嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用在汽車領(lǐng)域快速增長。許多車輛設(shè)計使用CAN進(jìn)行電子控制單元 （ECU） 之間以及ECU和傳感器，執(zhí)行器和顯示器的通信。從制動系統(tǒng)到信息娛樂系統(tǒng)的子系統(tǒng)都提供實時通信的功能。

工程師通常都會使用示波器來抓取CAN總線數(shù)據(jù)，與通信采集卡不同，示波器不僅可以進(jìn)行協(xié)議分析，還可以看到物理層傳輸情況，從軟硬件兩方面來幫助工程師了解分析總線情況。

一、什么是 CAN 總線？

控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN) 為最初針對汽車應(yīng)用設(shè)計的總線結(jié)構(gòu)，但是，它也在其他領(lǐng)域找到用武之地。CAN 總線是在不同類型電纜（具體取決于應(yīng)用）上運(yùn)行的均衡（差分）2 線接口。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了幾種不同數(shù)據(jù)速率，1 Mb/s 為 CAN 的最快速率。最新版本 CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率）已經(jīng)將傳輸速度升至 10 Mb/s，同時還提高了包有效載荷數(shù)據(jù)字段最大長度。為了保持信號質(zhì)量，總線需要在電纜的兩端使用 120Ω 終端電阻，以確保阻抗匹配。

自 1980 年代推出以來，CAN 總線一直用于在電子控制單元 (ECU) 之間以及與車輛傳感器之間傳輸數(shù)據(jù)。

二、聯(lián)網(wǎng)汽車中的 CAN 總線

近年來，汽車中產(chǎn)生、傳輸和接收的數(shù)據(jù)量大大增加，并且在未來還會繼續(xù)增加。如今，許多汽車都包含 80 多個電子控制單元 (ECU)，它們通過不同的總線網(wǎng)絡(luò)連接。在未來幾年，我們預(yù)計這個數(shù)字將超過 100，因為一些豪華汽車使用的 ECU 數(shù)量已達(dá)到 150 個。

汽車子系統(tǒng)間的集成度提高意味著除了處理傳感器和致動器信號外，還有許多 ECU 同時在更多的串行總線上通信。例如，ECU 通過 CAN（對于關(guān)鍵系統(tǒng)）和 LIN（對于優(yōu)先級較低的控件，例如車窗和后視鏡）通信極為常見。

三、CAN 總線故障排除

由于駕駛員的安全依賴于這些系統(tǒng)的正常通信，因此確保 CAN 總線配置正確至關(guān)重要。幸運(yùn)的是，當(dāng)您有了合適的工具，排除 CAN 總線故障就變得很容易。在這個簡短的指南中，我們將介紹故障排除技巧和快速完成任務(wù)所需的工具。

四、如何用示波器調(diào)試解碼的 CAN 總線協(xié)議

1、CAN總線觸發(fā)

進(jìn)行CAN總線觸發(fā)時，若使用默認(rèn)的上升沿觸發(fā)，會出現(xiàn)波形跳動，不能穩(wěn)定觸發(fā)在屏幕中間的情況，此時可以使用總線觸發(fā)。

2、設(shè)置CAN / CAN FD總線解碼

在配備 CAN 解碼和觸發(fā)功能的泰克示波器上，按下前面板總線按鈕可以設(shè)置示波器的CAN總線解碼信息。為了示波器能夠正常解碼，需要輸入一些基本參數(shù)：

CAN標(biāo)準(zhǔn)

信號類型

輸入通道

比特率

電壓閾值

采樣點（以位時間的百分比表示）

CAN總線是差分信號。示波器可以使用無源探頭進(jìn)行總線解碼，若使用差分探頭則可以提高信號的保真度和抗噪性。

3、了解CAN/CAN FD總線解碼信息

CAN信號被解碼并顯示為總線波形（底部）和事件表（頂部）

CAN報文解碼后的元素，會使用不同顏色來顯示。

對于工程師，時間表格式可能更有用。這種帶有時間戳的總線活動顯示可以很容易地與軟件列表進(jìn)行對應(yīng)，并提供傳輸速度的簡單計算。

事件表還提供與波形顯示的鏈接。您可以單擊表格中顯示的報文，將會自動跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)波形，配合旋鈕可以放大相應(yīng)的總線信號和生成的解碼總線波形，并顯示在屏幕的下半部分。

4、DBC文件解析

.dbc文件是用來描述CAN總線通訊信息數(shù)據(jù)的一種文件，其中包含了CAN總線中協(xié)議數(shù)據(jù)及其所代表的具體意義。

在汽車路試中，對于車輛錯誤故障信息，需對CAN報文數(shù)據(jù)進(jìn)行實時DBC解析，定位問題點。如上圖，就是通過.dbc文件將CAN報文轉(zhuǎn)換成了和電機(jī)狀態(tài)和其當(dāng)前狀態(tài)值，便于工程師進(jìn)行實時分析和調(diào)試。

5、CAN總線觸發(fā)

完整的CAN/CAN FD總線觸發(fā)功能包括以下觸發(fā)器類型。

幀開頭：幀起始位置

幀類型：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯誤幀

標(biāo)識符：標(biāo)準(zhǔn)格式有11 個位的標(biāo)識符（ID），擴(kuò)展格式有29 個位的ID

數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的內(nèi)容，一幀可發(fā)送0~8個字節(jié)的數(shù)據(jù)

幀結(jié)尾：幀結(jié)束位置

錯誤：例如ACK錯誤、位填充錯誤等

可以根據(jù)實際需求選擇不同的觸發(fā)位置，便于快速定位和分析數(shù)據(jù)。

6、CAN總線數(shù)據(jù)搜索

在配備CAN/CAN FD解碼的泰克示波器上可以搜索CAN總線活動，您可以使用搜索功能來查找所有總線滿足特定搜索條件的事件，并確定發(fā)生了多少次。

如上圖所示，搜索函數(shù)設(shè)置為自動搜索十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)值為00的數(shù)據(jù)。它發(fā)現(xiàn)并標(biāo)記了10次出現(xiàn)。

7、dbc.數(shù)據(jù)搜索

除了搜索十六進(jìn)制和二進(jìn)制值外，當(dāng)使用符號解碼時，可以加載.dbc文件。可以自動搜索解析后的數(shù)據(jù)和信息。

如上圖所示，搜索找到帶有MOTOR_STATUS_speed_kph信號的MOTOR_STATUS消息值為44.476公里/小時。

由于總線協(xié)議手動解碼非常耗時，并且很容易出錯。東方中科合作伙伴—泰克的汽車總線解碼和觸發(fā)包針對 CAN、CAN FD、LIN 和 FlexRay 等常用 ECU 總線提供直觀的自動解碼和觸發(fā)功能。上圖為CAN總線解碼圖，長達(dá)10s的2萬幀CAN 信號被解碼并顯示為總線波形（底部）和事件表、（頂部）。