How to accurately measure the Baud rate of CAN nodes?

汽车CAN总线设计规范对于CAN节点的差分信号位时间(即波特率)有着严格的规定,同一总线上每个节点的信号位时间必须保持较高的一致性,否则节点组合到一起后,会导致错误帧的出现,各节点间无法进行通信。具体要求如表 1所示,为汽车测试标准GMW3122信号位时间标准。

表1 GMW3122信号位时间标准

所以每个厂家在产品装上车前,都要测试CAN节点DUT(被测设备)的差分信号位时间。一般是使用GMW3122汽车测试标准中的CAN测试方法,如下描述:

如表 1所示四种条件下,选择被测DUT的适应条件,使用示波器,通过测试DUT连续20-30个位的隐性-显性差分电平的边沿时间,平均计算出一个位的时间,并至少重复100次,确定最大和最小值。如图 1所示。

图1 位时间测量
  • 由此可见,该方法虽然可以计算出信号的位时间,但还是有着很大的局限性:
  • 1. 获取DUT连续20-30个位的隐性-显性差分电平的边沿时间,需要通过肉眼来观察判定,容易出现误差。
  • 2. 重复上百次的操作,既非常消耗时间、容易出错,且只有上百次的数据仍然无法完全精确的反映设备的真实性能参数,还需要更大的数据量来做支撑。

所以广州致远电子股份有限公司改进了测试方法,使用CANScope-Pro总线分析仪与CANScope-StressZ扩展板组合后,采用比较先进的眼图统计方法,避免了人工统计的误差,测试时间的浪费,且使大数据量统计测量得以实现,提高了测试的准确度,极大节约了人工成本。

测试方案:

1. 使DUT上电后,能一直发送CAN报文,CANScope不勾选总线应答,其黑色表笔(地)要和DUT的CAN收发器共地,如图 2所示,配置Stress板的模拟干扰参数,进行测试系统的测试连接。

按表 1所示,选择对应的测试条件进行测试。将Vdis+和GND、Vdis-和GND间各接入表 1所要求的C1、C2电容,调整CANScope-StressZ的控制面板将CHL调节为表 1所要求的C3电容。

图2 位时间测试连接图

2. 配置干扰源为外部,如图 3所示,便于启用Vdis+和Vdis-的外部输入接口。注意GND是在Vdis+和Vdis-外部输入口中间那个接口,用于和CAN收发器的地连接。

图3 调整CANScope-StressZ干扰源为外部

3. 启动CANScope-StressZ。然后将DUT启动,发送报文,通过CANScope记录一段时间报文和波形后,点击CANScope的停止,保存。然后点击“测试”中的“软件眼图”。如图 4所示

图4 软件眼图功能

4. 在软件眼图界面中,先点击第一步:添加配置。点击自动调节,并且勾选过滤ACK区域对应波形。点击确定即可。如图 5所示。然后点击第二步:生成眼图,等待完成后点击第三步:查看眼图。如图 6所示。

图5 软件眼图添加配置
图6 生成眼图和查看眼图

5. 在CAN眼图的选项卡中可查看到生成的眼图,如图 7所示。点击显示中的时间测量、电压测量和眼图轮廓。将电压测量线卡住0.9V左右的,然后在与波形上升沿的交叉点,卡上时间测量线。注意左时间测量要卡在最左边的上升沿亮线,右时间测量要卡在最右边的上升升沿亮线。读出的就是此DUT发出的位时间值,然后就可依据GMW3122的信号位时间标准进行评定。

图7 眼图测量位时间

CANScope分析仪广州致远电子股份有限公司研发的一款综合性的CAN总线开发与测试的专业工具,集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身,并把各种仪器有机的整合和关联;重新定义CAN总线的开发测试方法,可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估;帮助用户快速定位故障节点,解决CAN总线应用的各种问题,是CAN总线开发测试的终极工具。