本文導(dǎo)讀

在CAN/CAN FD通信系統(tǒng)中，波特率的穩(wěn)定程度是由系統(tǒng)振蕩器精度、PLL性能以及物理層傳輸特性共同影響的，波特率偏差可能會引入過多的重同步修正甚至導(dǎo)致采樣點落在非預(yù)期位置，從而影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量。在原理上波特率和位時間是互為倒數(shù)的關(guān)系，因此借助ZPS-CANFD設(shè)備的位時間測量與評估功能，有助于診斷總線隱含故障、優(yōu)化系統(tǒng)及提升網(wǎng)絡(luò)性能。

在串行通信系統(tǒng)對設(shè)備要求的屬性中，波特率是最常見也是最重要的一組參數(shù)，這是決定著設(shè)備能否順利接入網(wǎng)絡(luò)的基本要求，應(yīng)用位時間測量工具能測量實際通信過程的波特率數(shù)值；對于復(fù)雜的多節(jié)點系統(tǒng)，還能通過掃描不同報文的串行電平數(shù)據(jù)分別展示不同節(jié)點的位時間及其相對偏差，進一步地評估不同節(jié)點的位定時偏差情況，本文為CAN/CAN FD總線的設(shè)計與調(diào)試提供了理論參考與實踐指導(dǎo)。

位時間定義

波特率是異步串行通信中的重要參數(shù)，指每秒鐘能發(fā)送的數(shù)據(jù)位元數(shù)量，在原理上波特率和位時間是互為倒數(shù)的關(guān)系，即：。

圖1 CAN位時間

CAN/CAN FD的位時間是基于一個自由運行的計數(shù)器，取自它的時鐘頻率，而它的時鐘頻率是經(jīng)過系統(tǒng)時鐘頻率分頻（分頻系數(shù)BRP）而來的，假設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率是8MHz，BRP是2，那么它的時鐘頻率就是4MHz，即，從圖?2可以看到，位時間有n個組成，那么根據(jù)的大小就可以計算出CAN/CAN FD的位時間了，即n。

圖2 CAN/CAN FD位時間成份

位時間測量原理

ZPS的CAN總線位時間測量方法，以DUT作為發(fā)送節(jié)點，使用ZPS接收DUT發(fā)送的報文，然后通過對報文接收窗口或過濾窗口中報文對應(yīng)的總線差分電壓數(shù)據(jù)（CANDIFF）波形，按照設(shè)定的測量區(qū)間進行仲裁域或數(shù)據(jù)域位時間的測量。

依據(jù)《GMW14241 JUL 2014》標準中對CAN/CAN FD總線位時間測量區(qū)間的要求，需按照圖 3 所示，從上升閾值為0.9V的位置開始測量20個位所經(jīng)歷的時間，然后計算的平均值即為位時間結(jié)果。

圖3 《GMW14241 JUL 2014》位時間測量區(qū)間要求

ZPS實測步驟

下面以實測某DUT仲裁域和數(shù)據(jù)域位時間（仲裁域波特率500k bps、采樣點80%，數(shù)據(jù)域波特率1M bps、采樣點80%）的步驟為例，進行相關(guān)的介紹。

第一步，將DUT的CAN FD信號和ZPS-CANFD的CAN1 OUT通道連接；

第二步，打開ZView軟件，點開【CAN1】通道參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置波特率、終端電阻、工作模式及采樣比等參數(shù)。將總線允許選擇為“ON”，點擊確認可直接將CAN1通道開啟。

圖4 CAN參數(shù)設(shè)置

注：1、總線上的終端電阻需確保是60Ω，否者會影響測量精度；

2、采樣比需設(shè)置到最大，否者會影響測量精度；

3、除變速CAN FD的位時間測量外，請確保設(shè)置中的數(shù)據(jù)域與仲裁域的波特率一致，以獲得最大的采樣比提升測量精度。

第三步，點擊【分析】菜單，打開【總線位時間測量】功能，然后選擇數(shù)據(jù)源、樣本數(shù)量、測量位置、測量對象及及區(qū)間，然后點擊“下一步”；

圖5 參數(shù)設(shè)置

第四步，進入到測量界面后，點擊“開始”按鈕，即可測量出仲裁域位時間和數(shù)據(jù)域位時間，結(jié)果如圖6所示。

圖6 結(jié)果展示

注：1、傳統(tǒng)CAN的仲裁域和數(shù)據(jù)域位時間是等同的，測量界面上只顯示仲裁域位時間；

2、請確保被測幀對應(yīng)域的比特位數(shù)量大于測量基本要求中的“連續(xù)檢查位數(shù)不小于”設(shè)置值。

總線位時間不符合預(yù)期排查建議

當(dāng)總線位時間測量結(jié)果不符合預(yù)期時，我們可以從以下幾個方向進行排查：

1、被測設(shè)備的晶振精度原因，如選型不合適或晶振老化；

2、被測設(shè)備總線負載過高（電容過大、終端電阻偏低）、干擾等因素導(dǎo)致波形異常，進而影響了測量精度；

3、被測設(shè)備的CAN控制器的位時間參數(shù)配置不當(dāng)。