1、 廣州致遠電子股份有限公司邏輯分析儀在CAN 總線開發中的應用 邏輯分析儀應用從入門到精通(十一 修訂歷史 目錄1. 引言 (12. 測試原理 (23. 測試方法 (34. 邏輯分析儀閥值電壓的確定 (45. 邏輯分析儀插件分析CAN總線 (56. 結束語 (7 1. 引言作為一種串行通訊技術,CAN-bus是20世紀80年代中后期適應汽車控制網絡化要求而產生并迅速發展起來的,并已成為開放的國際標準通訊協議(ISO 11898,在眾多領域得到了廣泛的應用。但是專用的CAN分析儀價格昂貴,本文介紹了一種基于邏輯分析儀的分析CAN總線的方法,不僅節省項目的資金,而且高效準確。一般的邏輯分析儀中沒有

2、CAN 總線分析插件,CAN總線信號解碼只能采用人工分析方法,即根據協議中規定的關系等許多情況進行分析。這種分析方式不僅要求分析人員對該CAN協議非常熟悉,而且數據量大,分析過程容易出錯。本文采用了廣州致遠電子有限公司的高性能LAB6052邏輯分析儀和示波器相結合的方法對CAN-bus進行分析調試。LAB6052邏輯分析儀的CAN-bus總線分析功能使得大多數開發人員可以很輕松的發現錯誤、調試硬件、加快開發進度,為高速度、高質量完成工程提供保障。 2. 測試原理盡管CAN是差分信號,而邏輯分析儀只支持單端信號的測量,但是根據CAN的電平特性,是可以通過合適的方法準確測量分析CAN總線數據的。

3、圖 2.1 CAN協議邏輯數值顯而易見,當邏輯為1時CAN_L和CAN_H的差值為0,當邏輯為0時CAN_L和CAN_H 差值為-2伏,用CAN_L的邏輯電平減去CAN_H的邏輯電平既可以得到CAN的時序邏輯,本文就是利用這一點達到測量的目的的,或者單端的CAN_L信號也是可以滿足時序要求的,但是其穩定性明顯不如雙端的測量。 3. 測試方法第一種測量方式,邏輯分析儀的地線接設備系統地,測量通道接CAN_L然后設置邏輯分析的比較門限電平為2V左右就可以。但是這種單端方式的測量穩定性在實際測量中明顯不如差分信號的測量。第二種測量方式, 把CAN_H作為邏輯分析儀的地線,測量通道接CAN_L。這種測

4、量方法的基本要求是CAN網絡的CAN_H與其地必須是隔離的,原因是由于PC地(即邏輯分析儀地與被測系統地是共地的,如果沒有隔離的條件下這樣相連等效與把CAN_H信號和CAN網絡的地直接相連起來了,這樣會導致系統無法正常運行,甚至會損壞儀器或設備。為了避免不必要的損壞,提高可靠性穩定性,必須保證邏輯分析儀或設備(CAN-BUS節點有一方是隔離的。當用戶無法確認CAN網絡是否隔離時,比較保險的操作方法如下,使用一臺不接外置電源的筆記本電腦與邏輯分析儀連接,這樣就可以保證隔離的效果。為了保證測量結果有著更高的精確度,推薦用戶采樣第二種測量方法。 4. 邏輯分析儀閥值電壓的確定在用邏輯分析儀測量CAN

5、-bus信號之前,最好使用示波器觀察CAN_L和CAN_H信號波形,以確定邏輯分析儀采樣的門閥電平。如錯誤!未找到引用源。所示是CAN_L信號和CAN_H信號經過相減運算后得到的波形,由圖4.1中可知CAN_L和CAN_H的電壓差值為-1.9伏左右,與理想的-2伏有0.1伏的差距。由此可以確定邏輯分析儀的門閥電壓為-0.95伏。 圖 4.1 CAN-bus信號 5. 邏輯分析儀插件分析CAN總線邏輯分析儀LAB6052采樣CAN-bus信號據需要以下幾個步驟,首先把CAN_H作為邏輯分析儀的地線連接起來,而CAN_L則接到邏輯分析儀的測量通道上。然后設置采樣頻率,這里采用異步采樣,由于頻率過高

6、會采樣到很多毛刺,干擾會比較嚴重,故而設置的采樣頻率不宜太高,一般為50MHz就可以了,并且為得到更為準確的結果推薦用戶加入數字濾波減少毛刺的影響。最后設置門閥電壓,由于CAN_L和CAN_H的電壓差為-1.9伏,設置門閥電壓為-0.95伏,如圖 5.1所示為邏輯分析儀的的相關參數的設置。 圖 5.1 參數的設置在對CAN總線進行插件分析之前,需要用戶確認總線信號的波特率,如果用戶并不知道CAN的波特率,可以從邏輯分析儀采樣回來的數據估算出來的。由于CAN總線信號在不工作的條件下為高電平,并且其在有效數據期間不會出現連續的5個以上的高電平。所以可以找到最小的一個脈沖信號,假設其為一個周期的時間

7、,由邏輯分析儀分儀分析測量,并由此列出幾個可能的波特率,進行插件分析。至此可以加入CAN插件,如圖5.2所示是對CAN插件進行的相關參數的設置。 圖 5.2 CAN插件設置完成上面所述的操作后,便可以得到如圖 5.3所示的分析結果,可以分析出此時的CAN -bus信號的時序幀ID為0x7B1,發出的數據為0x56和0x78,這樣的插件分析結果使得用 戶可以非常方便分析和學習CAN-bus信號的時序。對比錯誤!未找到引用源。如圖5.4所示的CANalyst-II的分析結果,可以看出兩種工具得到的結果是完全一致的, 并且其結果與本文的通信系統所發出的數據是完全吻合。 圖 5.3 LAB6052分析

8、結果 圖 5.4 CANalyst-II分析結果相對于示波器和CANalyst-II分析儀,邏輯分析儀對CAN信號的分析和學習上有較大的優勢。由上文可知示波器只可以查看波形,其獲取的CAN-bus信號的分析需要用戶測量每個高低脈沖的寬度,對于大量數據來說用戶是非常難以分析和學習CAN信號的。錯誤!未找到引用源。CANalyst-II 分析儀則只能顯示分析的最終結果,看不到物理傳輸的邏輯信號。而邏輯分析儀可以把邏輯信號和最終的分析結果全部顯示出來,用戶可以更加方便的分析調試、學習CAN-bus信號。綜上所述,利用LAB6052對CAN-bus信號進行分析,可以使用戶學習和分析CAN信號時序更加得心應手,同時LAB6052采樣所采用的Time-State數據跳變存儲技術可以獲取大量的數據結果,對用戶分析數據也是一大驚喜,可以說LAB6052是分析學習CAN-bus總線的一把利劍。 6. 結束語本文分析了使用邏輯分析儀分析CAN-bus上的數據的考慮因素。從中