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CAN一致性测试内容及解决方案

ZLG致远电子 2018-05-29 09:14 次阅读

本文导读

新能源汽车行业的迅速发展,CAN总线问题日益突出,总线故障潜在问题极其严重。那么,如何保证CAN总线稳定,为何主机厂愈来愈重视CAN一致性测试?

CAN一致性测试,就是要求整车CAN网络中的节点都满足CAN总线节点规范要求,缩小CAN网络中节点差异,保证CAN网络的环境稳定,有效提高CAN网络的抗干扰能力。

那主机厂为什么愈来愈重视CAN一致性测试呢?

一、整车CAN网络架构

以往的传统车的CAN总线网络节点较少,如仪表、发动机ECU等。但随着新能源汽车行业发展,整车CAN网络中的节点演变得极为复杂,现在新能源汽车内部CAN节点已经高达60个,细分为多个CAN网络系统,如车身部含有空调、车门、导航等节点,安全系统又含有气囊、引爆管等节点。

整车复杂的CAN网络

二、CAN总线不一致的危害

复杂的CAN网络,各个节点质量良莠不齐会对CAN总线网络存在较大的安全隐患,通常会因为其中某一个节点的错误进而影响整体总线正常运行,乃至导致整体总线的瘫痪。

1、总线瘫痪

比如一个CAN网络包含节点A、B、C,节点A差分电压是1.2V,而节点B的差分电压是2.0V,节点C差分电压是1.8V。当整车CAN网络工作在强电磁干扰的环境下,环境的共模干扰串扰到CAN总线中会使节点A的差分电压影响到0.9V以下,导致节点从显性电平翻转成为隐性电平,进而导致了节点A工作故障,频繁发出错误帧。在CAN总线中,错误帧虽然不被接收,但是依然占用总线传输时间,所以导致其他正常节点发送延迟或者无法发送,影响整车CAN总线正常运行环境。

解决方案:主机厂必须要求节点A、B、C的工作电压必须要工作在1.8V,乃至2.0V,这个问题便得以解决。

错误帧占用总线

2、波特率不一致导致CAN网络系统死机

位时间(位宽)和波特率是CAN总线通讯的最基本要素。位时间=1/波特率,比如波特率是500k,那位时间是2us。在相同的CAN总线采样频率下,当某一个节点的位时间发生抖动时,即位时间为1.8us或者2.2us,将导致采样点的逻辑判断出现异常,出现总线错误,导致CAN网络系统死机。

解决方案:在CAN网络准入阶段,如果对接入网络的节点进行规范化,每个节点的位时间必须满足t=2us±3%,那么CAN网络的位时间将高度一致,则可以从CAN总线物理层进行规避该问题。

波特率抖动导致位时间变化

3、显性阈值电平错误判断导致整车网络故障

通常而言,CAN总线判断显隐性的机制如下:在差分电平大于0.9V时,为显性电平;而在小于0.5V时,为隐性电平,其中在05V至0.9V之间为不确定区域。但在实际网络中,CAN总线网络中某一节点在差分电平为0.9V时,依然判断为隐性,则出现位逻辑判断错误,进而导致节点发出错误帧,使总线陷入网络故障状态。

解决方案:如在CAN网络节点准入阶段,对每个节点进行显性阈值测试,利用电压源将差分电压升高至0.9V,,保证所有节点在此差分电压都能判断为显性,并且停止发送报文,将减少该总线故障问题出现,并且减轻CAN总线网络调试的工作量。

因此,为了保证CAN总线稳定,必须进行对整车网络进行CAN一致性测试。那作为CAN总线网络整体设计者,CAN一致性测试内容有哪些,如何通过CAN一致性测试进行保证CAN总线的稳定?

三、CAN一致性测试内容及解决方案

1、CAN一致性测试内容

在国内,大部分的主机厂都有CAN总线网络测试规范,主要内容包括物理层、链路层以及应用层。

  • 物理层:通信介质的物理特性,如幅值、边沿时间等,是最重要的部分。

  • 链路层:规定在介质上传输的排列和组织,如帧结构;

  • 应用层:在用户、软件、网络终端之间进行信息交换,客户自定义内容较多。

物理层在介质的物理特性方面的规定,主要源自于标准ISO 11898,该部分标准高度一致。而链路层和应用层方面,因为主机厂的整车网络设计不同,其应用层测试各不一致。

CAN一致性测试内容(节选)

2、CAN一致性测试方案

CAN一致性测试工具包含CAN卡、示波器、电源等设备,当前国内CAN总线工程师只能采用手动搭建测试平台并进行逐项测试,主要通过CAN卡采集报文数据,以及通过示波器进行测试波形,进而达到测试位时间、幅值、位宽等目的,但是测试方案效率较低,一般完成整体CAN一致性测试项目需要10小时乃至1天时间。

手动测试架构搭建

ZLG致远电子即将发布的CANDT一致性测试系统基于CANScope底层分析能力,集成示波器、电源等必要设备,可覆盖主机厂CAN一致性测试标准,全自动化实现CAN总线一致性测试,为主机厂及零部件企业建立CAN总线测试及保障体系。另外,CANDT还可以根据测试结果进行输出测试报告,作为主机厂准入依据,大大降低主机厂在网络调试环节的工作量,并保证整车CAN网络环境的稳定。

CANDT一致性测试系统架构


原文标题:为什么主机厂愈来愈重视CAN一致性测试?

