邏輯分析儀在CAN總線開發(fā)中的應用

1、 廣州致遠電子股份有限公司邏輯分析儀在CAN 總線開發(fā)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(jié)束語 (7 1. 引言作為一種串行通訊技術(shù),CAN-bus是20世紀80年代中后期適應汽車控制網(wǎng)絡(luò)化要求而產(chǎn)生并迅速發(fā)展起來的,并已成為開放的國際標準通訊協(xié)議(ISO 11898,在眾多領(lǐng)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(jié)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(jù)協(xié)議中規(guī)定的關(guān)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(xié)議非常熟悉,而且數(shù)據(jù)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(jié)合的方法對CAN-bus進行分析調(diào)試。LAB6052邏輯分析儀的CAN-bus總線分析功能使得大多數(shù)開發(fā)人員可以很輕松的發(fā)現(xiàn)錯誤、調(diào)試硬件、加快開發(fā)進度,為高速度、高質(zhì)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(jù)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(shù)據(jù)的。如

3、圖 2.1所示CAN2.0B規(guī)范定義了兩種互補的邏輯數(shù)值:“顯性”和“隱性”,同時傳送“顯性”和“隱性”位時,總線結(jié)果值為“顯性”?！帮@性”(“Daminant”數(shù)值表示邏輯“0”,而“隱性”(“Recessive”表示邏輯“1”。在CAN規(guī)范中并未定義代表邏輯電平的物理狀態(tài)(例如電壓,iCAN網(wǎng)絡(luò)使用符合ISO11898-2標準的電平信號,典型地,CAN總線為“隱性”(邏輯1時,CAN_H和CAN_L 的電平為2.5V(電位差為0V;CAN總線為“顯性”(邏輯0時,CAN_H和CAN_L的電平分別是3.5V和1.5V(電位差為2V,如圖2.1所示。 圖 2.1 CAN協(xié)議邏輯數(shù)值顯而易見,當

4、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(wěn)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(shè)備系統(tǒng)地,測量通道接CAN_L然后設(shè)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(wěn)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。這種測量方法的基本要求是CAN網(wǎng)絡(luò)的CAN_H與

5、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(tǒng)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(wǎng)絡(luò)的地直接相連起來了,這樣會導致系統(tǒng)無法正常運行,甚至會損壞儀器或設(shè)備。為了避免不必要的損壞,提高可靠性穩(wěn)定性,必須保證邏輯分析儀或設(shè)備(CAN-BUS節(jié)點有一方是隔離的。當用戶無法確認CAN網(wǎng)絡(luò)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(jié)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-bus信號之前,最好使用示波器觀察CAN

6、_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(jīng)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(jù)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(shè)置采樣頻率,這里采用異步采樣,由于頻率過高會采樣到很多毛刺,干擾會比較嚴重,故而設(shè)置

7、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(jié)果推薦用戶加入數(shù)字濾波減少毛刺的影響。最后設(shè)置門閥電壓,由于CAN_L和CAN_H的電壓差為-1.9伏,設(shè)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(guān)參數(shù)的設(shè)置。 圖 5.1 參數(shù)的設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)期間不會出現(xiàn)連續(xù)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(shè)其為一個周期的時間,由邏輯分析儀分儀分析測量,并由此列出幾個

8、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(guān)參數(shù)的設(shè)置。 圖 5.2 CAN插件設(shè)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(jié)果,可以分析出此時的CAN -bus信號的時序幀ID為0x7B1,發(fā)出的數(shù)據(jù)為0x56和0x78,這樣的插件分析結(jié)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(jié)果,可以看出兩種工具得到的結(jié)果是完全一致的, 并且其結(jié)果與本文的通信系統(tǒng)所發(fā)出的數(shù)據(jù)是完全吻合。 圖 5.3 LAB6052分析結(jié)果 圖 5.4 CANalyst-II分

9、析結(jié)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(yōu)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(shù)據(jù)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(jié)果,看不到物理傳輸?shù)倪壿嬓盘?。而邏輯分析儀可以把邏輯信號和最終的分析結(jié)果全部顯示出來,用戶可以更加方便的分析調(diào)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Ti

10、me-State數(shù)據(jù)跳變存儲技術(shù)可以獲取大量的數(shù)據(jù)結(jié)果,對用戶分析數(shù)據(jù)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(jié)束語本文分析了使用邏輯分析儀分析CAN-bus上的數(shù)據(jù)的考慮因素。從中可以看出,合理的設(shè)置好相關(guān)參數(shù)和使用功能強大的邏輯分析儀LAB6052是可以有效和方便的分析CAN 總線的。此外,本文還說明了使用CAN插件觸發(fā)可以輕松的捕獲串行數(shù)據(jù)協(xié)議后的數(shù)據(jù),使得數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)觸發(fā)有機的融合一體,讓用戶在大批量的傳輸數(shù)據(jù)中可以精確的觸發(fā)和分析。廣州致遠電子股份有限公司 邏輯分析儀應用從入門到精通 邏輯分析儀 銷售與服務(wù)網(wǎng)絡(luò) 廣州致遠電子股份有限公司 地

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