設備進行位寬度容忍測試。SJW=3+1時:位寬容忍度測試案例一:消防主機波特率兼容測試當前CAN 網絡實際容許的最大位寬誤差。位寬=1/波特率,應用于測試節點的波特率適應范圍,即兼容性特征。 基于傳輸層的分析報文收發報文重播報文發送、接收和解析;波特率自動偵測、手動設置;報文發送重復次數可選;是否對總線信號進行應答可選。支持語音標簽功能,方便用戶在測試過程中及時記錄現場情況,更能輕松應對現場無法使用鍵盤進行文字標簽時的尷尬。特有的報文重播功能,方便用戶將其所關注的報文重新發送到總線上,輕松實現總線通信情況的完全

12、重現,助力用戶準確重現問題、解決問題。基于傳輸層的分析 觸發發送觸發發送是一種自動應答功能,即可以迅速定義當CANScope 收到某個特征的CAN 幀時,發送應答定義好的CAN幀。常常作為現場數據模擬與破解協議使用。總線利用率通過總線利用率功能,查看當前總線的負載(平均負載,輕松把握總線利用情況。 事件標記優先記錄符合條件的報文,最大程度記錄用戶關心的幀波形。可以對特定幀ID、特定數據、錯誤幀或觸碰到眼圖模板的報文進行標記。 基于傳輸層的分析幀統計 案例一:評價總線工作概況統計總線上所有類型的報文,并對重復出現的報文進行周期計算,幫助用戶評估某一節點的響應速度。對所有收到的報文進行統計分類,通

13、過查看成功幀和錯誤幀的比率來定量評價總線概況。案例二:整改成果評判對一條有故障的CAN網絡進行整改后,用量化的數字,充分表現出了整改效果。 基于傳輸層的分析流量分析 網絡共享 / 遠程協助流量分析功能,以時間軸的形式形象記錄報文在時間上的分布情況,方便用戶把握任意時間段的報文疏密程度及任意時間點上的具體報文,從而使用戶快速定位問題、解決問題。網絡共享報文的功能,實現異地分析、多人協同分析,讓用戶可以足不出戶,在辦公室內解決問題。 虛擬硬件CAN.總線網絡系統一般由多個節點組成,例如汽車網絡中包含發動機、ABS、門窗、車燈系統、儀表顯示等。.CANScope.提供虛擬硬件功能,可以虛擬出多個節點

14、,并與真實的節點組成CAN 網絡進行無區別的通信,該功能可以顯著加快.CAN.網絡系統設計與測試過程。 基于協議層的分析CANScopeEx 協議分析案例一:電動汽車J1939應用層調試CANScopeEx 提供了高層協議數據的發送和解析功能,支持DeviceNet、iCAN、CANopen、J1939.協議(可加載OBD 文件。用戶可以自定義設計一個或多個儀表盤來顯示數據。使用J1939協議解析功能,實時查看汽車運行時的“電池溫度”、“電池單體電壓”等。 基于J1939的BMS 協議解析,清楚明了。J1939儀表顯示,參數一目了然。基于協議層的分析基于協議層的分析 導入文件格式(DBC/CC

15、PCANScope 的自定義協議分析支持DBC 格式和CCP 格式。DBC/CCP 格式是描述CAN應用層協議的文件格式。自定義協議分析CANScope 為用戶提供了自定義協議解析套件,套件包含兩個應用程序“自定義協議編輯器”和“自定義協議解析”。自定義協議解析:對CAN 報文數據進行高層協議分析,用戶只需要指定協議規則,就可以實現儀表顯示、數據曲線顯示等功能,方便用戶監視數據的實時動態和變化趨勢。 基于協議層的分析 使用協議解析功能之后,CAN 報文將實時對幀數據進行解析。實時對接收到的幀數據按照自定義協議配置進行數據的解析。.協議解析協議解析是在自定義協議分析的基礎上,實時對接收到的幀數據

16、按照自定義協議配置進行數據的解析。.通信可靠性測試與報告通信可靠性測試a.顯/隱性電壓測試:測試網絡、節點是否能夠滿足通信規范要求,確保網絡上各節點能夠正確的識別通訊電平狀態;c.信號對稱性測試:測試信號的電平品質,以及網絡電容、電阻匹配性能;e.幀錯誤測試:測試總線錯誤幀的頻率,檢驗總線的穩定性;.f.電纜特征阻抗測試:測試網絡電阻特性是否符合通信規范標準,保證網絡的最佳電氣匹配特性;CAN 眼圖測試報告CAN 信號對稱性測試報告通信可靠性測試與報告 應用案例新能源汽車打開電池逆變后,通常都會對CAN 總線造成巨大的干擾。用戶的現象就是儀表顯示滯后,顯示錯誤。導致司機判斷延遲與錯誤。危害就是

17、影響交通安全。這是因為干擾導致幀錯誤增加,重發頻繁,正確數據不能及時到達。所以如何定位干擾與消除干擾是每個制造廠商與維護商必須要處理的。破解方法:對異常共模信號做FFT 頻譜分析,幫助用戶快速定位共模干擾頻率。 測試方法:對異常共模信號做FFT 頻譜分析,去除正常的差分信號,CANScope 軟件自動給出干擾頻率中最高頻率的4個點的坐標,方便用戶查看主要干擾頻率。如圖可以看到是一個1264KHZ 的干擾源,這個和汽車的電動機的頻率相吻合。說明是電動機電源線的串擾。用戶可以切換到CAN 差模,查看一下正常信號是否被影響,如果被影響則說明導線雙絞程度不夠或者有分叉的地方。新能源電動汽車FFT頻譜分

18、析干擾源應用案例監CA N 網絡 節點 1 節點 2節點 3煤礦的瓦斯監測、人員定位等都屬于長距離CAN 通訊的典型應用,通常的布線都在1公里以上,最高可達6-8公里,拓撲結構非常復雜。遠距離通訊帶來的是導線阻抗無法忽略的問題。 存在問題:長距離通訊導線分壓導致幅值過低如果采用常規的120歐終端電阻方式,則導線的分壓將會降低傳輸信號的幅值。所以5公里的傳輸距離上與120歐電阻分壓,最終將2V 的差分電平削減到1V,而CAN 的顯性電平標準為0.9V,所以微小的抖動和干擾都會導致位錯誤,從而導致節點錯誤增加,出現接收不到數據的情況。解決的唯一方法:提高幅值考慮溫度變化、干擾等因素,我們通常要求現場調試CAN 的差分幅值通常都要求在1.3V 以上。所以我們可以通過CANScope 的眼圖分析找出幅值最小的亮線,保證在調整后,它處于1.3V 以上。煤礦井下長距離通訊問題分析 應用案例礦山瓦斯監控節點,由于煤礦通訊的距離很遠,所以波特率通常都是設置為5K,按照1秒周期主動上傳瓦斯濃度,當節點數量達到30個節點以上,經常有節點延遲。所以控制流量,防止無序的傳輸是正常CAN通訊首先要考慮到的。