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SN55HVD233-SEP 采用增强型航天塑料封装且具有待机模式的耐辐射 3.3V CAN 收发器

SN55HVD233-SEP用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,该器件在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 SN55HVD233-SEP功能设计用于在特别恶劣的辐射环境中工作电线,过压,接地保护损耗至±16 V,以及过热(热关断)保护。该器件可在-7V至12V的共模范围内工作。此收发器是微处理器,FPGA或ASIC上的主机CAN控制器与卫星应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式:R S ,引脚8 SN55HVD233-SEP提供三种操作模式:高速,斜率控制或低功耗待机模式。用户通过将引脚8直接接地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,不受上升和下降斜率的限制。用户可以通过以下方式调整上升和下降斜率。在引脚8处将电阻连接到地,因为斜率与引脚的输出电流成比例。斜率控制采用0Ω的电阻值实现,单端压摆率约为38 V /μs,最高压摆率为50kΩ,可实现约4 V /μs的压摆率。有关斜率控制的更多信息,请参阅应用和实现部分。 SN55HVD233-SEP进入低电流待机(仅监听)模式,在此模式下驱动器关闭如果对引脚8...
发表于 01-08 17:49 40次 阅读
SN55HVD233-SEP 采用增强型航天塑料封装且具有待机模式的耐辐射 3.3V CAN 收发器

TCAN1044-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器,满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求,可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络,具有最高5Mbps的数据速率。部件号中带有“V”后缀的器件具有通过V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能,允许直接连接到1.8V,3.3V或5V控制器。这些器件具有低功耗待机模式,可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性,包括热关断(TSD),驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护。 特性 AEC Q100:符合汽车类应用标准 器件温度等级1: -40°C至125° CT A 符合ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理层标准的要求 高达5Mbps的传统CAN和CAN FD支持 较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量 在有负载CAN网络中实现更快的数据速率< /li> I /O电压范围:1.8V至5V 优化了未上电时的性能 总线和逻辑终端为 结温范围:-40°C至150°C 可提供SOIC(8)封装和无引线VSON...
发表于 01-08 17:49 34次 阅读
TCAN1044-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044V-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器,满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求,可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络,具有最高5Mbps的数据速率。部件号中带有“V”后缀的器件具有通过V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能,允许直接连接到1.8V,3.3V或5V控制器。这些器件具有低功耗待机模式,可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性,包括热关断(TSD),驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护。 特性 AEC Q100:符合汽车类 应用标准器件温度等级 1:–40°C 至 125°C TA符合 ISO 11898-2:2016 和 ISO 11898-5:2007 物理层标准的要求高达 5Mbps 的传统 CAN 和 CAN FD 支持较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量在有负载 CAN 网络中实现更快的数据速率I/O 电压范围:1.8V 至 5V优化了未上电时的性能总线和逻辑终端为高阻抗(运行总线或应用上无负载) 支持热插拔:总线和 RXD 输出端加电/断电时的无毛...
发表于 01-08 17:49 54次 阅读
TCAN1044V-Q1 汽车类高速 CAN 收发器

TLIN2441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN2441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN2441-Q1集成了基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN2441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN2441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC Q...
发表于 01-08 17:48 33次 阅读
TLIN2441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN1441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN1441-Q1集成了一个基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN1441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN1441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC...
发表于 01-08 17:48 31次 阅读
TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 66次 阅读
SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,每个都在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 设计用于特别恶劣的环境,设备具有交叉线保护,高达±36 V的过压保护,接地保护丢失,过热(热关断)保护以及±100 V的共模瞬变保护。这些器件可在7 V至12 V的宽共模范围内工作。这些收发器是微处理器上的主机CAN控制器与工业,楼宇自动化,运输和汽车应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式: R < SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235的sub> S 引脚(引脚8)提供三种工作模式:高速,斜率控制和低功耗待机模式。通过将引脚8直接连接到地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,而不限制上升和下降斜率。可以通过在R S 引脚和地之间连接一个电阻来调整上升和下降斜率。斜率将与引脚的输出电流成比例。电阻值为10kΩ时,器件驱动器的压摆率约为15 V /μs,值为100kΩ时,器件的压摆率约为2.0 V /μs。有关斜率控制的更多信息,请参阅功能描述。 SN65HVD23...
发表于 10-16 10:08 72次 阅读
SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

TLIN2024-Q1器件是一款四路局域互连网络(LIN)物理层收发器,集成了唤醒和保护特性,符合LIN 2.0 ,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标准.LIN是一根单线制双向总线,通常用于低速车载网络,数据传输速率高达20kbps.LIN接收器支持数据传输速率高达100kbps的内联编程应用.TLIN2024-Q1具有两个独立的双路LIN收发器模块.V SUP1 /2 可控制独立的双路收发器模块.TLIN2024-Q1使用一个可降低电磁辐射(EME)的限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转化为LIN总线信号。接收器将数据流转化为逻辑电平信号,此信号通过开漏RXD引脚发送到微处理器。休眠模式可实现超低电流消耗,该模式允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒。集成电阻器,静电放电(ESD)保护和故障保护功能有助于设计人员节约应用的布板空间 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC Q100标准的下列结果: 器件环境温度:-40°C至125°C 器件HBM ESD分类等级:±6kV 器件CDM ESD分类等级:±1.5kV 符合LIN 2.0,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标...
发表于 10-16 10:08 52次 阅读
TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

SN75LBC031 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 49次 阅读
SN75LBC031 收发器

SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 50次 阅读
SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器