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如何解决CAN总线测试问题

菜鸟
2019-04-25 14:26:15    评分

随着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?如何解决CAN总线测试问题呢?

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。

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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ABC,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ABC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。

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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。

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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05V0.9V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。

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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

1CAN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。

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CAN一致性测试内容(节选)

2CAN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。

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3、泰克CAN一致性测试方案

    泰克的汽车总线解码和触发包针对 CANCAN FDLIN FlexRay 等常用 ECU 总线提供直观的自动解码和触发功能。

大多数泰克示波器供用户同时查看多条总线和多个控制信号,混合信号示波器支持使用数字通道进行总线解码,释放模拟通道以便评估其他信号质量,凭借高通道数量、FlexChannel 输入通道和大高清显示器,5 系列 MSO 尤其适合查看复杂 ECU

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ECU 通过 CANLIN 和其他总线通信并与传感器和执行器直接通信

5系列 MSO 混合信号示波器前所未有地了解 ECU 设计,它能够:

a.汽车总线包提供 CANCAN FDLIN FlexRay 总线的解码和触发功能;

b.多达 8 FlexChannel 输入通道。 各输入通道可以被配置为一条模拟通道和 8 条数字通道;

c. 15.6” 高清手指开合/滑动/缩放触摸屏。 轻松查看多条总线和多个信号;

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泰克MDO4000C 系列混合域示波器,200 MHz 1 GHz 带宽,4 条模拟通道,多达 16 条数字通道,高达 6 GHz 内置频谱分析仪,能够快速混合信号调试与 EMI 诊断。

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泰克MDO3000 系列混合域示波器,100 MHz 1 GHz 带宽,2 4 条模拟通道,多达 16 条数字通道,高达 3 GHz 内置频谱分析仪,通用性极强,适合大多数 ECU 设计。

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安泰测试作为西北地区最专业的综合仪器服务商,代理美国Tektronix、美国Keithley、美国KEYSIGHT、美国Fluke、德国R&S、中国Rigol、中国台湾chroma等国际国内著名仪器仪表品牌,和吉利汽车、陕汽集团、比亚迪等企业有深入合作,能够为客户提供成熟的CAN总线测试方案。





关键词: CAN 总线 新能源 示波器 仪器仪表    

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