解讀CANDT測(cè)試項(xiàng)“總線輸入電壓限值測(cè)試”

為了保證CAN總線物理層的一致性，CANDT系統(tǒng)參考ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)及主流車企標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CAN節(jié)點(diǎn)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，本文主要對(duì)CANDT的測(cè)試項(xiàng)—總線輸入電壓限值測(cè)試進(jìn)行解讀。

一、 主要參考來(lái)源

總線輸入電壓限值測(cè)試項(xiàng)的評(píng)估包括隱性輸入電壓限值和顯性輸入電壓限值測(cè)試，其參考ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)的原理如下：

1、 CAN節(jié)點(diǎn)隱性輸入電壓限值

一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)集成電路協(xié)議設(shè)置為總線空閑時(shí)，可檢測(cè)到的隱性位輸入限值應(yīng)通過(guò)圖 1的電路測(cè)量。其中I的值是指可以產(chǎn)生使節(jié)點(diǎn)在隱性狀態(tài)下檢測(cè)到隱性位的最大差分輸入電壓的電流值。電壓源U的電壓為：

V=V_{CAN_H}在隱性狀態(tài)下最小的共模電壓

或V＝V_{CAN_H}在隱性狀態(tài)下最大的共模電壓最大值—Vdiff在隱性狀態(tài)下的最大值

圖1  ISO11898-2隱性輸入電壓限值原理

2、 CAN節(jié)點(diǎn)顯性輸入電壓限值

一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到顯性位輸入限值的測(cè)量方法見(jiàn)圖2，此節(jié)點(diǎn)應(yīng)該循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)。其中I的值是指可以產(chǎn)生使節(jié)點(diǎn)在隱性狀態(tài)下檢測(cè)到顯性位的最小差分輸入電壓的電流值。電壓源U的電壓為：

V=V_{CAN_L}在顯性狀態(tài)下最小的共模電壓

或V＝V_{CAN_L}在顯性狀態(tài)下最大的共模電壓最大值—Vdiff在顯性狀態(tài)下的最大值

圖2  ISO11898-2顯性輸入電壓限值原理

二、 CANDT測(cè)試原理

CAN總線輸入電壓限值即DUT接收?qǐng)?bào)文過(guò)程中能正常識(shí)別的差分電壓范圍，按照ISO11898-2的定義，隱性電平上限值為0.5V，當(dāng)總線出現(xiàn)等于0.5V的差分電平時(shí)，DUT應(yīng)能正確識(shí)別為隱性狀態(tài)而正常發(fā)送報(bào)文；顯性電平的下限值為0.9V，當(dāng)總線出現(xiàn)等于0.9V的差分電平時(shí)，DUT應(yīng)能正確識(shí)別為顯性電平狀態(tài)而停止發(fā)送報(bào)文。即使總線存在一定范圍內(nèi)的共模干擾，也能正確進(jìn)行以上識(shí)別。CANDT測(cè)試原理框圖如圖3、圖4所示，其中框圖中的U1是DUT供電電壓、U2是共模電壓、U3是差分電平。

圖3  CANDT設(shè)備隱性輸入電壓限值測(cè)試原理框圖

圖4  CANDT設(shè)備顯性輸入電壓限值測(cè)試原理框圖

注：ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)中，要求增大差分電壓值的是電流源，由于電流源本身的輸出電容較大，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，不適合來(lái)模擬電流源，這里使用電壓源串聯(lián)電阻的方式來(lái)等效電流源。

三、 CANDT測(cè)試流程

1、 隱性輸入電壓限值測(cè)試

① 如測(cè)試原理框圖圖3連接狀態(tài)，DUT和CANDT需正常通信；

② 斷開(kāi)電壓源U3，調(diào)節(jié)電壓源U2，逐步將共模電壓調(diào)到6.5V或-2V，在此期間DUT應(yīng)能正常發(fā)送報(bào)文；

③ 調(diào)節(jié)電壓源U3，逐步將差分電平調(diào)到隱性電平上限值0.5V，判斷DUT是否能夠正常發(fā)送報(bào)文，若能，則表示測(cè)試通過(guò)；

2、 顯性輸出電壓限值測(cè)試

① 如測(cè)試原理框圖圖4連接狀態(tài)，DUT和CANDT需正常通信；

② 斷開(kāi)電壓源U3，調(diào)節(jié)電壓源U2，逐步將共模電壓調(diào)到6.5V或-2V，在此期間DUT應(yīng)能正常發(fā)送報(bào)文；

③ 調(diào)節(jié)電壓源U3，逐步將差分電平從隱性電平上限值0.5V調(diào)到顯性電平下限值0.9V，判斷DUT是否停止發(fā)送報(bào)文，若停止，則表示測(cè)試通過(guò)；

四、 CANDT測(cè)試結(jié)果

根據(jù)測(cè)試流程，CANDT軟件的測(cè)試結(jié)果如圖5所示：

圖5  總線輸入電壓限值測(cè)量結(jié)果

五、 波形細(xì)節(jié)查看

這里以隱性輸入電壓上限值測(cè)試為例。隱性輸入電壓上限值測(cè)試，即當(dāng)電壓源U2在CANH上加入6.5V的共模電壓，且電壓源U3的電壓調(diào)節(jié)到0.5V時(shí)，DUT應(yīng)仍能正確識(shí)別為隱性狀態(tài)而正常發(fā)送報(bào)文，其結(jié)果對(duì)應(yīng)的報(bào)文視圖如圖6所示：

圖6  隱性輸入電壓上限值測(cè)試對(duì)應(yīng)的波形視圖

其加入6.5V共模電壓及差分電平為0.5V后的波形細(xì)節(jié)如圖7所示，當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，CANH和CANL的電壓由正常被拉高到共模電壓附近，當(dāng)總線處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，CANH和CANL的電壓近似顯、隱性狀態(tài)時(shí)的正常電壓，在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中，電平轉(zhuǎn)換時(shí)由于一直受到共模電壓的影響，隱性電平或顯性電平會(huì)有些坡度。

圖7  共模電壓6.5V，隱性電平0.5V

總結(jié)：

總線輸入電壓限值測(cè)試的目的是，在共模干擾下，DUT能正確識(shí)別到限值的總線輸入電壓，驗(yàn)證該參數(shù)是否符合參考標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，為了保證CAN總線物理層的一致性，我們還需要測(cè)量其它的參數(shù)，后繼會(huì)陸續(xù)地為大家介紹CANDT的其它測(cè)試項(xiàng)。