邏輯分析儀在CAN總線開發(fā)中的應(yīng)用

1、 廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司邏輯分析儀在CAN 總線開發(fā)中的應(yīng)用 邏輯分析儀應(yīng)用從入門到精通(十一 修訂歷史 目錄1. 引言 (12. 測(cè)試原理 (23. 測(cè)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(yǔ) (7 1. 引言作為一種串行通訊技術(shù),CAN-bus是20世紀(jì)80年代中后期適應(yīng)汽車控制網(wǎng)絡(luò)化要求而產(chǎn)生并迅速發(fā)展起來(lái)的,并已成為開放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議(ISO 11898,在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是專用的CAN分析儀價(jià)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(xiàng)目的資金,而且高效準(zhǔn)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(hào)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(jìn)行分析。這種分析方式不僅要求分析人員對(duì)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(cuò)。本文采用了廣州致遠(yuǎn)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(duì)CAN-bus進(jìn)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(cuò)誤、調(diào)試硬件、加快開發(fā)進(jìn)度,為高速度、高質(zhì)量完成工程提供保障。 2. 測(cè)試原理盡管CAN是差分信號(hào),而邏輯分析儀只支持單端信號(hào)的測(cè)量,但是根據(jù)CAN的電平特性,是可以通過合適的方法準(zhǔn)確測(cè)量分析CAN總線數(shù)據(jù)的。

3、圖 2.1 CAN協(xié)議邏輯數(shù)值顯而易見,當(dāng)邏輯為1時(shí)CAN_L和CAN_H的差值為0,當(dāng)邏輯為0時(shí)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(shí)序邏輯,本文就是利用這一點(diǎn)達(dá)到測(cè)量的目的的,或者單端的CAN_L信號(hào)也是可以滿足時(shí)序要求的,但是其穩(wěn)定性明顯不如雙端的測(cè)量。 3. 測(cè)試方法第一種測(cè)量方式,邏輯分析儀的地線接設(shè)備系統(tǒng)地,測(cè)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(cè)量穩(wěn)定性在實(shí)際測(cè)量中明顯不如差分信號(hào)的測(cè)量。第二種測(cè)量方式, 把CAN_H作為邏輯分析儀的地線,測(cè)量通道接CAN_L。這種測(cè)

4、量方法的基本要求是CAN網(wǎng)絡(luò)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(cè)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(hào)和CAN網(wǎng)絡(luò)的地直接相連起來(lái)了,這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行,甚至?xí)p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(diǎn)有一方是隔離的。當(dāng)用戶無(wú)法確認(rèn)CAN網(wǎng)絡(luò)是否隔離時(shí),比較保險(xiǎn)的操作方法如下,使用一臺(tái)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(cè)量結(jié)果有著更高的精確度,推薦用戶采樣第二種測(cè)量方法。 4. 邏輯分析儀閥值電壓的確定在用邏輯分析儀測(cè)量CAN

5、-bus信號(hào)之前,最好使用示波器觀察CAN_L和CAN_H信號(hào)波形,以確定邏輯分析儀采樣的門閥電平。如錯(cuò)誤!未找到引用源。所示是CAN_L信號(hào)和CAN_H信號(hào)經(jīng)過相減運(yùn)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(hào) 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(hào)據(jù)需要以下幾個(gè)步驟,首先把CAN_H作為邏輯分析儀的地線連接起來(lái),而CAN_L則接到邏輯分析儀的測(cè)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

6、會(huì)采樣到很多毛刺,干擾會(huì)比較嚴(yán)重,故而設(shè)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(zhǔn)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(duì)CAN總線進(jìn)行插件分析之前,需要用戶確認(rèn)總線信號(hào)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(lái)的數(shù)據(jù)估算出來(lái)的。由于CAN總線信號(hào)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(huì)出現(xiàn)連續(xù)的5個(gè)以上的高電平。所以可以找到最小的一個(gè)脈沖信號(hào),假設(shè)其為一個(gè)周期的時(shí)間

7、,由邏輯分析儀分儀分析測(cè)量,并由此列出幾個(gè)可能的波特率,進(jìn)行插件分析。至此可以加入CAN插件,如圖5.2所示是對(duì)CAN插件進(jìn)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(shí)的CAN -bus信號(hào)的時(shí)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(xué)習(xí)CAN-bus信號(hào)的時(shí)序。對(duì)比錯(cuò)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

8、結(jié)果 圖 5.4 CANalyst-II分析結(jié)果相對(duì)于示波器和CANalyst-II分析儀,邏輯分析儀對(duì)CAN信號(hào)的分析和學(xué)習(xí)上有較大的優(yōu)勢(shì)。由上文可知示波器只可以查看波形,其獲取的CAN-bus信號(hào)的分析需要用戶測(cè)量每個(gè)高低脈沖的寬度,對(duì)于大量數(shù)據(jù)來(lái)說用戶是非常難以分析和學(xué)習(xí)CAN信號(hào)的。錯(cuò)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?hào)。而邏輯分析儀可以把邏輯信號(hào)和最終的分析結(jié)果全部顯示出來(lái),用戶可以更加方便的分析調(diào)試、學(xué)習(xí)CAN-bus信號(hào)。綜上所述,利用LAB6052對(duì)CAN-bus信號(hào)進(jìn)行分析,可以使用戶學(xué)習(xí)和分析CAN信號(hào)時(shí)序更加得心應(yīng)手,同時(shí)LAB6052采樣所采用的Time-State數(shù)據(jù)跳變存儲(chǔ)技術(shù)可以獲取大量的數(shù)據(jù)結(jié)果,對(duì)用戶分析數(shù)據(jù)也是一大驚喜,可以說LAB6052是分析學(xué)習(xí)CAN-bus總線的一把利劍。 6. 結(jié)束語(yǔ)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